农作物秸秆资源化利用现状及建议——以钦州市为例

【目的】大力推进农作物秸秆资源化利用,努力实现生态效益、经济效益和社会效益的协调。【方法】实地调查钦州市农作物秸秆资源利用现状,分析农作物秸秆还田情况和农作物秸秆资源化利用存在的问题。【结果】秸秆综合利用方式主要为直接还田、作为饲料、作燃料、作原料及焚烧;秸秆综合利用特点:秸秆还田量占资源总量的72.4%,作饲料用量占13.9%,作燃料用量占7.6%,作原料用量占0.20%,焚烧及废弃占5.9%;主要粮食作物水稻的秸秆资源量占总资源量的70%,玉米占6%;水稻的秸秆的还田用量占74.2%,高于其他作物的还田量比例;秸秆的综合加工利用量占比很低;主要粮食作物秸秆焚烧及废弃量占比相对其他作物较低。主要农作物秸秆还田情况:水稻秸秆直接还田占69.3%,玉米秸秆直接还田占33.6%,其他作物秸秆直接还田占41.6%。主要问题:部分农民思想观念难以转变;技术培训力度亟需加强;秸秆利用产业化规模较小;政策扶持力度小;宣传力度不够。【建议】加强组织领导;加强秸秆资源化利用技术培训;加大资金扶持力度;加强秸秆资源化利用技术推广;加大秸秆综合利用的宣传力度。     

论秸秆功能演化及秸秆腐解剂效应

通过对秸秆功能演化的分析认为,现阶段以秸秆还田为主要利用方式,并论述了秸秆还田的生态效应.然而,随着大量秸秆覆盖农田地表,对机械播种及作物生长也产生了一定的不利影响.秸秆腐解剂的施用在一定程度上改善了这种不利影响,实例分析了秸秆腐解剂的增产效果.试验表明,施用秸秆腐解剂可加速作物生育进程,作物产量提高20%左右.     

水稻秸秆还田研究现状

水稻秸秆是一种重要的生物资源,秸秆还田不仅可以改善土壤结构和养分情况,增加作物产量,还能解决秸秆焚烧难题,保护生态环境。本文在前人大量研究的基础上,对水稻秸秆还田技术、秸秆还田量以及秸秆还田与化肥减施等对作物的产量影响进行了概述,为农作物化肥减施增效技术的推广提供理论指导。 水稻是我国主要的粮食作物,每年种植的水稻会产生大量的秸秆, 秸秆处理不当所带来的环境问题亦急需解决。作为农作物副产品,水稻秸秆中含有丰富的氮磷钾及有机质等营养元素。合理的利用水稻秸秆,不仅能够协调土壤的水、肥、气、热,改善土壤质量,降低化肥的使用,还能解决禁止秸秆焚烧问题,避免环境污染问题的加剧,因此水稻秸秆的充分利用是解决当前问题最根本的途径[1-2]。本文主要对前人研究的水稻秸秆还田的技术要点、还田方式、秸秆还田量以及配套的栽培措施等进行了总结和归纳,以充分利用水稻秸秆资源。同时概述了秸秆还田替代化肥,减少化肥施用量对作物产量的影响。为促进水稻秸秆充分利用、化肥减施等农业可持续发展提供理论支持。     

农作物秸秆还田的方式及技术要求

秸秆还田一般分为堆沤还田、过腹还田、秸秆直接还田等方式。堆沤还田是将作物秸秆制成堆肥、沤肥等,作物秸秆发酵后施入土壤。过腹还田是用秸秆饲喂牛、马、猪、羊等牲畜后,以畜粪尿施入土壤;采取直接还田的方式比较简单,方便、快捷、省工。还田数量较多,一般采用直接还田的方式比较普遍。直接还田又分翻压还田和覆盖还田两种。翻压还田是在作物收获后,将作物秸秆在下茬作物播种或移栽前翻入土中。覆盖还田是将作物秸秆或残茬,直接铺盖于土壤表面。     

