南陵县秸秆资源利用与低碳高效农业.doc

南陵县秸秆资源利用与低碳高效农业一、农业概况南陵县位于安徽省东南部，地处长江中下游平原向皖南丘陵过渡地带。南陵，南陵，顾名思义，南边是丘陵；则东部是青弋江冲积平原，北部是圩畈区。气候属亚热带季风性湿润气候，气候温和，光照充足，雨量充沛，土地肥沃，江河湖渠，纵横交错。不但自然生态环境良好，而且农业自然条件优越。南陵县是国家优质稻标准化生产基地、商品粮生产基地，中国四大米市之一“芜湖米市”的主要产粮区，素有“芜湖米市，南陵粮仓”之美称，是全国300个产粮大县之一。在新出版的安徽稻作学一书中，第1页就介绍了在我县出土的4000多年前西周末期种植的稻谷。由此可见，我县水稻种植历史悠久。我县耕地面积49.5万亩（其中,水田46.2万亩，旱地3.3万亩），山场56万亩，水面14万亩。因农民勤于耕作，常年各种作物种植面积有约135万亩，复种指数高达270%左右，水稻、油菜、小麦、蔬菜、食用菌、棉花为主，秸秆资源十分丰富（见表1），利用率高，使南陵农业得以持续高效发展。表1 2009年南陵县农业主要产品及秸秆统计表农业主要产品资料来源:南陵县统计局 项 目播种面积产量秸秆数量占本类的比例说明（计算方式）占总量的比例（亩）（吨）（吨）%农作物总播种面积1335780762249（A）A=一至十一、粮食作物合计870075402738428463（B）100B/A56.21（一）谷物844680397326416678（C）97.25C/BC/A54.66 1.稻谷808410384285384285（D）92.22D/CD/A50.41 （1）早稻328410151125151125（D1）39.33D1/DD1/A19.83 （2）中稻和一季晚稻1083755983259832（D2）15.57D2/DD2/A7.85 (3)双季晚稻371625173328173328（D3）45.10D3/DD3/A22.74 2.小麦(均为冬小麦)26475945513237（C2）3.18C2/C 3.玉米7395307318438（C3）4.42C3/CC3/A1.60 4.其它谷物(均为大麦)2400513 718（C4）0.17C4/C（二）豆类合计1645524128785（E）2.05E/BE/A1.15 大 豆912012583145（E1）35.80E1/E 绿 豆37504851455（E2）16.56E2/E 红小豆1800184552（E3）6.28E3/E（三）薯类(按粮食计算)894030003000（F）0.07F/BF/A0.39二、油料合计1170001977628380（G）100G/A3.72 其中:花 生45008291160（G1）4.09G1/ G 油菜子1095001861526060（G2）91.82G2/ GG2/A1.62 芝 麻30003321160（G3）4.09G3/ G三、棉花24000170025500（H）H/A3.35四、麻类合计37512096（I）五、糖料合计(均为甘蔗)58501314310514（J）J/A1.38六、烟叶合计(均为烤烟)4125670201（K）0.02七、药材类合计1809031159345（L）L/A1.23八、蔬菜(含菜用瓜)81375113857217000（M）M/A28.47九、瓜果类142504223442750（N）N/A5.60 其中:西瓜136504137940950（N1）N1/A5.37 甜瓜4958101485 草莓10545315十、其它农作物200640401280基本是紫云英十一、特种作物（食用菌）140011200(56000)注1：“播种面积”栏中已将“公顷”换算为“亩”。