保護性耕作技術(shù)在遼寧黑土地保護中的應(yīng)用

劉清華

摘要：采用對比試驗的方法，探討保護性耕作對黑土地土壤容重、含水量、風(fēng)蝕量、肥力等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：實施保護性耕作技術(shù)能夠顯著增強黑土地土壤的蓄水能力，減少土壤風(fēng)蝕、水蝕，增加土壤肥力，是遏制遼寧省黑土地退化的有效途徑。

關(guān)鍵詞：黑土地；退化；保護性耕作；作用；技術(shù)模式

中圖分類號：S345 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2017）04-0053-03

黑土地富含作物生長必需的物質(zhì)，是我國極其寶貴的自然資源。東北黑土地創(chuàng)造了“北大倉”，為解決十三億人口溫飽問題、保障我國糧食安全起到保駕護航的作用。然而，隨著長年累月開墾種植、追求高產(chǎn)、機器碾壓，黑土地逐漸變薄變硬變小，地力營養(yǎng)和產(chǎn)出能力呈逐年下降趨勢，嚴(yán)重威脅我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。盡管遼寧省黑土區(qū)分布不大，但也是全省乃至全國重要的糧食生產(chǎn)基地，其土地質(zhì)量直接影響糧食生產(chǎn)安全。各級農(nóng)業(yè)部門有必要采取適宜的技術(shù)手段，合理開發(fā)利用保護黑土地資源。大力推廣應(yīng)用保護性耕作技術(shù)，可以達(dá)到改善黑土地土壤質(zhì)量的效果。

1 遼寧黑土地的現(xiàn)狀

遼寧省黑土區(qū)分布在中部和北部地區(qū)，包括昌圖縣、西豐縣、開原市、鐵嶺縣、沈北新區(qū)、渾南新區(qū)、蘇家屯區(qū)、于洪區(qū)、遼中縣、新民市、法庫縣、康平縣、清原縣、撫順縣、燈塔市、遼陽縣、海城市、臺安縣18個縣（市、區(qū)），耕地面積154.8萬hm2（2 322萬畝），占全省耕地面積的38%。該地區(qū)主要種植玉米、水稻等作物，2014年糧食產(chǎn)量達(dá)968萬t，占全省糧食總產(chǎn)量的55%，是遼寧省重要的商品糧生產(chǎn)基地和調(diào)出地。遼寧省黑土區(qū)的糧食生產(chǎn)情況直接關(guān)系到全省糧食生產(chǎn)形勢，具有非常重要的地位。然而，由于多年以來大規(guī)模高強度的開墾、不合理的耕作措施、長期忽視水土保持措施等原因，以及受氣候（春季風(fēng)大、干旱少雨，夏季降雨集中）和地形地貌等因素的影響，遼寧省黑土資源退化趨勢明顯，黑土地量在減少、質(zhì)在退化，“瘦、薄、旱、硬”問題日益突出，有機質(zhì)含量下降、黑土地土壤侵蝕加劇、春旱嚴(yán)重、耕作層變淺硬化、土壤養(yǎng)分失衡等現(xiàn)象凸顯，加強黑土地保護已刻不容緩。

2 保護性耕作技術(shù)對黑土地的作用

黑土地土壤質(zhì)量的提升主要表現(xiàn)在土壤物理（容重、含水量、團粒結(jié)構(gòu)），化學(xué)（肥力），以及生物學(xué)（生物、微生物）等性狀的改善，而以“秸稈覆蓋”“免耕少耕”“深松”等為核心內(nèi)容的保護性耕作技術(shù)，對黑土地土壤質(zhì)量改善具有重要作用。保護性耕作是利用作物秸稈覆蓋地表，通過免耕少耕、深松等技術(shù)措施的應(yīng)用，減少風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的一項先進農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)。各地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐證明，實施保護性耕作可以有效緩解黑土地“瘦、薄、旱、硬”問題，扭轉(zhuǎn)黑土地量減質(zhì)退趨勢。

