耕地保护与质量提升技术推广应用成效研究

谭克均 黄国斌 夏忠敏 郭晓芸

摘要为了探讨耕地保护与质量提升技术推广应用效果，2010—2015年在贵州省55个县（市、区）开展绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥技术推广应用效果研究。结果表明：推广绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥能明显提升耕地质量，减少化肥施用量，提高作物产量，减少大气污染。

关键词秸秆还田；耕地质量；贵州

中图分类号S158文献标识码A文章编号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

随着贵州省经济社会的快速发展，非农建设用地逐年增加，以及长期过度依赖化肥，少施或不施有机肥，耕地“用、养”失调，造成耕地土壤有机质含量持续减少，土壤酸化板结，供肥能力下降，耕地質量退化，产出率降低，甚至使耕地失去生产能力[1-3]。因此，加大耕地质量建设，增加耕地有机质投入量，改良中低产田土，培肥地力，提升耕地质量，是提高耕地产能的需要，是发展山地现代高效农业的需要，是确保贵州省粮食安全和农产品有效供给的需要，是农业可持续发展的必然选择。2010—2015年在贵州省55个县（市、区）开展了绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥技术推广应用效果研究。为实现国家“藏粮于地、藏粮于技”“化肥施用零增长”等战略目标，充分利用绿肥、秸秆、畜禽粪便等有机质资源，探索研究耕地保护与质量提升技术推广应用效果，对改良土壤、培肥地力、提高耕地质量、减少农业面源污染、保护生态环境、促进农业节本增产增效、助力贵州山地现代高效农业发展具有十分重要的现实意义[4-6]。

1材料与方法

1.1研究区域

研究区域涉及都匀、务川、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、黄平、天柱等55个县（市、区）。

1.2研究方法

一是在绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥示范区域选择具有代表性的地块建立耕地质量效果监测点，每年采集监测点耕层土壤样品进行分析测试，分析绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥对土壤容重、有机质、全氮、全磷、速效钾、缓效钾、全钾、pH及CEC等理化指标的影响，动态监测耕地质量变化情况。二是通过开展田间试验，分析绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥对农作物产量的影响。

2结果与分析

2.1绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥对耕地质量的影响

6年来，275个定位监测点共检测土壤样本3 850个4万余项次。监测结果显示，绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥技术推广区域耕地土壤理化指标逐年变化，耕地基础地力逐步提高，耕地质量持续向好的方向转变。具体结果见表1～3。

2.1.1耕地有机质含量持续增长。

耕地土壤有机质含量的高低是衡量耕地质量好坏的重要依据之一。在一定范围内，有机质含量与土壤肥力水平呈正相关。绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥技术实施6年后，耕层土壤有机质量含量呈现逐年提升现象。在绿肥高产种植还田区，耕地土壤平均有机质含量从27.96 g/kg上升到33.12 g/kg，年均增幅为221%；在作物秸秆还田区，耕地土壤平均有机质含量从2888 g/kg上升到33.74 g/kg，年均增幅为1.43%；在商品有机肥施用区，耕地土壤有机质含量从29.03 g/kg上升到3165 g/kg，年均增幅为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质量好坏的重要依据之一，直接反映耕地质量现状。有机质中的腐殖质是土壤团聚体的主要胶结剂，土壤有机胶体是形成水稳性团粒结构不可缺少的胶结物质，所以有助于黏性土形成良好的结构，从而改变土壤孔隙状况和水、气比例，创造适宜的土壤松紧度。项目实施6年来，与项目实施前耕地土壤容重比较，总体呈下降趋势。在绿肥高产种植还田区，耕地土壤容重平均从1.22 g/m3下降为1.07 g/m3，年均降幅为158%；在作物秸秆还田区，耕地土壤容重平均从1.35 g/m3下降为1.24 g/m3，年均降幅为1.32%；在商品有机肥施用区，耕地土壤容重平均从1.30 g/m3下降为1.21 g/m3，年均降幅为1.07%。

2.1.3耕地土壤CEC值逐年提高。

土壤有机质中的有机胶体，带有大量负电荷，具有强大的吸附能力，能吸附大量的阳离子和水分，其阳离子交换量和吸水率比黏粒要大几倍甚至几十倍，所以它能提高土壤保肥蓄水的能力，同时也能提高土壤对酸碱的缓冲性。在绿肥种植区，耕地土壤CEC含量从14.01 cmol/kg上升为15.26 cmol/kg，年均增幅为1.11%；在秸秆还田区，耕地土壤CEC含量从17.22 cmol/kg上升为18.94 cmol/kg，年均增幅为0.93%；在增施商品有机肥区，耕地土壤CEC含量从18.31 cmol/kg上升为19.91 cmol/kg，年均增幅为1.23%。

