耕地保護(hù)與質(zhì)量提升技術(shù)推廣應(yīng)用成效研究

譚克均 黃國斌 夏忠敏 郭曉蕓

摘要為了探討耕地保護(hù)與質(zhì)量提升技術(shù)推廣應(yīng)用效果，2010—2015年在貴州省55個縣（市、區(qū)）開展綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥技術(shù)推廣應(yīng)用效果研究。結(jié)果表明：推廣綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥能明顯提升耕地質(zhì)量，減少化肥施用量，提高作物產(chǎn)量，減少大氣污染。

關(guān)鍵詞秸稈還田；耕地質(zhì)量；貴州

中圖分類號S158文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號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

隨著貴州省經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，非農(nóng)建設(shè)用地逐年增加，以及長期過度依賴化肥，少施或不施有機(jī)肥，耕地“用、養(yǎng)”失調(diào)，造成耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量持續(xù)減少，土壤酸化板結(jié)，供肥能力下降，耕地質(zhì)量退化，產(chǎn)出率降低，甚至使耕地失去生產(chǎn)能力[1-3]。因此，加大耕地質(zhì)量建設(shè)，增加耕地有機(jī)質(zhì)投入量，改良中低產(chǎn)田土，培肥地力，提升耕地質(zhì)量，是提高耕地產(chǎn)能的需要，是發(fā)展山地現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的需要，是確保貴州省糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品有效供給的需要，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。2010—2015年在貴州省55個縣（市、區(qū)）開展了綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥技術(shù)推廣應(yīng)用效果研究。為實現(xiàn)國家“藏糧于地、藏糧于技”“化肥施用零增長”等戰(zhàn)略目標(biāo)，充分利用綠肥、秸稈、畜禽糞便等有機(jī)質(zhì)資源，探索研究耕地保護(hù)與質(zhì)量提升技術(shù)推廣應(yīng)用效果，對改良土壤、培肥地力、提高耕地質(zhì)量、減少農(nóng)業(yè)面源污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增產(chǎn)增效、助力貴州山地現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義[4-6]。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域

研究區(qū)域涉及都勻、務(wù)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、黃平、天柱等55個縣（市、區(qū)）。

1.2研究方法

一是在綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥示范區(qū)域選擇具有代表性的地塊建立耕地質(zhì)量效果監(jiān)測點(diǎn)，每年采集監(jiān)測點(diǎn)耕層土壤樣品進(jìn)行分析測試，分析綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥對土壤容重、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效鉀、緩效鉀、全鉀、pH及CEC等理化指標(biāo)的影響，動態(tài)監(jiān)測耕地質(zhì)量變化情況。二是通過開展田間試驗，分析綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響。

2結(jié)果與分析

2.1綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥對耕地質(zhì)量的影響

6年來，275個定位監(jiān)測點(diǎn)共檢測土壤樣本3 850個4萬余項次。監(jiān)測結(jié)果顯示，綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥技術(shù)推廣區(qū)域耕地土壤理化指標(biāo)逐年變化，耕地基礎(chǔ)地力逐步提高，耕地質(zhì)量持續(xù)向好的方向轉(zhuǎn)變。具體結(jié)果見表1～3。

