第十五届全国玉米栽培学术研讨会·哈尔滨
东北黑土肥力提升与玉米秸秆还田技术
王立春
吉林省农业科学院
2017年8月16-18日
一、黑土肥力的演变与退化
二、玉米秸秆还田现状及问题内容提要
三、玉米秸秆直接还田技术体系
四、展望
[1]ONE
黑土肥力的演变与退化
美国密西西比河流域：120万km 2 乌克兰大平原：190万km 2 中国东北平原：103万km 2
世界三大黑土区分布图
四季分明的北温带&植被茂盛&冬季寒冷肥沃的黑土层
1.世界黑土的分布
东北平原是我国重要的商品粮生产基地!
主要作物：玉米、水稻、大豆 粮食商品率高达60%以上 商品粮占全国的1/3 粮食安全的“稳压器
”
“东北粮仓”
2.
黑土资源的重要性
过度开发，重用轻养，技术落后
“随意插柳树成荫，手抓一把攥出油”
量减质退,疲惫不堪！
“沉重的黑土地”
3.黑土肥力退化严重
黑土肥力
退化明显有机质数量与质量下降明显犁底层“上移、加厚、变硬”
土壤水分保蓄供能力下降
粮食单产提高成本大幅度增加土地综合生产能力明显下降粮食产量年际间波动性加大
4.黑土肥力退化特征
5.秸秆还田是培肥土壤的主要途径
秸秆还田
高产高效可持续生产
1吨玉米秸秆= 尿素19kg 、过磷酸钙14kg 、硫酸钾38kg 节约化肥成本=150元
尿素35元；过磷酸钙40元；硫酸钾75元
秸秆全量还田相当于节省50%的养分投入！
[2]TWO
玉米秸秆还田现状及问题
1.东北玉米秸秆生产水平及其用途变化—以吉林为例
1980s’-2000s’玉米产量：140亿斤270亿斤
秸秆产量：260亿斤
480亿斤 2000s’-2014年玉米产量：270亿斤
550亿斤秸秆产量：480亿斤
660
亿斤
从主要农村烧柴和饲料向秸秆还田、工业用途转变
随秸秆总量的增加，露天焚烧占的比例越来越大，环境污染严重
秋季收获后即进入冻土期，秸秆不能腐解
降雨分配不均，春季半干旱区秸秆腐解难度大
还田后易造成土壤散墒快，影响土壤蓄水
吉林省4-9月降水量分布图吉林省多年平均稳定
通过≥10℃活动积温
播种&出苗
2.秸秆还田限制因素--气候条件
3.秸秆还田限制因素-耕作&生产体系
耕层浅(12-15cm)
土壤紧实(容重1.43-1.51g/cm 3)
耕层土壤量减少(-27%)
传统小农户式垄作制，粗放经营，不利于秸秆还田
小四轮拖拉机为主要农机动力，仅实现秸秆部分还田
农民认识程度不够，还田效果差
土地分散经营，集约化程度低，不适用于规模化作业
[3]THREE玉米秸秆深翻还田技术体系
1. 技术核心雨养区：机收粉碎-深翻整地-平播重镇压-分次施肥
灌溉区：
机收粉碎-深翻整地-播前重镇压-补水播种-随水追肥
2. 操作环节
（1）收获大型机械收获后，用1JHY-200型秸秆切碎机将秸秆粉碎（长度<10厘米），并均匀抛散于田间。
（2）整地用1LYFT-450液压调幅翻转犁（动力在140马力以上，翻耕深度30-35厘米）进行深翻，将秸秆深翻至20-30
厘米土层。
2. 操作环节
（3）播种—
雨养农区采用免耕播种机平播播种，播后及时重镇
压，镇压强度400-800克/平方厘米。
机械平播
播后苗带重镇压
2. 操作环节
播前镇压
采用复式作业播种机作业
播种-覆膜-滴灌
重镇压后（强度400-800克/平方厘米），
采用坐水种，或滴灌补墒，平播。
（
3）播种-灌溉农区
2. 操作环节
（4）中期管理-
雨养农区
在玉米大喇叭口期和灌浆期，通过自走式
高秆作物追肥机进行分次追肥。
2. 操作环节
（4）中期管理-灌溉农区
追肥在拔节期、大喇叭口期、抽雄期、吐丝末期和灌浆期随水
精确滴施。
2. 操作环节
3. 解决生产上的问题
解决了因秸秆还田土壤失墒，保苗率低的问题
解决了耕层浅、实、少的问题
解决了土壤有机质下降的问题
解决了土壤养分过量消耗的问题
140马力以上拖拉机深翻作业秸秆位于20-30cm土层次年秋季秸秆在土壤中的腐解情况
行间土壤容重1.05g/cm 3左右
苗带土壤容重1.27g/cm 3左右
苗带上层土壤水分提高4个百分点
春季全耕层土壤气相>40%
雨季全耕层土壤气相20%-35%
“松紧兼备”型耕层结构特点：
以秸秆深翻还田为核心，结合旋耕、重镇压等技术措施，农机农艺相结合，构建“苗带紧、行间松”，“松紧兼备”型耕层结构。
4.
