看玉米秸稈“七十二變”

用玉米秸稈做育秧基質實現(xiàn)秸稈基質化利用。王方攝

玉米秸稈深翻還田后的黑土留下了深深的腳印。王方攝

“我腳下的這塊地從來沒這么軟乎過。前幾年你來看的話，都是硬邦邦的，小車都壓不出轍來。地好了什么都好。這是因為我們把玉米秸稈深翻還田了?！?0月中旬，吉林松原玉米豐收在即，在“東北區(qū)域玉米秸稈綜合利用經驗交流與現(xiàn)場觀摩會”上，一位當?shù)剞r民告訴《中國科學報》記者。

作為國家農業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟框架下的區(qū)域聯(lián)盟，東北區(qū)域玉米秸稈綜合利用協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟召集了本次會議，展示了玉米秸稈資源肥料化、飼料化、能源化、基質化等綜合利用成果，打響了一場玉米秸稈資源化利用的攻堅戰(zhàn)。

改變現(xiàn)有局面

吉林省公主嶺市朝陽坡鎮(zhèn)東興村村民李振軍種了27年地了，這幾年發(fā)現(xiàn)有些問題困擾著自己和其他農民。

“玉米種植密度高了，產量水平上去了，玉米秸稈量就越來越多，而且家用電氣設備和農業(yè)機械快速普及，使玉米秸稈用的越來越少，剩的越來越多。很多秸稈在地里直接燒掉了?！崩钫褴姼嬖V記者，秸稈沒能好好利用，還造成了污染。

東北地區(qū)是世界三大黃金玉米帶之一，也是我國最大的玉米生產區(qū)，每年可收集的玉米秸稈產量1.7億噸，約占全國玉米秸稈資源的48%，是全國玉米秸稈綜合利用的關鍵地區(qū)。

“東北地區(qū)對于玉米秸稈資源利用缺乏創(chuàng)新支撐，導致豐富的秸稈資源未能發(fā)揮其應有的作用。總利用率不足50%，其余均被廢棄或焚燒，這是秸稈綜合利用的一個難點所在?！奔质∞r業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所所長、研究員王立春說道。

不僅如此，李振軍還發(fā)現(xiàn)，人們不知從什么時候起放棄了翻地，耕種時就用小四輪拖拉機完成，作業(yè)深度十幾厘米，導致耕層變淺，犁底層增厚；農家肥施用量越來越少，依賴化肥增產，導致地越種越硬、越種越瘦。

由于掠奪式經營，黑土區(qū)耕地有機質大幅度下降，由原來的5%降到現(xiàn)在的3%以下。而玉米秸稈是土壤有機質的重要來源，是種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要物質基礎。玉米取之于黑土，如何再用之于黑土，這也是農業(yè)資源利用和生態(tài)環(huán)境保護的一大課題。

“因地制宜進行秸稈的資源肥料化、飼料化、能源化、基質化等綜合利用，切實推進東北地區(qū)玉米秸稈綜合利用水平，有利于給東北地區(qū)種植玉米的農民提供一個增收的渠道，有利于解決東北地區(qū)黑土地的保護問題，也有利于鞏固東北黃金玉米帶的戰(zhàn)略地位，意義很大。”國家農業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長、中國農業(yè)科學院科技管理局局長梅旭榮接受《中國科學報》記者采訪時表示。

東北區(qū)域玉米秸稈綜合利用是2016年底國家農業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟工作會議上現(xiàn)場簽約的12個項目之一，也是2017年國家農業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟20個重點任務之一。今年2月，東北區(qū)域米秸稈綜合利用協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟（以下簡稱聯(lián)盟）啟動。

聯(lián)盟理事長、吉林省農業(yè)科學院院長吳興宏介紹，計劃用3~5年的時間，集成創(chuàng)新一批技術先進、切實可行的資源化利用技術，在東北地區(qū)基本形成布局合理，直接還田為主、多元利用并存的玉米秸稈綜合利用格局，實現(xiàn)玉米秸稈直接還田率達60%以上，資源化綜合利用率達到90%以上。

能還田則還田

2015年秋天，李振軍的地里來了一批科學家，領頭的正是王立春?！皩＜艺f要和我們進行玉米秸稈深翻還田技術的示范推廣。我抱著試試看的想法同意了?！崩钫褴娬f。

聯(lián)盟是由吉林省農業(yè)科學院發(fā)起，聯(lián)合遼寧省農業(yè)科學院、黑龍江省農業(yè)科學院、內蒙古自治區(qū)農牧科學院、黑龍江農墾科學院共同組建的。王立春則是東北區(qū)域玉米秸稈綜合利用項目的首席科學家。

基于東北地區(qū)秸稈還田存在的生態(tài)氣候條件、農機農藝配套技術等諸多制約問題，吉林省農業(yè)科學院和黑龍江省農墾科學院通過多年技術攻關，建立了以“機收粉碎—深翻整地—平播重鎮(zhèn)壓”為核心的全程機械化玉米秸稈深翻還田耕作技術模式。

