甜菜機械化收獲與土壤損失

許橋良，周艷麗，盧秉福

（1.營口市農(nóng)業(yè)工程學校，遼寧營口115009；2.黑龍江大學農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學院，哈爾濱150080；3.黑龍江大學科技處，哈爾濱150080）

甜菜機械化收獲與土壤損失

許橋良1，周艷麗2，盧秉福3*

（1.營口市農(nóng)業(yè)工程學校，遼寧營口115009；2.黑龍江大學農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學院，哈爾濱150080；3.黑龍江大學科技處，哈爾濱150080）

調(diào)查研究表明，甜菜收獲土壤損失的主要影響因素為土壤含水量和甜菜收獲機，此外，還有土壤類型、甜菜根形、甜菜產(chǎn)量等20幾種影響因素。土壤損失與收獲季節(jié)降雨量亦即土壤含水量呈顯著正相關(guān)，隨著收獲季節(jié)降雨量增加，甜菜機械化收獲產(chǎn)生的土壤損失明顯增加。土壤損失導(dǎo)致土壤營養(yǎng)物質(zhì)流失，造成土壤肥力下降，引起土壤環(huán)境問題。

甜菜；收獲；機械化；土壤損失

土壤損失不僅僅是由于水蝕、風蝕以及耕作造成的，塊根、塊莖等地下果實類作物在收獲生產(chǎn)過程中同樣會造成土壤損失。比如甜菜（Beta vulgaris L.）、馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）、甘薯（Lpomoea batatas L.）、胡蘿卜（Daucus carota L.）、菊苣（Cichorium intybus L.）、蔥（Allium porrum L.）等作物收獲時均會粘附土壤，以及土塊、石塊隨作物離開土地，從而造成土壤損失[1-5]。地下果實類作物土壤流失指隨著塊根、塊莖等果實收獲時附著在作物上的土壤或者土塊，不能回到原種植土地而造成的損失[6-7]，是影響土壤環(huán)境和農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要因素。目前，土壤流失的調(diào)查研究多數(shù)集中于水蝕、風蝕以及耕作的影響[8-13]，而對于塊根、塊莖等地下果實類作物收獲對土壤流失的影響研究較為缺乏，國內(nèi)基本沒有在此領(lǐng)域開展研究或給予關(guān)注。國外對塊根、塊莖等地下果實類作物收獲引起的土壤損失的研究發(fā)現(xiàn)，機械化收獲對土壤損失的影響更嚴重，有必要進行深入研究。

1 甜菜收獲土壤損失的主要影響因素

在甜菜機械化收獲過程中，一些甜菜莖葉、泥土與甜菜一起由收獲機收集起來，隨甜菜一起被運送到糖廠，這部分泥土即為損失土壤。一般情況下粘附在甜菜塊根上的土壤會被甜菜收獲機清理裝置清除掉，但總還會有一部分殘留會隨甜菜塊根一起被送往糖廠。甜菜收獲造成的土壤損失影響因素主要有土壤、甜菜、農(nóng)藝技術(shù)和收獲技術(shù)四項一類指標，土壤含水量、甜菜收獲機、甜菜根形和土壤耕作質(zhì)量22項二級指標和重度粘壤土、挖掘器類型、楔形等22項三級指標[14]（見表1），其中，土壤含水率和甜菜收獲機是關(guān)鍵影響因素，除此以外，土壤特性、甜菜品種、甜菜產(chǎn)量、收獲機的調(diào)整技術(shù)、塊根表面粗糙程度、甜菜叉根情況、甜菜產(chǎn)量、收獲時雜草生長情況也是影響土壤損失的重要因素。在諸多土壤損失影響因素中，有一些因素在時間和空間上是可以人為控制的，這些因素可以最大可能減少其影響，另外一些因素是不可控制的。農(nóng)藝技術(shù)和收獲技術(shù)是可以人為控制的，一些大型農(nóng)場和甜菜種植者愿意使用大型、技術(shù)先進的甜菜收獲機來收獲甜菜，以減少土壤損失以及甜菜塊根損傷及損失。收獲后清理技術(shù)在德國已經(jīng)被普遍使用，早在20世紀90年代就有50%的甜菜收獲后被清理，但在法國僅有5%[15]。甜菜收獲后清理只是降低了運往糖廠的土壤損失，并沒有真正減少從田間帶出的土壤損失。

