论文部分内容阅读
【摘 要】本文根据“稻草全量还田下的稻田养分管理与示范”项目的自身研究成果及示范结果，借鉴他人经验，提出了机械化稻草全量还田的优点及存在的问题，并制定出适于鄱阳湖地区机械化稻草全量还田的配套技术。
【关键词】机械化；稻草还田；操作技术
水稻机械化收割为稻草还田提供了现实基础，全国农作物秸秆还田进入快速发展阶段，截至2008年年底，我国机械化秸秆还田面积达到3.27亿亩。
鄱阳湖区是一个重要农业产区，每年产生大量的秸秆，占作物生物产量的50%左右。秸秆还田能够有效增加土壤中有机质的含量，改善土壤肥力状况，提高农田生态环境质量，特别是对缓解中国氮、磷、钾肥比例失调的矛盾，弥补磷、钾化肥不足有十分重要的意义。
在此背景下，我所承担了南昌市科技局重大攻关项目——“稻草全量还田下的稻田养分管理研究与示范”，经研究，稻草全量还田有利提高水稻分蘖数、中后期的叶面积指数以及地上部干物质量，增加剑叶的SPAD值和根系活力，延缓衰老；有利增加单位面积有效穗数，提高单位面积产量。早晚稻两季稻草还田提高了土壤总有机碳、活性有机碳和矿化碳含量及其碳素有效率，提高了土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数，活性炭、矿化碳和碳库管理指数分别提高了5.93%～7.87%、27.14%～67.55%和11.41%～21.49%。在等养分条件下，稻草还田处理的土壤总有机碳、活性有机碳及其碳素有效率均高于稻草烧灰还田和稻草不还田处理，且活性有机碳含量差异显著[1～3]。
2012年项目组在进贤县进行了该项目的示范，南昌市科技局组织省市专家实地考察、测产。“稻草全量还田下的稻田养分管理研究与示范”百亩示范区平均亩产为586.7kg，较非项目区平均667㎡产539.8kg，667㎡增产46.9kg，增幅为8.7%。现根据项目研究及示范结果，提出机械化稻草全量还田存在的问题及配套技术如下：
1 机械化稻草全量还田的优点及存在的问题
1.1 机械化稻草全量还田的优点
1.1.1 省时省工，争抢农时
机械化稻草全量还田能够减少劳动投入。机械化秸秆还田的作业成本仅为人工还田的1/4，而工效可比人工还田高40～120倍，还可增产增收。该方式有效地解决了收获季节劳动力短缺和稻草回收的矛盾，为节本、高产高效稻作生产的有效途径。
1.1.2 减少环境污染
机械化稻草全量还田避免了长期以来农民大量焚烧秸秆、抛入河塘所造成的空气污染、水体污染和资源浪费问题，有利于生态农业和环保农业的发展，为一种水稻洁净化生产的好方式。
1.1.3 增加土壤养分及有机质，降低农业成本
稻草中含有大量的有机质、氮、磷、钾和微量元素，是农业生产重要的有机肥源之一。每100kg干稻草含有机质22kg、纯氮0.6kg、五氧化二磷0.1kg、氧化钾2.4kg，相当于尿素1.06kg、钙镁磷0.83kg、氯化钾4kg。稻草还田后，可使养分循环利用，增加土壤养分，从而减少化肥投入，降低农业成本。因此，稻草还田为沃土工程的重要手段。
1.1.4 改善土壤理化性状
稻草还田能改善土壤物理性状，改善土壤团粒结构，增强土壤通透性、渗透性，提高土壤蓄水能力，保持耕层蓄水量，有利于提高土壤的抗旱和抗寒能力。
1.1.5 增强土壤酶的活性
稻草还田后，土壤微生物繁殖量增大，土壤中过氧化氢酶、转化酶的活性显著提高，加速了土壤中有机质的分解和矿物质养分的转化，提高了土壤中氮、磷等营养元素的转化利用率。
