張向前，路戰(zhàn)遠(yuǎn)，，張德健，程玉臣，王玉芬，方 靜，史功賦，鄭海春，王 瑞，王建國(guó)

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)土壤肥料和節(jié)水農(nóng)業(yè)工作站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011；4.山西省土壤肥料工作站，山西 太原 030002）

我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)主要分布于年總降水量在100～450 mm、干燥度在1～2的長(zhǎng)城沿線和內(nèi)蒙古高原南部地區(qū)，橫跨內(nèi)蒙古、河北、山西、寧夏等9個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)）的106個(gè)縣（市），總面積約65.5萬km2，其中耕地面積占19%左右[1-2]。內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)是我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的主體，該區(qū)域從內(nèi)蒙古自治區(qū)的大興安嶺西麓起，向內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部延伸，一直到內(nèi)蒙古自治區(qū)的鄂爾多斯地區(qū)。內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)主要包括呼倫貝爾市的陳巴爾虎旗、烏蘭浩特市、赤峰市的林西縣、通遼市的多倫縣、呼和浩特市的托克托縣、鄂爾多斯市的鄂托克縣等64個(gè)旗（縣、區(qū)），總面積達(dá)61.62萬km2，耕地面積占內(nèi)蒙古耕地總面積的60%以上[3-4]。內(nèi)蒙古自治區(qū)既是我國(guó)主要的糧食生產(chǎn)基地，又是糧食調(diào)出省區(qū)之一。近幾十年來，我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)土地的高強(qiáng)度利用過程和不合理耕作導(dǎo)致內(nèi)蒙古地區(qū)和河北省北部地區(qū)的農(nóng)田土壤風(fēng)力侵蝕逐漸加重，特別是內(nèi)蒙古地區(qū)的草原開墾和過度放牧更是造成了內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田風(fēng)力侵蝕日益加重的主要原因[5]。風(fēng)力侵蝕不僅使我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田地力退化，還降低了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，破壞了生態(tài)平衡，使該區(qū)域成為我國(guó)華北地區(qū)沙塵暴發(fā)生的主要風(fēng)蝕源之一，嚴(yán)重制約了該區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境協(xié)同發(fā)展[6-7]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于土壤風(fēng)蝕的研究較多，但在內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)乃至北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的研究主要集中于利用風(fēng)沙學(xué)[8]、水土保持學(xué)[9]、遙感[10-11]、GIS 技術(shù)[12-13]、同位素示蹤技術(shù)等方法對(duì)不同生態(tài)區(qū)土壤風(fēng)力侵蝕的空間格局和侵蝕模數(shù)的定量化驗(yàn)算上，而對(duì)該區(qū)域風(fēng)蝕退化農(nóng)田耕層結(jié)構(gòu)劣化的風(fēng)蝕作用機(jī)制、土壤肥力下降機(jī)理、土壤持水力變化特征以及培用措施的系統(tǒng)研究還較少。北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)是我國(guó)農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)交錯(cuò)發(fā)展的地帶，是我國(guó)生態(tài)脆弱區(qū)的典型區(qū)域，北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)耕地的可持續(xù)利用對(duì)我國(guó)糧食安全和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)還是繼廣闊天然草原之后的我國(guó)中東部地區(qū)生態(tài)安全保障的第二道屏障，對(duì)我國(guó)生態(tài)安全的維護(hù)發(fā)揮著重要作用。本研究在定位試驗(yàn)、室內(nèi)控制試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了自2004年開始進(jìn)行的風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育試驗(yàn)的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)參數(shù)，結(jié)合文獻(xiàn)資料研究闡明了北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)的大興安嶺沿麓、燕山丘陵區(qū)以及陰山沿麓3個(gè)典型生態(tài)類型區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田的基本情況、耕層結(jié)構(gòu)劣化機(jī)制、土壤肥力下降機(jī)理、土壤持水力變化特征，提出了北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田耕層構(gòu)建、增碳培肥等地力培育技術(shù)，旨在為內(nèi)蒙古乃至北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育與可持續(xù)利用提供理論支撐。該研究對(duì)內(nèi)蒙古乃至我國(guó)生態(tài)類型相似區(qū)域的生態(tài)環(huán)境改善、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、風(fēng)蝕退化農(nóng)田風(fēng)蝕防治與可持續(xù)利用具有重要的意義。

