用玉米秸秆做育秧基质实现秸秆基质化利用。王方摄

玉米秸秆深翻还田后的黑土留下了深深的脚印。王方摄

“我脚下的这块地从来没这么软乎过。前几年你来看的话，都是硬邦邦的，小车都压不出辙来。地好了什么都好。这是因为我们把玉米秸秆深翻还田了。”10月中旬，吉林松原玉米丰收在即，在“东北区域玉米秸秆综合利用经验交流与现场观摩会”上，一位当地农民告诉《中国科学报》记者。

作为国家农业科技创新联盟框架下的区域联盟，东北区域玉米秸秆综合利用协同创新联盟召集了本次会议，展示了玉米秸秆资源肥料化、饲料化、能源化、基质化等综合利用成果，打响了一场玉米秸秆资源化利用的攻坚战。

改变现有局面

吉林省公主岭市朝阳坡镇东兴村村民李振军种了27年地了，这几年发现有些问题困扰着自己和其他农民。

“玉米种植密度高了，产量水平上去了，玉米秸秆量就越来越多，而且家用电气设备和农业机械快速普及，使玉米秸秆用的越来越少，剩的越来越多。很多秸秆在地里直接烧掉了。”李振军告诉《中国科学报》记者，秸秆没能好好利用，还造成了污染。

东北地区是世界三大黄金玉米带之一，也是我国最大的玉米生产区，每年可收集的玉米秸秆产量1.7亿吨，约占全国玉米秸秆资源的48%，是全国玉米秸秆综合利用的关键地区。

“东北地区对于玉米秸秆资源利用缺乏创新支撑，导致丰富的秸秆资源未能发挥其应有的作用。总利用率不足50%，其余均被废弃或焚烧，这是秸秆综合利用的一个难点所在。”吉林省农业科学院农业资源与环境研究所所长、研究员王立春说道。

不仅如此，李振军还发现，人们不知从什么时候起放弃了翻地，耕种时就用小四轮拖拉机完成，作业深度十几厘米，导致耕层变浅，犁底层增厚；农家肥施用量越来越少，依赖化肥增产，导致地越种越硬、越种越瘦。

由于掠夺式经营，黑土区耕地有机质大幅度下降，由原来的5%降到现在的3%以下。而玉米秸秆是土壤有机质的重要来源，是种植业和养殖业可持续发展的重要物质基础。玉米取之于黑土，如何再用之于黑土，这也是农业资源利用和生态环境保护的一大课题。

“因地制宜进行秸秆的资源肥料化、饲料化、能源化、基质化等综合利用，切实推进东北地区玉米秸秆综合利用水平，有利于给东北地区种植玉米的农民提供一个增收的渠道，有利于解决东北地区黑土地的保护问题，也有利于巩固东北黄金玉米带的战略地位，意义很大。”国家农业科技创新联盟副秘书长、中国农业科学院科技管理局局长梅旭荣接受《中国科学报》记者采访时表示。

东北区域玉米秸秆综合利用是2016年底国家农业科技创新联盟工作会议上现场签约的12个项目之一，也是2017年国家农业科技创新联盟20个重点任务之一。今年2月，东北区域米秸秆综合利用协同创新联盟（以下简称联盟）启动。

联盟理事长、吉林省农业科学院院长吴兴宏介绍，计划用3~5年的时间，集成创新一批技术先进、切实可行的资源化利用技术，在东北地区基本形成布局合理，直接还田为主、多元利用并存的玉米秸秆综合利用格局，实现玉米秸秆直接还田率达60%以上，资源化综合利用率达到90%以上。

能还田则还田

2015年秋天，李振军的地里来了一批科学家，领头的正是王立春。“专家说要和我们进行玉米秸秆深翻还田技术的示范推广。我抱着试试看的想法同意了。”李振军说。

联盟是由吉林省农业科学院发起，联合辽宁省农业科学院、黑龙江省农业科学院、内蒙古自治区农牧科学院、黑龙江农垦科学院共同组建的。王立春则是东北区域玉米秸秆综合利用项目的首席科学家。

基于东北地区秸秆还田存在的生态气候条件、农机农艺配套技术等诸多制约问题，吉林省农业科学院和黑龙江省农垦科学院通过多年技术攻关，建立了以“机收粉碎—深翻整地—平播重镇压”为核心的全程机械化玉米秸秆深翻还田耕作技术模式。

