玉米保護(hù)性耕作種植模式的效益分析

○內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)技術(shù)推廣中心 烏云塔娜

通遼市科爾沁區(qū)是優(yōu)質(zhì)玉米產(chǎn)區(qū)，年玉米種植面積在120 萬畝，年產(chǎn)量達(dá)180 萬噸。傳統(tǒng)玉米種植采用犁耕翻地、耙耱鎮(zhèn)壓、施肥播種、人工鏟地（1—2 遍）、中耕追肥、田間管理、收獲模式。由于長期的翻耕和氣候的變化，耕地大面積風(fēng)蝕沙化，嚴(yán)重地影響了玉米種植和生產(chǎn)。從2000年開始，內(nèi)蒙古自治區(qū)和通遼市科爾沁區(qū)農(nóng)機(jī)部門在莫力廟蘇木進(jìn)行保護(hù)性耕作試驗(yàn)，主要是按照農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相融合、生物措施與工程技術(shù)相結(jié)合的原則，對玉米的傳統(tǒng)耕作、保護(hù)性耕作種植進(jìn)行了試驗(yàn)對比。

一、玉米保護(hù)性耕作種植的農(nóng)藝要求

試驗(yàn)地土壤為沙壤土，肥力中等，地勢比較平坦，該地區(qū)春秋季節(jié)風(fēng)力較大且持續(xù)時(shí)間長，年有效積溫2900℃—3100℃、有效降水280mm 左右，無霜期145 天。科爾沁區(qū)玉米保護(hù)性耕作種植的技術(shù)工藝是：秋季收獲留高茬→春季直接播種→化學(xué)滅草→苗間深松→中耕培土。因此，需要選配拖拉機(jī)、免耕播種機(jī)、噴霧機(jī)、深松機(jī)、中耕機(jī)和收獲機(jī)，其中最主要的是免耕播種機(jī)。

1．玉米保護(hù)性耕作種植模型。

1）秋季，使用玉米收獲機(jī)進(jìn)行留高茬收獲作業(yè)，留茬高度在25—30cm ，覆蓋過冬。

2）春季，用免耕播種施肥機(jī)進(jìn)行播種施肥作業(yè)，播深6cm，每畝播種量2—2.5kg。

4）苗間深松、中耕培土，使用深松機(jī)作業(yè)，行距間隔55—60cm，深度25—30cm。

2．配套作業(yè)機(jī)具。

動(dòng)力機(jī)械：JDT-654 型拖拉機(jī)。

免耕播種機(jī)：2BQM-6 型氣吸式精量免耕播種機(jī)。

深松機(jī)：1SND-140 型、1SZF-3 型苗間（中耕）深松機(jī)。

噴霧機(jī)械：自制懸掛式噴霧機(jī)。

收獲機(jī)械：4YZP-2A 兩行自走式玉米收獲機(jī)。

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二、玉米保護(hù)性耕作種植模式的技術(shù)效果分析

玉米保護(hù)性耕作種植系統(tǒng)的技術(shù)效果，主要取決于土壤理化性狀，作物生長情況，病蟲害與雜草三個(gè)對系統(tǒng)構(gòu)成的約束條件。

1．土壤理化性狀。保護(hù)性耕作種植取消了對土壤的耕作，其土壤的理化性狀就成為玉米生產(chǎn)的重要約束條件。土壤的理化性狀主要包括土壤硬度（堅(jiān)實(shí)度、容重和孔隙度），播層地溫，土壤含水率，土壤有機(jī)質(zhì)等四項(xiàng)指標(biāo)。

（1）土壤硬度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果說明，土壤堅(jiān)實(shí)度、容重和孔隙度三個(gè)指標(biāo)，保護(hù)性耕作種植低于傳統(tǒng)種植，但幅度很小，不影響玉米正常生育。