技术效果
——构建肥沃耕层
秸秆腐解率（6月-10月，120d ）
秸秆深翻=70.0%
秸秆覆盖=50.5%
秸秆当季腐解
4. 技术效果
✓雨养区无灌溉条件下，秸秆连年深翻还田出苗率：＞92.0%✓灌溉条件下秸秆连年深翻还田出苗率：＞95%
✓出苗率均匀明显高于全量秸秆覆盖方式。
保证苗期群体质量
连年深翻连年覆盖
4. 技术效果
✓与常规相比，连续四年深翻还田下
亚耕层（20-40cm ）土壤有机质含量
增加20.1%。
✓秸秆连年覆盖还田对土壤的培肥主要表现在耕层，亚耕层有机质变化不显著。
实现土壤深层培肥
4. 技术效果
✓与常规相比，连续四年深翻还田下亚耕层（20-40cm）速效氮含量增加12.2%，速效钾含量增加20.0%，速效磷含量增加16.4%。
✓
秸秆连年覆盖还田亚耕层速效养分变化不显著。
实现土壤深层培肥
4. 技术效果
增产效果显著（2011-2016年）
✓秸秆深翻还田下产量平均增加8.7%
✓秸秆覆盖还田下玉米产量平均降低
4.4%
4. 技术效果
产量(kg/ha)农机成本(RMB/ha)经济效益
(RMB/ha)
常规种植9549200010278
秸秆粉碎翻压10789250011762
增幅13.0%25.0%14.4%
生产田大面积展示（2011-2016年）
✓可有效解决目前秸秆还田难度大的问题，每公顷可增产10%，增收1050元，其增产效益可以抵消增加的农机成本
✓
示范与推广：吉林省公主岭、农安、宁江、乾安等县（区）
4. 技术效果
[4]FOUR展望
欧美农区的生产经验已经证明：秸秆直接还田是秸秆利用的主要方向。
未来东北应实现2/3直接还田，保障黑土资源永续利用；另1/3用于燃料、饲料及其它用途，并作为秸秆资源利用的基本准则长期坚持。
顶层设计，科学统筹规划
提高认识，积极推广秸秆直接还田
将秸秆作为一种保护黑土地的重要资源去考虑。
秸秆直接还田可以有效解决东北黑土土壤肥力退化等问题，
增强土壤的固碳量。
1. 明确秸秆资源综合利用的方向，并持续推进
政府应积极引导，促进生产方式的转变以适应现代
化生产。
并采取技术性补贴政策，大力推进玉米秸
秆全量还田。
引进与研发并举，加速先进农机的普及应用
先进农机具是解决秸秆直接还田的必备条件。
引进
国外先进机具，吸收消化，提升我国的农机具制造
水平，才能完全实现我国农业生产的现代化。
加强政策引导，推进土地经营规模化
2.生产规模化、集约化、机械化是实现秸秆还田的必由之路
3.美国秸秆还田技术体系
玉米单产稳步增加，年际平均增幅135 kg/hm2，2014年平均单产10.7 ton/hm2。
但氮磷钾肥料用量一直维持在160、80、
100 kg/hm2。
80年代之前以传统翻耕为主，经过多年秸秆全量深翻还田，已构建40cm肥沃耕层。
以秸秆全量还田为核心的土壤培肥耕作体系，使土壤肥力维持在较高水平（>4%），可实现玉米高产稳产。
年际降雨量>800 mm，春季耕作以散墒为主体。
4.秸秆深翻还田为主，因地制宜，多种方式并存是未来发展趋势
玉米秸秆深翻还田：适应性较广，易实现大型机械配套
连年深翻or 隔年深翻？
秸秆立茬/覆盖还田：保持水土、降低土壤侵蚀、节约农机成本
适于干旱区、坡耕地区应用
5.多学科联合协作，是实现秸秆还田技术安全应用的保障
土壤理化环境；
土壤病虫害群落；
微生物区系更替；
杂草发生程度；
作物生长与发育；
……
秸秆还田技术的应用必然导致农田生态环境变化：
开展多学科的联合协作，对技术应用方面存在的问题及时发现、解决
与排除，才能保障秸秆直接还田利用技术在生产上大面积应用。
推广秸秆全量直接还田
实现东北玉米生产体系可持续发展！
Thank you！。