吉林省松原市宁江区民乐村有667垧地加入了合作社，采用了吉林省农科院的玉米秸秆全量深翻还田技术。村支部书记张志峰向《中国科学报》记者介绍，“我们在玉米收获的同时将秸秆全部粉碎至10厘米以内，然后翻压到20~30厘米土层并旋耕耙平。第二年5月初，采用宽窄行种植。重镇压后，用覆膜播种机一次完成施肥播种、铺滴灌管、喷施除草剂、覆膜、覆土等作业程序。”

“秸秆还田后下茬作物能否顺利出苗，是检验还田成功与否的关键。”王立春说。李振军发现专家们一套技术就把问题解决了，不仅好出苗，而且出好苗。

“深翻30厘米以上，能把秸秆埋到20厘米以下，春季机械平播，不影响播种出苗，而且苗壮苗齐。深翻还田的秸秆当年就可腐烂，能培肥地力，打破犁底层，有蓄水保墒的作用，抗旱能力强，产量高，效益好。”李振军说，2016年，他们村附近就出现了排队争着翻地的局面。

项目构建了中、东部雨养区和西部灌溉区的玉米秸秆深翻还田技术体系。“与常规生产相比，玉米秸秆深翻还田技术体系可使土壤有机质增加12.4%，肥料利用效率提高10.6%~30.2%。西部灌溉区的水分利用效率平均提高43.1%。”王立春说。

据介绍，中部地区可实现每公顷增产10%，增收1000元；西部地区结合滴灌，可实现增产40%以上，增收超过2000元。

张志峰早就算了一笔账：“2016年，合作社深翻还田的地每垧（编者注：东北地区一垧合一公顷）产湿粮16000公斤，比农民自己种增产4500公斤。我们的粮食品质好，每斤能多卖4分钱，尽管2016年玉米价格大跌，入社农民每垧地仍增收6000元左右，经济效益、社会效益和生态效益显著。”

多元化利用格局

“联盟应以玉米直接还田和过腹还田的农用技术为主，兼顾秸秆能源化和基质化等产业化利用技术，加大科技创新力度，破解东北玉米秸秆资源化利用关键瓶颈问题。”吴兴宏告诉记者。

在梅旭荣看来，玉米秸秆利用是一项社会生态效益高、涉及面广的系统性工程。通过科技创新和机制创新，联盟成立仅8个月，各单位在多年技术积累的基础上，取得了一批玉米秸秆“四化”利用新成果，示范推广初见成效。

内蒙古农牧科学院和吉林省农科院研发了新型秸秆生物饲料系列产品、草食家畜发酵全混合饲粮产品、高效复合微生物发酵剂，开创了玉米秸秆+青贮饲料+精饲料以及瘤胃调控剂的全混合饲料育肥牛饲养模式（TMR）。经饲料化开发后的玉米秸秆利用率达75%，秸秆消耗量900万吨。

在能源化利用方面，吉林省农科院对寒冷地区秸秆生产沼气进行了系统研究，秸秆预处理贮存技术、沼气增温保温技术、高浓度干发酵等技术取得了一定突破，初步形成了严寒地区秸秆沼气循环利用关键技术模式。

辽宁省农科院通过科企合作，研发了新一代的秸秆打捆直燃锅炉——“三省”生物质锅炉，并获国家发明专利。“三省”锅炉采用燃料倒置、无焰低氧层燃的燃烧方式，实现了无需再耗能将秸秆加工为成型燃料的秸秆打捆直接燃烧供暖利用模式，目前这项技术已走进2000多个农户家中。

秸秆育秧基质、秸秆育秧盘/钵、秸秆蔬菜栽培基质、食用菌栽培……吉林省农科院、辽宁省农科院、黑龙江省农科院因地制宜开展秸秆制取育苗基质及标准化育苗和秸秆栽培食用菌等关键技术攻关，建立了以“秸秆基料化利用”为核心的技术体系，有效解决了育秧取土破坏农田耕地植被、取土难和秸秆栽培食用菌产量低、品质差的技术难题，提高了农业综合效益。

“注重传统方式与现代化技术结合，逐步形成区域化、专业化和产业化的格局，把提高秸秆资源利用效率、增加土壤有机质和培肥地力、降低农业生产成本、促进农业可持续发展放在首位。”梅旭荣表示，联盟除了继续加强秸秆综合利用关键技术的开发与研究，还应进一步搞好示范推广，实现产业化经营。

农业部科技教育司司长廖西元表示，联盟成立以来成果显著，标志着东北地区玉米秸秆综合利用工作步入有序发展的轨道，下一步要“发挥示范典型引导作用，强化资金政策支撑，激发市场主体活力，进一步推进玉米秸秆的综合利用”。