渭北旱原主要糧食作物保護性耕作技術(shù)

洪曉強

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

渭北旱原是陜西省重要的糧食生產(chǎn)基地，總耕地面積120.2萬hm2，占全省總耕地面積的36.2%，耕地中70%為旱地。渭北旱原年降水量500～700 mm，冬春降水較少，夏秋降水較多，7—9月降水量占全年降水量的60%左右，此期又是太陽輻射強度最大的時期，在傳統(tǒng)的翻耕條件下，約有60%的降水被蒸發(fā)，14%的降水流失，這說明降水資源利用大有潛力可挖。20世紀80年代以來，渭北旱原傳統(tǒng)的倒茬作物豌豆、苜蓿種植面積大幅度減少，加上土地投入不足、化肥使用過多，導(dǎo)致主要糧食作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)。針對這些問題，研究者做了大量的工作。李華等[1]認為，地膜覆蓋栽培能促進小麥生長過程中干物質(zhì)的累積及其向穗部的轉(zhuǎn)移；黨建友等[2]的研究表明，旱地小麥播種期適當推遲，可以提高降水利用率；方日堯等[3]認為，渭北旱原東部可以通過縮短小麥行距、培育壯苗，提高成穗率、穗粒數(shù)獲得高產(chǎn)。我們認為，渭北旱原糧食生產(chǎn)的主要問題是土壤干旱，因為本區(qū)屬于黃土高原的一部分，土層深厚，土壤蓄水能力強，2 m土層能接納500～600 mm降水，把較多的自然降水攔蓄在深厚的黃土之中，提高自然降水利用率是糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。

1 渭北旱原保護性耕作技術(shù)的實施背景

自20世紀80年代初起，陜西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院即投入大量科研力量，先后承擔(dān)了陜西省、農(nóng)業(yè)部、楊凌示范區(qū)的幾十個旱地農(nóng)業(yè)科研推廣項目。其中陜西渭北旱原糧食高產(chǎn)綜合技術(shù)、北方旱區(qū)農(nóng)田水分平衡及其調(diào)控技術(shù)、渭北旱作農(nóng)田高留茬秸稈全程覆蓋耕作技術(shù)等項目對農(nóng)田水分進行了長期的定位觀測，測定2 m深土層的水分含量，并結(jié)合氣象資料與作物產(chǎn)量資料，對當?shù)赝寥浪肿兓?guī)律、保護性耕作技術(shù)與傳統(tǒng)耕作技術(shù)保水效果的差異進行了研究。通過上述工作，基本弄清了小麥、玉米的土壤水分時空分布規(guī)律、需水規(guī)律、缺水規(guī)律，提出了一整套抗旱耕作栽培措施，并進一步明確了土壤保護性耕作的技術(shù)路線[4-8]。渭北旱原以犁、耙、耱為主的傳統(tǒng)耕作法的弊端是：機械深耕對土壤濕度要求嚴格，深耕后如不及時耙耱則失墑很多；深耕大量消耗土壤有機質(zhì)，進而影響土壤蓄水抗旱性能。針對糧食不同生產(chǎn)階段限制因素研究的結(jié)果也表明，傳統(tǒng)耕作法所保蓄的水分在渭北只能達到中產(chǎn)水平(即小麥3 750 kg/hm2，玉米5 250 kg/hm2)，要進一步提高糧食產(chǎn)量，必須改進耕作方式，提高農(nóng)田水分含量及其利用效率。而大量試驗證明，機械化保護性耕作具有保護環(huán)境、節(jié)約資源、節(jié)本增收的綜合效益。免耕屬于保護性耕作的范疇，是指用前作殘留物覆蓋地表，在未被犁耕過的土壤上利用免耕機直接播種，主要用農(nóng)藥來控制雜草和病蟲害的耕作技術(shù)。渭北旱原糧食作物以小麥、玉米為主，一年一熟或兩熟，目前普遍采用深翻整地播種的傳統(tǒng)耕作方式，不僅翻耕后留下疏松裸露的蒸發(fā)面，水分損失嚴重，而且費工費時，生產(chǎn)成本加大，免耕播種對于作物適時播種、促進作物高產(chǎn)具有重要意義。

2 保護性耕作技術(shù)實施方法

在渭北旱原實施保護性耕作要解決兩個方面的問題：一是農(nóng)業(yè)機械，二是良種良法。農(nóng)業(yè)機械方面，我們與楊凌示范區(qū)三多公司合作研制了2BMFX-3/6型免耕覆蓋施肥穴播機。該機依據(jù)保護性耕作的原理進行設(shè)計，可一次完成淺松、施肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等工序。具體實施方法是：在小麥蠟熟期(稈黃、節(jié)綠、籽實蠟質(zhì))用鏈軌式收割機統(tǒng)一收割，留麥茬10 cm，麥草仍留原地，經(jīng)過夏閑期覆蓋，在秋季用2BMFX-3/6型免耕覆蓋施肥穴播機穴播小麥，穴距10 cm。該機采用滾筒式設(shè)計，鴨嘴形下種器破土播種，十幾年中經(jīng)過多次改進，解決了下種器塞泥壅草等問題，出苗率高，苗子均勻一致，便于操作，獲得了國家發(fā)明專利。此外，我們還引進、組配了用于丘陵溝壑區(qū)覆蓋條件下作業(yè)的點播器、施肥器、割稈機、機械化噴藥機。良種方面，經(jīng)過多年引進、試驗，篩選出了適合保護性耕作栽培的小麥、玉米品種各4個，這些品種具有株形緊湊、通風(fēng)透光良好、抗病蟲能力強、增產(chǎn)潛力大等特點。“渭北旱作農(nóng)田高留茬秸稈全程覆蓋耕作技術(shù)”分別獲得了2007年度楊凌示范區(qū)一等獎與2009年度陜西省科學(xué)技術(shù)三等獎。

