輪作休耕對(duì)耕地質(zhì)量提升的效果研究

李治海，童永貞，魯學(xué)文

（甘肅省永登縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅永登730300）

永登縣地處甘肅省中部，蘭州市西北部，是古絲綢之路的門戶，總土地面積6 090 km2，耕地面積9.07 萬(wàn)hm2，是典型的農(nóng)業(yè)大縣。糧食作物主要有小麥、馬鈴薯、玉米等，經(jīng)濟(jì)作物主要有玫瑰、蔬菜、油料等。為切實(shí)推進(jìn)耕地休耕制度試點(diǎn)工作，探索和研究適宜永登縣耕地地力提升、資源可持續(xù)利用的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，通過(guò)多種途徑連續(xù)3 年有效開展多點(diǎn)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究，落實(shí)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)耕地結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改良，肥力明顯提升，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)大幅提高，生態(tài)環(huán)境更加協(xié)調(diào)的總體目標(biāo)。

1 實(shí)施區(qū)域及面積

永登縣休耕制度試點(diǎn)任務(wù)：2017—2019 年連續(xù)3 年休耕0.07 萬(wàn)hm2。根據(jù)甘肅省對(duì)休耕制度試點(diǎn)的具體要求，結(jié)合實(shí)際將試點(diǎn)任務(wù)落實(shí)到生態(tài)脆弱、地力較差、產(chǎn)能較低的柳樹、武勝驛、坪城3 個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），其中柳樹鎮(zhèn)孫家井村133.33 hm2，武勝驛鎮(zhèn)燒炭溝村133.33 hm2、火家臺(tái)村100 hm2，坪城鄉(xiāng)滿塘村300 hm2，由5 個(gè)農(nóng)民專業(yè)合作社承擔(dān)。

2 輪作模式

根據(jù)3 個(gè)實(shí)施耕地休耕制度試點(diǎn)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的氣候、土壤、灌溉、作物等實(shí)際情況，采用增施有機(jī)肥、種植綠肥作物、輪作倒茬等相結(jié)合的技術(shù)模式，共同作用，培肥地力，提高耕地質(zhì)量?；玖鞒蹋涸鍪┯袡C(jī)肥→輪作倒茬種植綠肥作物→適時(shí)殺青還田→深翻曬垡→旋耕保墑。建議播種量：豌豆187.5～225 kg/hm2，箭舌豌豆 90～120 kg/hm2，油菜 22.5～30 kg/hm2。每個(gè)休耕試點(diǎn)區(qū)域內(nèi)每年每畝地的機(jī)耕次數(shù)為3 次（即播種、殺青耕翻、旋耕保墑）。

施用商品有機(jī)肥1425kg/hm2（有機(jī)質(zhì)≥30%，總養(yǎng)分（N+P2O5+K2O）≥4.0%，水分（游離水）≤5.5%～8.0%）。對(duì)豆科綠肥作物用適量的根瘤菌劑進(jìn)行拌種，以增加土壤中根瘤菌的數(shù)量，更好地培肥地力。

3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

對(duì)實(shí)施休耕試點(diǎn)區(qū)域科學(xué)布點(diǎn)，建立耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在休耕試點(diǎn)區(qū)域平均66.67 hm2耕地設(shè)立1個(gè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在種植方式、土地利用方式、管理水平相同且區(qū)域相近的非休耕地上設(shè)置相應(yīng)的固定對(duì)照監(jiān)測(cè)點(diǎn)，全縣共設(shè)置10 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和10 個(gè)對(duì)照監(jiān)測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)表1），每個(gè)點(diǎn)面積0.13 hm2左右，并設(shè)置了醒目的標(biāo)志碑，規(guī)范了編號(hào)，定期開展耕地質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，科學(xué)評(píng)價(jià)試點(diǎn)前后耕地地力水平等指標(biāo)變化情況。每年4 月份和10 月份對(duì)休耕區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)和對(duì)照點(diǎn)進(jìn)行土樣初始樣品和年度樣品采集。采集的土壤樣品均送甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行16 項(xiàng)統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測(cè)指標(biāo)和8 項(xiàng)區(qū)域性補(bǔ)充調(diào)查監(jiān)測(cè)指標(biāo)的化驗(yàn)，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制的主要措施由分析化驗(yàn)單位按方案要求負(fù)責(zé)。

表1 永登縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系

4 耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

4.1 肥料養(yǎng)分投入與結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)

根據(jù)化驗(yàn)單位出具的檢測(cè)報(bào)告，平均全縣20 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和對(duì)照點(diǎn)3 年的化驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較后發(fā)現(xiàn)耕地休耕提升了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮的水平，穩(wěn)定了pH值，降低了全鹽量。休耕區(qū)域內(nèi)3 年只施或少施有機(jī)肥，不施化肥，土壤生態(tài)環(huán)境得到了極大改善，化肥施用減量增效和零增長(zhǎng)的目標(biāo)得到了有力落實(shí)，土壤肥力得到了提高，耕地質(zhì)量得到了明顯的改良。

4.2 耕地質(zhì)量主要性狀指標(biāo)現(xiàn)狀與變化趨勢(shì)