注2:秸秆总量不含“其它农作物”栏中的401280吨，也不含“特种作物（食用菌）”的菇渣56000吨。二、秸秆利用情况（一）秸秆利用总体情况我县常年秸秆总量有76万多吨，种类有稻草、麦秸、玉米秸等，利用状况见表2。从表2可以看出，我县对秸秆资源利用率相当高，达91.4%。其中，作为利用肥料的占70.8%,作为原料利用的占10.8%,作为饲料利用的占0.1%,作为燃料利用的占9.7%，这还不包括瓜藤、菇渣和紫云英等。主要作物秸秆名称秸秆资源肥料用量原料用量饲料用量燃料用量焚烧量弃置乱堆作肥料/原料利用方式总 计762249一至七之和69330549069875000100067285559953327一、稻草384285其中:早稻草151125136000100014125机械翻压还田中稻草598321500030000900030002832用作蘑菇生产双晚稻草17332886500450002400017333495上2项及覆盖作物二、麦秸1323799003337机械翻压还田三、玉米秸1843818438机械翻压还田或堆沤四、油菜秸26060786018200机械翻压还田五、豆秸87858785六、棉花秸2550025500七、瓜菜下脚料217000217000各占%10070.810.80.19.78.10.5食用菌菇渣5600056000用作午季作物盖穴肥瓜藤4275042750机械翻压还于双晚田紫云英401280401280机械翻压还田种早稻表2 南陵县主要作物秸秆利用情况统计表单位：吨注1：“总计”栏中的数据不包含最末3类；其数据摘自表1。762249吨大于从“稻草”至“瓜菜下脚料”各栏之和，不参与计算百分比。注2：“各占%”之行数据系相应各列数据与693305之比。（二）秸秆利用情况分述（另见表2）为了便于叙述，笔者将所谓“秸秆”分成以下几类：（1）稻草；（2）麦秸；（3）玉米秸；（4）豆秸；（5）油菜秸；（6）棉花秸；（7）瓜菜下脚料；均折算为干物质。下面两类另行折算：（8）菇渣（蘑菇生产结束以后所产生的废弃物），另外，56000吨菇渣之所以打括弧，是因为菇渣以土为主，内含朽稻草、菌丝等；（9）其它，包括：甘蔗秸；瓜藤它们不能算是秸秆，但同样还田。在南方，很多西瓜种植在稻田。当然这些稻田已改成适合西瓜生长的土壤环境，在西瓜收获后再种植双季晚稻。另外,本县种植的20万亩左右紫云英，不但是很好的优质肥源，而且还有以下很多优点：可供观赏，是很好的蜜源，可作菜蔬，可作盆景。笔者未将它们纳入秸秆范围，但纳入分析讨论范围。1稻草：有句农谚说是“斤粮斤草。”据笔者称量，“斤粮斤草”只是指地上部分，贴地表5厘米稻桩及地下根系的重量大约是地上部分的1.2 倍；也就是说，即使地上部分一点儿也不还田，单这一部分被翻压，也对土壤肥力有明显好处。从表1可以看出，我县的约46.2万亩稻田（指耕地面积），每年产稻草约38.43万吨，占各种秸秆总量的50.41%，占谷物秸秆总量的92.22%，亩产稻草831公斤。这部分秸秆利用得好，不仅对土壤有好处，而且对环境也有莫大好处。（1）早稻草：在38.43万吨稻草中，早稻草约有15.11万吨，占稻草总量的39.33%,其中,还田量约13.6万吨，占早稻草总量的90%。20世纪90年代中期以前，机械收获尚未普及，农民基本上是用镰刀收割，稻草大部分被挑回家用于烧饭菜，还田量不大。自那以后，随着农村青壮年大量外出，农村剩余劳动力很难有力气将稻草挑回家。即使如此，农民种植双季稻的传统种植方式仍未改变，机械收获已逐渐普及。随着稻谷的收获，稻草也被机械切碎撒在田间。大多数农民家庭燃料使用的是液化气，但也仍有许多农民使用传统的锅灶。机械割稻，要在露水干后接近中午开始，因为只有露水干后稻谷才容易脱粒。