炭化秸秆还田量对土壤肥力与作物生长的影响

随着秸秆资源化利用技术的发展,秸秆炭化制成生物炭还田引起了广泛的关注。文章采用室外 盆栽的方式,以大豆为目标作物,设置5 个生物炭还田比例,研究了炭化秸秆还田量对土壤肥力以及作物生 长的影响。结果表明,不同炭化秸秆还田量均可提高土壤肥力,促进作物生长,但其作用程度存在显著差异。 土壤和作物对高还田炭量表现出较强的适应能力,还田质量比为30% 时具有最强的氮磷保留缓释能力和最高 的作物生物量与产量,综合效果最佳。     

农作物秸秆综合利用还田技术

目前,秸秆直接还田方式主要有两种,即翻压还田和覆盖还田。翻压还田指作物收获后,将作物秸秆粉碎或整株或高留茬直接翻压土壤内。覆盖还田包括两种形式:一是将作物秸秆铺盖于田间或作物株行之间;二是残茬覆盖,其主要形式为留高茬。近几年,根据不同的自然条件、社会经济状况、种植制度等     

农作物秸秆资源利用技术

一、农作物秸秆还田机械化技术小麦秸秆还田的主要方式是在机收的同时,收割机上装有粉碎秸秆器。将秸秆粉碎后抛撒于地表。玉米还田主要应用秸秆还田机械将秸秆粉碎还田。     

湖北省主要农作物秸秆资源分布特征及还田现状

采用数据统计和实地调查的方法,研究了湖北省主要作物秸秆的种类、分布及处理方式。结果表明,水稻、油菜、小麦、玉米和油菜秸秆是湖北省最主要的秸秆资源,累计占全省总量的94%。2014年湖北省作物秸秆主要分布在荆州市、宜昌市、襄阳市、荆门市、孝感市和黄冈市6个地区,累计占全省总量的72%。实地调查结果表明,秸秆直接还田平均为32%,但不同作物之间差异显著,以水稻和小麦秸秆还田比例最高,分别达54%和43%;而焚烧和丢弃的比例仍然较高。同时,当前农业生产仍以小农经营和普遍施用化肥为主。因此,秸秆直接还田仍有较大的潜力,也是解决秸秆综合利用、提高土壤有机质最根本的途径。     

大力推广秸秆还田

我国历史悠久,施用有机物料培肥土壤的历史,至少可追溯到二千四百年前.我国劳动人民素有积制和施用有机肥料的传统,并且积累了丰富的经验.作物秸秆就是常用的有机物料之一.我国秸秆资源相当丰富,其中应用最多的主要有玉米秸秆、稻草、麦秸等.秸秆还田则是利用秸秆最有效的方法.秸秆直接还田具有节省劳力和运输费用,便于机械作业,可取得与施用有机肥同样效果等优点.然而,随着化肥的出现,人们不再青睐于有机肥,作物秸秆也基本上不再用做肥料.因此,我们有必要重新认识秸秆对农业生产的意义.     

秸秆覆盖还田应用与展望

秸秆覆盖还田是秸秆资源化利用的方式之一。近年来，随着社会发展，农村劳动力转移，能源消费结构调整、农业高质量发展和各类替代原料的应用等一系列原因，秸秆覆盖还田技术备受关注。笔者从秸秆覆盖还田研究现状、还田方式以及在常见作物上的覆盖还田技术应用等展开综述，并对秸秆覆盖还田技术进行展望，以期为秸秆覆盖还田技术研究与应用提供理论参考。     

