鄭 峰
(阜陽(yáng)市潁泉區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,安徽阜陽(yáng) 236000)
耕地質(zhì)量事關(guān)國(guó)家糧食安全和生態(tài)環(huán)境安全,近年來(lái)受?chē)?guó)際形勢(shì)和疫情影響,國(guó)內(nèi)肥料價(jià)格不斷走高,糧價(jià)逐步上揚(yáng),糧食生產(chǎn)面臨耕地資源不足、生產(chǎn)成本升高、土地承載量增大等諸多壓力。而保護(hù)耕地、提升耕地質(zhì)量不僅能保證糧食播種面積,而且能提高糧食產(chǎn)量。耕地要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的利用,必須做到對(duì)耕地土壤進(jìn)行培肥改良,消除對(duì)耕地以及環(huán)境不利的因素,以保證耕地資源得以可持續(xù)發(fā)展。
安徽阜陽(yáng)潁泉區(qū)位于黃淮海平原南端,安徽省西北部,是阜陽(yáng)市轄三區(qū)之一,因地處潁河之濱、泉河之畔而得名,下轄6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道辦事處,109個(gè)涉農(nóng)村委會(huì)、居委會(huì),耕地面積3.93萬(wàn)hm2,年糧食作物種植面積6.7 萬(wàn)hm2以上,以小麥、大豆、玉米、紅芋等作物為主,年糧食產(chǎn)量33.00 萬(wàn)t左右。由于人多地少、中低產(chǎn)田比重大、復(fù)種指數(shù)高、土地產(chǎn)出多,該地區(qū)耕地質(zhì)量保護(hù)與提升面臨的壓力較大。本文分析了安徽省潁泉區(qū)耕地土壤理化性狀和耕地質(zhì)量現(xiàn)狀,總結(jié)了耕地利用存在的主要問(wèn)題,并就保護(hù)性耕作等耕地質(zhì)量保護(hù)與提升提出對(duì)策建議。
潁泉區(qū)耕地土壤按分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)分為潮土、砂姜黑土、棕壤土3 個(gè)土類(lèi),5 個(gè)亞類(lèi),10 個(gè)土屬,43 個(gè)土種。其中,潮土占耕地總面積的50.3%、砂姜黑土占耕地總面積的49.2%、棕壤土占全區(qū)耕地面積的0.55%。
潮土和砂姜黑土在潁泉區(qū)的分布面積幾乎相當(dāng),全區(qū)6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中行流鎮(zhèn)全部為潮土;伍明鎮(zhèn)80%面積為砂姜黑土,主要分布在東部;寧老莊鎮(zhèn)60%為砂姜黑土;聞集鎮(zhèn)砂姜黑土、潮土各占50%;中市辦西湖至坎河溜為砂姜黑土,其余均是潮土;周棚辦潮土占40%、砂姜黑土占60%。
評(píng)價(jià)耕地土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)是土壤有機(jī)質(zhì)含量。例如,土壤中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成、土壤理化性狀、土壤通透性、緩沖性和保水保肥性等都受其影響和制約。有機(jī)質(zhì)中還含有植物生長(zhǎng)必需的大、中、微量元素。一般通過(guò)增施有機(jī)肥料、秸稈還田等方法提升土壤中有機(jī)質(zhì)的含量進(jìn)而提升土壤肥力。潁泉區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量呈北高南低區(qū)域分布規(guī)律,潁泉區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)平均含量達(dá)到20.20 g/kg,根據(jù)土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),屬于較豐水平。
氮素是植物生長(zhǎng)必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一。土壤中的氮素以大分子有機(jī)態(tài)氮為主,約占土壤全氮量的90%,作物不易吸收利用,其余為可被植物直接吸收利用的小分子有機(jī)態(tài)氮和銨態(tài)、硝態(tài)、亞硝態(tài)等無(wú)機(jī)態(tài)氮。土壤中大分子有機(jī)態(tài)氮主要存在于土壤有機(jī)質(zhì)中,因此土壤中有機(jī)質(zhì)的含量也在一定程度上決定了土壤中全氮的含量。潁泉區(qū)耕地土壤全氮平均含量為1.30 g/kg,按照土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),總體處于中等水平。