到了下午，农民驾驶拖拉机开始犁田。虽然有部分农民试图将田间 “须草”烧掉（因被粉碎的稻草像是被剃掉的胡须而被农民形象地称为“须草”），但因此时稻草尚未被晒干，很难烧着，被烧掉的仅是一小部分，约15000多吨，对大气环境有污染。不过，笔者发现，燃烧稻草所产生的烟尘微粒，在大气层不稳定的7月份的下午，烟尘微粒作为凝结核，与空气中的水蒸气结合，成为雷阵雨，因此基本上是被翻压还田了，并且还将空气中的氮气转化为硝态氮落入田中。稻草平均每亩翻压稻草387公斤（13.6万吨/35.1万亩），相当于还原356公斤有机质，2公斤N，0.46公斤P2O5，10.44公斤K2O（养分含量折算见肥料手册，北京农业大学肥料手册编写组，农业出版社1979年5月第一版），这是使我县稻田保持肥沃并使土壤肥力增加的的最主要因素。从表2可以看出，由于长期实施秸秆还田，我县土壤中的有机质含量每年增加0.328克/公斤、全氮每年增加0.01克/公斤，有效磷每年增加0.2毫克/公斤、速效钾每年增加0.296毫克/公斤。笔者调查的这些数据远远高于某些资料公布的结果。作物增产率达5%10%。笔者分别调阅了我县8个镇、每个镇各选1个有代表性的土种在1983年和2008年同一处土壤养分状况的变化情况（见表3）。另据调查，本县水稻土的容重也从25年前的1.32g/cm3下降到现在的1.14 g/cm3。表3 南陵县各镇代表土种不同年份养分变化一览表镇名养分名称有机质全氮有效磷速效钾单位g/kgg/kgmg/kgmg/kg土种年份19832008年均递增19832008年均递增19832008年均递增19832008年均递增籍山粘身砂泥田21. 330.50.3681.351.770.01683.811.10.29242.361.50.768弋江砂泥田22. 636.80.5681.391.770.01525.39.150.15445.338.4-0.276许镇泥骨田24. 230.30.2441.521.640.00483.412.40.3654.668.20.544家发马肝田20.631.80.3681.301.730.01722.09.40.29646.566.30.792工山黄泥田22.231.90.3881.301.520.00885.57.50.0842.186.41.772何湾次潜灰泥骨田21.429.70.3281.561.370.00488.510.60.08472.041.6-1.216烟墩红砂泥田20.527.20.2681.221.680.01845.110.90.23241.742.40.028三里砂砾身砂泥田21. 724.50.1121.341.440.0046.38.90.10449.048.2-0.032平均21.830.00.3281.371.620.0105.010.00.20049.256.60.296从表3可以看出，同一地点的土壤养分状况有了很大改善（部分地区钾含量有所下降）。这主要利益于早稻草还田,籍山、弋江、许镇等三镇还得益于广泛种植紫云英。据国家发改委资料，每吨稻草燃烧值为14000兆焦耳，相当于3900千瓦时电能，同时排放1000 m3CO2。因此，13.6万吨稻草还田，可减排136 00万m3CO2,同时使土壤增加有机质12.51万吨,N693.6吨, P2O5163.2吨, K2O 3672吨。其余作物的CO2减排量及相当于节省的肥料用量见表4。另外1000多吨稻草用作养牛饲料。