中国各省大田作物田间秸秆资源量及其时间分布

准确评估中国秸秆资源量及其时空分布对秸秆资源化利用具有重要意义。本研究采用各省市区不同作物的最新田间秸秆系数评估田间秸秆资源量,确定各作物秸秆热值合理取值折算标煤量,并依据中国主要大田作物田间秸秆成熟期,对各省各作物田间秸秆的时间分布进行研究。结果表明：2007—2009年中国年均秸秆量为7.35亿t,包括田间秸秆6.46亿t（折标煤量3.41亿t,占总量87.36%）和加工副产物0.89亿t（折标煤量0.50亿t,占总量12.64%）。三大粮食作物是田间秸秆的主要来源,其中水稻田间秸秆为19 865.13万t,折标煤9 177.69万t,占总量26.90%;玉米田间秸秆为14 947.83万t,折标煤量8 266.15万t,占总量24.23%;小麦田间秸秆为14 373.43万t,折标煤7 833.52万t,占总量22.96%。秸秆量最大的10个省份由高到低依次为河南、山东、江苏、黑龙江、安徽、四川、广西、湖南、河北、湖北,变化范围为3 772.15～7 295.06万t,折标煤为1 908.83～3 999.61万t,这10省总量占全国总量62.46%。田间秸秆成熟时间分布不均,第三季度（7—9月）最多,秸秆折标煤占总量44.49%;其次为第四（10—12月）和第二季度（4—6月）,分别为25.26%和24.27%;第一季度（1—3月）最少,只占总量的1.37%。     

我国部分省份秸秆利用情况调查

为了解我国秸秆资源利用情况,通过实地考察、问卷、走访等形式,对我国部分省份的秸秆品种、产量及其利用情况进行了调查。结果表明:在调查的省份内,农民因为受到时间、经济等因素的影响,焚烧和废弃是处理秸秆的首选方法。农民愿意接受新能源,促进秸秆再利用。我国秸秆利用途径不多,方法陈旧。受调查人员中有96.6%对秸秆新能源利用持支持态度,80%受调查人员希望能综合利用秸秆,减少环境污染。最后综合调查结果提出合理利用秸秆的建议。     

Residue management induced changes in soil organic carbon and total nitrogen under different tillage practices in the North China Plain

Crop residue retention has been considered a practicable strategy to improve soil organic carbon(SOC) and total nitrogen(TN), but the effectiveness of residue retention might be different under varied tillage practices. To evaluate the effects of residue management on the distribution and stocks of SOC and TN under different tillage practices, a bifactorial experiment with three levels for tillage practices(no-tillage, rotary tillage, and conventional tillage) and two levels for residue managements(residue retention and residue removal) was conducted in the North China Plain(NCP). Results showed that after a short experimental duration(3–4 years), concentrations of SOC and TN in the 0–10 cm layer were higher under no-tillage than under conventional tillage, no matter whether crop residues were retained or not. Residue retention increased SOC and TN concentrations in the upper layers of soil to some degree for all tillage practices, as compared with residue removal, with the greatest increment of SOC concentration occurred in the 0–10 cm layer under rotary tillage, but in the 10–30 cm layer under conventional tillage. The stocks of SOC in the 0–50 cm depth increased from 49.89 Mg ha–1 with residue removal to 53.03 Mg ha–1 with residue retention. However, no-tillage did not increase SOC stock to a depth of 50 cm relative to conventional tillage, and increased only by 5.35% as compared with rotary tillage. Thus, residue retention may contribute more towards SOC sequestration than no-tillage. Furthermore, the combination between residue retention and no-tillage has the greatest advantage in enhancing SOC and TN in the NCP region.     

中国非禾谷类大田作物收获指数和秸秆系数

收获指数和秸秆系数对作物生产研究和秸秆资源评估具有重要意义。本研究主要根据2006—2010年文献的田间实测数据,研究了非禾谷类大田作物在中国大陆主产省份的收获指数和秸秆系数。结果表明:大豆收获指数和秸秆系数全国平均值分别为0.42和1.50,6个省份的收获指数为0.35～0.47,秸秆系数1.13～1.86。马铃薯收获指数和秸秆系数的全国平均值分别为0.59和0.71,甘薯分别为0.69和0.45,木薯分别为0.64和0.50。其中,11个省份的马铃薯、甘薯和木薯等薯类作物收获指数为0.55～0.77、秸秆系数0.30～1.17。棉花皮棉收获指数和秸秆系数全国平均值分别为0.15和2.91,5个省份棉花的皮棉收获指数为0.12～0.18,秸秆系数2.41～4.09。花生的收获指数和秸秆系数全国平均数分别为0.50和1.14,6个省份花生收获指数为0.41～0.54,秸秆系数0.85～1.43。油菜的收获指数和秸秆系数全国平均数分别为0.26和2.87,6个省份油菜收获指数为0.24～0.28,秸秆系数2.57～3.17。向日葵收获指数和秸秆系数全国平均数分别为0.32和2.63,4个省份向日葵收获指数为0....     

