鄭 峰
(阜陽市潁泉區農業技術推廣中心,安徽阜陽 236000)
耕地質量事關國家糧食安全和生態環境安全,近年來受國際形勢和疫情影響,國內肥料價格不斷走高,糧價逐步上揚,糧食生產面臨耕地資源不足、生產成本升高、土地承載量增大等諸多壓力。而保護耕地、提升耕地質量不僅能保證糧食播種面積,而且能提高糧食產量。耕地要實現可持續的利用,必須做到對耕地土壤進行培肥改良,消除對耕地以及環境不利的因素,以保證耕地資源得以可持續發展。
安徽阜陽潁泉區位于黃淮海平原南端,安徽省西北部,是阜陽市轄三區之一,因地處潁河之濱、泉河之畔而得名,下轄6個鄉鎮街道辦事處,109個涉農村委會、居委會,耕地面積3.93萬hm2,年糧食作物種植面積6.7 萬hm2以上,以小麥、大豆、玉米、紅芋等作物為主,年糧食產量33.00 萬t左右。由于人多地少、中低產田比重大、復種指數高、土地產出多,該地區耕地質量保護與提升面臨的壓力較大。本文分析了安徽省潁泉區耕地土壤理化性狀和耕地質量現狀,總結了耕地利用存在的主要問題,并就保護性耕作等耕地質量保護與提升提出對策建議。
潁泉區耕地土壤按分類標準分為潮土、砂姜黑土、棕壤土3 個土類,5 個亞類,10 個土屬,43 個土種。其中,潮土占耕地總面積的50.3%、砂姜黑土占耕地總面積的49.2%、棕壤土占全區耕地面積的0.55%。
潮土和砂姜黑土在潁泉區的分布面積幾乎相當,全區6個鄉鎮中行流鎮全部為潮土;伍明鎮80%面積為砂姜黑土,主要分布在東部;寧老莊鎮60%為砂姜黑土;聞集鎮砂姜黑土、潮土各占50%;中市辦西湖至坎河溜為砂姜黑土,其余均是潮土;周棚辦潮土占40%、砂姜黑土占60%。
評價耕地土壤肥力的一個重要指標是土壤有機質含量。例如,土壤中團粒結構形成、土壤理化性狀、土壤通透性、緩沖性和保水保肥性等都受其影響和制約。有機質中還含有植物生長必需的大、中、微量元素。一般通過增施有機肥料、秸稈還田等方法提升土壤中有機質的含量進而提升土壤肥力。潁泉區土壤有機質含量呈北高南低區域分布規律,潁泉區土壤有機質平均含量達到20.20 g/kg,根據土壤養分等級劃分標準,屬于較豐水平。
氮素是植物生長必需的大量營養元素之一。土壤中的氮素以大分子有機態氮為主,約占土壤全氮量的90%,作物不易吸收利用,其余為可被植物直接吸收利用的小分子有機態氮和銨態、硝態、亞硝態等無機態氮。土壤中大分子有機態氮主要存在于土壤有機質中,因此土壤中有機質的含量也在一定程度上決定了土壤中全氮的含量。潁泉區耕地土壤全氮平均含量為1.30 g/kg,按照土壤養分等級劃分標準,總體處于中等水平。
潁泉區耕地土壤有效磷平均含量為20.50 mg/kg。按照土壤養分等級劃分標準,處于中等較豐水平。其中,寧老莊、聞集、伍明等鎮土壤有效磷平均含量高于中市、周棚、行流鎮。
潁泉區耕地土壤速效鉀平均含量為181.00 mg/kg。按照土壤養分等級劃分標準,潁泉區土壤速效鉀含量總體處于中等水平。不同土壤類型和利用狀況土壤速效鉀平均含量有一定差異,如菜地高于旱地,潮土類淤土、兩合土平均含量高于其他土壤類型。
土壤酸堿度影響土壤生物活性、土壤養分有效性、重金屬活性。土壤pH 直觀反映了土壤酸堿度,土壤酸堿度的高低受到成土母質、氣候條件、水文、水質等因素的影響。一般情況下,pH 在6.5~7.5 較適宜于多種農作物的生長發育,偏高或偏低對多種農作物均有不同程度的影響。潁泉區土壤平均pH為7.1,從土壤類型看棕壤土pH略低于砂姜黑土,潮土則較高,各土壤類型和各剖面層次間的pH變化和垂直分布的差異不大。
土壤中不同大小礦物顆粒組合狀況反映了土壤質地,土壤質地是土壤物理性狀之一[1]。土壤質地主要受成土母質影響,同時也受耕作、施肥、灌排等因素影響,通過土壤質地可以區別不同土壤的類型,還可以有針對性地進行改土培肥。潁泉區中部潁河沿岸為近代黃泛沉積物所發育的潮土類,質地復雜,黏粒含量變化幅度大,從13%~93%不等;東北部和西南部成土母質為黃土性古老沉積物,成土年代已久,質地變化不大。一般潮土地區,地形高的質地較粗,低洼地質地較細。