1 研究區(qū)域地理信息背景概況

研究區(qū)域包含大興安嶺沿麓、燕山丘陵區(qū)、陰山沿麓3個(gè)典型生態(tài)類型區(qū)的35個(gè)旗（縣、區(qū)）。其中，大興安嶺沿麓主要包括內(nèi)蒙古的額爾古納市、根河市、鄂倫春自治旗、莫力達(dá)瓦達(dá)斡族自治旗、阿榮旗、牙克石市、扎蘭屯市、阿爾山市、扎賚特旗、科爾沁右翼前旗、烏蘭浩特市、突泉縣和科爾沁右翼中旗；燕山丘陵區(qū)主要包括內(nèi)蒙古的阿魯科爾沁旗、巴林左旗、林西縣、巴林右旗、克什克騰旗、翁牛特旗、庫(kù)倫旗、敖漢旗、紅山區(qū)、喀喇沁旗和寧城縣；陰山沿麓主要包括內(nèi)蒙古的多倫縣、太仆寺旗、化德縣、商都縣、四子王旗、察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼中旗、達(dá)爾罕茂明安聯(lián)合旗、白云鄂博礦區(qū)、固陽縣和武川縣。研究區(qū)域面積達(dá)45.71萬km2，海拔高度為300～3 000 m，年降水量為100～550 mm，降水量從東南部向西北部逐漸減少，年降水量變率為15%～30%，年平均溫度為-2.0～11.5℃，年平均風(fēng)速為2.0～4.5 m/s。研究區(qū)域整體地勢(shì)表現(xiàn)為東南高、西北低。氣候類型從東南部到西北部逐漸由暖溫帶季風(fēng)性森林草原氣候向中溫帶大陸性荒漠氣候過渡。土壤類型主要包括黑土、黑鈣土、草甸土、棕鈣土、褐土、栗鈣土。

2 研究思路與方法

本研究主要圍繞北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)問題，以大興安嶺沿麓、燕山丘陵區(qū)和陰山沿麓3個(gè)典型生態(tài)類型區(qū)的風(fēng)蝕退化農(nóng)田為主要研究對(duì)象，自2004年開始，系統(tǒng)開展了植被覆蓋、耕作方式、輪作休耕模式、秸稈增碳培肥、土壤改良物質(zhì)施入等長(zhǎng)期定位試驗(yàn)、室內(nèi)控制試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)，結(jié)合文獻(xiàn)資料和遙感影像解譯，綜合分析風(fēng)蝕退化農(nóng)田土壤風(fēng)蝕量、土壤理化性狀指標(biāo)、微生物學(xué)性狀指標(biāo)以及文獻(xiàn)資料的指標(biāo)參數(shù)，辨析了北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)典型風(fēng)蝕退化農(nóng)田的發(fā)展現(xiàn)狀和地力下降的主要影響因子及其相互關(guān)系，以闡明風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力下降機(jī)理和持水力變化特征，創(chuàng)建北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育的關(guān)鍵技術(shù)與模式。

主要數(shù)據(jù)分析軟件包括Excel 2010、SAS 9.0、ArcGIS 制圖軟件及統(tǒng)計(jì)分析軟件。

3 結(jié)果分析

3.1 北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)土地風(fēng)蝕退化的發(fā)展現(xiàn)狀分析

通過對(duì)文獻(xiàn)資料和遙感影像解譯成果的分析，并結(jié)合3個(gè)典型生態(tài)類型區(qū)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果可知，北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田風(fēng)蝕是土壤水土流失的主要自然因素之一。資料分析表明，我國(guó)對(duì)風(fēng)蝕、沙塵暴現(xiàn)象的記載可追溯到公元前1 150年。但我國(guó)對(duì)北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕進(jìn)行系統(tǒng)研究的起步階段則從20世紀(jì)50年代前后才開始，在西方土壤侵蝕學(xué)傳入我國(guó)的基礎(chǔ)上，我國(guó)學(xué)者結(jié)合歷史文獻(xiàn)資料，開始對(duì)農(nóng)田土壤風(fēng)蝕問題進(jìn)行粗略分類和描述，初步確定我國(guó)荒漠化地區(qū)耕地面積為66.7萬hm2[14]，同時(shí)還創(chuàng)建了一些農(nóng)田防風(fēng)蝕的方法和技術(shù)，該階段可以定義為我國(guó)土壤風(fēng)蝕的研究萌芽時(shí)期[6]。通過對(duì)20世紀(jì)50年代至今近70年的文獻(xiàn)解譯發(fā)現(xiàn)，我國(guó)土壤風(fēng)蝕呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。20世紀(jì)50—70年代末期，我國(guó)風(fēng)蝕荒漠化面積年增長(zhǎng)為1 560km2，70年代后期到80年代中期風(fēng)蝕荒漠化面積平均年增長(zhǎng)達(dá)2 100km2，80年代后期以來平均增長(zhǎng)達(dá)2 460km2[15]，據(jù)我國(guó)第五次荒漠化和沙化狀況公報(bào)顯示，2014年，全國(guó)沙化土地總面積達(dá)172.12萬km2，占國(guó)土總面積的17.93%。特別是我國(guó)北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，荒漠化問題涉及447萬hm2耕地，而荒漠化面積還在以每年1 560km2的速度逐漸擴(kuò)大[16-17]。因此，加強(qiáng)北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田風(fēng)蝕防治和地力培育是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

