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主讲:吉林省农业科学院争辩员 刘武仁
一、保护性耕作的意义
〔一〕实行保护性耕作是农业生态环境的需要
东北地区是我国黑土主要分布区,是我国重要的粮食生产基地,该区主要作物为玉米、大豆。耕作方式为秋〔春〕季灭茬,2—3次铲趟,地表极少有残茬掩盖,该区有大量剩余秸杆资源未充分利用,季风性气候严峻,土壤风蚀、水蚀重,阵性降雨带走土壤,持续高产高效比较困难,长期种植高产作物,掠夺式经营,土壤环境变差,有机质下降,水土流失严峻,,黑土层变薄,50年月为59厘米,现仅为20厘米左右,耕层有机质含量下降1/3—1/2,土壤构造恶化,土壤板结,耕性变差,保水保肥性能下降。所以推广保护性耕作已刻不容缓。
实行少免耕技术有如下特点:
1、改善土壤耕性,增加土壤有机质。
2、增加土壤贮水性,改善土壤水分有效性。
3、保护土壤,削减侵蚀。
4、增加生物多样性。
5、改善空气质量。
〔二〕实行保护性耕作是提高农业生态效益的需要
传统耕作作业环节多,本钱高,有机质还田量低,耕层构造变差,资源能源双消耗。保护性耕作与传统耕作比较有如下优点:
1、降低地表泾流60%左右,削减水土流失80%。
2、削减大风沙60%左右。
3、提高水分利用率17%—25%。
4、种植春玉米增产16%,冬小麦增产13%。
5、增加土壤肥力,提高土壤有机质含量。
6、节约人畜用工50%—60%。
7、提高经济效益,收入增加20%—30%。二、关于保护性耕作概念的界定
〔一〕我国目前关于保护性耕作的界定:保护性耕作泛指保土保水的技术措施。1、以削减农田土壤侵蚀、保护农田生态环境为目的。
2、通过少耕、免耕地表微地型改造及地表掩盖技术为手段。
3、实现生态效益、经济效益及社会效益的协调进展。
〔二〕从技术类型上分:
1、转变微地形为主的等高耕作。
2、转变土壤物理性状为主的少耕/深松/免耕等。
3、增加地面掩盖为主的秸杆掩盖/留茬/残茬掩盖等。
〔三〕概念:地表掩盖残茬30%以上,少动土高保续可持续的耕作技术。
保护性耕作原理及效果图
少免耕垄沟
专用配套
地表掩盖
栽培治理
少动土少暴露
保土
培肥
节水
稳产高产
三、国外保护性耕作争辩推广现状
〔一〕北美地区应用的重要保护性耕作类型
1、免耕:除播种外,不进展任何形式的土壤耕作、化学除草,主要依靠于免耕播种机,播种、覆土、***〔施肥、施药〕作业一次完成。
2、条耕:条状翻搅播种区域,翻搅带不大于垄宽的1/3。
3、垄耕:除播种和做垄外〔播种搅动不超过垄宽的1/3〕一般不进展其它形式的土壤耕作,化学除草和机械除草相结合,作物秸杆留于垄沟,作垄可在春秋季节,播种时开沟、覆土、***一次完成作业。
4、留槎耕作:播种前或播种间全层扰动耕层一次〔深松或切耙〕,化学除草和/或机械除草相结合。
5、少耕:全层扰动耕层一次或以上,化学除草和/或机械除草相结合,作物秸杆掩盖率小于30%但大于15%。
〔二〕世界上保护性耕作的进展历程
20世纪30—40年月:主要针对传统的机械化翻耕在水蚀、风蚀方面存在的弊端进展机具及耕法的改进,提出少耕、免耕及深松等保护耕作法,研制出深松铲、凿或犁等不翻土的农机具。20世纪50年月后:机械化免耕技术与保护性植被掩盖技术同步进展,带来的杂草集中或掩盖低温等技术缘由导致该项技术推广缓慢。20世纪80年月以来:随着耕作机械的改进,除草剂以及作物种植构造调整,保护性耕作范围不断扩大。美国2022年实行免耕、垄作、掩盖耕作〔指浅松留茬〕和少耕
