耕地保護與質量提升技術推廣應用成效研究

譚克均 黃國斌 夏忠敏 郭曉蕓

摘要為了探討耕地保護與質量提升技術推廣應用效果，2010—2015年在貴州省55個縣（市、區）開展綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥技術推廣應用效果研究。結果表明：推廣綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥能明顯提升耕地質量，減少化肥施用量，提高作物產量，減少大氣污染。

關鍵詞秸稈還田；耕地質量；貴州

中圖分類號S158文獻標識碼A文章編號0517-6611（2018）05-0140-04

AbstractIn order to explore effect of popularization and application of cultivated land protection and quality improvement technology， researches on popularization and application of green manure， straw returning and organic manure application were conducted in 55 counties （cities and districts） in Guizhou Province from 2010 to 2015. The results showed that the promotion of green manure planting， straw returning and organic manure application could obviously improve the quality of arable land， reduce the application of chemical fertilizers， increase crop yield and reduce air pollution.

Key wordsStraws returning；Farmland quality；Guizhou Province

隨著貴州省經濟社會的快速發展，非農建設用地逐年增加，以及長期過度依賴化肥，少施或不施有機肥，耕地“用、養”失調，造成耕地土壤有機質含量持續減少，土壤酸化板結，供肥能力下降，耕地質量退化，產出率降低，甚至使耕地失去生產能力[1-3]。因此，加大耕地質量建設，增加耕地有機質投入量，改良中低產田土，培肥地力，提升耕地質量，是提高耕地產能的需要，是發展山地現代高效農業的需要，是確保貴州省糧食安全和農產品有效供給的需要，是農業可持續發展的必然選擇。2010—2015年在貴州省55個縣（市、區）開展了綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥技術推廣應用效果研究。為實現國家“藏糧于地、藏糧于技”“化肥施用零增長”等戰略目標，充分利用綠肥、秸稈、畜禽糞便等有機質資源，探索研究耕地保護與質量提升技術推廣應用效果，對改良土壤、培肥地力、提高耕地質量、減少農業面源污染、保護生態環境、促進農業節本增產增效、助力貴州山地現代高效農業發展具有十分重要的現實意義[4-6]。

1材料與方法

1.1研究區域

研究區域涉及都勻、務川、思南、黎平、普安、三穗、播州、施秉、德江、平塘、碧江、松桃、道真、正安、普定、息烽、黃平、天柱等55個縣（市、區）。

1.2研究方法

一是在綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥示范區域選擇具有代表性的地塊建立耕地質量效果監測點，每年采集監測點耕層土壤樣品進行分析測試，分析綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥對土壤容重、有機質、全氮、全磷、速效鉀、緩效鉀、全鉀、pH及CEC等理化指標的影響，動態監測耕地質量變化情況。二是通過開展田間試驗，分析綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥對農作物產量的影響。

2結果與分析

2.1綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥對耕地質量的影響

6年來，275個定位監測點共檢測土壤樣本3 850個4萬余項次。監測結果顯示，綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥技術推廣區域耕地土壤理化指標逐年變化，耕地基礎地力逐步提高，耕地質量持續向好的方向轉變。具體結果見表1～3。

2.1.1耕地有機質含量持續增長。

耕地土壤有機質含量的高低是衡量耕地質量好壞的重要依據之一。在一定范圍內，有機質含量與土壤肥力水平呈正相關。綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥技術實施6年后，耕層土壤有機質量含量呈現逐年提升現象。在綠肥高產種植還田區，耕地土壤平均有機質含量從27.96 g/kg上升到33.12 g/kg，年均增幅為221%；在作物秸稈還田區，耕地土壤平均有機質含量從2888 g/kg上升到33.74 g/kg，年均增幅為1.43%；在商品有機肥施用區，耕地土壤有機質含量從29.03 g/kg上升到3165 g/kg，年均增幅為1.16%。

2.1.2耕地土壤容重逐年下降。

耕地土壤容重是衡量耕地質量好壞的重要依據之一，直接反映耕地質量現狀。有機質中的腐殖質是土壤團聚體的主要膠結劑，土壤有機膠體是形成水穩性團粒結構不可缺少的膠結物質，所以有助于黏性土形成良好的結構，從而改變土壤孔隙狀況和水、氣比例，創造適宜的土壤松緊度。項目實施6年來，與項目實施前耕地土壤容重比較，總體呈下降趨勢。在綠肥高產種植還田區，耕地土壤容重平均從1.22 g/m3下降為1.07 g/m3，年均降幅為158%；在作物秸稈還田區，耕地土壤容重平均從1.35 g/m3下降為1.24 g/m3，年均降幅為1.32%；在商品有機肥施用區，耕地土壤容重平均從1.30 g/m3下降為1.21 g/m3，年均降幅為1.07%。

