寧海縣農作物秸稈資源及其肥料化利用現狀淺析

魏章煥，葛超楠，史努益，王衛平

(1.寧海縣農技推廣總站,浙江寧海 315600; 2.浙江省農業科學院環境資源與土壤肥料研究所,浙江杭州 310021)

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寧海縣農作物秸稈資源及其肥料化利用現狀淺析

魏章煥1，葛超楠1，史努益1，王衛平2

(1.寧海縣農技推廣總站,浙江寧海 315600; 2.浙江省農業科學院環境資源與土壤肥料研究所,浙江杭州 310021)

摘 要：通過對浙江省寧海縣2004—2014年主要農作物秸稈資源及其肥料化利用方式的調查統計與對比分析,總結秸稈肥料化利用中機械粉碎還田、秸稈快腐劑應用、發酵倉腐熟處理技術等方面的現狀、存在問題,并提出相應的關鍵措施。

關鍵詞：農作物;秸稈資源;肥料化利用

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20160242

農作物秸稈是農業生產過程中產生量最大的廢棄物,據不完全估算,我國每年秸稈產生量近8億t。農作物秸稈量多面廣,資源化利用途徑廣泛,可用作肥料、飼料、燃料、食用菌基料和作為有機肥、三合板、植被毯生產的原料等,是重要的可再生生物資源［1］。隨著農村清潔便利能源的普及使用,秸稈禁燒地方性法規的實施,農作物秸稈剩余量增多,但有些利用途徑與方式還受到社會傳統、習慣因素及技術風險的影響,便捷的利用方式和途徑亟待拓展。近年來,世界各國普遍關注農業生物質資源,研究相應的利用途徑與技術,這已成為發展可持續農業的重要方向。

浙江省人多地少,土地資源有限。作為全國唯一的“生態循環農業示范省”建設試點省,旨在通過3年時間的建設和努力,達到“一減二控三基本”(減少農業用水量;控制化肥、農藥使用量;農作物廢棄物基本利用、畜禽廢棄物無害化處理與基本利用、農業包裝物基本回收利用)總目標。在建設的過程中,現有的體制機制、技術措施、實現路徑等方面均有一些值得推廣的經驗積累和示范樣板。寧海縣位于浙東沿海,平原山區兼有,是國家級生態縣,也是傳統農業縣,是典型的浙江省的縮小版。近年來,寧海縣在發展生態循環農業上走在全省全國的前列,探索和積累了一些成功經驗,具有代表性和前瞻性。2009年農業部循環農業座談會就選擇在寧海召開,其“區域三級循環”模式被歸納為全國五大循環農業模式之一。目前,全縣杜絕了“秸稈焚燒”現象,農牧廢棄物資源化利用的相關技術和成功做法已在全省推廣,現將有關利用方式,成功經驗歸納總結如下。

1　主要農作物秸稈資源數量及利用方式

1.12014年主要農作物秸稈資源數量

寧海縣常年農作物播種面積約3.2萬hm2(不包括柑橘、桃子、茶葉等多年生作物)左右,從表1中可看出,寧海縣大多數作物秸稈量基本等比或超過其作物產量,加上一些其他農作物,全縣全年秸稈數量約在32萬t以上,可利用資源潛力巨大。

1.2主要農作物秸稈利用途徑

在改革開放前的廣大農村地區,由于煤氣、天然氣和化肥還未廣泛利用,因此農作物秸稈是農民最主要的生活燃料和肥料來源,1984年與2014 年,寧海縣秸稈利用的途徑有很大不同。從圖1中可看出,寧海縣作物秸稈利用途徑基本可分為5 類,作為肥料、能源、基料、飼料、原料利用。1984年5類用途占比分別為50.2%,17.4%,1.0%,9.3%和2.1%,其他(包括被野外焚燒掉,下同) 20.0%,用作肥料和能源所占比例約2/3; 2014年5用途占比分別為56.8%,8.2%,6.3%,6.6%和16.3%,其他5.8%。30年前,秸稈資源主要用作肥料、燃料和其他途徑,其他途徑中焚燒占相當大比例;現今秸稈用作肥料特別是直接還田的比例明顯增加,用作食用菌栽培基料、紙張和建材原料的比例也在增加,而其他用途大幅減少,這主要是地方政府出臺“禁燒”令,農戶不再隨意焚燒秸稈。