3 技術(shù)推廣中的組織管理措施

推廣技術(shù)方案由西北農(nóng)林科技大學(xué)合陽甘井旱地農(nóng)業(yè)試驗站制定，同時進行技術(shù)力量的培訓(xùn)。在這一技術(shù)的推廣過程中，西北農(nóng)林科技大學(xué)合陽甘井旱地農(nóng)業(yè)試驗站組織有關(guān)學(xué)科的科技人員，常駐合陽甘井旱地農(nóng)業(yè)試驗站和陜西各地市的示范區(qū)，進行技術(shù)指導(dǎo)，落實技術(shù)方案。由首席專家制訂出實施方案，協(xié)調(diào)好試驗、示范、推廣的關(guān)系，組織各地農(nóng)業(yè)技術(shù)人員做好示范推廣，及時解決工作中出現(xiàn)的問題。設(shè)立辦公室處理技術(shù)推廣日常事務(wù)，組織有關(guān)專家定期對重大技術(shù)問題和進展進行評估。保護性耕作技術(shù)推廣組織框架見圖1。

圖1 保護性耕作技術(shù)推廣組織框架

該技術(shù)先期在合陽甘井旱耕地上做小麥、玉米留茬免耕秸稈全程覆蓋耕作新技術(shù)示范樣板20 hm2，在渭南市建立小麥、玉米2個百畝(即各6.67 hm2)示范田，隨后逐漸在陜西省渭北各縣(市)推廣至3 330多hm2。實施過程中，我們多次組織種糧大戶、基層干部、群眾代表及縣鄉(xiāng)領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場觀摩示范田，取得了較好的推廣效果。

4 效益與市場風(fēng)險分析

4.1 經(jīng)濟效益

應(yīng)用留茬免耕技術(shù)后，小麥單產(chǎn)達5 250 kg/hm2，生產(chǎn)成本為2 775元/hm2；玉米產(chǎn)量為9 000 kg/hm2，生產(chǎn)成本2 835元/hm2。按照目前市場銷售價格，小麥最低銷售價為2.2元/kg，凈收入8 775元/hm2；玉米市場銷售價為2元/kg，凈收入15 165元/hm2。該技術(shù)配合良種統(tǒng)繁統(tǒng)供、肥料統(tǒng)測統(tǒng)配、病蟲統(tǒng)防統(tǒng)治，多年多點產(chǎn)量測定結(jié)果，與傳統(tǒng)耕作法比較，每公頃小麥增值900元、玉米增值1 800元。此外，該技術(shù)每公頃還可節(jié)約機耕費810元、農(nóng)藥費用450元。這樣，每公頃小麥合計增值2 160元、玉米增值3 060元以上，若將整地、噴藥等用工費用加以計算，則效益更大。

4.2 生態(tài)效益

該技術(shù)通過留茬覆蓋農(nóng)田，可防止水土流失，優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)環(huán)境。每公頃可多蓄自然降水900 m3左右，減少徑流85%。通過減少蒸發(fā)，可將自然降水的利用率由傳統(tǒng)耕作法的25%～30%提高到50%～65%，旱地水分生產(chǎn)效率由0.45 kg/mm提高到0.75 kg/mm。同時，秸稈覆蓋后土壤容重降低，土壤孔隙度、有機質(zhì)增加，據(jù)測定連續(xù)覆蓋兩年后0～20 cm土層的有機質(zhì)含量增加0.10～0.15百分點。另據(jù)測定，在10°坡耕地發(fā)生徑流6～8次、產(chǎn)流降水量為108.7和155.4 mm情況下，免耕秸稈覆蓋區(qū)水流失量比不覆蓋的對照減少43.0%～66.8%，土流失量減少44.8%～68.7%，全氮、堿解氮和速效磷含量明顯高于對照，且有隨覆蓋量增加而提高的趨勢[9]。

4.3 社會效益

留茬免耕秸稈全程覆蓋耕作技術(shù)能明顯提高旱地農(nóng)作物產(chǎn)量，對旱區(qū)農(nóng)業(yè)少種高產(chǎn)、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、集約經(jīng)營起到了切實的保障作用，而且機械化耕作更省勞力、省投資。在當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，留茬免耕技術(shù)推廣使得糧食種植面積大幅度縮小，蘋果、酥梨、花椒種植面積迅速擴大，不少地方奶羊養(yǎng)殖勢頭良好，在農(nóng)民脫貧致富中發(fā)揮了重要作用。同時，該技術(shù)減少了化肥、農(nóng)藥使用量，生產(chǎn)的都是無公害食品，對于增加農(nóng)民收入也有重要作用。

4.4 市場風(fēng)險

應(yīng)當指出，該技術(shù)是一個全新的耕作技術(shù)，需要與之配套的鏈軌式收割機、覆蓋條件下的施肥穴播機(即2BMFX-3/6型免耕覆蓋施肥穴播機)，而鏈軌式收割機的作業(yè)范圍小、應(yīng)用時間短，免耕秸稈覆蓋又容易引起病蟲、雜草為害，需要采用與之相適應(yīng)的作物品種，因此農(nóng)機戶投資有一定的風(fēng)險。