3.2 北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力下降機(jī)理

3.2.1 風(fēng)蝕退化農(nóng)田耕層結(jié)構(gòu)劣化的風(fēng)蝕作用機(jī)制 利用大數(shù)據(jù)分析方法對(duì)風(fēng)蝕化農(nóng)田耕層結(jié)構(gòu)劣化的主要影響因子和主要誘因進(jìn)行了研究，明確了風(fēng)蝕退化農(nóng)田耕層結(jié)構(gòu)變化的主要影響因子，并發(fā)現(xiàn)由于風(fēng)力侵蝕和不合理耕作方式的耦合作用，致使表土層（0～20 cm）微粒流失，且風(fēng)力侵蝕是加劇表土層（0～20 cm）微粒流失的主要誘因。北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)農(nóng)田風(fēng)蝕模數(shù)達(dá)12.1～60.5 t/（hm2·a），耕層厚度年均減少0.1～0.5 cm。研究發(fā)現(xiàn)，冬春季地表秸稈覆蓋度與風(fēng)蝕模數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表土容重和緊實(shí)度與風(fēng)蝕模數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而闡明了因風(fēng)蝕造成農(nóng)田土壤微顆粒流失而導(dǎo)致耕層結(jié)構(gòu)劣化的機(jī)制。由于農(nóng)田裸露程度加大，致使農(nóng)田地表<1.0 mm的土壤顆粒大量流失，導(dǎo)致土表粗糙化，風(fēng)蝕農(nóng)田土壤物理性狀變差，水分淋滲強(qiáng)度加大，表土層“活性黏?！彪S水分滲透向深層移動(dòng)淀積，填充了土壤孔隙，孔隙度減少3.8%～18.9%，緊實(shí)度升高43.1%～72.2%，耕層<1 mm土壤團(tuán)聚體比例減少，土壤容重增加0.1～0.3g/cm3，固、液、氣三項(xiàng)比例失衡，通透性下降，造成了土壤亞表層（20～40 cm）及其以下土層的緊實(shí)化，緊實(shí)度明顯升高，有效耕層厚度逐年減少，加劇了耕層結(jié)構(gòu)劣化。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)研究表明，冬春季提高農(nóng)田植被覆蓋度以及采用表土重鎮(zhèn)壓技術(shù)是有效抑制土壤風(fēng)蝕和耕層結(jié)構(gòu)劣化的主要途徑。

3.2.2 風(fēng)蝕退化農(nóng)田土壤肥力下降機(jī)理研究 長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)與大數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)富含養(yǎng)分的細(xì)微顆粒流失是導(dǎo)致土壤表層有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分損失的主要原因，闡明了風(fēng)力侵蝕與不合理耕作方式耦合作用下耕層土壤有機(jī)質(zhì)與全量養(yǎng)分及微生物變化的互作關(guān)系，即土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤全氮、全鉀含量呈線性顯著正相關(guān)，與全磷含量呈線性正相關(guān)關(guān)系，但未達(dá)顯著水平，與細(xì)菌多樣性指數(shù)、真菌多樣性指數(shù)呈指數(shù)型正相關(guān)。通過分析土壤肥力的變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，隨著風(fēng)力侵蝕強(qiáng)度的增大，耕層劣化程度加重，<1 mm土壤團(tuán)聚體比例相應(yīng)減少，微生物多樣性指數(shù)逐漸降低，亞表層及其以下土層養(yǎng)分庫(kù)容逐漸減小，養(yǎng)分不均衡性增加，致使土壤肥力下降。數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，由于風(fēng)力侵蝕造成農(nóng)田表層有機(jī)質(zhì)年均流失可達(dá)2 105.4kg/hm2，氮、磷、鉀全量養(yǎng)分年均流失量可達(dá)187.55，66.55，90.75kg/hm2。隨著風(fēng)蝕農(nóng)田退化程度的增加，細(xì)菌多樣性指數(shù)、細(xì)菌豐富度指數(shù)、真菌多樣性指數(shù)和真菌豐富度指數(shù)均呈逐漸下降趨勢(shì)，從而造成土壤生物網(wǎng)絡(luò)功能下降、活化養(yǎng)分減少、土壤肥力明顯下降。通過秸稈還田量、還田方式、不同肥料種類和不同作物肥料用量以及配比的田間定位監(jiān)測(cè)試驗(yàn)表明，秸稈還田增碳、肥料合理配施是風(fēng)蝕退化農(nóng)田肥力提升和有效利用的技術(shù)途徑。

