看玉米秸稈“七十二變”

用3~5年的時(shí)間，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(shí)現(xiàn)玉米秸稈直接還田率達(dá)60%以上，資源化綜合利用率達(dá)到90%以上。

①肥料化：玉米秸稈深翻還田后，松軟的黑土上留下了腳印。

②能源化：大棚外的“三省”生物質(zhì)鍋爐讓室內(nèi)溫暖如春。

③基質(zhì)化：用玉米秸稈做育秧育苗基質(zhì)，蔬菜長(zhǎng)得郁郁蔥蔥。

 

④飼料化：經(jīng)飼料化開發(fā)后的玉米秸稈引起參觀者的興趣。

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?jí)翰怀鲛H來。地好了什么都好。這是因?yàn)槲覀儼延衩捉斩捝罘€田了。”10月中旬，吉林省松原市玉米豐收在即，在“東北區(qū)域玉米秸稈綜合利用經(jīng)驗(yàn)交流與現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)”上，一位當(dāng)?shù)剞r(nóng)民告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。

作為國(guó)家農(nóng)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(huì)議，展示了玉米秸稈資源肥料化、飼料化、能源化、基質(zhì)化等綜合利用成果，打響了一場(chǎng)玉米秸稈資源化利用的攻堅(jiān)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(nóng)民。

“玉米種植密度高了，產(chǎn)量水平上去了，玉米秸稈量就越來越多，而且家用電氣設(shè)備和農(nóng)業(yè)機(jī)械快速普及，用的玉米秸稈越來越少，剩的越來越多。很多秸稈在地里直接被燒掉了。”李振軍告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》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(guó)最大的玉米生產(chǎn)區(qū)，每年可收集的玉米秸稈達(dá)1.7億噸，約占全國(guó)玉米秸稈資源的48%，是全國(guó)玉米秸稈綜合利用的關(guān)鍵地區(qū)。

“東北地區(qū)對(duì)于玉米秸稈資源利用缺乏創(chuàng)新支撐，導(dǎo)致豐富的秸稈資源未能發(fā)揮其應(yīng)有的作用?？偫寐什蛔?0%，其余均被廢棄或焚燒，這是秸稈綜合利用的一個(gè)難點(diǎn)所在。”吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所所長(zhǎng)、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(shí)候起放棄了翻地，耕種時(shí)就用小四輪拖拉機(jī)完成，作業(yè)深度十幾厘米，導(dǎo)致耕層變淺，犁底層增厚;農(nóng)家肥施用量越來越少，依賴化肥增產(chǎn)，導(dǎo)致地越種越硬、越種越瘦。

由于掠奪式經(jīng)營(yíng)，黑土區(qū)耕地有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)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(zhì)基礎(chǔ)。玉米取之于黑土，如何再用之于黑土，這也是農(nóng)業(yè)資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的一大課題。

“因地制宜進(jìn)行秸稈的資源肥料化、飼料化、能源化、基質(zhì)化等綜合利用，切實(shí)推進(jìn)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(nóng)民提供一個(gè)增收的渠道，有利于解決東北地區(qū)黑土地的保護(hù)問題，也有利于鞏固?hào)|北黃金玉米帶的戰(zhàn)略地位，意義很大。”國(guó)家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技管理局局長(zhǎng)梅旭榮接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

東北區(qū)域玉米秸稈綜合利用是2016年底國(guó)家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟工作會(huì)議上現(xiàn)場(chǎng)簽約的12個(gè)項(xiàng)目之一，也是2017年國(guó)家農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟20個(gè)重點(diǎn)任務(wù)之一。今年2月，東北區(qū)域玉米秸稈綜合利用協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟(以下簡(jiǎn)稱聯(lián)盟)啟動(dòng)。

聯(lián)盟理事長(zhǎng)、吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長(zhǎng)吳興宏介紹，計(jì)劃用3~5年的時(shí)間，集成創(chuàng)新一批技術(shù)先進(jìn)、切實(shí)可行的資源化利用技術(shù)，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(shí)現(xiàn)玉米秸稈直接還田率達(dá)60%以上，資源化綜合利用率達(dá)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(xué)家，領(lǐng)頭的正是王立春。“專家說要和我們進(jìn)行玉米秸稈深翻還田技術(shù)的示范推廣。我抱著試試看的想法同意了。”李振軍說。

