永登縣耕地休耕模式試驗初探

楊春雪，魯學文，童永貞，尤艷蓉，李治海，李城德*

（1.甘肅省永登縣農業技術推廣中心，甘肅永登730300；2.甘肅省農業技術推廣總站，甘肅蘭州730020；）

自20 世紀80 年代農村實行家庭聯產承包責任制以來，部分農民由于只顧眼前利益，單純追求農產品產量，長期過量施用化學肥料，忽視有機肥，致使大部分耕地出現鹽化板結，土壤結構嚴重退化，肥力水平明顯變差，農作物產量和品質持續下降，農民收入受到嚴重影響。這種現象如不及時進行糾正，農業和農產品供給就會出現大問題，國家糧食戰略安全就會受到巨大威脅。因此，黨中央高度重視，在黨的十八大、十九大報告中及時明確提出了“耕地輪作休耕”的戰略決策，通過政府引導和扶持，使大批已退化的耕地實行休耕修復，培肥地力，改良土壤，改善環境，進而提高農產品產量和品質，增加農民收入，實現“藏糧于地，藏糧于技”。2017 年永登縣被列為甘肅省耕地休耕試點縣之一，確定3 年為一個周期，種植豌豆、箭舌豌豆等綠肥作物，并在盛花期翻入土壤，增加土壤有機質，實現改良土壤的目的。但在具體實施中遇到了諸多技術難題，其中最主要的還是休耕模式、適宜養地的綠肥作物品種及適宜的綠肥翻壓腐化技術等。因此，為了探索和研究適宜永登縣耕地休耕的技術模式，并盡快應用于大田推廣，2017—2019 年在永登縣武勝驛鎮火家臺村設點進行了“耕地休耕模式試驗”，取得了較好效果。

1 試驗地基本情況

武勝驛鎮火家臺村位于永登縣城西北部，距縣城約30 km。該區海拔2 500 m 左右，年均氣溫2.7℃，年降雨量310mm 左右，年均蒸發量2000 mm，無霜期80 d，≥10℃的活動積溫2 126.9℃。土壤主要為栗鈣土，有機質含量17.0 g/kg、全氮含量0.99 g/kg、有效磷含量27.56 mg/kg、速效鉀含量254.3 mg/kg、pH 值8.29。種植作物主要有蔬菜、小麥、豌豆、玉米、油料等，蔬菜產業是近幾年發展起來的一個新興產業，現已成為當地農業經濟增長的一個亮點。

2 地塊選擇

選擇地勢平坦、肥力均勻且具有代表性的地塊。

3 試驗目的

本試驗以觀察研究不同綠肥作物組合組成的不同休耕模式，在3 年休耕周期中對土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀等養分及土壤容重的影響，觀察不同休耕模式對土壤結構的改良效果，進一步分析制定適合永登縣耕地休耕的最佳模式，指導農民科學休耕，增加收入。

4 供試材料和方法

4.1 供試作物和肥料

供試作物為豌豆、箭舌豌豆、油菜。供試肥料為商品有機肥（“巍嶺山”牌），由蘭州富強微肥廠生產。

4.2 試驗方法

本試驗以豌豆、箭舌豌豆和油菜為參試綠肥作物及輪作倒茬作物，以3 年為一個休耕效果觀察周期，同一小區3 年內輪換種植不同的綠肥作物或輪作倒茬作物，并將這些作物在盛花期適時翻壓為一種休耕模式，以3 年種植收獲小麥—油菜—小麥為對照，觀察不同休耕模式對土壤結構、性狀、養分等的改良效果。本試驗共設5 個處理，處理1：豌豆—油菜—豌豆；處理2：油菜—豌豆—油菜；處理3：豌豆—油菜—箭舌豌豆；處理4：箭舌豌豆—油菜—箭舌豌豆；處理5：小麥—油菜—小麥（對照區，正常播種收獲）。每處理試驗面積30 m2，3次重復，15 個小區。