在歐洲種植甜菜最好的是法國，其次是比利時，然后是荷蘭，這也是法國、比利時、荷蘭甜菜收獲時土壤損失高于其他國家的原因之一[4]。甜菜品種和甜菜產(chǎn)量對甜菜收獲土壤損失影響也很大，可達25%～50%。比利時甜菜產(chǎn)量45～70 Mg/hm2，土壤損失4.4～19.5Mg/hm2，甜菜塊根含莖葉雜1.5～5Mg/hm2[3，17]。

表1 甜菜收獲三級土壤損失影響因素

2 甜菜收獲土壤損失情況

國外已有學者主要關(guān)注甜菜生產(chǎn)采用的農(nóng)藝措施，甜菜收獲機及后續(xù)處理機械操作特性，收獲時天氣情況及土壤含水量等對土壤損失的影響。根據(jù)FAO（2003）1978—2000年數(shù)據(jù)[18]，對一些歐洲國家在甜菜收獲季節(jié)降雨量、機械以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐研究發(fā)現(xiàn)，甜菜收獲時土壤損失S與降雨量W呈正相關(guān)（表2）。1978—2000法國土壤損失S與降雨量W回歸方程S=3.8+0.037W（R2= 0.53），每個收獲季土壤損失7.7～20.5 Mg/hm2，平均值13.8 Mg/hm2；1968—2000年比利時土壤損失S與降雨量W回歸方程S=0.024+0.032W（R2=0.50），土壤損失4.4～19.5 Mg/hm2，平均值8.8 Mg/hm2；1990—2000年德國土壤損失S與降雨量W回歸方程S=-0.48+0.02W（R2=0.50），土壤損失2.2～5.5 Mg/hm2，平均值3.7 Mg/ hm2；荷蘭1972—2001年土壤損失3.4～13.4 Mg/hm2，平均值6.2 Mg/hm2[14]。在意大利對21家糖廠調(diào)查，每年2百萬噸土壤損失，大約占甜菜毛重的10%～15%[16]。土壤水分含量是最主要的影響因素，其他因素對土壤損失也有重要影響[17]。

表2 不同國家甜菜機械化收獲土壤損失情況

3 土壤損失及其經(jīng)濟價值

塊根、塊莖等地下果實類作物收獲對土壤流失的影響研究較為缺乏，由于甜菜收獲損失的土壤很少可能被重新帶回原來的耕地，即使甜菜塊根會在地邊被存放幾天或數(shù)周，有時在裝運前會被清理，但還是有土壤與甜菜一起被運往糖廠[19]，被運往糖廠的土壤造成田間土壤損失，從而導(dǎo)致土壤營養(yǎng)物質(zhì)流失，造成土壤肥力下降，引起土壤環(huán)境問題。河北省霸州紅薯收獲土壤損失平均每年約為0.4 Mg/hm2[24]，黑龍江肇東市機械化收獲甜菜，塊根粘土率4.53%～9.62%，相當于土壤損失2.04～4.33 Mg/hm2，土壤損失主要是表層土壤和有價值的營養(yǎng)物質(zhì)，對土壤肥力的影響是顯而易見的。根據(jù)土耳其糖業(yè)公司（Turkish Sugar Industry）資料，每年47866t土壤從安卡拉?。ˋnkara province）甜菜種植地被帶到糖廠，土壤營養(yǎng)物質(zhì)N、P、K及微量元素的經(jīng)濟損失估計可達到204158美元。土耳其全國每年有接近951000t的土壤損失，經(jīng)濟損失可達4056203美元[20-22]。2002—2004年對比利時甜菜種植區(qū)的26塊地塊進行調(diào)查，每個收獲季節(jié)土壤損失1～30Mg/hm2，平均損失4 Mg/hm2[3]。1997—1999年對意大利SADAM公司兩家糖廠在3個省的30000hm2產(chǎn)出的100萬噸甜菜進行分析，如果處理每噸土雜需費用5歐元，減少8%的土雜可節(jié)省64000歐元[16]。在歐洲由于收獲技術(shù)、土壤類型的不同，土壤損失也不同，各國收獲作物間沒有明顯的不同[6]。在中國、烏干達等發(fā)展中國家人工收獲甜菜、馬鈴薯、甘薯等作物造成的土壤損失明顯比歐洲的法國、德國、比利時等國用機械收獲造成的土壤損失低得多[6，24]。