聯(lián)盟是由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院發(fā)起，聯(lián)合遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院、黑龍江農(nóng)墾科學(xué)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(xiàng)目的首席科學(xué)家。

基于東北地區(qū)秸稈還田存在的生態(tài)氣候條件、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套技術(shù)等諸多制約問題，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院通過多年技術(shù)攻關(guān)，建立了以“機(jī)收粉碎—深翻整地—平播重鎮(zhèn)壓”為核心的全程機(jī)械化玉米秸稈深翻還田耕作技術(shù)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(nóng)科院的玉米秸稈全量深翻還田技術(shù)。村支部書記張志峰向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者介紹，“我們?cè)谟衩资斋@的同時(shí)將秸稈全部粉碎至10厘米以內(nèi)，然后翻壓到20~30厘米深處的土層，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(jī)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。”

“秸稈還田后下茬作物能否順利出苗，是檢驗(yàn)還田成功與否的關(guān)鍵。”王立春說。李振軍發(fā)現(xiàn)專家們一套技術(shù)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(jī)械平播，不影響播種出苗，而且苗壯苗齊。深翻還田的秸稈當(dāng)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(qiáng)，產(chǎn)量高，效益好。”李振軍說，2016年，他們村附近就出現(xiàn)了排隊(duì)爭(zhēng)著翻地的局面。

項(xiàng)目構(gòu)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(shù)體系。“與常規(guī)生產(chǎn)相比，玉米秸稈深翻還田技術(shù)體系可使土壤有機(jī)質(zhì)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(shí)現(xiàn)每公頃增產(chǎn)10%，增收1000元;西部地區(qū)結(jié)合滴灌，可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)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(chǎn)濕糧16000公斤，比農(nóng)民自己種增產(chǎn)4500公斤。我們的糧食品質(zhì)好，每斤能多賣4分錢，盡管2016年玉米價(jià)格大跌，入社農(nóng)民每坰地仍增收6000元左右，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。”

多元化利用格局

“聯(lián)盟應(yīng)以玉米直接還田和過腹還田的農(nóng)用技術(shù)為主，兼顧秸稈能源化和基質(zhì)化等產(chǎn)業(yè)化利用技術(shù)，加大科技創(chuàng)新力度，破解東北玉米秸稈資源化利用關(guān)鍵瓶頸問題。”吳興宏告訴記者。

在梅旭榮看來，玉米秸稈利用是一項(xiàng)社會(huì)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(jī)制創(chuàng)新，聯(lián)盟成立僅8個(gè)月，各單位在多年技術(shù)積累的基礎(chǔ)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(nèi)蒙古農(nóng)牧科學(xué)院和吉林省農(nóng)科院研發(fā)了新型秸稈生物飼料系列產(chǎn)品、草食家畜發(fā)酵全混合飼糧產(chǎn)品、高效復(fù)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(diào)控劑的全混合飼料育肥牛飼養(yǎng)模式(TMR)。經(jīng)飼料化開發(fā)后的玉米秸稈利用率達(dá)75%，秸稈消耗量為900萬噸。

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

遼寧省農(nóng)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(zhì)鍋爐，并獲國(guó)家發(fā)明專利。“三省”鍋爐采用燃料倒置、無焰低氧層燃的燃燒方式，實(shí)現(xiàn)了無須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(xiàng)技術(shù)已走進(jìn)2000多個(gè)農(nóng)戶家中。

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

“注重傳統(tǒng)方式與現(xiàn)代化技術(shù)結(jié)合，逐步形成區(qū)域化、專業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的格局，把提高秸稈資源利用效率、增加土壤有機(jī)質(zhì)和培肥地力、降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展放在首位。”梅旭榮表示，聯(lián)盟除了繼續(xù)加強(qiáng)秸稈綜合利用關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)與研究，還應(yīng)進(jìn)一步搞好示范推廣，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)。

農(nóng)業(yè)部科技教育司司長(zhǎng)廖西元表示，聯(lián)盟成立以來成果顯著，標(biāo)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(dǎo)作用，強(qiáng)化資金政策支撐，激發(fā)市場(chǎng)主體活力，進(jìn)一步推進(jìn)玉米秸稈的綜合利用”。