表4 主要作物CO2减排量及节省化肥统计表单位：吨主要作物秸秆名称秸秆资源肥料用量原料用量相当于减排CO2（万m3）相当于节省化肥用量（吨）NP2O5K2O总 计762249一至十之和59840839580075000403004385393013100一、稻草384285237500750003125016003758437其中:早稻草15112513600013600693.6163.23672中稻草5983215000300004500229.5541215双晚稻草173328865004500013150670.6157.83550二、麦秸13237990099029.519.859.4三、玉米秸18438184381844110.6258.1165.9四、油菜秸260607860786409.4212.2五、豆秸8785六、棉花秸25500七、瓜菜下脚料21700217001736933.1564.2954.8八、食用菌菇渣560005600014056023521848九、瓜藤42754275344189.230.198.9十、紫云英40128401283210922.93211324.2注1：“总计”栏中的数据不包含最末3类；其数据摘自表1。762249吨大于从“稻草”至“瓜菜下脚料”各栏之和，不参与计算百分比。注2：一至四各栏,以国家发改委关于稻草燃烧值每吨产生0.1万m3 CO2为标准计算。注3：七、八、九、十各项数据均已除以10折算成干物质。注4：七、九、十各项数据在折算成干物质后又乘以0.8换算其“相当于减排CO2”，因推算其燃烧值相当于稻草燃烧值的80%。第八项则以其内含有机物质占总量的25%（1400吨）计算CO2减排量。（2）单季稻草：我县单季稻种植面积约10.8万亩，产稻草约6万吨，占稻草总量的15.57%。这些稻草中，约一半出售给种植双孢蘑菇的农户，25%由收割机切碎撒于田间腐烂肥田，15%被农户挑回家苫盖草棚、猪圈或用于做饭，10%被弃置乱堆或焚烧。（3）双晚稻草：我县双季晚稻种植面积约37万亩，产稻草约17.3万吨，占稻草总量的45.2%，占秸秆总量的22.7%。稻草出售给种植双孢蘑菇农户的约有4.5万吨，约占26%，运回家作为燃料或苫盖棚子之类约占14%，50%被收割机粉碎后，农民将其分散用于覆盖越冬作物主要是紫云英、小麦、油菜、蔬菜之类，或直接散布于田间腐烂肥田，其余10%“须草”被在田间烧掉。虽然总量只有10%，但分布面积较广，有10万多亩，再加上其它地方也有燃烧稻草的作法，所以，在11月下旬至12月初，受偏北气流影响，本县许多居民往往感觉比较呛人。燃烧双季晚稻草的不良习惯，有待今后继续劝导农民改正，翻压入土让其变成肥料即可。2麦秸：我县小麦种植面积常年约有2.6万多亩，年产秸秆约1.32万吨。除了2008奥运年，农民听从各级政府和村委会大力劝导，没有燃烧秸秆而沤制堆肥外，其余年份，在收割机收割时，将小麦大部分留高桩，然后下午“须草”被付之一炬，被烧掉的部分约占25%。所留高桩因其尚未干透，基本上不容易被烧着，容易浓烟滚滚。随后田间上水，麦秸就被拖拉机翻耕入土，沤几天后就施肥种植单季稻。解决对策：我们这里麦田后茬种植单季晚稻，季节不是很紧。绝大多数农民的环保意识也越来越强，所以，在加强教育和管理的前提下，今后使用秸秆腐熟剂会比较普遍。3玉米秸：种植面积7400亩，产秸秆1.84万吨。我县所种玉米基本上是甜、香、糯之类，或出售或自家当作零食，所以，玉米秸秆在玉米收获后仍然是青的，农民砍倒后翻压入土作为肥料或置于地头沤肥。4豆秸：种植面积1.64万亩，产秸秆约8800吨。除了豆叶自然落于田间化作肥料外，豆秸因其木质化程度高、秆硬而被农民挑回家中用作燃料。5油菜秸：我县油菜种植面积，因受市场对油菜子需求的影响，波动很大。仅从近几年来看，面积大的时候有16.8万亩，2007年秋种统计时，仅有6.8万亩。2008年油菜子收购价格上升每吨5400元，当年秋种时便上升到10.5万亩。