吉林省松原市寧江區(qū)民樂村有667坰地加入了合作社，采用了吉林省農科院的玉米秸稈全量深翻還田技術。村支部書記張志峰向《中國科學報》記者介紹，“我們在玉米收獲的同時將秸稈全部粉碎至10厘米以內，然后翻壓到20~30厘米土層并旋耕耙平。第二年5月初，采用寬窄行種植。重鎮(zhèn)壓后，用覆膜播種機一次完成施肥播種、鋪滴灌管、噴施除草劑、覆膜、覆土等作業(yè)程序?！?/p>

“秸稈還田后下茬作物能否順利出苗，是檢驗還田成功與否的關鍵?！蓖趿⒋赫f。李振軍發(fā)現(xiàn)專家們一套技術就把問題解決了，不僅好出苗，而且出好苗。

“深翻30厘米以上，能把秸稈埋到20厘米以下，春季機械平播，不影響播種出苗，而且苗壯苗齊。深翻還田的秸稈當年就可腐爛，能培肥地力，打破犁底層，有蓄水保墑的作用，抗旱能力強，產量高，效益好?！崩钫褴娬f，2016年，他們村附近就出現(xiàn)了排隊爭著翻地的局面。

項目構建了中、東部雨養(yǎng)區(qū)和西部灌溉區(qū)的玉米秸稈深翻還田技術體系?！芭c常規(guī)生產相比，玉米秸稈深翻還田技術體系可使土壤有機質增加12.4%，肥料利用效率提高10.6%~30.2%。西部灌溉區(qū)的水分利用效率平均提高43.1%。”王立春說。

據(jù)介紹，中部地區(qū)可實現(xiàn)每公頃增產10%，增收1000元；西部地區(qū)結合滴灌，可實現(xiàn)增產40%以上，增收超過2000元。

張志峰早就算了一筆賬：“2016年，合作社深翻還田的地每坰（編者注：東北地區(qū)一坰合一公頃）產濕糧16000公斤，比農民自己種增產4500公斤。我們的糧食品質好，每斤能多賣4分錢，盡管2016年玉米價格大跌，入社農民每坰地仍增收6000元左右，經濟效益、社會效益和生態(tài)效益顯著?！?/p>

多元化利用格局

“聯(lián)盟應以玉米直接還田和過腹還田的農用技術為主，兼顧秸稈能源化和基質化等產業(yè)化利用技術，加大科技創(chuàng)新力度，破解東北玉米秸稈資源化利用關鍵瓶頸問題?！眳桥d宏告訴記者。

在梅旭榮看來，玉米秸稈利用是一項社會生態(tài)效益高、涉及面廣的系統(tǒng)性工程。通過科技創(chuàng)新和機制創(chuàng)新，聯(lián)盟成立僅8個月，各單位在多年技術積累的基礎上，取得了一批玉米秸稈“四化”利用新成果，示范推廣初見成效。

內蒙古農牧科學院和吉林省農科院研發(fā)了新型秸稈生物飼料系列產品、草食家畜發(fā)酵全混合飼糧產品、高效復合微生物發(fā)酵劑，開創(chuàng)了玉米秸稈+青貯飼料+精飼料以及瘤胃調控劑的全混合飼料育肥牛飼養(yǎng)模式（TMR）。經飼料化開發(fā)后的玉米秸稈利用率達75%，秸稈消耗量900萬噸。

在能源化利用方面，吉林省農科院對寒冷地區(qū)秸稈生產沼氣進行了系統(tǒng)研究，秸稈預處理貯存技術、沼氣增溫保溫技術、高濃度干發(fā)酵等技術取得了一定突破，初步形成了嚴寒地區(qū)秸稈沼氣循環(huán)利用關鍵技術模式。

遼寧省農科院通過科企合作，研發(fā)了新一代的秸稈打捆直燃鍋爐——“三省”生物質鍋爐，并獲國家發(fā)明專利?！叭　卞仩t采用燃料倒置、無焰低氧層燃的燃燒方式，實現(xiàn)了無需再耗能將秸稈加工為成型燃料的秸稈打捆直接燃燒供暖利用模式，目前這項技術已走進2000多個農戶家中。

秸稈育秧基質、秸稈育秧盤/缽、秸稈蔬菜栽培基質、食用菌栽培……吉林省農科院、遼寧省農科院、黑龍江省農科院因地制宜開展秸稈制取育苗基質及標準化育苗和秸稈栽培食用菌等關鍵技術攻關，建立了以“秸稈基料化利用”為核心的技術體系，有效解決了育秧取土破壞農田耕地植被、取土難和秸稈栽培食用菌產量低、品質差的技術難題，提高了農業(yè)綜合效益。

“注重傳統(tǒng)方式與現(xiàn)代化技術結合，逐步形成區(qū)域化、專業(yè)化和產業(yè)化的格局，把提高秸稈資源利用效率、增加土壤有機質和培肥地力、降低農業(yè)生產成本、促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展放在首位?！泵沸駱s表示，聯(lián)盟除了繼續(xù)加強秸稈綜合利用關鍵技術的開發(fā)與研究，還應進一步搞好示范推廣，實現(xiàn)產業(yè)化經營。

農業(yè)部科技教育司司長廖西元表示，聯(lián)盟成立以來成果顯著，標志著東北地區(qū)玉米秸稈綜合利用工作步入有序發(fā)展的軌道，下一步要“發(fā)揮示范典型引導作用，強化資金政策支撐，激發(fā)市場主體活力，進一步推進玉米秸稈的綜合利用”。