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(kāi)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(lái)沒(méi)這么軟乎過(guò)。前幾年你來(lái)看的話，都是硬邦邦的，小車都?jí)翰怀鲛H來(lái)。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(yáng)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(wèn)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(lái)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(lái)越少，剩的越來(lái)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(méi)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。總利用率不足50%，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(shuō)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(lái)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(lái)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(lái)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(wèn)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(lái)了一批科學(xué)家，領(lǐng)頭的正是王立春。“專家說(shuō)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(shuō)。

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(wèn)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(guò)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(lè)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(shuō)。李振軍發(fā)現(xiàn)專家們一套技術(shù)就把問(wèn)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(shuō)，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(shuō)。

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(guò)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(guò)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(wèn)題。”吳興宏告訴記者。

在梅旭榮看來(lái)，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(guò)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(jiàn)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(kāi)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(kāi)發(fā)后的玉米秸稈利用率達(dá)75%，秸稈消耗量為900萬(wàn)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(guò)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(wú)焰低氧層燃的燃燒方式，實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(kāi)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(kāi)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(lái)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”。