废弃生物质的定义、分类及资源量研究述评

为准确评估中国废弃生物质资源量,梳理2008—2018年已发表文献中的废弃生物质分类、相关术语及其定义、资源量评估方法和结果。将用于生物质原料废弃物的术语统称为"废弃生物质",首次确定其定义。根据来源行业不同,将所有废弃生物质划分为作物秸秆、林业剩余物、食用菌菌渣、畜禽和水产废弃物、工业有机废物及生活垃圾等一级分类,并分别确定二级和三级分类。结合已有对资源量的评估结果,总结2015年中国废弃生物质资源总量,其中固体类风干重为16.91亿t,包括作物秸秆9.12亿t、畜禽粪便4.17亿t、林业剩余物2.51亿t、食用菌菌渣0.87亿t、餐饮垃圾0.13亿t和污水污泥0.11亿t,液体废弃生物质即工业有机废水为199.50亿t。     

1995—2014年中国农作物秸秆沼气化碳足迹分析

通过构建农作物秸秆沼气化利用潜力估算模型和秸秆沼气燃烧的碳足迹模型,对1995—2014年中国主要农作物秸秆资源量、秸秆沼气化潜力及其温室气体减排潜力进行计算,并分析了标准煤燃烧、秸秆直接燃烧及秸秆沼气燃烧的碳足迹,揭示了秸秆沼气化的减排效果。研究结果表明:1)1995—2014年秸秆资源量(含田间秸秆和加工副产物)年均值为7.55亿t。2)秸秆沼气化潜力巨大,若将其中37.5%的农作物秸秆沼气化,平均每年可产1 188.9亿m~3沼气,可替代约0.85亿t的标准煤。3)与秸秆直接燃烧碳足迹相比,秸秆沼气燃烧碳减排效果明显,1995—2014年秸秆沼气燃烧的碳足迹年均减少2.08亿t(CO_(2eq)),较秸秆直接燃烧减排46.8%。秸秆沼气化利用能够明显减少温室气体排放量,发展潜力巨大。     

秸秆堆肥部分替代化肥配施硝化抑制剂对冬小麦温室气体排放的影响

针对沿淮地区冬小麦生产中化肥投入过量、利用率低、温室气体排放高的现状,采用秸秆堆肥部分替代化肥配施硝化抑制剂的方法,以秸秆堆肥部分替代化肥为主区(T)、硝化抑制剂——双氰胺(DCD)使用量为裂区(D)设计试验,研究其对麦田N₂O、CO₂、CH₄排放通量动态变化,以及小麦产量、品质的影响。结果表明:7.5 t·hm^-2秸秆堆肥替代10%化肥+60 kg·hm^-2 DCD和15 t·hm^-2秸秆堆肥替代20%化肥+60 kg·hm^-2 DCD处理的温室气体排放总量比传统施肥显著(P<0.05)降低了19.01%和31.76%,小麦支链淀粉含量分别显著(P<0.05)提升10.00%和14.00%,产量较传统施肥并无显著差异。说明秸秆堆肥部分替代化肥配施硝化抑制剂的方法对小麦产量并无显著负面影响,且有利于温室气体减排和秸秆的资源化利用。     