1.1.6 增加土壤微生物多样性，补充和平衡养分
稻草还田可以增加土壤微生物总数，补充和平衡养分，提高地力，实现农业生产的良性循环和可持续发展，是发展生态农业的重大举措，同时也是改造中低产田、建设高产田的基本措施之一。
1.2 机械化稻草全量还田存在的问题
1.2.1 稻草腐解速度慢，影响作物生长
机械化稻草全量还田后，因稻草数量较大，秸秆中C/N值较高，在土壤中分解缓慢，土壤微生物生命活动的能源骤增，土壤微生物大量增殖，对氮素的需求量加大，故土壤中水解氮降低，易造成晚稻田早期氮肥不足、返青期延长、分蘖期推迟而影响产量。同时，因为土壤中大量稻草存在，会影响下季水稻栽插或其他作物播种质量，尤其以早稻稻草全量还田对下季作物的影响为大。
1.2.2 稻草全量还田增加了病虫害风险
稻草全量还田后，土壤湿度增大，地温升高。在为作物生长提供良好条件的同时，也为某些病虫害的发生和流行创造了适宜的环境条件。而且，稻草中某些病菌难以移出大田，从而增加了病菌的数量，使水稻病害率增加。
1.2.3 产生大量还原性气体污染环境
稻草全量还田虽能够避免焚烧对大气造成的污染，但是因为稻草在腐解过程中易产生甲烷、硫化氢等还原性物质，而且稻草全量还田使一些金属离子处于还原状态，容易造成对农作物的毒害。
1.2.4 晚稻收割时对种植的绿肥有一定的损伤
在种植红花草等绿肥的田块，采用机械化收割时，机械的碾压使一部分红花草等损伤或死亡，影响绿肥的种植效果。
2 机械化稻草全量还田的操作技术
2.1 掌握粉碎长度
水稻成熟后，利用联合收割机进行水稻收割和秸秆粉碎，作业时一般留茬15cm左右。粉碎的秸秆长度建议为5～10cm。稻草粉碎的过长不利于稻草的腐解，粉碎的过短，则腐解速度过快，产生的有害气体和热量也较多，不利于作物生长。
2.2 配施腐熟剂
在稻草全量还田之后，每亩选用厌氧性秸秆腐熟剂2kg，拌土撒施，马上灌水泡田，水深以刚好淹泡秸秆为宜，沤3～5d，然后进行翻耕。这不仅有利于加快稻草的腐解速度，还能减少有毒物质对水稻根系的毒害。 2.3 施用速效氮肥，合理运筹磷钾肥
稻草全量还田后，水稻秸秆还田碳氮比高，在腐烂分解过程中易发生微生物与稻苗争氮的茅盾，影响水稻生长。为缓解微生物活动耗氮和稻苗生长需氮矛盾，在稻草全量还田的田块，每亩应增施碳酸氢铵5～10kg，这样既能中和秸秆分解产生的有机酸，调节土壤碳氮比，促进微生物活动，加速稻草腐解，又能协调钾氮比，保证水稻发棵所需氮素。
稻草全量还田下，种植水稻的养肥施用量及施用方法建议如下：氮肥用量为纯氮10～12kg/667m2，其中50%作为基肥，20%作为分蘖肥，30%作为穗肥施用。磷肥（P2O5）用量为4～5kg/667m2，作为基肥一次性施入。钾肥（K2O）用量为8kg/667m2，其中60%～70%作为基肥施用，30%～40%作为穗肥施用。
2.4 科学水分管理
稻草全量还田后既要保持一定的相对湿度，促进秸秆腐解，又要防止甲烷、硫化氢等还原性物质和有机酸的积累对水稻根系毒害。因此在水分管理上，鲜稻草还田时灌水泡田，水深以刚好淹泡秸秆为宜，沤3～5d，然后进行翻耕，保持饱和持水量的 60%～80%，2～3d后实行平整大田，促进秸秆腐解。若土壤水分不足，应及时灌溉补水，做到早稻浅水、晚稻深水插秧，浅水间歇勤灌活苗、返青、分蘖，至有效分蘖临界叶位，晒田3～5d，控制无效分蘖。提倡在分蘖初期及盛期进行人工耘田，以增加土壤通透性，排除稻草腐解过程中产生的有害气体，湿润孕穗，灌浆结实期实行浅水间歇有氧灌溉，收获前5～7d断水。