2.1.4耕地酸碱性逐步向中性方向变化。

土壤酸碱度是衡量耕地质量好坏的重要指标之一。土壤酸碱性对土壤养分的有效性和土壤结构有很大的影响，只有在中性范围内土壤的有机态氮和磷素养分的有效性才高，土壤过酸会加剧土壤营养元素的淋溶和固定，抑制土壤有益微生物的生长和活动，从而影响土壤有机质的分解。土壤胶体只有在中性范围才具有良好的性能，形成团粒结构，过酸易形成氢胶体，分散性增加，结构破坏，土壤板结。增加土壤有机质，可以提高土壤对酸碱的缓冲性。项目实施6年，与项目实施前耕地酸碱度比较呈现逐年下降的趋势。在绿肥高产种植还田区，耕地土壤pH从6.16变化到6.43，年均变化0.045个单位。在秸秆还田区，耕地土壤pH从6.03变化到6.25，年均变化0.037个单位。在商品有机肥施用区，耕地土壤pH从6.20变化到6.53，年均变化0.04个单位。

2.1.5耕地土壤大量元素含量持续提高。

耕地土壤中氮、磷、钾含量的高低，直接反映耕地供肥能力，是耕地基础地力高低的重要评价指标。有机质中含有作物生长所需的各种养分，可以直接或间接地为作物生长提供氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种微量元素，是土壤中磷、硫、钙、镁以及微量元素的重要来源。项目实施6年，项目区土壤中的氮、磷、钾含量逐年提高。在绿肥种植还田区，耕地土壤全氮含量平均从1.78 g/kg上升到2.07 g/kg，年均增幅为1.64%；全磷含量平均从0.72 g/kg上升到0.73 g/kg，年均增幅为0.67%；全钾含量平均从10.33 g/kg上升到11.77 g/kg，年均增幅为1.88%；有效磷含量平均从18.37 mg/kg上升到18.71 mg/kg，年均增幅为0.46%。在秸秆还田区，耕地土壤全氮含量平均从1.80 g/kg上升到1.96 g/kg，年均增幅为076%；全磷含量平均从0.88 g/kg上升到0.90 g/kg，年均增幅为0.04%；全钾含量平均从10.69 g/kg上升到12.30 g/kg，年均增幅为1.94%；有效磷含量平均从19.66 mg/kg上升到20.27 mg/kg，年均增幅为0.35%。在商品有机肥施用区，耕地土壤全氮含量从229 g/kg上升到2.49 g/kg，年均增幅为0.94%；全磷含量从0.65 g/kg上升到0.71 g/kg，年均增幅为1.43%；全钾含量从9.40 g/kg上升到10.09 g/kg，年均增幅为0.97%；有效磷含量从13.80 mg/kg上升到14.93 mg/kg，年均增幅为1.26%。

2.2绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥对作物产量的影响

对绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥技术推广区进行临田测产验收，按高、中、低产量类型地块，随机抽样实收实测进行验收。6年共测定样本数8 476个，其中，绿肥种植还田利用测定样本3 977个，秸秆还田利用测定样本3 303个，商品有机肥施用测定样本1 196个，具体见表4。

2.2.1绿肥种植还田对作物产量的影响。

绿肥还田后种植水稻，6年水稻测定样本数1 286个，水稻平均产量7 530.60 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产695.85 kg/hm2，增产10.18%。

绿肥还田后种植玉米，6年玉米测定样本数1 521个，玉米平均产量6 746.10 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产647.40 kg/hm2，增产10.62%。

火龙果园绿肥种植还田后，6年火龙果测定样本数99个，火龙果平均产量14 983.50 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产1 565.25 kg/hm2，增产11.67%。

柑橘园绿肥种植还田后，6年柑橘测定样本数738个，柑橘平均产量31 172.70 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产2 815.20 kg/hm2，增产9.93%。

猕猴桃园绿肥种植还田后，6年猕猴桃测定样本数333个，猕猴桃平均产量21 178.65 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产1 965.45 kg/hm2，增产10.23%。

2.2.2秸秆还田对作物产量的影响。

水稻秸秆还田后种植油菜，6年油菜测定样本数1 724个，油菜平均产量2 136.75 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产211.95 kg/hm2，增产11.01%。

