保护性耕作技术在辽宁黑土地保护中的应用

刘清华

摘要：采用对比试验的方法，探讨保护性耕作对黑土地土壤容重、含水量、风蚀量、肥力等指标的影响。结果表明：实施保护性耕作技术能够显著增强黑土地土壤的蓄水能力，减少土壤风蚀、水蚀，增加土壤肥力，是遏制辽宁省黑土地退化的有效途径。

关键词：黑土地；退化；保护性耕作；作用；技术模式

中图分类号：S345 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）04-0053-03

黑土地富含作物生长必需的物质，是我国极其宝贵的自然资源。东北黑土地创造了“北大仓”，为解决十三亿人口温饱问题、保障我国粮食安全起到保驾护航的作用。然而，随着长年累月开垦种植、追求高产、机器碾压，黑土地逐渐变薄变硬变小，地力营养和产出能力呈逐年下降趋势，严重威胁我国农业可持续发展。尽管辽宁省黑土区分布不大，但也是全省乃至全国重要的粮食生产基地，其土地质量直接影响粮食生产安全。各级农业部门有必要采取适宜的技术手段，合理开发利用保护黑土地资源。大力推广应用保护性耕作技术，可以达到改善黑土地土壤质量的效果。

1 辽宁黑土地的现状

辽宁省黑土区分布在中部和北部地区，包括昌图县、西丰县、开原市、铁岭县、沈北新区、浑南新区、苏家屯区、于洪区、辽中县、新民市、法库县、康平县、清原县、抚顺县、灯塔市、辽阳县、海城市、台安县18个县（市、区），耕地面积154.8万hm2（2 322万亩），占全省耕地面积的38%。该地区主要种植玉米、水稻等作物，2014年粮食产量达968万t，占全省粮食总产量的55%，是辽宁省重要的商品粮生产基地和调出地。辽宁省黑土区的粮食生产情况直接关系到全省粮食生产形势，具有非常重要的地位。然而，由于多年以来大规模高强度的开垦、不合理的耕作措施、长期忽视水土保持措施等原因，以及受气候（春季风大、干旱少雨，夏季降雨集中）和地形地貌等因素的影响，辽宁省黑土资源退化趋势明显，黑土地量在减少、质在退化，“瘦、薄、旱、硬”问题日益突出，有机质含量下降、黑土地土壤侵蚀加剧、春旱严重、耕作层变浅硬化、土壤养分失衡等现象凸显，加强黑土地保护已刻不容缓。

2 保护性耕作技术对黑土地的作用

黑土地土壤质量的提升主要表现在土壤物理（容重、含水量、团粒结构），化学（肥力），以及生物学（生物、微生物）等性状的改善，而以“秸秆覆盖”“免耕少耕”“深松”等为核心内容的保护性耕作技术，对黑土地土壤质量改善具有重要作用。保护性耕作是利用作物秸秆覆盖地表，通过免耕少耕、深松等技术措施的应用，减少风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进农业耕作技术。各地农业生产实践证明，实施保护性耕作可以有效缓解黑土地“瘦、薄、旱、硬”问题，扭转黑土地量减质退趋势。

3 保护性耕作技术模式的选择

气温是反映地区热量资源的最主要指标。玉米属于喜温作物，其生育期要求较高的温度。有研究表明，在一年一熟区采用免耕覆盖的保护性耕作模式种植玉米，年平均气温≥8.0 ℃时玉米能够正常成熟。辽宁省黑土区属于温带大陆性季风气候区，日照丰富，积温差别较大，气温大体呈由东到西、由北向南递增分布的趋势。辽宁省黑土区气温较低的地区主要集中在东北部，包括铁岭市中东部的大部分地区、抚顺市的大部分地区，年均气温为5.4～7.7 ℃，属于冷凉地区；其余地区气温稍高，包括沈阳、鞍山、辽阳的全部地区及铁岭、抚顺的西部地区，年均气温为8.0～10.0 ℃，属于积温较高地区。根据项目区地理、气候和秸秆利用情况等条件，按照对根茬、秸秆的不同处理方式及是否垄作，分别确定辽宁省黑土区积温较高地区和冷凉地区保护性耕作的主要技术模式。

3.1 积温较高地区采用的主要技术模式

在积温较高黑土区，除广泛应用碎秆覆盖和少免耕保护性耕作核心技术外，还要应用高留茬技术，以应对黑土地退化问题。

3.1.1 碎秆覆盖高留茬免耕技术模式 工艺路线为：玉米收获—秸秆粉碎还田，并留茬30 cm左右越冬覆盖地表—春季免耕播种深施肥—药剂除草—中耕。

3.1.2 碎秆覆盖少耕技术模式 工艺路线为：玉米收获—秸秆粉碎还田覆盖地表—春季用灭茬机进行表土处理—普通播种机精量播种施肥—药剂除草—中耕。这种模式在免耕播种机保有量不足的地区非常有效。