2.5 逐年深耕
稻草全量还田地块的耕地深度应随着稻草还田量及连续还田年份的增加而加深，稻草量越多，连续还田年份越长，耕深越深，一般在25cm以上。如果太浅，覆盖不严密，不仅不便于耕种，而且会因水分不足导致秸秆长时间不能腐烂分解。
2.6 病、虫、草害的防治
2.6.1 草害防治
稻草全量还田后提高了土壤有机质含量、促进了土壤微生物活动，使化除药剂在土壤中的降解速度加快，缩短了药效时间。因此在土壤化学除草封闭时，应适当增加除草药剂用量5%～10%。
2.6.2 病、虫害防治
由于秸秆是病害、虫害主要传染源之一， 因此秸秆还田后应加强田间病虫害的预测预报，及时防治。针对稻瘟病、纹枯病和小球菌核病发生严重的地块，应焚烧秸秆消灭菌源或运出地块，不可还田。发现病害、虫害后立即喷药防治。此外，稻草全量还田后，应注意铺放均匀，整地时，最好是旱耙平耙细后再放水泡田，以免将稻草浮起。
参考文献
[1]吴建富，曾研华等.机械化稻草全量还田对水稻产量和土壤碳库管理指数的影响[J].江西农业大学学报，2011，33（5）：0835-0839.
[2]曾研华，吴建富等.机械化稻草全量还田下双季早稻生长发育、产量及品质的响应[J].江西农业大学学报，2011，33（5）：0840-0844.
[3]曾研华，吴建富等.不同稻草还田方式下土壤碳库管理指数的研究[J].中国农学通报，2011，27（30）：77-81.
作者简介：
王苏影（1985-），女，山东济宁人，硕士，农艺师，从事水稻高产理论技术与土壤肥料研究。
通讯作者：
胡金和，副研究员。
【资助项目】
南昌市科技局重大攻关项目：稻草全量还田下的稻田养分管理与示范（农业支撑计划第36）资助
【关键词】机械化；稻草还田；操作技术
水稻机械化收割为稻草还田提供了现实基础，全国农作物秸秆还田进入快速发展阶段，截至2008年年底，我国机械化秸秆还田面积达到3.27亿亩。
鄱阳湖区是一个重要农业产区，每年产生大量的秸秆，占作物生物产量的50%左右。秸秆还田能够有效增加土壤中有机质的含量，改善土壤肥力状况，提高农田生态环境质量，特别是对缓解中国氮、磷、钾肥比例失调的矛盾，弥补磷、钾化肥不足有十分重要的意义。
在此背景下，我所承担了南昌市科技局重大攻关项目——“稻草全量还田下的稻田养分管理研究与示范”，经研究，稻草全量还田有利提高水稻分蘖数、中后期的叶面积指数以及地上部干物质量，增加剑叶的SPAD值和根系活力，延缓衰老；有利增加单位面积有效穗数，提高单位面积产量。早晚稻两季稻草还田提高了土壤总有机碳、活性有机碳和矿化碳含量及其碳素有效率，提高了土壤不同形态碳素含量和碳库管理指数，活性炭、矿化碳和碳库管理指数分别提高了5.93%～7.87%、27.14%～67.55%和11.41%～21.49%。在等养分条件下，稻草还田处理的土壤总有机碳、活性有机碳及其碳素有效率均高于稻草烧灰还田和稻草不还田处理，且活性有机碳含量差异显著[1～3]。
2012年项目组在进贤县进行了该项目的示范，南昌市科技局组织省市专家实地考察、测产。“稻草全量还田下的稻田养分管理研究与示范”百亩示范区平均亩产为586.7kg，较非项目区平均667㎡产539.8kg，667㎡增产46.9kg，增幅为8.7%。现根据项目研究及示范结果，提出机械化稻草全量还田存在的问题及配套技术如下：