2009年油菜子虽然丰收，但收购价格却下降到每吨3500元，下降幅度约35%，当年秋种面积便下降到仅有3.5万亩！各年所产油菜秸秆自然也有多有少。2009年产油菜秸秆2.6万吨，被焚烧的部分大约占70%以上，约有1.8多吨，这是历年最被人诟病的因焚烧而污染环境的“罪魁”。那为什么不使用机械收获呢？这主要是因为：油菜子收获与其它作物不同，油菜子必须在其八、九成熟时收割，摊晒数天待菜子荚被晒“脆”、菜子完全成熟充实并“硬化”后才容易脱粒。如果机械在油菜子八、九成熟时收获，油菜子无法脱粒，成为“糊状”；如果等油菜子完全成熟再用机械收割，则油菜荚容易“炸裂”，油菜子大部分会掉落田间，损失极大，所以，目前基本上还是靠人工收割、人工打菜子。农民之所以要将油菜秸秆烧掉，原因有二：首先，农民在油菜收割后，需要等待它们被晒干后油菜子才能被从菜子荚中敲打出来，而油菜子被敲打出来后，菜子秸也非常干燥。这时，它们的密度很小，容重也很小，用农民的话来说：一担挑不了多少；一担顶多也只有2030公斤，一亩田大约有10担，这样，农民挑到田外，费工费时，延误农民抢栽水稻，特别是抢栽早稻。其次，由于油菜秸秆在晒干后密度小，田间上水后，它们漂浮在水面，机械很难将它们翻压入土，所以，农民在农田未上水以前先一烧了之。如果只是将这些油菜子秸秆付之一炬，由于它们干燥，燃烧起来烟并不很大，主要是田间还有未干燥的油菜桩，所以，混合燃烧，浓烟滚滚，污染大气层。其实，那些油菜桩还是被翻压还田化作肥料了。解决对策：关于麦秸和油菜秸的还田方法，我国早在的50多年前就有许多国营农场解决了，那就是在拖拉机前面用横杆推倒随之翻压，对于南方即将种植水稻的田块来说，田间上水效果更好（见肥料手册）。6棉花秸：棉花种植面积2.4万亩，产秸秆2.55万吨。除了棉叶自然落于田间化作肥料外，棉秸和棉桃壳因其木质化程度高而被农民挑回家中用作燃料，棉子壳作代料栽培生产食用菌。7瓜菜类下脚料：总量2.17万吨，占秸秆总量的28.47%，水分含量高，很容易腐烂，是肥沃土地的“主力军”，基本全部用于原来的菜地。8甘蔗秸秆：全县甘蔗种植面积5850亩，产甘蔗约8500多吨，基本上被出售给城乡居民吸食甜汁，田间所剩根桩和细小秸秆，全都被翻压还田，数量约1170吨，每亩折合200公斤。9. 菇渣：蘑菇生产季节结束后，产生的大量蘑菇下脚料约5.6万多吨。这时它们松软而潮湿，农民不会将它们烧毁，而是：（1）用于菜地作基肥；（2）撒在稻田作基肥；（3）用于午季作物作盖籽肥。这是一种很好的肥料。10瓜藤：从严格意义上来说，瓜藤不是秸秆，而只能算作瓜田废弃物。我县瓜类种植面积约1.4万亩，各种瓜藤约有4.2万多吨（鲜藤），基本上是全部还田，并且因瓜田基肥下得较重，所以，算是“肥茬”，后季稻单产很高，亩产量要比一般双季晚稻高50100公斤。11. 绿肥：大面积种植冬绿肥是我县的一大特色，是发展无公害食品的重要基础。我县种植的冬绿肥主要是紫云英（又称“红花草”），它不仅可以用作肥料，增加土壤有机质，提高水稻产量，还可作为蔬菜，可作为美景观赏，可作盆景，并且还是优质饲料和蜜源。常年种植面积20万亩左右，总量40万吨以上，还田量占99%，对肥沃土壤贡献很大。我县有农谚说：“一年红花草，三年好地脚。”我县还是国家级红花草种子基地，年产红花草种子约300吨，种子供应到长江流域各省。三、小结综上所述，南陵县农作物秸秆，种类多，数量大，大多数农民科学种田意识、环保意识比较强，对作物各类秸秆利用得当。利用的结果是，相当于减少CO2排放量40300万 m3，节省氮素肥料4385吨，磷素肥料3930吨，钾素肥料13100吨，使我县土壤越来越肥沃，各类农产品产量逐年提高（见表5）。1949年刚解放时，因水灾，粮食总产仅6.7万吨。以后，国家重视