3 保護性耕作技術(shù)模式的選擇

氣溫是反映地區(qū)熱量資源的最主要指標(biāo)。玉米屬于喜溫作物，其生育期要求較高的溫度。有研究表明，在一年一熟區(qū)采用免耕覆蓋的保護性耕作模式種植玉米，年平均氣溫≥8.0 ℃時玉米能夠正常成熟。遼寧省黑土區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，日照豐富，積溫差別較大，氣溫大體呈由東到西、由北向南遞增分布的趨勢。遼寧省黑土區(qū)氣溫較低的地區(qū)主要集中在東北部，包括鐵嶺市中東部的大部分地區(qū)、撫順市的大部分地區(qū)，年均氣溫為5.4～7.7 ℃，屬于冷涼地區(qū)；其余地區(qū)氣溫稍高，包括沈陽、鞍山、遼陽的全部地區(qū)及鐵嶺、撫順的西部地區(qū)，年均氣溫為8.0～10.0 ℃，屬于積溫較高地區(qū)。根據(jù)項目區(qū)地理、氣候和秸稈利用情況等條件，按照對根茬、秸稈的不同處理方式及是否壟作，分別確定遼寧省黑土區(qū)積溫較高地區(qū)和冷涼地區(qū)保護性耕作的主要技術(shù)模式。

3.1 積溫較高地區(qū)采用的主要技術(shù)模式

在積溫較高黑土區(qū)，除廣泛應(yīng)用碎稈覆蓋和少免耕保護性耕作核心技術(shù)外，還要應(yīng)用高留茬技術(shù)，以應(yīng)對黑土地退化問題。

3.1.1 碎稈覆蓋高留茬免耕技術(shù)模式 工藝路線為：玉米收獲—秸稈粉碎還田，并留茬30 cm左右越冬覆蓋地表—春季免耕播種深施肥—藥劑除草—中耕。

3.1.2 碎稈覆蓋少耕技術(shù)模式 工藝路線為：玉米收獲—秸稈粉碎還田覆蓋地表—春季用滅茬機進行表土處理—普通播種機精量播種施肥—藥劑除草—中耕。這種模式在免耕播種機保有量不足的地區(qū)非常有效。

3.2 冷涼地區(qū)采用的主要技術(shù)模式

在冷涼黑土區(qū)，除廣泛應(yīng)用上述保護性耕作技術(shù)外，針對低溫冷涼的特點，側(cè)重加推壟作技術(shù)和整稈覆蓋技術(shù)，以提高地溫，確保玉米成熟。

3.2.1 整稈覆蓋免耕壟作技術(shù)模式 工藝路線為：玉米成熟人工收穗或機收時只摘穗不粉碎秸稈—免耕播種深施肥—藥劑或人工除草—中耕起壟。

3.2.2 碎稈覆蓋高留茬少耕壟作技術(shù)模式 工藝路線為：玉米收獲—秸稈粉碎還田，并留茬30 cm左右越冬覆蓋地表—春季用滅茬機進行表土處理—普通播種機精量播種施肥—藥劑除草—中耕起壟。

4 保護性耕作技術(shù)應(yīng)用效果分析

4.1 保護性耕作對黑土地土壤容重的影響

容重是土壤的重要物理性質(zhì)，是衡量土壤密實程度的指標(biāo)，可以反映土壤的松緊程度。容重小表明土壤疏松多孔，結(jié)構(gòu)性良好；反之則表明土壤緊實板硬，缺乏團粒結(jié)構(gòu)。

2016年10月27日在昌圖縣毛家店鎮(zhèn)、雙廟子鎮(zhèn)實施5 a保護性耕作的試驗田及對比田內(nèi)取得土樣測定土壤容重，結(jié)果見表1。2016年10月28日在海城市耿莊鎮(zhèn)、溫香鎮(zhèn)實施5 a保護性耕作的試驗田及對比田內(nèi)取得土樣測定土壤容重，結(jié)果見表2。試驗數(shù)據(jù)表明，實施保護性耕作地塊的土壤容重有所降低。