土壤陽離子交換量大小反映了土壤保肥供肥性能、土壤緩沖性能的強弱,成土母質、土壤質地、土壤有機質含量、pH 等因素對其有不同程度的影響。不同的成土母質形成的土壤中鹽基組成不同,鹽基飽和度高低不同,土壤陽離子交換量也不同。同一種母質、同一個土種,不同的土壤剖面層次土壤質地不同,陽離子交換量也不相同,由上至下逐漸下降,耕作層較高、犁底層次之、心底土層最低。質地越偏黏的土壤、有機質含量越高的土壤離子交換量越大。中性和微堿性土壤陽離子交換量也較堿性和酸性土壤大。潁泉區耕層土壤陽離子交換量從5.1~29.1 cmol(+)/kg 不等,按照土壤離子交換量低于10.0 cmol(+)/kg的土壤保肥性弱、緩沖能力小,10.0~20.0 cmol(+)/kg 為中等,大于20.0 cmol(+)/kg 為保肥性能強的劃分標準,土壤保肥性能強的占70%以上。
耕地質量等級調查評價結果顯示,潁泉區中低產田占全區總耕地面積的51.3%。主要原因是:潁泉區主要為河間平原,存在大平小不平問題;土壤類型主要為砂姜黑土,土壤黏重及降雨時空分布不均,易旱易澇;人多地少矛盾突出,耕地復種指數高,主要為一年兩熟或多熟制,存在只用不養現象。挖掘耕地生產潛力,主要是要合理改良培肥地力,解決旱能灌、澇能排,減輕或清除制約產量的土壤障礙因素。
年度耕地質量監測結果顯示,與第二次土壤普查結果相比,2022年潁泉區土壤耕層有機質平均含量20.20 g/kg,提高了62%;全氮平均含量1.30 g/kg,提高了44%;有效磷平均含量20.50 mg/kg,提高了2.4倍;速效鉀平均含量181.00 mg/kg,變化不大。土壤主要養分含量較第二次土壤普查結果總體上升明顯,其中土壤有效磷含量上升幅度最大。從年度對比來看,土壤酸堿度趨于穩定,耕地土壤有效鐵、有效銅、有效鋅、有效硫、有效硼等中微量元素含量均略有下降。由于農業生產條件、作物品種、種植制度的變化及氮磷鉀化肥的廣泛使用,使土壤養分含量發生了較大的變化,個別區域土壤中、微量元素缺乏,造成土壤肥力分布不均衡,限制了作物產量的提高。
潁泉區目前設立耕地質量監測點34個,其中國家級1個、市級2個,其余為區級監測點,基本形成了覆蓋主要土壤類型及土種的耕地監測網絡,但要系統的、全方位監測還需要投入大量的工作。如,耕地保護的共同責任機制有待進一步健全,耕地質量保護提升的政策、制度需強化落實;耕地質量監測技術力量薄弱,專業技術人員隊伍有待加強;耕地質量監測點的維護管理、數據采集、田間調查及耕地質量保護提升工作的技術培訓宣傳,都需要大量經費的投入,資金支持投入有待提高。
土壤耕作指根據土壤理化性狀和作物生長發育對土壤條件的要求,采用人工、畜力、機械等方式改善土壤理化性狀、培肥土壤、整地播種、灌排、防治病蟲草害等生產活動。其目的一是適度耕整破碎耕層土壤,打破犁底層,改善土壤團粒結構,增強土壤透水、透氣性和保肥保水性能,以利于作物種子萌發和根系生長發育;二是將根茬落葉、田間雜草翻壓于土中,起到培肥土壤和控制雜草生長作用;三是通過開溝、起壟、作畦、筑埂、覆膜等方式適應不同作物種植要求,方便灌排水、控制水土流失;四是清除田間的砂姜、樹根或其他雜物,消除土壤障礙層。通過耕作可以改良土壤,建立良好的耕層結構,使土壤水、肥、氣、熱更加協調,有利于作物增產。
精細耕作法、少免耕法、保水耕作法、聯合耕作法等是目前主流的土壤耕作方法。精細耕作是由機械深耕、深松、旋耕、鎮壓和中耕等組成的系統土壤耕作方式。少免耕是指在滿足作物正常生長情況下減少土壤耕作次數和強度的保護性土壤耕作方法,其中免耕是保護性耕作采用的主要耕作方式。保水耕作是對土壤表層進行淺鋤、淺耕,防止或減少土壤水分蒸發損失的保護性耕作方式。聯合耕作法是指聯合作業機械一次性或部分完成旋耕、滅茬、起壟、施肥、播種、施藥、覆膜等多項作業的耕作方式。