表1　寧海縣2014年主要農作物秸稈資源量

圖1　寧海縣1984年與2014年主要農作物秸稈利用途徑所占比例

1.3作物秸稈還田利用

作物秸稈還田利用方式是農作物秸稈利用的主要途徑,從表2中可看出,農作物秸稈還田利用方式呈多樣化,其中直接還田占比最高,在1/3以上,且呈現上升趨勢;堆漚腐爛用作肥料從1984年的31.3%降到2014年的6.0%,說明堆漚還田方式費工、費時,有逐漸被其他方式替代的趨勢;機械粉碎還田、秸稈沼氣化利用,比1984年有所增加;秸稈快腐劑、太陽能發酵倉技術等先進快捷便利處置利用方式,正逐步替代傳統利用方式。

2　作物秸稈還田利用的幾種主要方式

寧海縣在農作物秸稈資源還田利用方式上,秸稈機械粉碎、秸稈快腐劑、太陽能發酵倉技術等方式應用面積逐年增多,其利用方式的優點與注意事項歸納如下。

表2　寧海縣1984年與2014年主要農作物秸稈還田利用方式對比

2.1機械粉碎還田

目前,秸稈機械粉碎還田技術在小麥、水稻、油菜、蠶豆等糧油類作物中應用較多(表3)。即利用秸稈粉碎機將水稻、油菜等作物的秸稈切碎(秸稈長度≤10 cm)后拋撒到田間,碎秸稈在機械耕整地時被翻入田中。機械粉碎還田操作簡單、應用廣泛,機械粉碎省時高效、能加速腐解,從而達到改善土壤團粒結構和理化性狀,增加土壤肥力和培育地力的目的。根據寧海縣油菜稈粉碎還田試驗,油菜稈含氮、磷、鉀養分折合純氮270 kg· hm-2,過磷酸鈣76.5 kg·hm-2,氯化鉀193.5 kg· hm-2,連續3年每年施秸稈6 t·hm-2,可增加土壤有機質0.29百分點。

秸稈機械粉碎還田存在部分邊角地塊秸稈還田不均勻等問題。還受到地力條件、地塊位置等條件限制,在一定程度上增加勞力投入和生產成本;同時,如果秸稈粉碎過長,不利于翻耕,影響下茬作物播種。因此,在作業時應盡量選擇平整的地塊,并提高粉碎質量,秸稈粉碎長度一般應小于10 cm,且粉碎后要撒施均勻。寧海縣機械化粉碎還田現大多采用47.8 kW以上的大型拖拉機,配套使用秸稈粉碎還田機,采用一次性復式作業,將小麥、水稻、棉花、蠶豆等作物秸稈粉碎翻入土壤中。從表3中可看出,由于不同作物秸稈數量與成分的差異,秸稈粉碎還田所需時間有所不同;秸稈腐爛快慢與當時的氣溫、秸稈質地、數量等均有很大關系。

2.2應用快腐劑后還田

秸稈快腐劑的作用機理就是利用腐熟劑中含有的能降解纖維類生物質的微生物菌群,快速有效地對秸稈進行代謝分解,轉化成土壤中腐殖質類物質。寧海縣多年對早稻、晚稻、小麥、蠶豆等作物秸稈還田施用快腐劑的試驗結果(表4)表明,快腐劑能加速秸稈腐爛,但不同作物的秸稈腐爛進度不同,其中,在早稻、蠶豆上效果最為明顯,比自然腐爛時間都縮短了4 d,即在時間上可提前28.6% 和40%;晚稻可提前8 d,但僅節省時間20%;小麥可提前6 d,時間節省27.3%。究其原因,主要由于還田時溫度的影響［2］,早稻7月份收割正值夏季高溫,微生物活性大,能快速分解有機物;晚稻11月收獲,氣溫低秸稈腐解速度慢;再者,不同作物秸稈化學成分不同,水稻、小麥的秸稈中粗纖維含量高,水分含量低,因此較蠶豆稈腐爛速度慢。

表3　不同作物秸稈機械粉碎還田效果對比

表4　不同作物秸稈應用快腐劑還田效果

值得注意的是,應用秸稈快腐劑,在田間腐爛過程中微生物代謝需消耗一定的氮元素,微生物分解有機物適宜的碳氮比為25∶1,而多數秸稈碳氮比高達75∶1,這就會導致微生物必須從土壤中吸取氮元素以補不足,從而造成秸稈腐爛分解和作物幼苗爭氮的現象。因此,秸稈腐爛分解時需補施氮肥。

2.3太陽能發酵倉處置技術

高溫發酵倉是一種新型的秸稈厭氧發酵系統,將柑橘殘渣、西蘭花殘體等廢棄物置于太陽能發酵房中,對其進行高溫厭氧發酵,特點是高效環保,制作工藝簡單,發酵后的殘渣可用作有機肥料還田,發酵滲濾液可作沼液施用。目前,寧海縣國盛果蔬專業合作社等單位,利用該工藝對柑橘加工、菜葉類廢棄物進行處理,其腐解速度快于堆漚腐解的速度(表5)。