（2）播層地溫。對播前10 天，播后10 天0—15cm 土層地溫進(jìn)行連續(xù)實(shí)測，除2018年以外，平均地溫差異不明顯， 保護(hù)性耕作種植平均地溫略高于傳統(tǒng)種植（見表1）。

表1 播層地溫情況

（3）土層含水率。對播種前、雨后對0—30cm土層含水率進(jìn)行了測試，幾年來土壤含水率測定結(jié)果表明， 保護(hù)性耕作種植的土壤含水率明顯高于傳統(tǒng)種植（見表2），為玉米生長創(chuàng)造了條件。

表2 土壤含水率變化情況 單位：%

（4）土壤有機(jī)質(zhì)。根據(jù)觀察， 根茬當(dāng)年可腐爛70%—80%，增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，使土質(zhì)變得疏松，增加了土壤活性，培肥了地力。通過對土壤的測定結(jié)果顯示（表3），保護(hù)性耕作種植的土壤有機(jī)質(zhì)每年都在增加，而傳統(tǒng)耕作的土壤有機(jī)質(zhì)每年都在減少。

表3 土壤有機(jī)質(zhì)變化情況 單位：g/kg

通過對播層地溫、土壤含水率、土壤有機(jī)質(zhì)等三項(xiàng)指標(biāo)的長期監(jiān)測可以看出，對作物生長有影響的土壤含水率和土壤有機(jī)質(zhì)兩個(gè)重要指標(biāo)，保護(hù)性耕作種植明顯優(yōu)于傳統(tǒng)種植。因此， 保護(hù)性耕作種植的土壤的理化性狀能夠滿足春玉米的生長需求。

2．玉米生長情況。由于保護(hù)性耕作的土壤堅(jiān)實(shí)度比傳統(tǒng)耕作地高一些，保護(hù)性耕作種植玉米在拔節(jié)期以前長勢并不明顯，個(gè)別年度長勢較弱；但隨著生長期的延長，到抽穗時(shí)，保護(hù)性耕作種植玉米的長勢明顯優(yōu)于傳統(tǒng)種植，且后來一直長勢較旺。收獲前保護(hù)性耕作種植與傳統(tǒng)種植比較，株高增加13.3cm、莖粗增加0.2cm、穗位高出4.05cm、果穗長出0.4cm、果穗粗增加0.17cm（見表4）。

表4 玉 米 生 長 情 況 單位：cm

3．雜草與病蟲害情況。玉米采用保護(hù)性耕作種植后，雖然雜草發(fā)生較傳統(tǒng)種植有所增加，但能夠控制和殺滅；病蟲害的發(fā)生與傳統(tǒng)種植沒有明顯的增加趨勢。

綜上所述，通過對土壤理化性狀、玉米生長情況和病蟲害與雜草的發(fā)生情況監(jiān)測，結(jié)果說明玉米保護(hù)性耕作種植的模型在技術(shù)上是可行的。

三、玉米保護(hù)性耕作種植模式的生態(tài)效果分析

玉米保護(hù)性耕作種植模式的生態(tài)效果主要考核土地在地表覆蓋下冬春季的土壤風(fēng)蝕情況和夏秋季的土壤水蝕情況。

1．土壤風(fēng)蝕情況。2017年至2020年，連續(xù)四年采用飛揚(yáng)塵土收集法監(jiān)測土壤風(fēng)蝕情況（見表5）。由于秸稈根茬覆蓋地表，增加了雨水入滲，減少了水分蒸發(fā)，使土壤濕潤，再加上根茬固土，有效地阻止了土粒的運(yùn)移和飛揚(yáng)，保護(hù)性耕作種植比傳統(tǒng)種植減少風(fēng)蝕31%—46%。