〔指深松耕〕%。目前保护性耕作在苏联、加拿大、澳大利亚等国家的半干旱地区也开头广泛的推
广应用,据统计迄今世界上约有7200万公顷的耕地已经开展保护性农业技术。四、我国目前应用的主要保护性耕作技术模式
据中国耕作制度争辩会1990年不完全统计,我国各类保护性耕作技术应用面积达2022万顷,以免耕套种占多数。其中麦田夏玉米免耕套种与铁茬播种占1/3,棉花与绿肥免耕特征免耕套种近1/3,水稻板田播麦、油菜、绿肥等约1/6,机械化深松和耙茬约1/6。2022年农业部组织进展了机械化免耕加秸杆还田示范工程,涉及北方13个省市区的25个示范点,其中仍以秸杆翻入土壤为主,秸杆外表掩盖的极少。
〔一〕东北地区的主要措施:从20世纪70年月开头,在原有的垄作根底上由原来的垄翻改为平翻,改畜力为机械动力,实行翻耕、深松与耙茬相结合。作用目的:保墒、抢农时,提高早春地温,防止风蚀,为进一步培肥地力,应将秸杆还田与少免耕相结合,同时解决秸杆掩盖条件下地温上升及作物出苗等技术问题。
〔二〕华北地区主要措施:实行两熟制,秋季麦种前进展土壤根本操作,多承受翻耕或旋耕,下茬免耕套种或免耕〔缺茬〕播种。机械化秸杆还田尚在推广中,秸杆仍以翻埋为主,地面掩盖极少。20世纪70年月末期,原北京农大引进和试验少免耕技术原量,并研制了我国第一代免耕播种机,开展了夏玉米免耕掩盖技术的争辩及推广。
〔三〕西北地区:该区属于干旱半干旱地区,干旱少雨,坡地多,保土保水为该区土壤耕作的主要任务。生产状况:目前该区仍以传统耕作为主,保护性耕作主要微地型的水土保持耕作法,现代的秸杆掩盖与少免耕技术应用尚少。争辩现状:西北农业科技大学争辩的坡地水土保持耕作法、小麦和地膜掩盖耕作、小麦高留茬秸杆全程掩盖耕作;山西农科院试验成功的旱地玉米免耕整秸杆半掩盖技术;中国农业大学保护性耕作中心争辩的机械化免耕掩盖技术。
〔四〕南方地区:南方农田当前仍以传统耕作为主,根本耕作为畜力或机械翻耕。少免耕的主要内容是传统的免耕套作〔稻田套麦、油菜、紫云英〕与稻后板田播种小麦、油菜、绿肥等。另外还有两种近年开头流行水田少、免耕作法,一是针对西南地区冷漫田、烂泥田、深沤田等冬水田变传统平作为垄作,种植、养殖小培肥有机结合的水田半旱式少耕法,二是变稻田翻耕为旋耕。
五、我国保护性耕作技术进展存在的一些问题
〔一〕缺乏保护性耕作进展的总体规划,未形成适合不同地区耕作制度特点的保护性耕作技术体系,如西北及农牧穿插等干旱半干旱地区,虽然开头保护性耕作技术争辩多年,但缺乏区域进展总体战略指导,技术分散,未形成保护性耕作主导技术和配套体系。作为我国粮食生产区的东北平原、华北平原和长江中下游平原,由于多年来连续种植高产作物,土地重用轻养,导致土壤肥力和有机质下降,保护性耕作技术薄弱而且面积有限,此外,针对不同种植制度高产条件下的保护性耕作争辩少,局部地区实行保护性耕作技术后导致产量下降等。
〔二〕保护性耕作尚存很多配套技术问题没有解决
1、在土壤耕作方面没有形成与种植制度相适应的土壤耕作体系和轮作制。
2、缺少适合不同地区、不同种植制度的保护性耕作专用配套机具,而且已有的机具性能不完善。
