中國(guó)秸稈資源利用途徑及養(yǎng)分取向

中國(guó)秸稈資源利用途徑及養(yǎng)分取向

中國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大國(guó)，許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在世界前面。因此，各種稻草資源的來(lái)源廣泛、數(shù)量巨大。這是寶貴的農(nóng)業(yè)資源。如果使用合理，它直接關(guān)系到中國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。中國(guó)全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心對(duì)全國(guó)的有機(jī)肥資源進(jìn)行了調(diào)查,出版了《中國(guó)有機(jī)肥料資源》、《中國(guó)有機(jī)肥料養(yǎng)分志》、《中國(guó)有機(jī)肥料養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)集》等專著,其中對(duì)秸稈資源數(shù)量、品質(zhì)等方面進(jìn)行了詳盡論述,也有一些學(xué)者總結(jié)了有機(jī)肥及秸稈利用研究進(jìn)展并提出了管理策略,但全國(guó)秸稈資源的利用狀況仍不清楚。為此,筆者根據(jù)國(guó)家農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心的2000年度土壤肥料專業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),分析研究了中國(guó)秸稈資源數(shù)量、利用途徑及養(yǎng)分去向。1材料和方法1.1堆還田的用量全國(guó)土壤肥料專業(yè)統(tǒng)計(jì)報(bào)表以縣為基本統(tǒng)計(jì)單位進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),然后分省(市)匯總報(bào)送全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心。與秸稈利用有關(guān)的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目及統(tǒng)計(jì)方法包括:秸稈資源量—按土壤監(jiān)測(cè)或有關(guān)田間試驗(yàn)谷草比及農(nóng)戶抽樣調(diào)查結(jié)果進(jìn)行測(cè)算;肥料用量—指秸稈直接還田和堆漚還田的用量;飼料用量—指秸稈通過(guò)氨化、青貯、微貯或直接喂養(yǎng)牲畜以及墊圈的秸稈;燃料用量—指農(nóng)戶直接用于生活燃料的秸稈;原料用量—指用作工業(yè)、沼氣等原料的秸稈;焚燒量—指在田間、地頭或場(chǎng)院燒掉的秸稈;棄置亂堆—指棄置不用亂堆放的秸稈。在秸稈還田方式上,機(jī)械翻壓還田—作物收獲后,無(wú)論用動(dòng)力、畜力或人力機(jī)械(具),將作物秸稈粉碎或整株翻壓還田,留高茬收割后即翻壓還田的,統(tǒng)計(jì)在機(jī)械翻壓還田內(nèi);覆蓋還田—作物收獲后,用機(jī)械(具)或人工,將粉碎或整株的作物秸稈拋灑、平鋪或覆蓋作物的行間;留高茬還田—作物收獲后,留茬高度在15cm以上(包括撩枝收割),如果留高茬后,又將收獲部分返還本田覆蓋,也統(tǒng)計(jì)為留高茬還田;堆漚還田—作物秸稈經(jīng)傳統(tǒng)的高溫堆肥、添加微生物菌種或加快秸稈腐熟的化學(xué)制劑的堆肥而還田;4種秸稈還田方式的面積,只能統(tǒng)計(jì)1次。1.2氮肥的養(yǎng)分含量主要作物秸稈養(yǎng)分含量數(shù)值采用《中國(guó)有機(jī)肥料養(yǎng)分志》中各種作物秸稈養(yǎng)分含量的平均值,分別以N%、P2O5%和K2O%計(jì)。1.3計(jì)算表明養(yǎng)分向協(xié)調(diào)秸稈各種利用方式的養(yǎng)分還田率參照沈善敏、韓純?nèi)宓任墨I(xiàn)確定,具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。2結(jié)果與分析2.1作物秸稈資源利用情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明(表2、表3),2000年中國(guó)秸稈資源總量達(dá)5.541×108t,其中含有的N、P2O5、K2O分別為4.939×106、1.567×106、9.825×106t,總養(yǎng)分為1.633×107t,相當(dāng)于全國(guó)1999年化肥用量的2/5。在作物秸稈資源中,以水稻秸稈最多,達(dá)1.752×108t,占秸稈總量的31.6%,其次是玉米和小麥,分別為1.198×108、1.322×108t,占秸稈總量的23.9%和21.6%,3種主要作物共占76.1%。從提供的N、P2O5、K2O養(yǎng)分看,水稻比例最大,分別為32.3%、33.3%、40.6%,遠(yuǎn)高于其面積所占的比例24.3%。