3.2.3 風(fēng)蝕退化農(nóng)田土壤持水力變化特征研究 長(zhǎng)期定位試驗(yàn)結(jié)合文獻(xiàn)資料解譯的結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)蝕退化農(nóng)田耕層水分的變化特征表現(xiàn)為：隨著風(fēng)蝕程度的增大，0～5 cm土層水分蒸發(fā)量加大，6～17 cm土層水分保蓄難，17～22 cm土層的水分滲透慢，進(jìn)一步減小了農(nóng)田耕層土壤含水量，年均土壤含水量最高降低15.1%，儲(chǔ)水量最高可減少19.2%。研究表明，隨著風(fēng)力侵蝕強(qiáng)度的增大，土壤耕層有機(jī)質(zhì)含量逐漸減少，土壤黏粒含量也逐漸降低，降低量最高可達(dá)22.4%，由于黏粒含量降低致使黏粒比表面減小，電荷量隨之減少，其吸引的水分子也逐漸減少，加之土壤容重增大，總孔隙度、毛細(xì)管孔隙度降低，從而導(dǎo)致土壤水庫(kù)容積減小，耕層土壤飽和持水量最高降低可達(dá)4個(gè)百分點(diǎn)，從而導(dǎo)致耕層持水能力不斷下降。利用PCA 主成分分析得出耕層結(jié)構(gòu)影響因子對(duì)土壤持水能力的貢獻(xiàn)率，發(fā)現(xiàn)孔隙度、黏粒含量、有機(jī)質(zhì)含量對(duì)土壤持水能力的貢獻(xiàn)率較高，而土壤容重的貢獻(xiàn)率較低，通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，土壤飽和持水量與孔隙度、黏粒含量呈顯著正相關(guān)，與土壤容重呈負(fù)相關(guān)，田間土壤含水量與有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)、與風(fēng)蝕量呈負(fù)相關(guān)。3個(gè)典型生態(tài)類型區(qū)耕作方式與輪耕技術(shù)體系的定位試驗(yàn)證明，疏松亞表層及其以下土壤，增加其有機(jī)質(zhì)和孔隙度是提高土壤持水力的主要技術(shù)途徑。

3.3 北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育技術(shù)

3.3.1 風(fēng)蝕退化農(nóng)田合理耕層構(gòu)建技術(shù)

3.3.1.1 “深松淺翻-對(duì)角立垡重耙壓”當(dāng)年耕層構(gòu)建技術(shù) 基于“上實(shí)”防風(fēng)、“下松”蓄水的耕層構(gòu)建原理，量化了不同等級(jí)風(fēng)蝕退化農(nóng)田深松淺翻與重耙壓技術(shù)指標(biāo)（表1）：當(dāng)年秋季進(jìn)行翼式深松25～40 cm，楔形淺翻13～25 cm，松翻間距均為35 cm，深松淺翻后實(shí)施對(duì)角立垡重耙壓，耙壓深度5～10 cm、鎮(zhèn)壓強(qiáng)度400～700g/cm2；在深松淺翻技術(shù)指標(biāo)基礎(chǔ)上，發(fā)明了“翼式深松鏟”，研發(fā)了深松淺翻配套機(jī)具。集成深松淺翻-對(duì)角立垡重耙壓技術(shù)和配套裝備，創(chuàng)新了不同等級(jí)風(fēng)蝕退化農(nóng)田當(dāng)年耕層構(gòu)建技術(shù)，構(gòu)建了耕層深度25 cm以上、孔隙度45%～60%的“上實(shí)”防風(fēng)固土與“下松”蓄水保墑的當(dāng)年合理耕層結(jié)構(gòu)。