3、低温问题特别是早春温度上升较慢,影响作物播种、发芽和幼苗早期生长及作物产量。
4、杂草问题,保护性耕作由于秸杆掩盖难于耕作,但当秸杆掩盖量增加到肯定程度时杂草就不成问题,但又不影响作物的播种,如何协调二者冲突也是尚需解决的问题。
5、施肥问题,特别是有机肥如何使用。
6、作物残茬掩盖引起的病虫草害变化,大量使用除草剂和农药造成的环境污染,土壤恶化处理技术及与其它农艺技术措施综合配套等问题亟需解决。
六、我省玉米保护性耕作技术争辩现状
〔一〕吉林省旱作耕作制度的变迁:50年月初是传统轮作制,依据作物种类的前茬,打算扣种、耲种、挤种、马拉机。60年月初是耕作制,机翻、机播、苗眼***中耕起垄。70—80年月是轮翻制,机械深耕、轮翻平播、重***后起垄和原垄机播,大型动力机械化平播后起垄。80年月中后期是免耕少耕,留茬免耕和旋耕除茬播种,灭茬起垄垄上播。90年月是轮耕制,灭茬、破旧垄、合垄,垄上播或三犁川打垄,坐水种。2022年以来是耕法,保护性耕作、宽窄行交替休闲耕作技术〔示范〕,通用播种机留高茬、灭茬、深秋起垄、***。
〔二〕九五以来,吉林省农科院争辩的几项保护性耕作技术模式:1、玉米宽窄行留茬交替休闲种植技术;
2、均匀垅平作留高茬行间种植技术;
3、窄开沟、深开沟、浅覆土、重***抗旱保苗技术。七、玉米宽窄行留茬交替休闲种植技术
1、操作规程:
把现行耕法的均匀垄〔65cm〕种植,改成宽行90cm,窄行40cm种植,宽窄行种植追肥期在90cm宽行结合追肥进展深松,秋收时苗带窄行留高茬〔40cm左右〕。秋收后用条带旋耕机对宽行进展旋耕,到达播种状态,窄行〔苗带〕留高茬自然腐烂还田。其次年春季,在旋耕过的宽行播种,形成的窄行苗带,追肥期,再在的宽行中耕深松追肥,即完成了隔年深松、苗带轮换、交替休闲的宽窄行耕种。
示意图:
50-55cm
第一年:
40cm
90cm
40cm
90cm
图例:
植株 高茬 深松
2、技术要点:
通过缩小种植带窄行行距,加宽深松工作带〔宽行〕,实施宽行追肥期宽幅深松,留高茬自然腐烂还田,秋季宽行旋耕整地,翌年春形成的窄行周密播种,实现宽行和窄行交替休闲。
①宽行追肥期宽幅深松:在玉米拔节期结合追肥进展深松,可以打破犁底层,加深耕层,改善耕层物理性状,削减径流,接纳和储存更多的降水,形成耕层土壤水库,可做到伏雨秋用和春用,提高自然降水利用效率。
②高茬自然腐烂还田:玉米秋收时留高茬,是目前东北地区农肥资源缺乏,秸秆安全还田尚无良法,实行留高茬自然腐烂还田,具有增加土壤有机质、培肥地力、削减土壤风蚀的作用。
③秋季宽行旋耕整地:在追肥期深松的根底上,收获后在宽行旋耕一次,到达播种标准。翌年春季不整地直接播种,有利于保墒、保苗。
④窄行周密播种:周密播种系指精细整地和精量播种,窄行周密播种系指在秋季精细整地的根底上,在上年宽行实行精量播种。可节约用种量,降低本钱。
⑤交替休闲:系指苗带隔年轮换后形成的宽行和窄行交替休闲。具有恢复地力、保证苗带处于良好的土壤环境,通过建立土壤水库,为作物生育期间供给充分的水分,保证苗期生长,解决春季水分供求冲突。
3、解决生产上存在的主要问题
现行耕法:①春秋两季整地土壤失墒较重,夏季地表径流严峻,降水利用效率低。②实施秸杆还田困难,土壤风蚀严峻,土地用养失调,黑土层变薄。③耕作层变浅,犁底层加厚。④田间作业环节多、本钱高。