1 机械化稻草全量还田的优点及存在的问题
1.1 机械化稻草全量还田的优点
1.1.1 省时省工，争抢农时
机械化稻草全量还田能够减少劳动投入。机械化秸秆还田的作业成本仅为人工还田的1/4，而工效可比人工还田高40～120倍，还可增产增收。该方式有效地解决了收获季节劳动力短缺和稻草回收的矛盾，为节本、高产高效稻作生产的有效途径。
1.1.2 减少环境污染
机械化稻草全量还田避免了长期以来农民大量焚烧秸秆、抛入河塘所造成的空气污染、水体污染和资源浪费问题，有利于生态农业和环保农业的发展，为一种水稻洁净化生产的好方式。
1.1.3 增加土壤养分及有机质，降低农业成本
稻草中含有大量的有机质、氮、磷、钾和微量元素，是农业生产重要的有机肥源之一。每100kg干稻草含有机质22kg、纯氮0.6kg、五氧化二磷0.1kg、氧化钾2.4kg，相当于尿素1.06kg、钙镁磷0.83kg、氯化钾4kg。稻草还田后，可使养分循环利用，增加土壤养分，从而减少化肥投入，降低农业成本。因此，稻草还田为沃土工程的重要手段。
1.1.4 改善土壤理化性状
稻草还田能改善土壤物理性状，改善土壤团粒结构，增强土壤通透性、渗透性，提高土壤蓄水能力，保持耕层蓄水量，有利于提高土壤的抗旱和抗寒能力。
1.1.5 增强土壤酶的活性
稻草还田后，土壤微生物繁殖量增大，土壤中过氧化氢酶、转化酶的活性显著提高，加速了土壤中有机质的分解和矿物质养分的转化，提高了土壤中氮、磷等营养元素的转化利用率。
1.1.6 增加土壤微生物多样性，补充和平衡养分
稻草还田可以增加土壤微生物总数，补充和平衡养分，提高地力，实现农业生产的良性循环和可持续发展，是发展生态农业的重大举措，同时也是改造中低产田、建设高产田的基本措施之一。
1.2 机械化稻草全量还田存在的问题
1.2.1 稻草腐解速度慢，影响作物生长
机械化稻草全量还田后，因稻草数量较大，秸秆中C/N值较高，在土壤中分解缓慢，土壤微生物生命活动的能源骤增，土壤微生物大量增殖，对氮素的需求量加大，故土壤中水解氮降低，易造成晚稻田早期氮肥不足、返青期延长、分蘖期推迟而影响产量。同时，因为土壤中大量稻草存在，会影响下季水稻栽插或其他作物播种质量，尤其以早稻稻草全量还田对下季作物的影响为大。
1.2.2 稻草全量还田增加了病虫害风险
稻草全量还田后，土壤湿度增大，地温升高。在为作物生长提供良好条件的同时，也为某些病虫害的发生和流行创造了适宜的环境条件。而且，稻草中某些病菌难以移出大田，从而增加了病菌的数量，使水稻病害率增加。
1.2.3 产生大量还原性气体污染环境
稻草全量还田虽能够避免焚烧对大气造成的污染，但是因为稻草在腐解过程中易产生甲烷、硫化氢等还原性物质，而且稻草全量还田使一些金属离子处于还原状态，容易造成对农作物的毒害。
1.2.4 晚稻收割时对种植的绿肥有一定的损伤
在种植红花草等绿肥的田块，采用机械化收割时，机械的碾压使一部分红花草等损伤或死亡，影响绿肥的种植效果。
2 机械化稻草全量还田的操作技术
2.1 掌握粉碎长度
水稻成熟后，利用联合收割机进行水稻收割和秸秆粉碎，作业时一般留茬15cm左右。粉碎的秸秆长度建议为5～10cm。稻草粉碎的过长不利于稻草的腐解，粉碎的过短，则腐解速度过快，产生的有害气体和热量也较多，不利于作物生长。
2.2 配施腐熟剂