2.1.1耕地有機(jī)質(zhì)含量持續(xù)增長。

耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量的高低是衡量耕地質(zhì)量好壞的重要依據(jù)之一。在一定范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)含量與土壤肥力水平呈正相關(guān)。綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥技術(shù)實施6年后，耕層土壤有機(jī)質(zhì)量含量呈現(xiàn)逐年提升現(xiàn)象。在綠肥高產(chǎn)種植還田區(qū)，耕地土壤平均有機(jī)質(zhì)含量從27.96 g/kg上升到33.12 g/kg，年均增幅為221%；在作物秸稈還田區(qū)，耕地土壤平均有機(jī)質(zhì)含量從2888 g/kg上升到33.74 g/kg，年均增幅為1.43%；在商品有機(jī)肥施用區(qū)，耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量從29.03 g/kg上升到3165 g/kg，年均增幅為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質(zhì)量好壞的重要依據(jù)之一，直接反映耕地質(zhì)量現(xiàn)狀。有機(jī)質(zhì)中的腐殖質(zhì)是土壤團(tuán)聚體的主要膠結(jié)劑，土壤有機(jī)膠體是形成水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)不可缺少的膠結(jié)物質(zhì)，所以有助于黏性土形成良好的結(jié)構(gòu)，從而改變土壤孔隙狀況和水、氣比例，創(chuàng)造適宜的土壤松緊度。項目實施6年來，與項目實施前耕地土壤容重比較，總體呈下降趨勢。在綠肥高產(chǎn)種植還田區(qū)，耕地土壤容重平均從1.22 g/m3下降為1.07 g/m3，年均降幅為158%；在作物秸稈還田區(qū)，耕地土壤容重平均從1.35 g/m3下降為1.24 g/m3，年均降幅為1.32%；在商品有機(jī)肥施用區(qū)，耕地土壤容重平均從1.30 g/m3下降為1.21 g/m3，年均降幅為1.07%。

2.1.3耕地土壤CEC值逐年提高。

土壤有機(jī)質(zhì)中的有機(jī)膠體，帶有大量負(fù)電荷，具有強(qiáng)大的吸附能力，能吸附大量的陽離子和水分，其陽離子交換量和吸水率比黏粒要大幾倍甚至幾十倍，所以它能提高土壤保肥蓄水的能力，同時也能提高土壤對酸堿的緩沖性。在綠肥種植區(qū)，耕地土壤CEC含量從14.01 cmol/kg上升為15.26 cmol/kg，年均增幅為1.11%；在秸稈還田區(qū)，耕地土壤CEC含量從17.22 cmol/kg上升為18.94 cmol/kg，年均增幅為0.93%；在增施商品有機(jī)肥區(qū)，耕地土壤CEC含量從18.31 cmol/kg上升為19.91 cmol/kg，年均增幅為1.23%。

2.1.4耕地酸堿性逐步向中性方向變化。

土壤酸堿度是衡量耕地質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一。土壤酸堿性對土壤養(yǎng)分的有效性和土壤結(jié)構(gòu)有很大的影響，只有在中性范圍內(nèi)土壤的有機(jī)態(tài)氮和磷素養(yǎng)分的有效性才高，土壤過酸會加劇土壤營養(yǎng)元素的淋溶和固定，抑制土壤有益微生物的生長和活動，從而影響土壤有機(jī)質(zhì)的分解。土壤膠體只有在中性范圍才具有良好的性能，形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，過酸易形成氫膠體，分散性增加，結(jié)構(gòu)破壞，土壤板結(jié)。增加土壤有機(jī)質(zhì)，可以提高土壤對酸堿的緩沖性。項目實施6年，與項目實施前耕地酸堿度比較呈現(xiàn)逐年下降的趨勢。在綠肥高產(chǎn)種植還田區(qū)，耕地土壤pH從6.16變化到6.43，年均變化0.045個單位。在秸稈還田區(qū)，耕地土壤pH從6.03變化到6.25，年均變化0.037個單位。在商品有機(jī)肥施用區(qū)，耕地土壤pH從6.20變化到6.53，年均變化0.04個單位。

2.1.5耕地土壤大量元素含量持續(xù)提高。

耕地土壤中氮、磷、鉀含量的高低，直接反映耕地供肥能力，是耕地基礎(chǔ)地力高低的重要評價指標(biāo)。有機(jī)質(zhì)中含有作物生長所需的各種養(yǎng)分，可以直接或間接地為作物生長提供氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫和各種微量元素，是土壤中磷、硫、鈣、鎂以及微量元素的重要來源。項目實施6年，項目區(qū)土壤中的氮、磷、鉀含量逐年提高。在綠肥種植還田區(qū)，耕地土壤全氮含量平均從1.78 g/kg上升到2.07 g/kg，年均增幅為1.64%；全磷含量平均從0.72 g/kg上升到0.73 g/kg，年均增幅為0.67%；全鉀含量平均從10.33 g/kg上升到11.77 g/kg，年均增幅為1.88%；有效磷含量平均從18.37 mg/kg上升到18.71 mg/kg，年均增幅為0.46%。在秸稈還田區(qū)，耕地土壤全氮含量平均從1.80 g/kg上升到1.96 g/kg，年均增幅為076%；全磷含量平均從0.88 g/kg上升到0.90 g/kg，年均增幅為0.04%；全鉀含量平均從10.69 g/kg上升到12.30 g/kg，年均增幅為1.94%；有效磷含量平均從19.66 mg/kg上升到20.27 mg/kg，年均增幅為0.35%。在商品有機(jī)肥施用區(qū)，耕地土壤全氮含量從229 g/kg上升到2.49 g/kg，年均增幅為0.94%；全磷含量從0.65 g/kg上升到0.71 g/kg，年均增幅為1.43%；全鉀含量從9.40 g/kg上升到10.09 g/kg，年均增幅為0.97%；有效磷含量從13.80 mg/kg上升到14.93 mg/kg，年均增幅為1.26%。

