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      土壤肥沃耕層模式創(chuàng)建機理與效益分析

      2021-12-17 19:50:47徐志瑩陳波
      農(nóng)業(yè)科技與裝備 2021年6期
      關(guān)鍵詞:耕層綜述效益

      徐志瑩 陳波

      摘要:多年的不合理耕作使耕層形成堅硬的犁底層,導(dǎo)致耕地地力嚴(yán)重下降。針對土壤耕層的理化變化,提出一種土壤肥沃耕層創(chuàng)建模式,分析在沈陽市耕地中應(yīng)用的綜合效益,為提高沈陽地區(qū)的耕地地力提供參考。

      關(guān)鍵詞:土壤;耕層;綜述;效益

      中圖分類號:S158? ? 文獻標(biāo)識碼:A? ? 文章編號:1674-1161(2021)06-0111-02

      土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)條件,肥沃土壤是保證農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)的重要條件,合理的耕層結(jié)構(gòu)有利于農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。然而,多年的不合理耕作形成堅硬的犁底層,導(dǎo)致耕地地力嚴(yán)重下降。為此,針對土壤耕層的理化變化,提出一種土壤肥沃耕層創(chuàng)建模式,并分析其在沈陽市耕地中應(yīng)用的綜合效益,為提高沈陽地區(qū)的耕地地力提供參考。

      1 土壤耕層的變化

      長期以來,人們對耕地的連續(xù)高強度開發(fā)和不合理使用,造成土壤有效耕層變淺和犁底層加厚。耕層有效土壤數(shù)量明顯減少的同時,有機質(zhì)含量降低,供肥供水能力減弱。土壤耕層的“淺、實、少”問題,限制作物根系生長發(fā)育,不僅嚴(yán)重影響水分和養(yǎng)分的高效吸收,也使作物的抗倒伏能力下降。農(nóng)業(yè)抵御自然災(zāi)害能力的降低,制約糧食作物的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

      1.1 板結(jié)層加厚

      多年形成的板結(jié)層,使土壤的透水性差,正常降水和灌溉時入滲速度減緩,降低灌溉效果。在作物需水量一定的情況下,不得不增加灌溉次數(shù),造成水資源被大量浪費。

      1.2 耕層變淺

      耕作深度不夠?qū)е赂麑幼儨\和犁底層上移,土壤容重增加、土壤孔隙度減少,蓄水能力降低,隔層以下的地下水不能及時被作物吸收利用。在降水或灌溉不及時情況下,土壤失墑較快。耕層變淺影響土壤耐旱、蓄水、降漬等抗逆性能,抗御自然災(zāi)害的緩沖性明顯下降,水資源和肥料利用率低,成本居高不下,最終導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)減收。

      1.3 犁底層堅硬

      犁底層堅硬,密度大,孔隙度低,減弱耕作層和心土層之間的水肥疏通性。農(nóng)業(yè)區(qū)的耕地普遍存在“小雨小澇、大雨大澇,無雨旱災(zāi)”的現(xiàn)象。雨季集中時,雨水不能及時下滲,雨水稍大就會形成地表徑流,出現(xiàn)內(nèi)澇漬害甚至造成大量水土流失。在干旱天氣,心土層水分又難以向耕作層移動,迅速干透。這種易澇易旱的生產(chǎn)環(huán)境,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。

      1.4 土壤肥力下降

      人們?nèi)狈ν寥婪柿Φ恼_認(rèn)識,多采取掠奪式生產(chǎn)方式,過度消耗地力;施肥技術(shù)比較落后,未能科學(xué)合理的使用肥料,表現(xiàn)為化肥施用量比較大,很少甚至不施用有機肥;為達到提高作物產(chǎn)量的目的不斷增加施肥量和種類,導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,酸化、鹽化、板結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重。由此諸多原因致使土壤養(yǎng)分比例失調(diào),導(dǎo)致土壤肥力下降。

