西北地區耕作土壤地力提升“黃變黑”技術

張 鈞 申 漢 李章波 李靜靜 郭 嬌 張業宗 張 飛 李 莎 代明慧

（內蒙古真金種業科技有限公司，鄂爾多斯 014300）

據統計內蒙古全區現有耕地面積913.33 萬hm2，是我國13 個糧食主產省區和5 個凈調出糧食省區之一，每年為國家提供100 多億kg 商品糧。受氣候、生物等成土因素的影響，我國西北地區耕地多為黃土地，養分含量低，保水保肥性能差，其土地生產能力低，大大制約了玉米單產提高、經濟發展及群眾生活水平的提高，為了增加玉米產量，人們對化肥農藥施用量增加，對環境也產生了不良影響，對國家生態、糧食安全構成威脅[1]。近些年的反復索取式的耕作使耕地變得日益貧瘠、耕層變淺、犁底層厚（15cm 左右）、結構發生退化[2]。

玉米作為西北地區第一大農作物，秸稈處理是困擾人們多年的難題，現階段玉米秸稈的處理方式主要是焚燒、做飼料。大面積的秸稈焚燒不僅是一種資源浪費，對環境也造成嚴重污染，同時燃燒產生的大量灰塵對人們的呼吸系統有著嚴重的危害，這樣的焚燒損失了大量有機質，有機碳的存儲量急劇下降，增加了碳排放，破壞了土壤生態系統的平衡；做飼料只能起到裹腹作用，營養價值低[3]。有研究表明[4]，秸稈還田可以提高土壤的蓄水能力，有利于植物根系吸收水分與養分，改善耕地的理化性能。因此利用秸稈還田來改善西北地區耕作土壤具有重要意義。

1 土壤地力提升技術概況

1.1 改良試驗地概況改良試驗地位于內蒙古自治區西南部鄂爾多斯達拉特旗，地處黃河中上游，屬典型的溫帶大陸性氣候，干燥少雨，晝夜溫差大，年均日照時數約3000h，年均降水量240～360mm，主要集中在7-9 月。土質為沙壤土，土壤改良開始前土壤耕層（0～20cm）有機質含量13.5g/kg、全氮含量0.74g/kg、有效磷含量9.27mg/kg、速效鉀含量262.3mg/kg，pH 值為8.13。改良試驗開始于2015 年，于2019 年結束，持續改良5 年，改良土地面積15hm2。

1.2 改良技術依據參考內蒙古農業大學高聚林教授提出的“兩改、一增、二保”玉米高產栽培技術，真金研發團隊根據應用推廣創新為“一增、二改、三保障”玉米高產栽培耕作模式。“一增”是指增加種植密度；“二改”是指由種植稀植大穗品種改為種植耐密、早熟、宜籽粒機收品種，以及土壤改良（深翻+秸稈還田）；“三保障”是指全程機械化、病蟲草害綜合防治和政策的保障。真金研發團隊在高聚林教授及其團隊老師的指導下，通過多年研究實踐總結出“深翻深松+秸稈機械二次粉碎還田+冬灌+專利”的耕作土壤地力提升技術，實現黃土地變“黑土地”（“黃變黑”）。

2 具體實施方案

2.1 秸稈粉碎玉米收獲后立即用大型秸稈粉碎機將玉米秸稈二次粉碎，粉碎時調整好拖拉機的作業速度和留茬高度，謹防漏切和刀片打土，粉碎后均勻平鋪于地面，厚度不超過3cm，粉碎率95%以上，粉碎長度不大于4cm。粉碎后用撒肥機施入尿素300kg/hm2、土壤改良劑90kg/hm2。