3.2 冷凉地区采用的主要技术模式

在冷凉黑土区，除广泛应用上述保护性耕作技术外，针对低温冷凉的特点，侧重加推垄作技术和整秆覆盖技术，以提高地温，确保玉米成熟。

3.2.1 整秆覆盖免耕垄作技术模式 工艺路线为：玉米成熟人工收穗或机收时只摘穗不粉碎秸秆—免耕播种深施肥—药剂或人工除草—中耕起垄。

3.2.2 碎秆覆盖高留茬少耕垄作技术模式 工艺路线为：玉米收获—秸秆粉碎还田，并留茬30 cm左右越冬覆盖地表—春季用灭茬机进行表土处理—普通播种机精量播种施肥—药剂除草—中耕起垄。

4 保护性耕作技术应用效果分析

4.1 保护性耕作对黑土地土壤容重的影响

容重是土壤的重要物理性质，是衡量土壤密实程度的指标，可以反映土壤的松紧程度。容重小表明土壤疏松多孔，結构性良好；反之则表明土壤紧实板硬，缺乏团粒结构。

2016年10月27日在昌图县毛家店镇、双庙子镇实施5 a保护性耕作的试验田及对比田内取得土样测定土壤容重，结果见表1。2016年10月28日在海城市耿庄镇、温香镇实施5 a保护性耕作的试验田及对比田内取得土样测定土壤容重，结果见表2。试验数据表明，实施保护性耕作地块的土壤容重有所降低。

4.2 保护性耕作对黑土地土壤含水量的影响

免耕和秸秆覆盖可以有效减少水分蒸发，增加土壤含水量，提高水分利用效率。

2016年4月18日在昌图县试验点测定土壤含水量，结果见表3。2016年4月18日在海城市试验点测定含水量数据，结果见表4。试验数据表明，实施保护性耕作地块的土壤含水量显著提高。

4.3 保护性耕作对黑土地土壤风蚀的影响

保护性耕作可以防止风蚀。一是通过秸秆残茬覆盖地表，降低了地表风速；二是通过秸秆（尤其是根茬）覆盖地表并实行免耕，增大了土壤团粒结构。

2016年3月28日在昌图县试验点测定土壤风蚀量，测试期间风速7.6～12.0 m/s（5～6级），风蚀历时6 h，结果见表5。2016年3月28日在海城市试验点测定土壤风蚀量，测试期间风速8.0～13.0 m/s（5～6级），风蚀历时7 h，结果见表6。试验數据表明，实施保护性耕作地块的土壤风蚀量有所减少。

4.4 保护性耕作对黑土地土壤肥力的影响

保护性耕作可以增加黑土地土壤有机质含量，提高土壤肥力。一是通过遏制黑土地水土流失来减少有机质的损失；二是通过秸秆还田来增加土壤养分输入量，减少土壤养分的侵蚀、挥发和淋洗损失，提高土壤养分含量，增强土壤肥力。

2016年10月27日在昌图县毛家店镇、双庙子镇实施5 a的试验田及对比田内取得土样测定土壤肥力指标，结果见表7。2016年10月28日在海城市耿庄镇、温香镇实施5 a的试验田及对比田内取得土样测定土壤肥力指标，结果见表8。试验数据表明，实施保护性耕作地块的土壤有机质、速效磷、速效钾含量均有所提高。

4.5 保护性耕作对蚯蚓及土壤微生物的影响

保护性耕作以秸秆还田和免耕播种为主要技术手段。秸秆还田可有效增加土壤有机质含量，调节土壤温度及水分变化，为土壤微生物生长繁殖提供丰富的可利用资源；同时，免耕为土壤微生物创造稳定的生长环境，有利于微生物数量提高。经测查，实施保护性耕作地块的蚯蚓数量为3.0条/m2，而传统耕作地块只有0.6条/m2，表明实施保护性耕作地块的土壤生物活性显著增强。

5 结论

试验结果表明，实施保护性耕作技术可以明显改善黑土地土壤物理、化学和生物学等性状，显著增强耕地土壤蓄水能力，防止水土流失，减少土壤风蚀、水蚀，增加土壤肥力，是遏制辽宁省黑土地退化的有效途径。

参考文献

[1] 刘宇.吉林省黑土地自然力安全预警研究[D].长春：吉林财经大学，2014.

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