潁泉區(qū)耕地土壤有效磷平均含量為20.50 mg/kg。按照土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),處于中等較豐水平。其中,寧老莊、聞集、伍明等鎮(zhèn)土壤有效磷平均含量高于中市、周棚、行流鎮(zhèn)。
潁泉區(qū)耕地土壤速效鉀平均含量為181.00 mg/kg。按照土壤養(yǎng)分等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn),潁泉區(qū)土壤速效鉀含量總體處于中等水平。不同土壤類(lèi)型和利用狀況土壤速效鉀平均含量有一定差異,如菜地高于旱地,潮土類(lèi)淤土、兩合土平均含量高于其他土壤類(lèi)型。
土壤酸堿度影響土壤生物活性、土壤養(yǎng)分有效性、重金屬活性。土壤pH 直觀反映了土壤酸堿度,土壤酸堿度的高低受到成土母質(zhì)、氣候條件、水文、水質(zhì)等因素的影響。一般情況下,pH 在6.5~7.5 較適宜于多種農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育,偏高或偏低對(duì)多種農(nóng)作物均有不同程度的影響。潁泉區(qū)土壤平均pH為7.1,從土壤類(lèi)型看棕壤土pH略低于砂姜黑土,潮土則較高,各土壤類(lèi)型和各剖面層次間的pH變化和垂直分布的差異不大。
土壤中不同大小礦物顆粒組合狀況反映了土壤質(zhì)地,土壤質(zhì)地是土壤物理性狀之一[1]。土壤質(zhì)地主要受成土母質(zhì)影響,同時(shí)也受耕作、施肥、灌排等因素影響,通過(guò)土壤質(zhì)地可以區(qū)別不同土壤的類(lèi)型,還可以有針對(duì)性地進(jìn)行改土培肥。潁泉區(qū)中部潁河沿岸為近代黃泛沉積物所發(fā)育的潮土類(lèi),質(zhì)地復(fù)雜,黏粒含量變化幅度大,從13%~93%不等;東北部和西南部成土母質(zhì)為黃土性古老沉積物,成土年代已久,質(zhì)地變化不大。一般潮土地區(qū),地形高的質(zhì)地較粗,低洼地質(zhì)地較細(xì)。
土壤陽(yáng)離子交換量大小反映了土壤保肥供肥性能、土壤緩沖性能的強(qiáng)弱,成土母質(zhì)、土壤質(zhì)地、土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH 等因素對(duì)其有不同程度的影響。不同的成土母質(zhì)形成的土壤中鹽基組成不同,鹽基飽和度高低不同,土壤陽(yáng)離子交換量也不同。同一種母質(zhì)、同一個(gè)土種,不同的土壤剖面層次土壤質(zhì)地不同,陽(yáng)離子交換量也不相同,由上至下逐漸下降,耕作層較高、犁底層次之、心底土層最低。質(zhì)地越偏黏的土壤、有機(jī)質(zhì)含量越高的土壤離子交換量越大。中性和微堿性土壤陽(yáng)離子交換量也較堿性和酸性土壤大。潁泉區(qū)耕層土壤陽(yáng)離子交換量從5.1~29.1 cmol(+)/kg 不等,按照土壤離子交換量低于10.0 cmol(+)/kg的土壤保肥性弱、緩沖能力小,10.0~20.0 cmol(+)/kg 為中等,大于20.0 cmol(+)/kg 為保肥性能強(qiáng)的劃分標(biāo)準(zhǔn),土壤保肥性能強(qiáng)的占70%以上。
耕地質(zhì)量等級(jí)調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,潁泉區(qū)中低產(chǎn)田占全區(qū)總耕地面積的51.3%。主要原因是:潁泉區(qū)主要為河間平原,存在大平小不平問(wèn)題;土壤類(lèi)型主要為砂姜黑土,土壤黏重及降雨時(shí)空分布不均,易旱易澇;人多地少矛盾突出,耕地復(fù)種指數(shù)高,主要為一年兩熟或多熟制,存在只用不養(yǎng)現(xiàn)象。挖掘耕地生產(chǎn)潛力,主要是要合理改良培肥地力,解決旱能灌、澇能排,減輕或清除制約產(chǎn)量的土壤障礙因素。
年度耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,與第二次土壤普查結(jié)果相比,2022年潁泉區(qū)土壤耕層有機(jī)質(zhì)平均含量20.20 g/kg,提高了62%;全氮平均含量1.30 g/kg,提高了44%;有效磷平均含量20.50 mg/kg,提高了2.4倍;速效鉀平均含量181.00 mg/kg,變化不大。土壤主要養(yǎng)分含量較第二次土壤普查結(jié)果總體上升明顯,其中土壤有效磷含量上升幅度最大。從年度對(duì)比來(lái)看,土壤酸堿度趨于穩(wěn)定,耕地土壤有效鐵、有效銅、有效鋅、有效硫、有效硼等中微量元素含量均略有下降。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、作物品種、種植制度的變化及氮磷鉀化肥的廣泛使用,使土壤養(yǎng)分含量發(fā)生了較大的變化,個(gè)別區(qū)域土壤中、微量元素缺乏,造成土壤肥力分布不均衡,限制了作物產(chǎn)量的提高。