4 結(jié)論

4.1 甜菜機械化收獲會產(chǎn)生土壤損失，影響因素主要包括土壤、甜菜、農(nóng)藝技術(shù)和收獲技術(shù)等方面，其中土壤含水率和甜菜收獲機是關(guān)鍵影響因素，此外，還有土壤類型、甜菜根形、甜菜產(chǎn)量等多種影響因素。

4.2 土壤含水量對甜菜收獲時土壤損失有很大影響，土壤損失與收獲季節(jié)降雨量呈顯著正相關(guān)。部分歐洲國家甜菜收獲實踐表明，隨著收獲季節(jié)降雨量增加，甜菜機械化收獲產(chǎn)生的土壤損失明顯增加。

4.3 土壤損失導(dǎo)致土壤營養(yǎng)物質(zhì)N、P、K及微量元素流失，造成土壤肥力下降，引起土壤環(huán)境問題。另外，處理這些損失土壤還會產(chǎn)生相關(guān)費用，在經(jīng)濟上給糖廠帶來負擔，增加了糖廠的生產(chǎn)成本。

4.4 甜菜收獲引起土壤損失從每公頃幾噸到幾十噸不等，法國、比利時、荷蘭、德國甜菜收獲土壤損失也不相同。20世紀80年代以來，由于歐洲國家農(nóng)民與糖廠的重視，甜菜收獲土壤損失逐漸減少。

[1]Ruysschaert G.,Poesen J.,Verstraeten G.,Govers G.Soil loss due to crop harvesting:significance and determining factors[J].Prog. Phys.Geogr.2004,28(4):467-501

[2]Poesen J.W.A.,Verstraeten G.,Soenens R.et al.Soil losses due to harvesting of chicory roots and sugar beet:an under rated geomorphic process[J].Catena，2001,43(1):35-47

[3]Ruysschaert G.,Poesen J.,Auerswald K.Soil losses due to potato harvesting at the regional scale in Belgium[J].Soil Use and Management,2007,23(2):156-161

[4]Smit A.B.,Struik P.C.,van Niejenhuis J.H.Prediction of various effects of harvest date in sugar beet growing[J].J.Agronomy CropSci.,1998,180(2):113-122

[5]Belotserkovsky Y.,Larionov A.Removal of soil by harvest of potatoes and root crops[J].Vestnik Moskovskogo Universiteta Seriia Geografia,1988,4:49-54

[6]Ruysschaert G.,Poesen J.,Verstraeten G.Soil loss due to harvesting of various crop types in contrasting agro-ecological environments[J].Agriculture Ecosystems&Environment,2007,120(2-4):153-165

[7]Poesen J.W.A.,Verstraeten G.,Seynaeve L.,et al.Soil losses caused by chicory root and sugar beet harvesting in Belgium: importance and implications[C]//The 10th International Soil Conservation Organization Meeting,Purdue University USA,May 24-29,1999:312-316

[8]Hasholt B.Dissolved and particulate load in Danish water courses[C]//In:Issolved Loads of Rivers and Surface Water Quantity/ Quality Relationships(Proceedings of the Hamburg Symposium),IAHS Publ.August 1983:255-264

[9]Frost C.A.,Speirs R.B.Soil erosion from a single rainstorm over an area in East Lothian Scotland[J].Soil Use Manage.,1996,12(1): 8-12

[10]臧英，高煥文，周建忠.保護性耕作對農(nóng)田土壤風蝕影響的試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2003，19（2）：56-60