2.1.3耕地土壤CEC值逐年提高。

土壤有機質中的有機膠體，帶有大量負電荷，具有強大的吸附能力，能吸附大量的陽離子和水分，其陽離子交換量和吸水率比黏粒要大幾倍甚至幾十倍，所以它能提高土壤保肥蓄水的能力，同時也能提高土壤對酸堿的緩沖性。在綠肥種植區，耕地土壤CEC含量從14.01 cmol/kg上升為15.26 cmol/kg，年均增幅為1.11%；在秸稈還田區，耕地土壤CEC含量從17.22 cmol/kg上升為18.94 cmol/kg，年均增幅為0.93%；在增施商品有機肥區，耕地土壤CEC含量從18.31 cmol/kg上升為19.91 cmol/kg，年均增幅為1.23%。

2.1.4耕地酸堿性逐步向中性方向變化。

土壤酸堿度是衡量耕地質量好壞的重要指標之一。土壤酸堿性對土壤養分的有效性和土壤結構有很大的影響，只有在中性范圍內土壤的有機態氮和磷素養分的有效性才高，土壤過酸會加劇土壤營養元素的淋溶和固定，抑制土壤有益微生物的生長和活動，從而影響土壤有機質的分解。土壤膠體只有在中性范圍才具有良好的性能，形成團粒結構，過酸易形成氫膠體，分散性增加，結構破壞，土壤板結。增加土壤有機質，可以提高土壤對酸堿的緩沖性。項目實施6年，與項目實施前耕地酸堿度比較呈現逐年下降的趨勢。在綠肥高產種植還田區，耕地土壤pH從6.16變化到6.43，年均變化0.045個單位。在秸稈還田區，耕地土壤pH從6.03變化到6.25，年均變化0.037個單位。在商品有機肥施用區，耕地土壤pH從6.20變化到6.53，年均變化0.04個單位。

2.1.5耕地土壤大量元素含量持續提高。

耕地土壤中氮、磷、鉀含量的高低，直接反映耕地供肥能力，是耕地基礎地力高低的重要評價指標。有機質中含有作物生長所需的各種養分，可以直接或間接地為作物生長提供氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫和各種微量元素，是土壤中磷、硫、鈣、鎂以及微量元素的重要來源。項目實施6年，項目區土壤中的氮、磷、鉀含量逐年提高。在綠肥種植還田區，耕地土壤全氮含量平均從1.78 g/kg上升到2.07 g/kg，年均增幅為1.64%；全磷含量平均從0.72 g/kg上升到0.73 g/kg，年均增幅為0.67%；全鉀含量平均從10.33 g/kg上升到11.77 g/kg，年均增幅為1.88%；有效磷含量平均從18.37 mg/kg上升到18.71 mg/kg，年均增幅為0.46%。在秸稈還田區，耕地土壤全氮含量平均從1.80 g/kg上升到1.96 g/kg，年均增幅為076%；全磷含量平均從0.88 g/kg上升到0.90 g/kg，年均增幅為0.04%；全鉀含量平均從10.69 g/kg上升到12.30 g/kg，年均增幅為1.94%；有效磷含量平均從19.66 mg/kg上升到20.27 mg/kg，年均增幅為0.35%。在商品有機肥施用區，耕地土壤全氮含量從229 g/kg上升到2.49 g/kg，年均增幅為0.94%；全磷含量從0.65 g/kg上升到0.71 g/kg，年均增幅為1.43%；全鉀含量從9.40 g/kg上升到10.09 g/kg，年均增幅為0.97%；有效磷含量從13.80 mg/kg上升到14.93 mg/kg，年均增幅為1.26%。

2.2綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥對作物產量的影響

對綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥技術推廣區進行臨田測產驗收，按高、中、低產量類型地塊，隨機抽樣實收實測進行驗收。6年共測定樣本數8 476個，其中，綠肥種植還田利用測定樣本3 977個，秸稈還田利用測定樣本3 303個，商品有機肥施用測定樣本1 196個，具體見表4。

2.2.1綠肥種植還田對作物產量的影響。

綠肥還田后種植水稻，6年水稻測定樣本數1 286個，水稻平均產量7 530.60 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產695.85 kg/hm2，增產10.18%。

綠肥還田后種植玉米，6年玉米測定樣本數1 521個，玉米平均產量6 746.10 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產647.40 kg/hm2，增產10.62%。

火龍果園綠肥種植還田后，6年火龍果測定樣本數99個，火龍果平均產量14 983.50 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產1 565.25 kg/hm2，增產11.67%。

柑橘園綠肥種植還田后，6年柑橘測定樣本數738個，柑橘平均產量31 172.70 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產2 815.20 kg/hm2，增產9.93%。

獼猴桃園綠肥種植還田后，6年獼猴桃測定樣本數333個，獼猴桃平均產量21 178.65 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產1 965.45 kg/hm2，增產10.23%。