油菜秸秆还田后种植水稻，6年水稻测定样本数1 579个，水稻平均产量7 497.15 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产705.60 kg/hm2，增产10.39%。

2.2.3施用商品有机肥对作物产量的影响。

白菜施用商品有机肥，6年白菜测定样本数575个，白菜平均产量20 878.65 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产2 056.50 kg/hm2，增产10.93%。

辣椒施用商品有机肥，6年辣椒测定样本数621个，辣椒平均产量2 920.95 kg/hm2，比对照常规栽培平均增产287.40 kg/hm2，增产10.91%。

2.3绿肥种植、秸秆还田和增施有机肥节本增效情况

通过每年定点选择种植大户、专业合作社、现代农业园区创建绿肥高产种植、秸秆还田、有机肥增施核心示范区，测产验收结果显示，节本增效十分明显。据测产验收统计，稻田绿肥核心区每年鲜草产量平均达33 075.6 kg/hm2，按1 000 kg绿肥鲜草提供氮素6.3 kg、磷素1.3 kg、钾素5.0 kg计算，相当于13.7 kg 尿素、6.0 kg过磷酸钙、10.0 kg硫酸钾。33 075.6 kg/hm2的绿肥鲜草相当于每年为土壤提供453.15 kg尿素、198.45 kg过磷酸钙、330.75 kg氯化钾，按肥料市场价折合1 764元，扣除绿肥种植生产成本735元/hm2，平均可节约肥料投入1 029元/hm2；秸秆还田核心示范区平均还田秸秆10 710 kg/hm2（水稻、油菜两季），折干后为6 426.0 kg/hm2（折干率60%），按秸秆（风干基）平均含N 0.69%、P 0.18%，K1.13% 计算，相当于每年为土壤提供124.5 kg尿素、54.0 kg过磷酸钙、118.5 kg氯化钾，按肥料市场价折合766.5元，扣除秸秆还田成本180元/hm2，平均可节约肥料投入586.5元/hm2。商品有机肥按施用2 250 kg/hm2，有机肥料按含总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）≥5%、水分≤30%计算（参考NY 525—2012有机肥料），相当于每年为土壤提供78.75 kg/hm2养分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）。

3结论与讨论

3.1耕地保护与质量提升技术能够改善耕地质量

通过绿肥种植、秸秆还田、增施商品有机肥等技术推广，实现了生物养分资源的循环利用，有效改善耕地理化性状，防止耕地质量退化，逐步提升耕地质量，为农业可持续发展奠定了良好的土壤肥力基础[7-13]。连续6年种植绿肥、秸秆还田、施用商品有机肥后，耕地耕层土壤容重逐渐减小，有机质、全氮、全磷、速效钾、缓效钾、全钾含量逐渐增加，土壤pH逐渐增大，CEC逐渐增大，改善了耕地质量。

3.2耕地保护与质量提升技术能够减少化肥施用量，提高作物产量

通过绿肥种植、秸秆还田、增施商品有机肥等技术推广，每年投入耕地的有机质增加，改善土壤理化性状，提升耕地质量，耕地供肥能力提高，化肥施用量逐年减少，提高作物产量。33 075.6 kg/hm2的绿肥鲜草相当于每年为土壤提供453.15 kg尿素、198.45 kg过磷酸钙、330.75 kg氯化钾；10 710 kg/hm2（水稻、油菜两季）的秸秆还田相当于每年为土壤提供124.5 kg尿素、54.0 kg过磷酸钙、118.5 kg氯化钾；施用商品有机肥2 250 kg/hm2相当于每年为土壤提供7875 kg/hm2养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）。绿肥种植、秸秆还田、增施商品有机肥等技术推广后，作物产量提高10%左右。

3.3节能减排，减少大气污染

通过实施秸秆还田技术，杜绝了秸秆焚烧对空气的污染，化肥施用量逐年递减，保护了农业生态环境。据测算，按平均还田秸秆7 497.15 kg/hm2（按水稻谷草比1∶1计算），若以非项目区秸秆焚烧率40%，减少秸秆焚烧7 497.15 kg/hm2，根据《中国地区农作物秸秆燃烧排放大气污染物模拟及GIS 分析》[14]研究结果，水稻秸秆燃烧排放一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮氧化物的排放因子分别为64.2、791.3、1.02、0.79、1.81 g/kg，按此计算，减少向大气排放一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮氧化物分别为192.45、2 373.00、3.00、2.40、540 kg/hm2。

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