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发挥秸秆还田增肥固碳作用 让黑土地绿起来

发布时间:2021-08-03 收藏

蔡红光,农学博士,研究员。毕业于中国农业大学植物营养学专业,土壤培肥与养分管理研究方向。现任吉林省农业科学院农业资源与环境研究所副所长,吉林省土壤学会秘书长。

东北地区拥有肥沃的黑土地,也存在着难以处理的秸秆问题。在日前召开的第八届东北地区空气质量管理研讨会上,与会专家围绕做好秸秆处理、减少空气污染问题进行了讨论。记者关注到,东北黑土地目前有机质缺乏,而秸秆回田可以适当补充有机质。如何从农业角度看秸秆回收和处理,本报记者采访了吉林省农业科学院农业资源与环境研究所研究员蔡红光。

秸秆还田能够对土壤进行有机物质的补充,是保障黑土地资源可持续利用的主要途径。

中国环境报:从大气污染治理工作角度来看,东北秸秆焚烧一直是影响空气质量的难点和重点问题。您从事的是农业研究,那么,从农业角度来看,秸秆产量大,是否也代表玉米等农作物在肥沃的东北黑土地产量比较高?

蔡红光:习近平总书记把黑土地比喻成“耕地中的大熊猫”。黑土地本身具有很大的生态脆弱性以及不可恢复性。黑土地是非常珍贵的耕地资源,东北的黑土地从国家战略来看,有国家粮仓、生态保护、固碳蓄水三个重要作用。

东北现在5.38亿亩全部划归为黑土地,黑土地的粮食产量占全国的1/4。玉米在东北的粮食生产中占据了主体地位,玉米产量占全部粮食产量的71%。东北的玉米产量达1亿吨,占全国的40%,玉米秸秆产量高达1.7亿吨。

中国环境报:您提到目前黑土地的粮食安全和生态安全都面临非常严峻的挑战,其中最突出的是什么问题?哪些解决方式可以兼顾粮食安全和生态安全?

蔡红光:从研究来看,目前黑土地退化的核心问题是土壤结构与功能的退化。结构退化问题主要表现在耕层变浅、结构劣化;功能退化问题以土壤有机质数量减少、质量下降为主要内因。

从农业的角度来说,秸秆还田是保障黑土地资源可持续利用的主要途径。秸秆还田是将秸秆通过一定的耕作措施归还于土壤的过程。秸秆还田能够对土壤进行有机物质的补充,基于我们在公主岭近40年的定位试验研究表明,每年每公顷需要投入1.82吨碳能维持整个黑土有机碳库平衡。就吉林省来说,吉林省的秸秆资源量是4000万吨,其中玉米是3500万吨-3600万吨,折算到每年碳资源量为1600万吨碳。如果把这些碳以合理的方式归还到土壤里,将对土壤有机碳库有大幅度提升。

秸秆还田还能够通过合理耕作改善土壤结构。比如,深松与深翻等可有效打破犁底层,改善土壤结构。同时随着土壤有机质含量的增加,土壤团聚结构得以显著改善。研究结果表明,通过连年实施秸秆全量直接还田,土壤肥力呈逐步上升趋势。

从物质补充的角度来说,玉米秸秆还田可有效补充土壤有机质及氮、磷、钾等营养元素。随着有机物质的投入,土壤生物的“食物”增多,促进了其种类与活性的提高。同时,合理的耕作措施有效增加了耕层厚度,改善了耕层结构。合理的秸秆还田方式能够实现土壤结构与功能的协同提升,从而保障玉米的稳产与高产。

秸秆还田还是实现化肥减量的有效途径。按照长春地区的生产水平,1公顷玉米秸秆养分归还量约10吨,相当于尿素73公斤、过磷酸钙76公斤、硫酸钾160公斤,可节约化肥成本670元。从目前情况来看,东北地区化肥用量还是偏高。从推荐的施肥量看,如果实施秸秆还田,可节省1/3的化肥投入量。

要把秸秆还田和农业耕作制度结合起来,形成科学规范的土壤培肥技术体系。

中国环境报:秸秆还田对于增加土壤肥力有着这么好的作用,为什么仍有农民选择焚烧?实施过程中还存在哪些问题或困难?