      2 土壤肥沃耕層模式創(chuàng)建

      2.1 原理

      土壤肥沃耕層模式創(chuàng)建可利用秸稈掩埋深耕犁機組完成。秸稈掩埋深耕犁機組是土壤耕作技術(shù)和秸稈掩埋還田技術(shù)的集合體,可一次性完成土壤耕翻與秸稈掩埋還田作業(yè)。作業(yè)時翻轉(zhuǎn)土層和松碎土壤,將土壤表層的秸稈與作物殘茬翻入35~40 cm土層深處,構(gòu)建土壤肥沃耕層。通過優(yōu)化耕層結(jié)構(gòu)中的水肥氣熱條件,形成良好的土壤耕層,有效增加土壤有機質(zhì)含量、改善土壤耕層構(gòu)造、促進作物增產(chǎn)。

      2.2 主要技術(shù)

      翻耕可以打破犁底層,將一定深度的緊實土層變?yōu)槭杷杉?xì)碎的耕層,從而增加土壤孔隙度,利于接納和貯存雨水,促進土壤中潛在養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為有效養(yǎng)分和促使作物根系的伸展。

      秸稈還田能提高土壤有機質(zhì)積累和養(yǎng)分含量,改變土壤腐殖質(zhì)組成及特性,改良土壤結(jié)構(gòu),容重下降,孔隙度增加,增加土壤微生物數(shù)量,使土壤容重降低,通氣空隙和大粒徑團聚體增加,耕層土壤疏松,并能影響作物生長發(fā)育,促進作物產(chǎn)量提高。

      二項技術(shù)集合能創(chuàng)建出良好的耕層構(gòu)造,使土壤具有一定的容重保持和調(diào)節(jié)能力,進而協(xié)調(diào)并使土壤具有適宜的水肥氣熱條件。一方面能促進耕層中礦質(zhì)化作用,加速養(yǎng)分的釋放,為作物根系提供良好的土壤環(huán)境,使作物根系“吃飽喝足住好”。另一方面,能更好地促進耕層內(nèi)腐殖化作用,保存和積累有機質(zhì),從而培肥土壤,為奪取作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)打下基礎(chǔ)。

      3 效益分析

      秸稈掩埋深耕犁是一種培肥土壤的復(fù)式深耕犁,用于土壤翻耕和秸稈掩埋還田,可以同時獲得土壤耕翻與秸稈掩埋還田作業(yè)效果。土壤耕作技術(shù)和秸稈掩埋還田技術(shù)的結(jié)合,能夠創(chuàng)建良好的土壤耕層。

      3.1 經(jīng)濟效益

      3.1.1 增產(chǎn)增收 大田對比試驗結(jié)果表明:連續(xù)3 a使用秸稈掩埋深耕犁作業(yè)的地塊,有機質(zhì)增加0.105%,堿解氮增加10%。從玉米的植株長勢和產(chǎn)量來看,與未實行秸稈還田的地塊相比,秸稈掩埋深耕地塊的玉米秸稈株高增2.8~6.0 cm,莖粗增加0.2~0.7 cm,穗長平均增加0.4 cm,穗粗增加0.2~0.5 cm,禿尖減少0.2~0.7 cm,穗粒數(shù)增加19.6~128粒,百粒質(zhì)量增加0.6~3.9 kg,增產(chǎn)率高達11.6%~27.1%。

      3.1.2 節(jié)約成本 將秸稈資源用來還田,能夠增加土壤中的有機物質(zhì),從而減少化肥的使用量,節(jié)省購買化肥的資金投入。節(jié)省下來的資金用于其他方面投資,可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。

      玉米秸稈還田500 kg/667 m2,相當(dāng)于施用雜肥2 500 kg、碳銨11.7 kg、硫酸鉀1.75 kg。還田1 a后,土壤有機質(zhì)含量相對提高0.05~0.23%,全磷平均提高0.03%,速效鉀增加31.2 mg/kg,土壤容重下降0.03~0.16 g/cm3,土壤孔隙度提高2%~4%。連續(xù)多年秸稈還田的耕地,不僅能提高磷肥利用率和補充土壤鉀素的不足,地力亦可提高0.5~1.0個等級。