[11]范清成，王飛，穆興民，等.保護性耕作對土壤風蝕的影響[J].中國水土保持科學，2011，9（3）：1-5

[12]王麗學，姜熙，李勇等.保護性耕作對農(nóng)田土壤水蝕及土壤緊實度的影響[J].灌溉排水學報，2014，3（2）：83-85

[13]武文波，姬翠翠，李曉松.影響土壤水蝕的環(huán)境因子分析[J].中國水土保持，2010（5）：36-38

[14]Ruysschaert G.,Poesen J.,Verstraeten G.,et al.Interannual variation of soil losses due to sugar beet harvesting in west Europe[J]. Agriculture Ecosystems and Environment,2005,107(4):317-329

[15]Vermeulen G.D.Reduction of soil tare by improved uprooting of sugar beet a soil dynamic approach[D].Wageningen University, Wageningen,2001

[16]Tummarello G.,Riva G.,Toscano,et al.Evaluation of neural network techniques in predicting and minimizing the mass of soil wastes in a sugar beet harvesting season[C]//Proceedings of International Joint Conference on Sugar Beet Harvester in Italy Neural Networks.Italy,2002

[17]Ruysschaert G.,Poesen J.,Wauters,A.Factors controlling soil loss during sugar beet harvesting at the field plot scale in Belgium[J]. European Journal of Soil Science,2007,58(6):1400-1409

[18]FAO.FAOSTAT.Agriculture Data.Agricultural Production[EB/OL].Accessed:26/03/2003,http://apps.fao.org/.

[19]Rigo L.Results ofthe CIBE survey on topping dirt tare and inter professional agreements in European countries[J].Zuckerindustrie, 2002,127:31-44

[20]Parlak,Mehmet,Karaca,et al.The Cost of Soil Lost Caused by Sugar Beet Harvest:A case study for Turkey[J].Journal of Agricultural Scienses,2008,14(3):284-287

[21]Oruc N.,Gungor H.A study on the soil tare of sugar beet in Eskisehir Turkey[C]//In:Proceedings of the International Symposium on Desertification,Konya,2000:258-261

[22]Oztas T.,Ozbek A.K.,Turan M.The cost of soil lost from fields due to removal on harvested sugarbeet:a case study in Turkey[J]. Soil Use Manage,2002,18(3):236-237

[23]Schulze Lammers P.,Stratz J.Progress in soil tare separation in sugar beetharvest[J].J.Plant Nutr.Soil Sci.,2003,166(1):126-127

[24]Ngu War New.Soil Losses Due to Root Crop Harvesting Under Traditional Agriculture in North China[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2012

[25]盧秉福，孫士明，韓宏宇，等.甜菜生產(chǎn)機械化[M].哈爾濱：黑龍江大學出版社，2015

Mechanized Harvest and Soil Loss of Sugar Beet

XU Qiao-liang1,ZHOU Yan-li2,LU Bing-fu3
(1.Agricultural Engineering School of Yingkou City,Yingkou Liaoning 115009;2.College of Agricultural Resources and Environment, Heilongjiang University,Harbin 150080;3.Department of Science and Technology,Heilongjiang University,Harbin 150080)

Investigation revealed that the main influencing factors of soil loss during sugar beet harvest were content of soil water and sugar beet harvester,in addition,there were 20 kinds of influencing factor of soil loss, such as soil type,sugar beet root,sugar beet yield and so on.The soil loss was significantly positive correlated with rainfall in harvest time.The soil loss increased significantly by mechanized harvest of sugar beet with the increase of rainfall.Soil loss resulted in the loss of soil nutrients,which leaded to the decrease of soil fertility, and caused the problem of soilenvironment.

sugar beet;harvest;mechanization;soilloss

S566.3

B

1007－2624（2017）01－0054－03

10.13570/j.cnki.scc.2017.01.018

2016-08-13

農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)行業(yè)標準修訂項目（18162130109237051）資助。

許橋良（1963-）男，遼寧省營口市人，高級講師，主要研究方向為農(nóng)業(yè)機械化。

盧秉福（1963-）男，吉林省梅河口市人，博士、研究員，主要研究方向為甜菜生產(chǎn)機械化。Email：lubingfu@163.com