蔡红光:因为在具体实施过程中、在生产上,以及区域生态特点上,秸秆还田还存在一定难度。

一是气候条件。东北地区种植一年一季,秋收之后气温骤降,很快进入冻土期,常规秸秆还田方式下玉米秸秆腐解很慢。虽然雨水资源丰沛,但是季节性分配不均,春旱现象经常发生,也造成了秸秆腐解难度大。此外,常规的秸秆还田之后,土壤容易散墒,影响播种和出苗,从而影响产量,老百姓就不干了。

二是耕作制度。秸秆还田不仅是个技术问题,更关乎社会生产力发展。传统小农户的耕作制不利于秸秆还田。家庭联产承包责任制之后,小四轮拖拉机耕地作业是主要农机动力。这种动力水平只能实现秸秆部分还田,也就是所谓的根茬还田。实现秸秆全量还田,农机的动力不够,机械水平不够。调研还发现,在一些地区,1垧地通常被分割成四五条地。地块碎片化非常不适于规模化作业,在实行秸秆全量还田时难度也非常大。

基于上述情况,不仅从秸秆还田的角度,也从黑土地保护的角度来说,要开展0厘米-40厘米全耕层培肥,建立合理的耕层构造。也就是说,不仅秸秆还田,还要把秸秆还田和农业耕作制度结合起来,形成科学规范的土壤培肥技术体系。解决目前现有耕层的结构功能退化的问题,实现有机质的量增质升,最终保证粮食尤其是玉米高产稳产。

中国环境报:目前秸秆还田有没有成功的案例?除了增加肥力以外,在经济效益上是否可行?在技术上是否存在需要突破的瓶颈?

蔡红光:要围绕土壤增碳培肥和玉米绿色生产,保护好黑土地,建好大粮仓。通过秸秆还田和化肥减施,形成区域性的技术模式。技术在实施的时候一定要算经济账、成本账。技术能不能推下去、老百姓认不认,经济账是核心的环节。

目前东北地区的秸秆还田归纳起来有3类,即深翻、条带覆盖和粉耙。以深翻为例,从定位实验来看,连续5年之后,20厘米-40厘米的土壤有机质含量增长了20%,表层增加了8%。有效土量耕层的厚度从15公分增长到35公分,实现了深层土壤的快速培肥。2018年-2019年,长春地区公主岭市和伊通约20多家合作社利用这一技术示范应用,通过测算,玉米产量增加10%-11%,合作社每1垧地约多收入1000元,老百姓增产增收效果显著。

玉米秸秆全量直接还田,可以解决黑土地肥力退化的问题,实现土壤活性有机质的数量增加、质量提高,增加耕层厚度,使整个土壤的pH值维持在6.7左右。增加耕层的护土量,同步实现培肥地力。在培肥的过程中,化肥可以少施,部分养分可以由秸秆来替代。在实施秸秆全量还田以后,每公顷氮、磷、钾化肥施用量可以分别减少至160公斤/公顷、80公斤/公顷、80公斤/公顷,实现整体的施肥效率和产量增加。此外,精简化一次施用还可以解放更多的农村劳动力,实现增产增效。

秸秆还田的主要技术目前已经比较成熟,主要的难题和挑战体现在实施过程中。一要因地制宜、分区施策。每种技术均有区域适应性,要结合区域土壤类型、地形地貌、生态特征等因素,采用适合的秸秆还田技术。二要尽快提高大马力动力农机及秸秆还田机械的覆盖率,实现秸秆全量直接还田标准化、规范化作业,保证还田质量。

在保证粮食持续增产、农民不断增收的基本国情前提下,实现耕地提质增效和农业绿色发展是落实“藏粮于地”国家战略的核心。

中国环境报:发展好秸秆还田技术对促进农业绿色发展有哪些意义?

蔡红光:从目前现有的黑土地可持续利用、玉米高产稳产、秸秆资源高效利用和化肥减量施用,以及后期的减缓大气污染和促进土壤的不断减排来看,秸秆还田虽然是单项技术,实际上已经成为撬动整个产业链的一个支点,有利于保障国家粮食安全、高效利用资源、促进可持续发展。

实施玉米秸秆全量直接还田是实现农业绿色发展的重要途径。东北的黑土地是宝贵的农业基础性资源,是我国粮食生产能力的基石。黑土地保护刻不容缓,已上升为国家战略。为保障黑土地资源的可持续利用,要建立以秸秆直接还田为核心的新型耕作制度,开展规模化土地管理,实施信息化、机械化全链条作业,培养新型职业农民。

在保证粮食持续增产、农民不断增收的基本国情前提下,实现耕地提质增效和农业绿色发展是落实“藏粮于地”国家战略的核心。欧美国家提出的农业可持续发展是维持现有的标准不变,降低碳排放,但效率和产能却没有提升。而我国的农业绿色发展要求既要保证持续的高产高效,还要做好低碳,难度非常大。未来,农业领域一定要做好中国方案,打造中国样板。

作者:刘蔚
来源:中国环境报
原文链接:https://www.cenews.com.cn/opinion/gdftx/202108/t20210803_979324.html

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