秸秆还田条件下中国农田土壤有机碳含量变化及其影响因素的Meta分析

为明确秸秆还田对土壤有机碳的影响,构建合理的碳库管理策略,收集整理1992—2018年已发表的文献数据,以Meta-analysis方法定量分析秸秆还田对中国农田土壤有机碳含量的影响,并系统解析其影响因素。结果表明:整体上,与秸秆不还田相比,秸秆还田可显著增加土壤有机碳的含量,但不同区域土壤有机碳增加幅度有一定的差异。华东地区土壤有机碳增幅最高,显著增加14.6%,华中地区增幅最低,为7.7%(P0.05);华东、西北和西南地区高于全国12.1%的平均水平(未包括港澳台地区,下同),而东北、华北和华中地区低于全国平均水平。不同土层有机碳含量对秸秆还田的响应也表现出一定的差异,秸秆还田对0～10cm土层土壤有机碳含量的增加效应达11.2%,而对40cm土层(最深达100cm)的增加效应仅为3.9%(P0.05)。此外,试验区域的年均气温、施氮量、土地利用类型以及还田年限等均对秸秆还田下有机碳含量有不同程度的影响。本研究表明,较长的还田年限(6～10年)、适当的耕作措施(免耕结合旋耕翻耕等)和适当的氮肥施用量(120～240kg/hm2)等条件均能有效提升秸秆还田的固碳潜力。     

Fate of Nitrogen from Organic and Inorganic Sources in Rice-Wheat Rotation Cropping System

The lower availability of N is one of the most important limiting factors impeding crop yield enhancement among the various factors that affect crop yield under the multiple-cropping agroecosystem in China.In this study,the recovery of a single application of 15N-labeled fertilizer or residues in rice-wheat cropping system was determined,in order to provide theoretical foundation for the nitrogen management in sustainable agricultural production.A continuous trace experiment was conducted for 15N microplots by using randomized block design with four treatments and four replications（T1 = 15N-labeled fertilizer with crop residue incorporation,T2 = 15N-labeled residues,T3 = 14N fertilizer to generate unlabeled crop residue,and T4 = 15Nlabeled fertilizer without crop residue incorporation）.Our results showed that,on average,17.17 and 12.01% of crop N was derived from N fertilizer and 15N-labeled residues,respectively during the first growing season,suggesting that approximately 82.83 or 87.99% of crop N was derived directly from soil N pool.There was a larger difference in the 15N recovery pattern in crop when N was applied as fertilizer or residues,i.e.,most of crop N derived from N fertilizer was absorbed in the first growing season（92.04%）,and the relevant value was 38.03% when 15N-labeled residues were applied.This implied that most of N fertilizer was recovered in the present cropping season,while a longer residue effect will be found for 15N-labeled residues.Thus,the average recovery of N fertilizer and N residue in the soil after the first growing season was 33.46 and 85.64%,respectively.The recovery of applied N in soil when N was applied as residues was significantly higher than that when N was applied as fertilizer.There was a larger difference in the total 15N recovery in plant and soil when N was applied as fertilizer or residues.By the end of the fifth or sixth cropping season,the total 15N recovery in plant and soil when N was applied as fertilizer or residues were estimated at 64.38 and 79.11%,respectively.On the contrary,there was little difference between the practices of residue incorporation and residue removal following the N fertilizer application.N fertilizer appeared to be more readily available to crops than residue-N,and residue-N replenished soil N pool,especially N in soil organic matter,much more than N fertilizer after six growing seasons.Therefore,residue-N is a better source for sustaining N content of soil organic matter.Thus,one possible management practice is to use both organic and inorganic N sources simultaneously to improve the use efficiency of N while protecting the sustainability of soil.     

秸秆还田与实地氮肥管理对水稻产量及品质的影响

以扬粳9538为材料,通过秸秆还田与氮素管理与秸秆不还田(对照)比较试验,研究了水稻产量及品质的表现。结果表明:秸秆还田与实地氮肥管理(SSNM)可以在减少氮肥施用量,秸秆全量还田的同时,增加水稻的产量,降低单位面积穗数,提高每穗粒数、结实率。秸秆还田与实地氮肥管理降低稻米的垩白米率、垩白度和直链淀粉含量,改善稻米的外观品质和营养品质,淀粉谱的最高粘度和崩解值增加,消减值减低,稻米食味品质得到改善,该技术同时减少穗分化前干物质积累,增加抽穗期光合速率、根系活力与ATP酶活性,促进同化物向籽粒的运转,减少茎杆中非结构性碳水化合物的残留。对秸秆还田与不同氮素管理在产量、品质上的差异进行了讨论。