      3.1.3 經(jīng)濟效益估算 遼寧省年產(chǎn)秸稈約1 575萬t,扣除作燃料和飼料的部分外,還有1 000多萬t的秸稈剩余。按每667 m2還田玉米秸稈500 kg計算,相當(dāng)給133.3萬hm2土地施肥,即施用雜肥2 500 kg、碳銨11.7 kg、硫酸鉀1.75 kg。按碳銨800元/t、硫酸鉀3 500元/t計算,則133.3萬hm2土地可節(jié)省碳銨費用18 720萬元、碳銨費用12 250萬元。

      按玉米產(chǎn)量650 kg/666.7 m2、增產(chǎn)率11.6%計算,則增產(chǎn)量為75.4 kg/666.7 m2。玉米價格為1.4元/kg,則133.3萬hm2田地可增收211 120萬元,經(jīng)濟效益十分可觀。

      3.2 生態(tài)效益

      以往的秸稈還田方式是將秸稈置于土壤表層,容易造成秸稈棚架和作物根懸浮,影響下茬作物播種和幼苗生長。秸稈掩埋深耕犁既翻轉(zhuǎn)土層、松碎土壤,又將土壤表層的秸稈和作物殘茬翻入35~40 cm土層深處,使秸稈盡快腐熟,為作物生長提供營養(yǎng)。同時,深耕還能提高土地肥力。據(jù)調(diào)查,長期旋耕使土壤水分流失增加20%,肥料利用率僅30%左右,每667 m2小麥減產(chǎn)40 kg、玉米減產(chǎn)50 kg左右。而土地深耕后可增加肥料的溶解能力,減少化肥的揮發(fā)和流失,從而提高肥料的利用率。經(jīng)過一次深耕,每667 m2耕地的蓄水量可增加10 m3以上,土壤蓄水能力是淺耕的兩倍。此外,土地深耕能夠削弱地表徑流強度,緩解地表徑流對土壤的沖刷,減少水土流失,有效保護土壤。

      4 結(jié)語

      將農(nóng)作物秸稈粉碎進行深耕還田,是落實國家地力保護政策的有效途徑,不僅解決秸稈處理問題,還能提高土壤肥力。秸稈中含有氮、磷、鉀、鎂、鈣、硫等元素,是農(nóng)作物生長所必需的營養(yǎng)元素,將其還田有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

      參考文獻

      [1] 鄒文秀,韓曉增,陸欣春,等.肥沃耕層構(gòu)建對東北黑土區(qū)旱地土壤肥力和玉米產(chǎn)量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2020,31(12):4 134-4 146.

      [2] 朱凱麗,宋朝玉,宮明波,等.長期秸稈還田配施氮肥對土壤肥力的影響[A].中國作物學(xué)會.第十九屆中國作物學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C].中國作物學(xué)會:中國作物學(xué)會,2020.

      [3] 朱曉穎,初同偉,劉月巖.玉米秸稈還田對土壤有機質(zhì)提升的探索研究[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2020(10):24-25+28.

      [4] 高洪軍,彭暢,竇森,等.秸稈還田配施氮肥對春玉米氮素利用及土壤氮素平衡的影響[J].玉米科學(xué),2020,28(6):134-141.

      Analysis on the Creation Mechanism and Benefit of

      Fertile Soil Tillage Layer Mode

      XU Zhiying, CHEN Bo

      (Anshan Agricultural Machinery Technology Extension Center, Anshan Liaoning 114002, China)

      Abstract: Years of irrational cultivation have resulted in the formation of a hard plow bottom, resulting in a serious decline in cultivated land fertility. According to the physical and chemical changes of soil tillage layer, this paper put forward a fertile soil tillage creation mode, and analyzed its comprehensive benefits in Shenyang, so as to provide reference for improving the soil fertility of Shenyang area.

      Key words: soil; plough layer; summarize; benefit

      收稿日期:2021-08-15

      作者簡介:徐志瑩(1973—),男,教授、研究員級工程師,從事農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)研究及推廣工作。

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