机械开沟秸秆集中沟埋还田技术低碳特点与经济效益分析

“秸秆集中沟埋还田”是南京农业大学近年来新研发的一种稻麦两熟制农田秸秆还田和土壤耕作相结合的新型技术系统。该技术是针对稻麦两熟种植制度粮食产量高、秸秆产量大、土壤耕作层浅、茬口衔接紧、大量秸秆还田对下茬作物立苗影响大、对生态环境不良影响等问题,在每季作物收获后,立即在田间按一定间距挖沟集中掩埋秸秆并覆土,形成清洁土壤表层和浅层排水降渍暗沟,具有确保超高产秸秆全量安全还田、便捷土壤表层耕作和播种、改善土壤排水通气、利于抗旱立苗和稻麦生长,有效增加土壤碳汇、抑制秆传病虫害循环感染、降低土壤养分流失等综合功能,并且通过5年左右可实现全田土壤轮换深耕、有效改善土壤整体结构的一种土壤耕作技术措施。 本研究主要通过田间试验进行了如下研究：①秸秆集中沟埋还田机械开沟作业的效果与影响。②机械开沟秸秆集中沟埋还田的农田碳平衡分析。③机械开沟秸秆集中沟埋还田的经济效益分析。得到以下主要结论： 1)机械开沟秸秆集中沟埋还田具有推广价值 小麦季及水稻季开沟机开的梯形沟上、下口宽分别约为35.00,19.20cm及35.5,20.5cm,开沟机开沟深20,30cm的埋草沟的平均深度分别为19.50,29.90cm及19.76,28.74cm,集中抛土距离分别为38.00,41.00cm及44.14,44.19cm,集中覆土厚度分别为11.45,17.17cm及12.67,16.99cm,土壤破碎率均达90%及88%以上；开沟作业耗油量分别为143.59,158.17ml/m3及101.30,121.52ml/m3；小麦季埋草沟具有与排水沟相近的土壤降渍效果,各处理下埋草沟含水量下降幅度均大于秸秆常规还田,不同深度埋草沟的降渍效果优劣排序为30.00cm>20.00cm;水稻季选择适宜的开沟深度进行开沟埋草后,埋草沟对农田水平整无影响,埋草沟上稻麦出苗及生长情况都较秸秆常规还田(CK)良好；该机开沟作业质量稳定、性能测试良好、满足埋草覆土要求；埋草沟具有排水功能、对农田水平整和稻麦出苗及生长无影响。 2)机械开沟秸秆集中沟埋还田有利于减少碳排放,增加土壤碳储量 秸秆常规还田(CK),沟深20cm(D2),30cm(D3)秸秆集中沟埋还田稻麦轮作各项农田投入造成的碳排放分别为9018.19,6459.9,7162.86kg/(hm2.a),表层0-28cm土壤的碳储量分别为8375.98,15854.42,10954.36kg/(hm2.a),农作物年碳吸收量分别为10912.42,12863.95,12585.51kg/(hm2.a);农田净碳排放量分别为-10270.21,-22258.47,-16377.01kg/(hm2.a),与秸秆常规还田(CK)相比,沟深20cm (D2),30cm (D3)秸秆集中沟埋还田的相对净碳排放量分别为-11988.26,-6106.80kg/(hm2.a);沟深20cm (D2),30cm (D3)秸秆集中沟埋还田农业投入的碳减排量2558.29,1855.33kg/(hm2.a)分别为碳增汇量28718.37,23539.87kg/(hm2.a)的8.91%,7.88%,机械开沟秸秆集中沟埋还田对农田储碳减排能能力较常规还田强,其贡献优先排序是沟深20cm秸秆集中沟埋还田(D2)>沟深30cm秸秆集中沟埋还田(D3)>秸秆常规还田(CK)。 3)选择适宜的沟深进行机械开沟秸秆集中沟埋还田带来更佳的经济总效益 秸秆常规还田(CK),沟深20cm(D2),30cm (D3)机械开沟秸秆集中沟埋还田成本投入分别为15423.80,18686.89,21585.56元/(hm2.a),经济总收入分别为43038.24,47890.57,45721.98元/(hm2.a),经济效益分别为27614.62,29203.7,24136.43元/(hm2.a),生态价值分别为37960.75,51621.85,40632.34元/(hm2.a),生态补偿价值分别为197.68,770.97,525.21元/(hm2.a),经济总效益分别为27812.3,29974.66,24661.64元/(hm2.a)。机械开沟秸秆集中沟埋还田较常规还田成本投入大,通过生态补偿机制建立,获得生态补偿量,机械开20cm沟深的秸秆集中沟埋还田较常规还田具有最佳的经济总收入和效益,在不影响作物实际产量下,选择适宜的开沟深度进行机械开沟秸秆集中沟埋全量还田是完全可以带来较常规还田更高的经济总效益。