2.2.2秸稈還田對作物產量的影響。

水稻秸稈還田后種植油菜，6年油菜測定樣本數1 724個，油菜平均產量2 136.75 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產211.95 kg/hm2，增產11.01%。

油菜秸稈還田后種植水稻，6年水稻測定樣本數1 579個，水稻平均產量7 497.15 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產705.60 kg/hm2，增產10.39%。

2.2.3施用商品有機肥對作物產量的影響。

白菜施用商品有機肥，6年白菜測定樣本數575個，白菜平均產量20 878.65 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產2 056.50 kg/hm2，增產10.93%。

辣椒施用商品有機肥，6年辣椒測定樣本數621個，辣椒平均產量2 920.95 kg/hm2，比對照常規栽培平均增產287.40 kg/hm2，增產10.91%。

2.3綠肥種植、秸稈還田和增施有機肥節本增效情況

通過每年定點選擇種植大戶、專業合作社、現代農業園區創建綠肥高產種植、秸稈還田、有機肥增施核心示范區，測產驗收結果顯示，節本增效十分明顯。據測產驗收統計，稻田綠肥核心區每年鮮草產量平均達33 075.6 kg/hm2，按1 000 kg綠肥鮮草提供氮素6.3 kg、磷素1.3 kg、鉀素5.0 kg計算，相當于13.7 kg 尿素、6.0 kg過磷酸鈣、10.0 kg硫酸鉀。33 075.6 kg/hm2的綠肥鮮草相當于每年為土壤提供453.15 kg尿素、198.45 kg過磷酸鈣、330.75 kg氯化鉀，按肥料市場價折合1 764元，扣除綠肥種植生產成本735元/hm2，平均可節約肥料投入1 029元/hm2；秸稈還田核心示范區平均還田秸稈10 710 kg/hm2（水稻、油菜兩季），折干后為6 426.0 kg/hm2（折干率60%），按秸稈（風干基）平均含N 0.69%、P 0.18%，K1.13% 計算，相當于每年為土壤提供124.5 kg尿素、54.0 kg過磷酸鈣、118.5 kg氯化鉀，按肥料市場價折合766.5元，扣除秸稈還田成本180元/hm2，平均可節約肥料投入586.5元/hm2。商品有機肥按施用2 250 kg/hm2，有機肥料按含總養分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）≥5%、水分≤30%計算（參考NY 525—2012有機肥料），相當于每年為土壤提供78.75 kg/hm2養分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）。

3結論與討論

3.1耕地保護與質量提升技術能夠改善耕地質量

通過綠肥種植、秸稈還田、增施商品有機肥等技術推廣，實現了生物養分資源的循環利用，有效改善耕地理化性狀，防止耕地質量退化，逐步提升耕地質量，為農業可持續發展奠定了良好的土壤肥力基礎[7-13]。連續6年種植綠肥、秸稈還田、施用商品有機肥后，耕地耕層土壤容重逐漸減小，有機質、全氮、全磷、速效鉀、緩效鉀、全鉀含量逐漸增加，土壤pH逐漸增大，CEC逐漸增大，改善了耕地質量。

3.2耕地保護與質量提升技術能夠減少化肥施用量，提高作物產量

通過綠肥種植、秸稈還田、增施商品有機肥等技術推廣，每年投入耕地的有機質增加，改善土壤理化性狀，提升耕地質量，耕地供肥能力提高，化肥施用量逐年減少，提高作物產量。33 075.6 kg/hm2的綠肥鮮草相當于每年為土壤提供453.15 kg尿素、198.45 kg過磷酸鈣、330.75 kg氯化鉀；10 710 kg/hm2（水稻、油菜兩季）的秸稈還田相當于每年為土壤提供124.5 kg尿素、54.0 kg過磷酸鈣、118.5 kg氯化鉀；施用商品有機肥2 250 kg/hm2相當于每年為土壤提供7875 kg/hm2養分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）。綠肥種植、秸稈還田、增施商品有機肥等技術推廣后，作物產量提高10%左右。

3.3節能減排，減少大氣污染

通過實施秸稈還田技術，杜絕了秸稈焚燒對空氣的污染，化肥施用量逐年遞減，保護了農業生態環境。據測算，按平均還田秸稈7 497.15 kg/hm2（按水稻谷草比1∶1計算），若以非項目區秸稈焚燒率40%，減少秸稈焚燒7 497.15 kg/hm2，根據《中國地區農作物秸稈燃燒排放大氣污染物模擬及GIS 分析》[14]研究結果，水稻秸稈燃燒排放一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮氧化物的排放因子分別為64.2、791.3、1.02、0.79、1.81 g/kg，按此計算，減少向大氣排放一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮氧化物分別為192.45、2 373.00、3.00、2.40、540 kg/hm2。

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