2.2綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥對作物產(chǎn)量的影響

對綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥技術(shù)推廣區(qū)進(jìn)行臨田測產(chǎn)驗收，按高、中、低產(chǎn)量類型地塊，隨機(jī)抽樣實收實測進(jìn)行驗收。6年共測定樣本數(shù)8 476個，其中，綠肥種植還田利用測定樣本3 977個，秸稈還田利用測定樣本3 303個，商品有機(jī)肥施用測定樣本1 196個，具體見表4。

2.2.1綠肥種植還田對作物產(chǎn)量的影響。

綠肥還田后種植水稻，6年水稻測定樣本數(shù)1 286個，水稻平均產(chǎn)量7 530.60 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)695.85 kg/hm2，增產(chǎn)10.18%。

綠肥還田后種植玉米，6年玉米測定樣本數(shù)1 521個，玉米平均產(chǎn)量6 746.10 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)647.40 kg/hm2，增產(chǎn)10.62%。

火龍果園綠肥種植還田后，6年火龍果測定樣本數(shù)99個，火龍果平均產(chǎn)量14 983.50 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)1 565.25 kg/hm2，增產(chǎn)11.67%。

柑橘園綠肥種植還田后，6年柑橘測定樣本數(shù)738個，柑橘平均產(chǎn)量31 172.70 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)2 815.20 kg/hm2，增產(chǎn)9.93%。

獼猴桃園綠肥種植還田后，6年獼猴桃測定樣本數(shù)333個，獼猴桃平均產(chǎn)量21 178.65 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)1 965.45 kg/hm2，增產(chǎn)10.23%。

2.2.2秸稈還田對作物產(chǎn)量的影響。

水稻秸稈還田后種植油菜，6年油菜測定樣本數(shù)1 724個，油菜平均產(chǎn)量2 136.75 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)211.95 kg/hm2，增產(chǎn)11.01%。

油菜秸稈還田后種植水稻，6年水稻測定樣本數(shù)1 579個，水稻平均產(chǎn)量7 497.15 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)705.60 kg/hm2，增產(chǎn)10.39%。

2.2.3施用商品有機(jī)肥對作物產(chǎn)量的影響。

白菜施用商品有機(jī)肥，6年白菜測定樣本數(shù)575個，白菜平均產(chǎn)量20 878.65 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)2 056.50 kg/hm2，增產(chǎn)10.93%。

辣椒施用商品有機(jī)肥，6年辣椒測定樣本數(shù)621個，辣椒平均產(chǎn)量2 920.95 kg/hm2，比對照常規(guī)栽培平均增產(chǎn)287.40 kg/hm2，增產(chǎn)10.91%。