2.2 深翻深松還田使用土壤翻轉犁使土壤翻轉180°的同時將粉碎后秸稈埋入土壤中，秸稈翻埋率98%以上，深度35～40cm，用140 馬力以上動力的拖拉機機械深翻還田，深翻時壓犁，犁鏵之間間隔不超過30cm，以防中間漏翻留埂，經過連續5 年深翻+秸稈還田以后，第6 年用深松機（貝松HELIOS-LM-900）進行1 次深松，深度45cm 以上，各行深度一致誤差不超過2cm，以后每連續4 年深翻+秸稈還田后進行1 年深松。

2.3 冬灌深翻后進行冬灌，冬灌的時間和灌水數量要因地制宜。一般情況下灌水時間為10 月中旬到11 月中旬。滴灌地塊，在深翻前進行冬灌，灌水量為900m3/hm2，滴水深至15cm，以不影響深翻為宜；漫灌地塊，在深翻后進行，耙耱打畦，耙深14～16cm，耙后地面平整延播種垂直方向在4cm寬的地面上，高低差不超過3cm，不漏耙、不拖堆，相鄰作業幅重耙量小于15cm，灌水量為1350m3/hm2。

2.4 技術參數探索5 年試驗中，每年3 月底利用一種移動式智能土樣樣品采集裝置（專利號：ZL202020858410.0）取土進行土壤相關指標的測定，根據測定數據及秸稈腐熟程度，不斷調整和摸索秸稈還田時間、深度、秸稈粉碎長度、化肥施用量等參數（表1），以期達到更好的改良效果。

表1 土壤改良技術參數

3 改良效果

3.1 玉米產量提升改良土壤的同時，種植玉米真金308（審定編號：蒙審玉2015032）進行試驗，用高密精準九行播種機播種，株距18cm，行距60cm，密度為92600/hm2。栽培管理方式同當地玉米常規栽培管理方式，10 月中下旬收獲測產，玉米每hm2產量由2015 年的11350kg 增加到2019 年的14031kg（表1）。

3.2 土壤質地和肥力通過2015-2019 年連續5 年的持續改良，土壤團粒結構和肥力改善效果明顯，肥力、有機質、土壤養分利用率明顯提高，土壤耕層（0～20cm）有機質含量提高到21.7g/kg、全氮含量提高到1.12g/kg、有效磷含量提高到13.34mg/kg、速效鉀含量提高到281.7mg/kg，土壤pH 值由8.13 降到7.89。犁底層被打破，玉米根系由原來的10～20cm延伸到現在的53cm。同時發現，土壤中的蚯蚓數量明顯增多。改良前土壤中幾乎看不到蚯蚓，改良后的土壤中35cm深度蚯蚓可達20～30 條/m2。通過土壤改良，達到了疏松土壤、改良土壤理化性、增加有機質、培肥地力等多重目標，同時提高產量、減少環境污染，從而有效解決我國玉米秸稈利用率不高的問題。不僅能更好促進農作物的生長，還有效減少雜草和病蟲害的發生程度，進而可降低農藥的單位面積使用量。增加了土壤固碳能力，土壤碳氮比增加，結構優化，土壤顏色由原來的黃色變為現在的黑色，顏色雖然只是表象，但可以直觀體現土壤改良地力提升的程度，因此將本技術總結為西北地區耕作土壤地力提升“黃變黑”技術。

4 推廣前景

“深翻深松+秸稈還田+冬灌+專利”的“黃變黑”土壤改良技術，是真金研發團隊首次提出，試驗在達拉特旗進行，此技術是將綜合開發利用率低的秸稈通過直接方式還田，應用該技術可有效地促進作物生長發育，增加農田生產能力，增加農民的收入，能減少秸稈不正當使用帶來的污染和危害，更加環保，促進可持續循環的發展，有利于建設資源環境友好型社會，為秸稈的合理利用開辟新征程。應用此技術改良土壤效果明顯，會成為西北地區耕作土壤地力提升一項十分重要的手段。現國家大力支持秸稈還田，保護生態環境，未來對秸稈還田的研究將更加深入、更加廣泛，而“黃變黑”土壤改良技術也將迅速得到推廣。有利于推進現代農業高質量發展。