4.3.1保護性耕作的目的保護性耕作是指進行少耕或免耕施肥播種,減少土壤擾動,將農作物秸稈、根茬粉碎,均勻拋撒覆蓋于地表,通過噴灑封閉藥劑和苗后施藥防治病蟲草害,達到防止水土流失、培肥地力和抗旱節水的目的[2]。我國目前土壤鹽堿化、酸化、板結、耕層變淺、肥力下降、土壤污染等現象仍較普遍,開展保護性耕作對耕地質量保護與提升有著重要作用。
4.3.2開展土壤保護性耕作的意義目前生產中存在表層土肥流失、土壤耕性不良、耕層淺薄及不合理施用化肥造成的環境污染等問題亟須預防治理;個別區域排灌能力差,農戶存在靠天種田現象,干澇災情年度間時有發生;在開展高標準農田建設的同時,也需開展保護性耕作,科學調節土壤水、肥、氣、熱,確保農業穩產、高產,農民增效;在農事操作過程中,由于土壤下沉,降雨、灌溉的作用和機械、人、畜的踐踏,耕層結構被破壞,土壤壓實、板結,水分、空氣、保肥保水性能變差;作物收獲帶走了大量營養物質,使土壤中的營養減少,要為土壤微生物制造營養創造良好的生活環境,土壤耕作是最重要的措施;耕地的犁底層較厚,一般在10~15 cm,質地堅實,形成一個障礙層,阻礙水肥氣熱的交流和根系的生長;耕性不良的黏性土(砂姜黑土、淤土)占比較大,也需要改良耕作。
4.3.3保護性耕作主要技術模式保護性耕作包括免耕施肥播種、秸稈根茬處理、病蟲草害防治、深松與表土作業等關鍵技術環節。免耕施肥播種有別于傳統耕作,進行保護性耕作作業時,種子和肥料要播施到有秸稈覆蓋的田地里,必須使用的專業的免耕施肥播種機,此類機械要有很好的防壅土、防秸稈纏繞性能,同時要滿足種肥同播、肥料深施、覆土鎮壓要求[3]。秸稈根茬的處理效果直接影響作物播種出苗質量,秸稈根茬粉碎覆蓋還田可以保持土壤水分、抑制雜草生長、抑制揚塵揚沙、培肥地力,但秸稈粉碎不夠或拋撒不均勻會嚴重影響播種出苗質量。
實行保護性耕作田塊,秸稈還田量大,田間病菌、蟲卵殘留量大,且寄主、食料、環境有利,會導致病蟲害加重,田間雜草防除難度也增加[4]。因此,防治病蟲草害是保護性耕作推廣應用的關鍵,要做好種子拌種、包衣和封閉除草,要加強監測,及時開展病蟲防治。新采用保護性耕作的田塊,要進行一次深松或深耕,打破硬底層。常年進行保護性耕作的田塊由于作業機具的壓實,要3~5 年深松一次,土壤具備自我疏松能力時可不再深松,對于土壤質地黏重的田塊要堅持定期松動。
4.3.4適宜潁泉區的保護性耕作技術模式目前,適宜潁泉區的保護性耕作技術模式主要有小麥—玉米連作少免耕作業技術和小麥—玉米連作少耕作業技術2種模式[5]。
小麥—玉米連作少免耕作業技術模式,小麥收獲后將小麥秸稈留茬、覆蓋在土壤之上,不進行土壤耕作直接播種玉米;同樣的,在玉米成熟收獲以后將玉米秸稈粉碎后直接覆蓋在土壤上,條帶免耕播種小麥。該模式下小麥機械收獲時留茬高度為15~25 cm,在留茬區采用免耕播種機播種玉米,播種深度3~5 cm。玉米收獲時采用玉米聯合收獲機作業或人工摘穗后進行秸稈粉碎還田,秸稈粉碎長度在8~10 cm,采用條帶免耕播種機播種小麥,淺旋深度為5~8 cm,播種深度為3~5 cm。該模式中小麥秸稈留茬加覆蓋還田、免耕播種玉米方式農民易接受,但是播種小麥時多采用玉米秸稈粉碎翻壓還田,然后旋耕整地施肥播種。
小麥—玉米連作少耕作業技術模式,小麥留高茬覆蓋,免耕或旋耕播種玉米;玉米秸稈粉碎覆蓋還田,旋耕播種小麥。該模式下小麥機械收獲時留茬高度為15~25 cm,在留茬區旋耕播種玉米或免耕播種玉米,播種深度為3~5 cm。玉米采用人工摘穗或機械收獲后進行秸稈粉碎還田,秸稈粉碎長度在8~10 cm,采用旋耕施肥播種機播種小麥,播種深度3~5 cm。該模式是目前采用較為普遍的作業模式。
潁泉區耕地質量有較大的提升空間,糧食生產潛能有待進一步挖掘,要充分利用耕地質量監測與等級評價成果,加大高標準農田建設力度,采取土壤改良、增施有機肥、秸稈還田、測土配方施肥、水肥一體化、保護性耕作等技術措施,改良培肥土壤,提高糧食生產能力,實現農業增產增效。