表1 不同等級(jí)風(fēng)蝕退化農(nóng)田深松淺翻與重耙壓技術(shù)指標(biāo)

3.3.1.2 “免-松-翻…休耕”多年輪耕交替耕層構(gòu)建技術(shù) 基于“免耕防風(fēng)固土、深松擴(kuò)蓄增容、秸稈翻耕增碳、休耕擴(kuò)容增蓄”等技術(shù)原理，在當(dāng)年耕層構(gòu)建技術(shù)與指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同耕作技術(shù)交替實(shí)施，明確了不同等級(jí)風(fēng)蝕退化農(nóng)田耕作技術(shù)優(yōu)先序，創(chuàng)建了年際間“免耕-深松-深（淺）翻…休耕”交替輪耕耕層構(gòu)建技術(shù)。對(duì)于重度風(fēng)蝕退化農(nóng)田實(shí)施“免耕-免少耕-深松淺翻…休耕（3年休耕1次）”技術(shù)，中度風(fēng)蝕退化農(nóng)田實(shí)施“免少耕-深松-淺翻…休耕（3年或6年休耕1次）”技術(shù)，輕度風(fēng)蝕退化農(nóng)田實(shí)施“深翻重耙-免少耕-深松淺翻-免少耕”技術(shù)，結(jié)合地表重靶壓技術(shù)，構(gòu)建了耕層深度28 cm以上、表土容重1.1～1.4g/cm3、深土層容重1.0～1.3g/cm3、孔隙度55%～65%多年穩(wěn)定的“上實(shí)“”下松”合理耕層結(jié)構(gòu)。

本研究將當(dāng)年與多年的耕層構(gòu)建技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)建了年際交替穩(wěn)定合理的耕層結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)耕作相比，可使土壤風(fēng)蝕平均減少40%以上，蓄水量增加12%～19%，有效解決了傳統(tǒng)耕作土壤擾動(dòng)大、土壤板結(jié)、耕層結(jié)構(gòu)劣化等突出問題。

3.3.2 風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育關(guān)鍵技術(shù) 針對(duì)風(fēng)蝕退化農(nóng)田有機(jī)質(zhì)含量低、秸稈還田難等突出問題，研究明確了不同等級(jí)風(fēng)蝕退化農(nóng)田秸稈還田最優(yōu)方式，量化了秸稈還田量、翻混埋深度、有機(jī)肥施用量等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，創(chuàng)建了不同等級(jí)風(fēng)蝕退化農(nóng)田秸稈“增碳培肥”關(guān)鍵技術(shù)：（1）重度風(fēng)蝕退化農(nóng)田。實(shí)施秸稈留茬覆蓋（10～30 cm）翌年免耕播種，隔1～2年秸稈全量粉碎（5～8 cm）深翻混土還田，可配施有機(jī)肥45 t/hm2以上。（2）中度風(fēng)蝕退化農(nóng)田。留茬覆蓋春季免耕播種或全量秸稈覆蓋還田，翌年春季淺旋滅茬混土（5～8 cm）后播種，隔2～3年秸稈全量深翻混土還田，可配施有機(jī)肥30～45 t/hm2。（3）輕度風(fēng)蝕退化農(nóng)田。秸稈全量粉碎覆蓋翌年免耕播種或翻埋混土還田，隔3～4年可配施有機(jī)肥22.5～30.0 t/hm2。對(duì)秸稈翻埋混土還田可施入腐熟劑15～30kg/hm2，促進(jìn)秸稈腐解。該技術(shù)可減少土壤風(fēng)蝕38.7%～72.0%，土壤有機(jī)質(zhì)年增加0.03～0.09個(gè)百分點(diǎn)，化肥施用量減少20%左右。

3.3.3 風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育技術(shù)模式 在基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合立地條件、生產(chǎn)特點(diǎn)，以固土蓄水耕層構(gòu)建、秸稈增碳培肥、水分增滲減蒸等關(guān)鍵技術(shù)為核心，集成創(chuàng)新了北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育和可持續(xù)利用技術(shù)模式。

3.3.3.1 大興安嶺沿麓風(fēng)蝕退化農(nóng)田固土減蝕穩(wěn)產(chǎn)增效技術(shù)模式 依據(jù)該區(qū)域作物發(fā)展的優(yōu)先序和輪作制度，集成秸稈留茬覆蓋、秸稈翻壓還田、免耕、深松、合理耕層構(gòu)建、養(yǎng)分?jǐn)U容增效、減蒸增滲水分高效利用、減肥增效等一系列關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建了大興安嶺沿麓半濕潤(rùn)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田固土減蝕穩(wěn)產(chǎn)增效技術(shù)模式，利用該技術(shù)模式可有效減少土壤風(fēng)蝕50%以上，水分利用率提高20%～32%，作物增產(chǎn)7.0%～17.1%。