4.3 施肥方法

“巍嶺山”牌有機肥作底肥1 425 kg/hm2，在播種前結合整地均勻撒施，作物生長中、后期不追肥。

4.4 播種

整地施肥后按劃定小區先將地塊耙耱整平，然后播種；豌豆、箭舌豌豆、小麥均采用機械平作條播方式播種；油菜采用人工均勻撒播方式播種。播種時間按當地傳統于4 月下旬進行，豌豆、箭舌豌豆、小麥與油菜生長期采用人工除草，豌豆、箭舌豌豆、油菜于盛花期耕翻入土，9 月份土壤封凍前耙耱保墑。

4.5 田間管理

各試驗小區田間管理同除草、病蟲害防治等措施完全一樣。

4.6 田間調查與記載

在生長發育過程中進行系統的、正確的觀察記載，掌握第一手資料，為正確分析和得出正確結論提供依據。

4.6.1 土壤肥力變化情況調查 各處理小區每季綠肥作物播種前及殺青翻壓后，適時取土化驗分析，主要化驗分析土壤pH 值、有機質、有效磷、全氮、速效鉀等養分變化情況。

4.6.2 土壤結構變化情況調查 各處理小區綠肥作物播種前、生長期、翻壓后分別進行一次土壤容重調查，分析比較各處理對土壤結構變化的影響。

5 結果與分析

5.1 有機質變化

由表1 統計的數據可以看出，采取耕地休耕及綠肥作物翻壓措施后，土壤有機質均比對照田明顯增加，且隨著休耕年限的增加，土壤有機質含量也隨之逐年增加，地力明顯提升，其中處理4、處理1 和處理3 有機質提升最多，2017 年初處理4 有機質含量17.3 g/kg，當年種植并翻壓箭舌豌豆后，有機質提升到20.47 g/kg，比年初增加了3.17 g/kg，2018 年輪作倒茬，種植翻壓了1 茬油菜，再加上上一年度翻壓的箭舌豌豆在土壤中逐漸腐化，有機質增加到22.8 g/kg，比休耕初增加了5.5 g/kg，2019 年繼續輪作倒茬，再次種植翻壓箭舌豌豆，加之前2 年翻入土壤的秸稈持續腐化，有機質數量增加明顯，達到26.4 g/kg，比2017 年初增加了9.1 g/kg，休耕效果非常明顯，土壤肥力明顯提升。處理1 和處理3 有機質變化趨勢與處理4 相似，到2019 年末有機質含量分別達到了26.1 g/kg 和23.8 g/kg，比2017 年初分別增加了8.8 g/kg 和6.5 g/kg，而處理2 休耕3 年后有機質變化不大，比2017 年初只增加了0.9 g/kg，這個結果明顯與所選擇種植的綠肥作物有關，處理4、處理1 和處理3 在3 年休耕中選擇種植了2 茬豆科作物豌豆和箭舌豌豆，只在中間輪作倒茬種植了1 茬油菜，而豌豆和箭舌豌豆除了根部有大量根瘤菌可以固氮外，其莖葉產量比油菜高，在土壤中腐化也較快，所以有機質增加較多，而處理2 在3 年休耕中選擇種植了2 茬油菜1 茬豌豆，且油菜莖葉產量較低，莖稈纖維含量較高，腐化速度較慢，土壤有機質增加也較慢，土壤肥力水平低，較耕地休耕前變化不大。

表1 耕地休耕模式試驗土壤有機質變化趨勢統計 單位：g/kg

5.2 全氮變化

從表2 統計數據可以看出，采取耕地輪作休耕措施后，土壤全氮含量明顯提升，其中處理4 增加值最大，由2017 年初的1.30 g/kg，增加到2019 年末的1.68 g/kg，增加了0.38 g/kg，其次是處理3 和處理1，土壤全氮由2017 年初的1.30 g/kg，增加到2019 年末的1.57 g/kg 和1.54 g/kg，分別增加了0.27 g/kg 和0.24 g/kg，而處理2 數值變化很小，與休耕前幾乎相同，說明豆科作物翻壓后對土壤全氮有較明顯的提升。處理5 對照田土壤全氮3 年后略有下降。