潁泉區(qū)目前設(shè)立耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)34個(gè),其中國(guó)家級(jí)1個(gè)、市級(jí)2個(gè),其余為區(qū)級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn),基本形成了覆蓋主要土壤類(lèi)型及土種的耕地監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),但要系統(tǒng)的、全方位監(jiān)測(cè)還需要投入大量的工作。如,耕地保護(hù)的共同責(zé)任機(jī)制有待進(jìn)一步健全,耕地質(zhì)量保護(hù)提升的政策、制度需強(qiáng)化落實(shí);耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)力量薄弱,專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員隊(duì)伍有待加強(qiáng);耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的維護(hù)管理、數(shù)據(jù)采集、田間調(diào)查及耕地質(zhì)量保護(hù)提升工作的技術(shù)培訓(xùn)宣傳,都需要大量經(jīng)費(fèi)的投入,資金支持投入有待提高。
土壤耕作指根據(jù)土壤理化性狀和作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)土壤條件的要求,采用人工、畜力、機(jī)械等方式改善土壤理化性狀、培肥土壤、整地播種、灌排、防治病蟲(chóng)草害等生產(chǎn)活動(dòng)。其目的一是適度耕整破碎耕層土壤,打破犁底層,改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),增強(qiáng)土壤透水、透氣性和保肥保水性能,以利于作物種子萌發(fā)和根系生長(zhǎng)發(fā)育;二是將根茬落葉、田間雜草翻壓于土中,起到培肥土壤和控制雜草生長(zhǎng)作用;三是通過(guò)開(kāi)溝、起壟、作畦、筑埂、覆膜等方式適應(yīng)不同作物種植要求,方便灌排水、控制水土流失;四是清除田間的砂姜、樹(shù)根或其他雜物,消除土壤障礙層。通過(guò)耕作可以改良土壤,建立良好的耕層結(jié)構(gòu),使土壤水、肥、氣、熱更加協(xié)調(diào),有利于作物增產(chǎn)。
精細(xì)耕作法、少免耕法、保水耕作法、聯(lián)合耕作法等是目前主流的土壤耕作方法。精細(xì)耕作是由機(jī)械深耕、深松、旋耕、鎮(zhèn)壓和中耕等組成的系統(tǒng)土壤耕作方式。少免耕是指在滿(mǎn)足作物正常生長(zhǎng)情況下減少土壤耕作次數(shù)和強(qiáng)度的保護(hù)性土壤耕作方法,其中免耕是保護(hù)性耕作采用的主要耕作方式。保水耕作是對(duì)土壤表層進(jìn)行淺鋤、淺耕,防止或減少土壤水分蒸發(fā)損失的保護(hù)性耕作方式。聯(lián)合耕作法是指聯(lián)合作業(yè)機(jī)械一次性或部分完成旋耕、滅茬、起壟、施肥、播種、施藥、覆膜等多項(xiàng)作業(yè)的耕作方式。
4.3.1保護(hù)性耕作的目的保護(hù)性耕作是指進(jìn)行少耕或免耕施肥播種,減少土壤擾動(dòng),將農(nóng)作物秸稈、根茬粉碎,均勻拋撒覆蓋于地表,通過(guò)噴灑封閉藥劑和苗后施藥防治病蟲(chóng)草害,達(dá)到防止水土流失、培肥地力和抗旱節(jié)水的目的[2]。我國(guó)目前土壤鹽堿化、酸化、板結(jié)、耕層變淺、肥力下降、土壤污染等現(xiàn)象仍較普遍,開(kāi)展保護(hù)性耕作對(duì)耕地質(zhì)量保護(hù)與提升有著重要作用。
4.3.2開(kāi)展土壤保護(hù)性耕作的意義目前生產(chǎn)中存在表層土肥流失、土壤耕性不良、耕層淺薄及不合理施用化肥造成的環(huán)境污染等問(wèn)題亟須預(yù)防治理;個(gè)別區(qū)域排灌能力差,農(nóng)戶(hù)存在靠天種田現(xiàn)象,干澇災(zāi)情年度間時(shí)有發(fā)生;在開(kāi)展高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的同時(shí),也需開(kāi)展保護(hù)性耕作,科學(xué)調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱,確保農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn),農(nóng)民增效;在農(nóng)事操作過(guò)程中,由于土壤下沉,降雨、灌溉的作用和機(jī)械、人、畜的踐踏,耕層結(jié)構(gòu)被破壞,土壤壓實(shí)、板結(jié),水分、空氣、保肥保水性能變差;作物收獲帶走了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),使土壤中的營(yíng)養(yǎng)減少,要為土壤微生物制造營(yíng)養(yǎng)創(chuàng)造良好的生活環(huán)境,土壤耕作是最重要的措施;耕地的犁底層較厚,一般在10~15 cm,質(zhì)地堅(jiān)實(shí),形成一個(gè)障礙層,阻礙水肥氣熱的交流和根系的生長(zhǎng);耕性不良的黏性土(砂姜黑土、淤土)占比較大,也需要改良耕作。