表5 土 壤 風(fēng) 蝕 情 況 單位：g

2．土壤水蝕情況。連續(xù)幾年對水蝕情況的觀察發(fā)現(xiàn)，由于地表有秸稈覆蓋，下雨時(shí)地表沒有結(jié)殼，不易產(chǎn)生徑流，同時(shí)覆蓋秸稈的地表比較粗糙，也有效地阻擋了徑流，增加了水分入滲，減少了地表積水，減少了蒸發(fā)。減少徑流50%-60%，減少土壤流失80%。

通過以上對土壤風(fēng)蝕情況和水蝕情況的監(jiān)測以及觀察，說明采用保護(hù)性耕作種植后的土壤風(fēng)蝕和水蝕得到了明顯的改善，有利于地力恢復(fù)、培肥和作物生長，因此玉米保護(hù)性耕作種植模型在生態(tài)上是可行的。

四、玉米保護(hù)性耕作種植模式的經(jīng)濟(jì)效果分析

玉米保護(hù)性耕作種植的經(jīng)濟(jì)效果主要考核單位面積產(chǎn)量、單位面積增收節(jié)支兩個(gè)指標(biāo)。

1．單位面積產(chǎn)量。從2017年至2020年連續(xù)四年的產(chǎn)量測定情況看，保護(hù)性耕作種植的單位面積產(chǎn)量均高于傳統(tǒng)種植的產(chǎn)量（見表6） 。

表6 單 位 面 積 產(chǎn) 量 情 況 單位：畝

影響作物產(chǎn)量的主要因素有種、水、肥、光。在種子和光照相同的情況下，主要影響因素就是水和肥。而實(shí)施保護(hù)性耕作種植可以提高土壤含水率，增加肥力，因而提高了作物單位面積產(chǎn)量。連續(xù)保護(hù)性耕作種植的年度越長，增產(chǎn)幅度會(huì)越明顯（見表7）。

表7 玉米產(chǎn)量構(gòu)成及經(jīng)濟(jì)性狀比較 單位：cm、g、kg/畝

2．單位面積增收節(jié)支。玉米實(shí)行保護(hù)性耕作種植較傳統(tǒng)耕作相比較，種子、肥料、灌溉、機(jī)收和運(yùn)輸?shù)闹С鍪窍嗤?，保護(hù)性耕作種植增加了化學(xué)滅草費(fèi)用，但免去了傳統(tǒng)耕作的翻、耙、筑，減少作業(yè)工序，降低作業(yè)成本，增加農(nóng)民收入。實(shí)踐表明，保護(hù)性耕作種植較傳統(tǒng)耕作減少2—3 道工序，每畝可降低作業(yè)成本23.66 元，每畝節(jié)約生產(chǎn)投入15.03 元，每畝增收節(jié)支可達(dá)46.08元。按照四年的單位面積產(chǎn)量、玉米銷售價(jià)格和單位面積作業(yè)成本平均數(shù)，經(jīng)計(jì)算后的增收節(jié)支效果見表8。

表8 單位面積生產(chǎn)成本情況

通過對單位面積產(chǎn)量、單位面積增收節(jié)支兩個(gè)指標(biāo)的分析可知，玉米采用保護(hù)性耕作種植后的產(chǎn)量增加，成本降低，增收節(jié)支效果明顯，說明玉米保護(hù)性耕作種植模型在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

五、結(jié)論

1）保護(hù)性耕作種植下的土壤條件，能夠保證玉米植株的正常生長發(fā)育，玉米植株性狀表現(xiàn)為株高、莖粗、穗長、穗大、穗粒數(shù)多、籽粒重等特點(diǎn)。

2）保護(hù)性耕作種植的玉米產(chǎn)量高于傳統(tǒng)種植的產(chǎn)量，而且連續(xù)保護(hù)性耕作種植的年限越長增產(chǎn)越明顯，是一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、節(jié)支的耕作方法。

3）經(jīng)過幾年的試驗(yàn)研究證明，選擇的技術(shù)工藝和配套機(jī)具符合當(dāng)?shù)赜衩追N植要求，能夠在通遼地區(qū)和同類地區(qū)示范推廣。