2.2料、焚燒和棄置亂堆秸稈資源的利用分肥料、飼料、燃料、原料、焚燒和棄置亂堆等方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果(表4)表明,中國(guó)秸稈利用中,以肥料(包括直接還田)用量最多,占秸稈資源的36.6%,其次是燃料和飼料量,分別占秸稈資源的23.7%和22.6%,其它如原料、焚燒和棄置亂堆共占17%。不同作物的秸稈利用方式不同,小麥、水稻和其它類作物的秸稈,40%以上以各種方式還田,用作肥料,而雜糧和花生秸稈作飼料的比例較高,在40%以上;棉花和豆類秸稈多用作燃料。焚燒比例較大的秸稈有油菜、小麥、玉米和水稻,在5%以上。從各地秸稈利用方式看(表5),湖南、江西、山西秸稈直接作肥料用的比例較高,均在50%以上,寧夏、四川、貴州等地區(qū)則較低,不足20%;甘肅、寧夏、安徽、福建、黑龍江、山東和浙江作飼料比例較高,在30%以上,上海、湖南則較少,不到10%;作燃料較高的省份有湖北、遼寧、江蘇,在30%以上;田間直接焚燒以貴州、海南最多,超過(guò)20%;作原料的比例都較少,只有福建、寧夏在10%以上;秸稈棄置亂堆則以河北、山東、貴州和陜西最多,在10%以上。2.3秸稈還田與還田情況。據(jù)測(cè)算,直接發(fā)現(xiàn)了幾種重要全國(guó)秸稈資源中的N素養(yǎng)分總量有4.940×106t(表6),以肥料量最多,達(dá)1.753×106t,占總量的35.5%,其次是燃料和飼料,分別占總量的24.7%和23.6%,原料、焚燒和棄置亂堆三項(xiàng)總和為8.019×105t,占16.2%。不同作物秸稈氮素的去向不同,水稻、小麥、玉米用作肥料的數(shù)量最多,棉花和豆類用作燃料最多,而花生和雜糧作飼料比例最高;從絕對(duì)量看,肥料、燃料、原料和焚燒量中均是水稻秸稈數(shù)量最大,而飼料和棄置亂堆則是玉米秸稈最多。從秸稈資源中氮素的還田數(shù)量和比率看,只有用作肥料時(shí)可全部還田,總量為1.753×106t,用作飼料可部分還田,總量為5.820×105t,其它方式如燃料、原料、焚燒和棄置亂堆均不能還田,由此可推算出全國(guó)秸稈中氮素的總還田量為2.335×106t,還田率為47.3%,不到秸稈氮的一半。在幾種作物中,棉花和豆類還田率最低,分別為23.7%和34.0%。全國(guó)秸稈中P2O5總量達(dá)1.567×107t(表7),其去向也是以肥料、燃料和飼料最多,分別占總量的35.7%、24.7%和23.2%,其余3項(xiàng)總和占16.7%。作物秸稈中,水稻和玉米秸稈中含磷最多,分別為5.219×105和4.545×105t;與其它作物相比,水稻秸稈在肥料、燃料、原料和焚燒4種方式中P2O5的數(shù)量最大,而玉米秸稈在飼料和棄置亂堆中P2O5數(shù)量最多。由于秸稈中磷在燃燒中損失少,因此秸稈中磷的還田率就高,還田率為82.9%,其中水稻、油菜和其他類作物秸稈的還田率高于總平均數(shù),分別為85.4%、86.9%和86.4%。全國(guó)秸稈中K2O總量達(dá)9.825×106t(表8),其去向也是以肥料、燃料和飼料最多,分別占總量的37.3%、23.5%和22.6%,其余3項(xiàng)總和占16.6%。作物秸稈中,水稻和玉米秸稈中含鉀最多,分別為3.989×106和1.879×106t;與其它作物相比,水稻秸稈除了在棄置亂堆中K2O數(shù)量低于玉米秸稈外,在肥料、燃料、飼料、原料和焚燒5種方式中K2O的數(shù)量最多。鉀和磷一樣,均是灰分元素,秸稈燃燒時(shí)損失少,因此秸稈中鉀的還田率就高,還田率為84.4%,其中水稻、油菜和其他類作物秸稈的還田率高于總平均數(shù),均超過(guò)60%,而小麥和雜糧秸稈較低,均為79.6%。2.4留高茬還田面積從4種秸稈還田方式看,總還田量相差不大,各占1/4,但還田面積和單位面積還田量差別較大(表9)。留高茬還田面積最大,占總面積的37%,其單位面積還田量最低,為2420.3kg/hm2,總還田量為各種方式總和的23%;堆漚還田面積最小,單位面積還田量最大,總還田量也最高;覆蓋還田和機(jī)械翻壓還田兩者相近,介于上述2種方式之間。3秸稈還田率高,且重肥還田中國(guó)秸稈資源數(shù)量巨大,為5.541×108t,與其他學(xué)者估算結(jié)果相近。其中含有大量的養(yǎng)分,所含的N、P2O5和K2O分別是全國(guó)1999年化肥投入量的20.2%、12.8%、286.5%。研究表明,中國(guó)化肥用量雖然總量很大,但仍顯不足,因此,用好秸稈資源,提高秸稈養(yǎng)分的還田率,對(duì)于減少中國(guó)化肥需求、緩解化肥數(shù)量不足具有重要的意義。中國(guó)秸稈利用中養(yǎng)分損失仍然很大。本文結(jié)果表明,通過(guò)肥料還田的數(shù)量雖然在幾項(xiàng)途徑中最高,但比例仍然偏低,只有36%,通過(guò)各種方式還田的面積比例也比較低,平均41.8%。秸稈中氮的還田率較低,氮素?fù)p失大,每年秸稈損失氮素達(dá)2.604×106t,相當(dāng)于5.661×106t尿素,價(jià)值67.9億元,主要原因在于燃料和焚燒的比例較大。磷和鉀還田率較高,在80%以上,這與假設(shè)的燃料和飼料中磷鉀還田率高有關(guān),估算中假設(shè)大部分牲畜排泄物和燃料的灰分能夠及時(shí)還田?？梢?jiàn),加強(qiáng)燃料殘灰和牲畜排泄物的管理、及時(shí)還田,是減少秸稈中磷鉀養(yǎng)分損失的重要途徑。中國(guó)鉀礦資源貧乏、鉀肥生產(chǎn)量很低,難以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,每年要花費(fèi)