2.3綠肥種植、秸稈還田和增施有機(jī)肥節(jié)本增效情況

通過每年定點(diǎn)選擇種植大戶、專業(yè)合作社、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)創(chuàng)建綠肥高產(chǎn)種植、秸稈還田、有機(jī)肥增施核心示范區(qū)，測產(chǎn)驗收結(jié)果顯示，節(jié)本增效十分明顯。據(jù)測產(chǎn)驗收統(tǒng)計，稻田綠肥核心區(qū)每年鮮草產(chǎn)量平均達(dá)33 075.6 kg/hm2，按1 000 kg綠肥鮮草提供氮素6.3 kg、磷素1.3 kg、鉀素5.0 kg計算，相當(dāng)于13.7 kg 尿素、6.0 kg過磷酸鈣、10.0 kg硫酸鉀。33 075.6 kg/hm2的綠肥鮮草相當(dāng)于每年為土壤提供453.15 kg尿素、198.45 kg過磷酸鈣、330.75 kg氯化鉀，按肥料市場價折合1 764元，扣除綠肥種植生產(chǎn)成本735元/hm2，平均可節(jié)約肥料投入1 029元/hm2；秸稈還田核心示范區(qū)平均還田秸稈10 710 kg/hm2（水稻、油菜兩季），折干后為6 426.0 kg/hm2（折干率60%），按秸稈（風(fēng)干基）平均含N 0.69%、P 0.18%，K1.13% 計算，相當(dāng)于每年為土壤提供124.5 kg尿素、54.0 kg過磷酸鈣、118.5 kg氯化鉀，按肥料市場價折合766.5元，扣除秸稈還田成本180元/hm2，平均可節(jié)約肥料投入586.5元/hm2。商品有機(jī)肥按施用2 250 kg/hm2，有機(jī)肥料按含總養(yǎng)分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）≥5%、水分≤30%計算（參考NY 525—2012有機(jī)肥料），相當(dāng)于每年為土壤提供78.75 kg/hm2養(yǎng)分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）。

3結(jié)論與討論

3.1耕地保護(hù)與質(zhì)量提升技術(shù)能夠改善耕地質(zhì)量

通過綠肥種植、秸稈還田、增施商品有機(jī)肥等技術(shù)推廣，實現(xiàn)了生物養(yǎng)分資源的循環(huán)利用，有效改善耕地理化性狀，防止耕地質(zhì)量退化，逐步提升耕地質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的土壤肥力基礎(chǔ)[7-13]。連續(xù)6年種植綠肥、秸稈還田、施用商品有機(jī)肥后，耕地耕層土壤容重逐漸減小，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效鉀、緩效鉀、全鉀含量逐漸增加，土壤pH逐漸增大，CEC逐漸增大，改善了耕地質(zhì)量。

3.2耕地保護(hù)與質(zhì)量提升技術(shù)能夠減少化肥施用量，提高作物產(chǎn)量

通過綠肥種植、秸稈還田、增施商品有機(jī)肥等技術(shù)推廣，每年投入耕地的有機(jī)質(zhì)增加，改善土壤理化性狀，提升耕地質(zhì)量，耕地供肥能力提高，化肥施用量逐年減少，提高作物產(chǎn)量。33 075.6 kg/hm2的綠肥鮮草相當(dāng)于每年為土壤提供453.15 kg尿素、198.45 kg過磷酸鈣、330.75 kg氯化鉀；10 710 kg/hm2（水稻、油菜兩季）的秸稈還田相當(dāng)于每年為土壤提供124.5 kg尿素、54.0 kg過磷酸鈣、118.5 kg氯化鉀；施用商品有機(jī)肥2 250 kg/hm2相當(dāng)于每年為土壤提供7875 kg/hm2養(yǎng)分（氮+五氧化二磷+氧化鉀）。綠肥種植、秸稈還田、增施商品有機(jī)肥等技術(shù)推廣后，作物產(chǎn)量提高10%左右。

3.3節(jié)能減排，減少大氣污染

通過實施秸稈還田技術(shù)，杜絕了秸稈焚燒對空氣的污染，化肥施用量逐年遞減，保護(hù)了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。據(jù)測算，按平均還田秸稈7 497.15 kg/hm2（按水稻谷草比1∶1計算），若以非項目區(qū)秸稈焚燒率40%，減少秸稈焚燒7 497.15 kg/hm2，根據(jù)《中國地區(qū)農(nóng)作物秸稈燃燒排放大氣污染物模擬及GIS 分析》[14]研究結(jié)果，水稻秸稈燃燒排放一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮氧化物的排放因子分別為64.2、791.3、1.02、0.79、1.81 g/kg，按此計算，減少向大氣排放一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、氮氧化物分別為192.45、2 373.00、3.00、2.40、540 kg/hm2。

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