土壤肥沃耕層模式創(chuàng)建機(jī)理與效益分析

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(xiàn)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(qiáng)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(jī)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(jī)肥;為達(dá)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(jī)組完成。秸稈掩埋深耕犁機(jī)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(jī)質(zhì)含量、改善土壤耕層構(gòu)造、促進(jìn)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(jìn)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(jī)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(tuán)聚體增加，耕層土壤疏松，并能影響作物生長發(fā)育，促進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)耕層內(nèi)腐殖化作用，保存和積累有機(jī)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(jì)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(jī)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(dá)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(jī)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(jì)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(jī)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(bǔ)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(jì)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(jì)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(qiáng)度，緩解地表徑流對土壤的沖刷，減少水土流失，有效保護(hù)土壤。

4 結(jié)語

將農(nóng)作物秸稈粉碎進(jìn)行深耕還田，是落實國家地力保護(hù)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。

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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(jī)械化技術(shù)研究及推廣工作。