高溫發酵倉技術的應用,目前也存在缺陷:一是受地域影響,一般適合于規模生產基地就近區域應用;二是受天氣季節影響,晴天效果佳,陰雨天效果差,夏季效果明顯好于冬季;三是受作物影響,只局限在少數作物應用。目前,如寧海國盛果蔬生產合作社主要對蔬菜莖葉、柑橘殘渣等進行處理,但這類廢棄物在發酵過程中會產生大量酸性物質,不利于發酵進行,為調節發酵倉酸堿度,增加了成本。調酸試驗結果表明,一般1 t果蔬廢棄物需配施生石灰0.5 kg,1 t橘子殘渣需配0.8～1 kg生石灰。

表5　不同果蔬廢棄物發酵倉腐解與堆漚腐解速率比較

寧海縣胡陳、長街、力洋等沿海鄉鎮,耕地土壤多為淡涂泥田,pH值多在7.4～7.9,而發酵倉腐熟料和滲濾液呈酸性(有的pH值達5.0以下)。將發酵倉腐熟料用作改良土壤之用,效果相當明顯。試驗結果表明(表6),連續2年施用4.0～4.5 t·hm-2腐熟料,土壤pH值可下降0.13～0.17;施用果蔬腐解物改土培肥時,應多作基肥少作追肥,宜選晴天翻耕前撒施或作物出苗后條施溝施。滲濾液亦可作土壤改良劑用,配合噴滴灌設施效果更佳。

表6　發酵倉腐熟料施用后對土壤pH值的影響

2.4其他應用技術

除上述利用方式外,常見的還有秸稈直接還田、作漚肥、沼氣化利用、作有機肥加工配料等。

直接還田是目前農戶應用最多的方式,省工省本、方便靈活。根據寧海縣采用此方式還田的經驗,其還田的秸稈數量應適當控制,施用過多反而會造成不利的后果,一般建議以施鮮秸稈3 t· hm-2左右為宜,同時還要因作物因天時進行調整,硬稈作物宜少,軟稈作物宜多;冬季宜少,夏季宜多;施后立即播種的宜少,腐爛后再種作物的可多施。

秸稈沼氣化利用也是傳統利用方式。但目前沼液肥數量多、肥效淡、含量不穩定、施用成本大,農民雖歡迎但吸納有限,因此需要政府引導推動,費用適當補助,由牧場、農場、政府三方共同出資來統籌解決。

隨著有機肥加工企業的發展,以秸稈作為堆肥輔料搭配添料用于有機肥加工的數量在逐年增多。

3　小結與討論

寧海縣地處長三角南翼,屬亞熱帶季風氣候區,日照充足,雨水充沛,作物種類多,復種指數高,秸稈量多面廣,秸稈利用技術成熟。政府采取引導與處罰相結合的措施,管理嚴格,適度補助,秸稈利用渠道和范圍不斷拓展,為秸稈完全利用、徹底禁燒創造了條件,積累了經驗,值得借鑒。

在秸稈利用途徑上,各地可因地制宜采取不同渠道和方式,如采取機械粉碎、太陽能發酵倉技術、秸稈快腐劑,也可作為有機肥加工配料等多樣化應用。可通過試驗示范,總結經驗,以點帶面,逐步推廣,變廢物為資源,使之生態化循環利用。一些傳統實用技術,如堆漚腐爛、沼氣化利用、秸稈過腹還田等,需進行探索,賦予新的應用內涵。

參考文獻:

［1］韓魯佳,閆巧娟,劉向陽,等.我國農作物秸稈資源及其利用現狀［J］.農業工程學報,2002,18 (3):89-91.

［2］易鎮邪,符呈祥,褚百鳳,等.快腐劑處理還田早稻秸稈對晚季土壤化學與生物學特性的影響［J］.中國農學通報,2012,27 (27):94-98.

(責任編輯：張才德)

作者簡介:魏章煥(1963—),男,高級農藝師,從事農業技術推廣工作。

基金項目:寧波市農科教結合項目

收稿日期:2016-01-12

中圖分類號：S141

文獻標志碼：A

文章編號：0528-9017(2016)02-0273-03

文獻著錄格式:魏章煥,葛超楠,史努益,等.寧海縣農作物秸稈資源及其肥料化利用現狀淺析［J］.浙江農業科學,2016,57 (2):273-276.