4.3.3保護(hù)性耕作主要技術(shù)模式保護(hù)性耕作包括免耕施肥播種、秸稈根茬處理、病蟲(chóng)草害防治、深松與表土作業(yè)等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。免耕施肥播種有別于傳統(tǒng)耕作,進(jìn)行保護(hù)性耕作作業(yè)時(shí),種子和肥料要播施到有秸稈覆蓋的田地里,必須使用的專(zhuān)業(yè)的免耕施肥播種機(jī),此類(lèi)機(jī)械要有很好的防壅土、防秸稈纏繞性能,同時(shí)要滿(mǎn)足種肥同播、肥料深施、覆土鎮(zhèn)壓要求[3]。秸稈根茬的處理效果直接影響作物播種出苗質(zhì)量,秸稈根茬粉碎覆蓋還田可以保持土壤水分、抑制雜草生長(zhǎng)、抑制揚(yáng)塵揚(yáng)沙、培肥地力,但秸稈粉碎不夠或拋撒不均勻會(huì)嚴(yán)重影響播種出苗質(zhì)量。
實(shí)行保護(hù)性耕作田塊,秸稈還田量大,田間病菌、蟲(chóng)卵殘留量大,且寄主、食料、環(huán)境有利,會(huì)導(dǎo)致病蟲(chóng)害加重,田間雜草防除難度也增加[4]。因此,防治病蟲(chóng)草害是保護(hù)性耕作推廣應(yīng)用的關(guān)鍵,要做好種子拌種、包衣和封閉除草,要加強(qiáng)監(jiān)測(cè),及時(shí)開(kāi)展病蟲(chóng)防治。新采用保護(hù)性耕作的田塊,要進(jìn)行一次深松或深耕,打破硬底層。常年進(jìn)行保護(hù)性耕作的田塊由于作業(yè)機(jī)具的壓實(shí),要3~5 年深松一次,土壤具備自我疏松能力時(shí)可不再深松,對(duì)于土壤質(zhì)地黏重的田塊要堅(jiān)持定期松動(dòng)。
4.3.4適宜潁泉區(qū)的保護(hù)性耕作技術(shù)模式目前,適宜潁泉區(qū)的保護(hù)性耕作技術(shù)模式主要有小麥—玉米連作少免耕作業(yè)技術(shù)和小麥—玉米連作少耕作業(yè)技術(shù)2種模式[5]。
小麥—玉米連作少免耕作業(yè)技術(shù)模式,小麥?zhǔn)斋@后將小麥秸稈留茬、覆蓋在土壤之上,不進(jìn)行土壤耕作直接播種玉米;同樣的,在玉米成熟收獲以后將玉米秸稈粉碎后直接覆蓋在土壤上,條帶免耕播種小麥。該模式下小麥機(jī)械收獲時(shí)留茬高度為15~25 cm,在留茬區(qū)采用免耕播種機(jī)播種玉米,播種深度3~5 cm。玉米收獲時(shí)采用玉米聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)或人工摘穗后進(jìn)行秸稈粉碎還田,秸稈粉碎長(zhǎng)度在8~10 cm,采用條帶免耕播種機(jī)播種小麥,淺旋深度為5~8 cm,播種深度為3~5 cm。該模式中小麥秸稈留茬加覆蓋還田、免耕播種玉米方式農(nóng)民易接受,但是播種小麥時(shí)多采用玉米秸稈粉碎翻壓還田,然后旋耕整地施肥播種。
小麥—玉米連作少耕作業(yè)技術(shù)模式,小麥留高茬覆蓋,免耕或旋耕播種玉米;玉米秸稈粉碎覆蓋還田,旋耕播種小麥。該模式下小麥機(jī)械收獲時(shí)留茬高度為15~25 cm,在留茬區(qū)旋耕播種玉米或免耕播種玉米,播種深度為3~5 cm。玉米采用人工摘穗或機(jī)械收獲后進(jìn)行秸稈粉碎還田,秸稈粉碎長(zhǎng)度在8~10 cm,采用旋耕施肥播種機(jī)播種小麥,播種深度3~5 cm。該模式是目前采用較為普遍的作業(yè)模式。
潁泉區(qū)耕地質(zhì)量有較大的提升空間,糧食生產(chǎn)潛能有待進(jìn)一步挖掘,要充分利用耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)與等級(jí)評(píng)價(jià)成果,加大高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)力度,采取土壤改良、增施有機(jī)肥、秸稈還田、測(cè)土配方施肥、水肥一體化、保護(hù)性耕作等技術(shù)措施,改良培肥土壤,提高糧食生產(chǎn)能力,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效。