3.3.3.2 燕山丘陵區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田保土增碳豐產(chǎn)高效技術(shù)模式 依據(jù)該區(qū)域作物發(fā)展的優(yōu)先序和輪作制度，集成秸稈還田培肥、翻耕重耙、深松淺翻、免耕、合理耕層構(gòu)建、調(diào)盈控灌節(jié)水技術(shù)、減肥增效等一系列關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建了燕山丘陵區(qū)半干旱區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田保土增碳豐產(chǎn)高效技術(shù)模式，利用該技術(shù)模式土壤有機(jī)質(zhì)含量年均增加0.06個(gè)百分點(diǎn)以上，肥料利用率提高10.2%以上，作物增產(chǎn)14.1%以上。

3.3.3.3 陰山沿麓風(fēng)蝕退化農(nóng)田增碳節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)高效技術(shù)模式 依據(jù)該區(qū)域作物發(fā)展的優(yōu)先序和輪作制度，集成留茬覆蓋、少耕帶作、免耕、深松、合理耕層構(gòu)建、減蒸增滲水分高效利用、養(yǎng)分?jǐn)U容增效等一系列關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建了陰山沿麓干旱半干旱區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田增碳節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)高效技術(shù)模式，利用該技術(shù)模式可有效減少土壤風(fēng)蝕40%～70%，土壤有機(jī)質(zhì)含量年均增加0.04個(gè)百分點(diǎn)以上，作物增產(chǎn)8.2%以上。

4 結(jié)論與討論

本研究在文獻(xiàn)資料和遙感影像解譯成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合長(zhǎng)期定位試驗(yàn)、室內(nèi)控制試驗(yàn)和模擬試驗(yàn)，利用大數(shù)據(jù)分析方法研究明確了北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力下降的主要原因，確定了風(fēng)蝕是加劇土壤肥力下降的主要誘因，并在該基礎(chǔ)上進(jìn)一步揭示了耕層結(jié)構(gòu)劣化的風(fēng)蝕作用機(jī)制、農(nóng)田土壤肥力下降機(jī)理和農(nóng)田土壤持水力變化特征?；陲L(fēng)蝕退化農(nóng)田土壤肥力下降的機(jī)理，進(jìn)一步創(chuàng)研了風(fēng)蝕退化農(nóng)田風(fēng)蝕防治關(guān)鍵技術(shù)和秸稈有機(jī)肥雙效耦合還田增碳培肥關(guān)鍵技術(shù)，集成創(chuàng)新了北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田地力培育技術(shù)模式，為北方農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)風(fēng)蝕退化農(nóng)田可持續(xù)培用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

本研究還存在一定的不足，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)于風(fēng)蝕造成的危險(xiǎn)程度定義尚不統(tǒng)一，防治技術(shù)也因區(qū)域特點(diǎn)、氣候條件、種植制度、耕作制度、管理方式等因素的影響存在較大差異。對(duì)于風(fēng)蝕的研究需要系統(tǒng)分析各類影響因子的相關(guān)性以及各因子對(duì)風(fēng)蝕模數(shù)的貢獻(xiàn)率，明確風(fēng)蝕發(fā)生的主要影響因子，并在該基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究風(fēng)蝕對(duì)農(nóng)田地力下降的影響，創(chuàng)建相應(yīng)的技術(shù)體系，不斷完善風(fēng)蝕退化農(nóng)田的風(fēng)蝕防治技術(shù)及措施，建立多重防治體系，只有這樣，才能更好地對(duì)風(fēng)蝕退化農(nóng)田進(jìn)行可持續(xù)培用。因此，在今后的研究中，將針對(duì)不同生態(tài)類型區(qū)的氣候特點(diǎn)、極端風(fēng)速、風(fēng)速持續(xù)時(shí)間以及風(fēng)蝕顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡等各指標(biāo)進(jìn)行綜合性研究，以彌補(bǔ)上述研究的不足，從而能更客觀、更準(zhǔn)確地建立風(fēng)蝕退化農(nóng)田風(fēng)蝕防治技術(shù)體系和可持續(xù)培用技術(shù)模式。