在稻草全量还田之后，每亩选用厌氧性秸秆腐熟剂2kg，拌土撒施，马上灌水泡田，水深以刚好淹泡秸秆为宜，沤3～5d，然后进行翻耕。这不仅有利于加快稻草的腐解速度，还能减少有毒物质对水稻根系的毒害。 2.3 施用速效氮肥，合理运筹磷钾肥
稻草全量还田后，水稻秸秆还田碳氮比高，在腐烂分解过程中易发生微生物与稻苗争氮的茅盾，影响水稻生长。为缓解微生物活动耗氮和稻苗生长需氮矛盾，在稻草全量还田的田块，每亩应增施碳酸氢铵5～10kg，这样既能中和秸秆分解产生的有机酸，调节土壤碳氮比，促进微生物活动，加速稻草腐解，又能协调钾氮比，保证水稻发棵所需氮素。
稻草全量还田下，种植水稻的养肥施用量及施用方法建议如下：氮肥用量为纯氮10～12kg/667m2，其中50%作为基肥，20%作为分蘖肥，30%作为穗肥施用。磷肥（P2O5）用量为4～5kg/667m2，作为基肥一次性施入。钾肥（K2O）用量为8kg/667m2，其中60%～70%作为基肥施用，30%～40%作为穗肥施用。
2.4 科学水分管理
稻草全量还田后既要保持一定的相对湿度，促进秸秆腐解，又要防止甲烷、硫化氢等还原性物质和有机酸的积累对水稻根系毒害。因此在水分管理上，鲜稻草还田时灌水泡田，水深以刚好淹泡秸秆为宜，沤3～5d，然后进行翻耕，保持饱和持水量的 60%～80%，2～3d后实行平整大田，促进秸秆腐解。若土壤水分不足，应及时灌溉补水，做到早稻浅水、晚稻深水插秧，浅水间歇勤灌活苗、返青、分蘖，至有效分蘖临界叶位，晒田3～5d，控制无效分蘖。提倡在分蘖初期及盛期进行人工耘田，以增加土壤通透性，排除稻草腐解过程中产生的有害气体，湿润孕穗，灌浆结实期实行浅水间歇有氧灌溉，收获前5～7d断水。
2.5 逐年深耕
稻草全量还田地块的耕地深度应随着稻草还田量及连续还田年份的增加而加深，稻草量越多，连续还田年份越长，耕深越深，一般在25cm以上。如果太浅，覆盖不严密，不仅不便于耕种，而且会因水分不足导致秸秆长时间不能腐烂分解。
2.6 病、虫、草害的防治
2.6.1 草害防治
稻草全量还田后提高了土壤有机质含量、促进了土壤微生物活动，使化除药剂在土壤中的降解速度加快，缩短了药效时间。因此在土壤化学除草封闭时，应适当增加除草药剂用量5%～10%。
2.6.2 病、虫害防治
由于秸秆是病害、虫害主要传染源之一， 因此秸秆还田后应加强田间病虫害的预测预报，及时防治。针对稻瘟病、纹枯病和小球菌核病发生严重的地块，应焚烧秸秆消灭菌源或运出地块，不可还田。发现病害、虫害后立即喷药防治。此外，稻草全量还田后，应注意铺放均匀，整地时，最好是旱耙平耙细后再放水泡田，以免将稻草浮起。
参考文献
[1]吴建富，曾研华等.机械化稻草全量还田对水稻产量和土壤碳库管理指数的影响[J].江西农业大学学报，2011，33（5）：0835-0839.
[2]曾研华，吴建富等.机械化稻草全量还田下双季早稻生长发育、产量及品质的响应[J].江西农业大学学报，2011，33（5）：0840-0844.
[3]曾研华，吴建富等.不同稻草还田方式下土壤碳库管理指数的研究[J].中国农学通报，2011，27（30）：77-81.
作者简介：
王苏影（1985-），女，山东济宁人，硕士，农艺师，从事水稻高产理论技术与土壤肥料研究。
通讯作者：
胡金和，副研究员。
【资助项目】
南昌市科技局重大攻关项目：稻草全量还田下的稻田养分管理与示范（农业支撑计划第36）资助