容重監(jiān)測(cè)區(qū) 2017 年初為 1.10 g/m3，2019 年末為 1.08 g/m3，下降了 2.1%；對(duì)照區(qū) 2017 年初為1.11 g/m3，2019 年末為 1.12 g/m3，上升了 0.8%。監(jiān)測(cè)區(qū)和對(duì)照區(qū)相比，容重下降明顯，說(shuō)明休耕能明顯增加土壤的通透性，改良土壤結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。

圖1 容重變化趨勢(shì)

通過(guò)測(cè)定監(jiān)測(cè)區(qū)和對(duì)照區(qū)耕層土壤0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm 土層含水量（見(jiàn)表2），對(duì)比發(fā)現(xiàn)不同土層的含水量變化基本都呈上升趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)區(qū)增幅大于對(duì)照區(qū)。說(shuō)明休耕能明顯提升土壤不同土層的含水量，對(duì)旱地來(lái)說(shuō)，更能保證來(lái)年墑情，提高出苗率，具有十分重要的意義（見(jiàn)圖 2）。

圖2 0～20 cm 含水量變化趨勢(shì)

4.3 作物產(chǎn)量現(xiàn)狀與變化趨勢(shì)

在休耕區(qū)休耕作物盛花期深翻前采用“S”形，5 點(diǎn)取樣法，每個(gè)點(diǎn) 1 m2。監(jiān)測(cè)區(qū)2017 年初產(chǎn)量 15612kg/hm2，2019 年初產(chǎn)量 16969.5 kg/hm2，提高了8.7%；對(duì)照區(qū)2017 年初產(chǎn)量15 103.5 kg/hm2，2019年初產(chǎn)量13 653 kg/hm2，下降了 9.6%。2017 年末監(jiān)測(cè)區(qū)鮮重產(chǎn)量比對(duì)照區(qū)高3.4%，2019 年末監(jiān)測(cè)區(qū)鮮重產(chǎn)量比對(duì)照區(qū)高27.3%。因?yàn)椴煌甓确N植的綠肥作物不一樣，所以年度間不作比較。監(jiān)測(cè)區(qū)相對(duì)對(duì)照區(qū)，年度內(nèi)種植相同綠肥作物品種，鮮重增加明顯（見(jiàn)圖3）。

表2 永登縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤容重及不同土層含水量

圖3 鮮重變化趨勢(shì)

4.4 輪作休耕技術(shù)措施對(duì)耕地質(zhì)量變化的影響及變化趨勢(shì)

對(duì)3 年的休耕數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)表3、表4），永登縣休耕技術(shù)措施完全符合實(shí)際，休耕區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、K+等含量明顯提升，鐵、錳、鋅、硼等含量有所提升，交換性鎂、銅、硅有所上升，pH 值略有下降，交換性鈣全鹽等下降明顯，鉬、硫含量有所下降，耕地休耕提升了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮的水平，穩(wěn)定了pH 值，降低了全鹽量，能有效恢復(fù)地力，提高土壤肥力，耕地質(zhì)量得到了明顯改良；休耕能明顯提升土壤不同土層的含水量，對(duì)旱地來(lái)說(shuō)，更能保證來(lái)年墑情；休耕也明顯提升了作物的產(chǎn)量?？傊?，耕地休耕明顯提升了耕地的質(zhì)量水平（見(jiàn)圖4、圖5、圖6、圖 7）。

表3 永登縣耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)耕層土壤有效養(yǎng)分含量

表3 續(xù)表

圖5 全氮變化趨勢(shì)

圖6 有效磷變化趨勢(shì)

圖7 速效鉀變化趨勢(shì)

5 提高耕地質(zhì)量的對(duì)策建議

一是堅(jiān)持以市場(chǎng)為導(dǎo)向，調(diào)整優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，既實(shí)現(xiàn)耕地地力恢復(fù)，質(zhì)量提升，又拓寬農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)銷售渠道，增加農(nóng)民收入。二是采取增施有機(jī)肥、種植綠肥、合理輪作等用地養(yǎng)地措施，改良土壤結(jié)構(gòu)。三是鼓勵(lì)農(nóng)民積極開展耕地休耕，逐步提升耕地質(zhì)量，并研究出臺(tái)耕地休耕試點(diǎn)扶持政策，建立利益補(bǔ)償及扶持機(jī)制，以不影響農(nóng)民收入為前提，合理測(cè)算補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)承擔(dān)休耕任務(wù)農(nóng)戶的原有種植作物收益和土地管護(hù)投入給予必要補(bǔ)助，確保種植收益不減少。四是根據(jù)永登縣實(shí)際情況，制定適宜的休耕制度技術(shù)模式，推進(jìn)替代品種與生態(tài)條件相適應(yīng)、農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相融合，使土壤結(jié)構(gòu)逐步改善。五是集成推廣測(cè)土配方施肥、病蟲害綠色防控、地膜覆蓋等新技術(shù)，改進(jìn)施肥方式和方法，以有機(jī)肥施用為基礎(chǔ)，逐步減少化肥施用量，逐步改良土壤結(jié)構(gòu)，恢復(fù)和提高地力，提高耕地質(zhì)量。