表2 耕地休耕模式試驗土壤全氮變化趨勢統計 單位：g/kg

5.3 有效磷變化

從表3 統計數據可以看出，采取耕地輪作休耕措施后，土壤有效磷含量亦明顯提升，其中處理1 增加值最大，由2017 年初的16.10 mg/kg，增加到2019年末的23.20 mg/kg，增加了7.10 mg/kg，其次是處理3 和處理4，土壤有效磷由2017 年初的16.10 mg/kg，增加到2019 年末的21.82 mg/kg 和21.68 mg/kg，分別增加了5.72 mg/kg 和5.58 mg/kg。處理2 有效磷增加值相對較小，由2017 年初的16.10 mg/kg，增加到2019 年末的18.10 mg/kg，只增加了2.00 mg/kg，說明耕地休耕時選種的作物亦很重要，當選擇種植豆科作物并在盛花期翻入土壤時，土壤有效磷增加值最好。而處理5 對照田土壤有效磷3 年后基本與之持平，沒有變化。

表3 耕地休耕模式試驗土壤有效磷變化趨勢統計 單位：mg/kg

5.4 速效鉀變化

從表4 統計數據可以看出，采取耕地輪作休耕技術措施3 年后，除對照外，各處理速效鉀含量均有所提升，其中處理4 增加值最大，由2017 年初的163.00 mg/kg，增加到2019 年末的252.00 mg/kg，增加了89.00 mg/kg，其次是處理3 和處理1，土壤速效鉀由2017 年初的163.00 mg/kg，增加到2019 年末的239.00 mg/kg 和229.00 mg/kg，分別增加了76.00 mg/kg 和66.00 mg/kg，處理2 速效鉀增加值相對較小，由2017 年初的163.00 mg/kg，增加到2019年末的200.30 mg/kg，增加了37.30 mg/kg，說明采取休耕措施可以有效增加土壤速效鉀的含量，其中豆科作物提升明顯。而處理5 對照田土壤速效鉀含量基本沒有變化。

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5.5 土壤容重變化

從表5 統計數據可以看出，通過3 年耕地輪作休耕后，各處理小區土壤容重均有所下降，其中處理3 和處理4 下降較為明顯，分別由2017 年初的1.37 g/cm3，下降到2019 年末的1.03 g/cm3和1.03 g/cm3，均下降0.34 g/cm3，其次是處理1 和處理2，土壤容重由2017 年初的1.37 g/cm3，下降到2019年末的1.12 g/cm3和1.22 g/cm3，分別下降了0.25 g/cm3和0.15 g/cm3，說明采取休耕措施后，隨著土壤有機質的不斷增加和積累，土壤結構開始發生變化，土壤變得疏松了，空隙度提高，通透性能增強，肥力不斷提高。

綜上對土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀、容重的調查統計和分析，從總體休耕效果來看，處理4 各項指標表現最好，其次為處理3 和處理1，處理2 效果較差。因此，適宜本區域耕地休耕、改良土壤、培肥地力的休耕模式是處理4，即箭舌豌豆—油菜—箭舌豌豆，其次為處理3 和處理1，即豌豆—油菜—箭舌豌豆，豌豆—油菜—豌豆。

表5 耕地休耕模式試驗土壤容重變化趨勢統計 單位：g/cm3

6 結論

采取耕地休耕措施可以有效提升土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀等養分含量，同時還使土壤容重逐步下降，土壤結構變得更加疏松透氣。因此，耕地輪作休耕是培肥地力、改良土壤的途徑之一。此外，通過3 年試驗數據分析，適宜當地耕地休耕、改良土壤、培肥地力效果最好的休耕模式是箭舌豌豆—油菜—箭舌豌豆，其次是豌豆—油菜—箭舌豌豆和豌豆—油菜—豌豆。