4.2 保護性耕作對黑土地土壤含水量的影響

免耕和秸稈覆蓋可以有效減少水分蒸發(fā)，增加土壤含水量，提高水分利用效率。

2016年4月18日在昌圖縣試驗點測定土壤含水量，結(jié)果見表3。2016年4月18日在海城市試驗點測定含水量數(shù)據(jù)，結(jié)果見表4。試驗數(shù)據(jù)表明，實施保護性耕作地塊的土壤含水量顯著提高。

4.3 保護性耕作對黑土地土壤風(fēng)蝕的影響

保護性耕作可以防止風(fēng)蝕。一是通過秸稈殘茬覆蓋地表，降低了地表風(fēng)速；二是通過秸稈（尤其是根茬）覆蓋地表并實行免耕，增大了土壤團粒結(jié)構(gòu)。

2016年3月28日在昌圖縣試驗點測定土壤風(fēng)蝕量，測試期間風(fēng)速7.6～12.0 m/s（5～6級），風(fēng)蝕歷時6 h，結(jié)果見表5。2016年3月28日在海城市試驗點測定土壤風(fēng)蝕量，測試期間風(fēng)速8.0～13.0 m/s（5～6級），風(fēng)蝕歷時7 h，結(jié)果見表6。試驗數(shù)據(jù)表明，實施保護性耕作地塊的土壤風(fēng)蝕量有所減少。

4.4 保護性耕作對黑土地土壤肥力的影響

保護性耕作可以增加黑土地土壤有機質(zhì)含量，提高土壤肥力。一是通過遏制黑土地水土流失來減少有機質(zhì)的損失；二是通過秸稈還田來增加土壤養(yǎng)分輸入量，減少土壤養(yǎng)分的侵蝕、揮發(fā)和淋洗損失，提高土壤養(yǎng)分含量，增強土壤肥力。

2016年10月27日在昌圖縣毛家店鎮(zhèn)、雙廟子鎮(zhèn)實施5 a的試驗田及對比田內(nèi)取得土樣測定土壤肥力指標(biāo)，結(jié)果見表7。2016年10月28日在海城市耿莊鎮(zhèn)、溫香鎮(zhèn)實施5 a的試驗田及對比田內(nèi)取得土樣測定土壤肥力指標(biāo)，結(jié)果見表8。試驗數(shù)據(jù)表明，實施保護性耕作地塊的土壤有機質(zhì)、速效磷、速效鉀含量均有所提高。

4.5 保護性耕作對蚯蚓及土壤微生物的影響

保護性耕作以秸稈還田和免耕播種為主要技術(shù)手段。秸稈還田可有效增加土壤有機質(zhì)含量，調(diào)節(jié)土壤溫度及水分變化，為土壤微生物生長繁殖提供豐富的可利用資源；同時，免耕為土壤微生物創(chuàng)造穩(wěn)定的生長環(huán)境，有利于微生物數(shù)量提高。經(jīng)測查，實施保護性耕作地塊的蚯蚓數(shù)量為3.0條/m2，而傳統(tǒng)耕作地塊只有0.6條/m2，表明實施保護性耕作地塊的土壤生物活性顯著增強。

5 結(jié)論

試驗結(jié)果表明，實施保護性耕作技術(shù)可以明顯改善黑土地土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)等性狀，顯著增強耕地土壤蓄水能力，防止水土流失，減少土壤風(fēng)蝕、水蝕，增加土壤肥力，是遏制遼寧省黑土地退化的有效途徑。

參考文獻

[1] 劉宇.吉林省黑土地自然力安全預(yù)警研究[D].長春：吉林財經(jīng)大學(xué)，2014.

[2] 劉國輝，張鳳彬，張妍茹.黑土地保護對策研究[J].鄉(xiāng)村科技，2016（15）：75-76.

[3] 吳家安，劉恩宏，陳長海，等.黑土耕地保護性耕作技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2014（9）：69-70，73.