耕法:①伏深松建立土壤水库,秋旋耕一次整地备来年种床。②留高茬〔40cm〕自然腐烂还田,增加土壤有机物料。
③隔行深松,打破犁底层,改善土壤构造。④削减作业环节,降低生产本钱。
4、宽窄行交替休闲种植与现行耕法土壤养分含量与物理性状变化比较,见图表:
,,,速效氮有所降低,主要缘由是宽窄行种植实行半秸杆还田,七年的秸杆还田,秸杆在分解过程中要消耗一些N素,没有特别的增施N肥调整C、N比。
土壤容重降低,见以下图:
土壤速效养分变化状况〔单位ppm〕
115
250
200
150
100
50
0
宽窄行种植前
速效氮速效磷速效钾
宽窄行种植7年后
,,,速效氮有所降低,主要缘由是宽窄行种植实行半秸杆还田,七年的秸杆还田,秸杆在分解过程中要消耗一些N素,没有特别的增施N肥调整C、N比。
土壤容重降低,见以下图:
1
0
0-20cm
宽窄
均匀垅
20-40cm
土壤硬度下降,见以下图:
不同处理土壤硬度变化〔单位:kg/cm2〕
6
3 3
14
12
10
8
6
4
2
0
宽行 窄行
10cm20cm30cm40cm50cm
均匀垅
宽
窄
均匀垅
10cm
3
20cm
30cm
3
40cm
50cm
6
土壤通透性增加,见以下图:
不同处理土壤总孔隙度变化状况〔%〕
70
60 62
50
40
30
20
10
宽行窄行均匀垄
0
0-20cm 20-40cm
定位试验争辩结果说明,—。0—50cm土壤水分全生育期平均统计结果:
年度
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
2022
宽窄行
均匀垄
比较
+
+
+
+
+
+
+
+
项目
年份
单产〔kg/hm2〕
增产幅度〔%〕
经济系数〔%〕
处理
宽窄行
现行耕法
增产效果明显(定位试验产量结果——四密25):
1997
2022
2022
2022
---
2022
2022
---
2022
2022
---
2022
平均
1997
100
2022
100
2022
100
2022
100
---
2022
100
2022
100
---
2022
100
2022
100
---
2022
100
平均
100
宽窄行与CK比较
+
+
+
5、生产应用需留意的几个问题:
①本技术模式适宜在雨养农业区及类型区的推广应用。
②应留意选择耐密品种,播种时要加大密度。
③基肥〔底、口肥〕和追肥相结合,磷、钾肥和1/4氮肥作基肥,其余的3/4氮肥在玉米拔节前结合深松追施。
④照实行一次性施肥,要保证侧深施,侧5—8cm,深8—10cm。
⑤承受机械化半精量〔加密〕播种为主。
⑥假设追肥期遇到干旱,深松期应适当延后,深松的深度不宜过深,把握在30cm以内。
⑦秋收时玉米留高茬40-50cm,要准时旋耕,旋耕不宜过深,8-12cm,以床土平面平坦碎土好到达播种状态为标准。八、推广保护性耕作亟需解决的几个问题
〔一〕保护性耕作条件下配套高产栽培技术争辩。
〔二〕病/虫/草害的防治。
〔三〕型机具的研制。
〔四〕适宜轮作期限等问题。
九、关于加强保护性耕作技术推广的几点建议
〔一〕要连续加以宣传,提高公众生疏。
〔二〕建立相对统一的技术标准,争辩推广有的放矢。
〔三〕加强多学科的协作及政府、农民等相关部门的联合。
〔四〕建议进展保护性耕作技术补偿制度。
公主岭市农业科技入户办公室整理 2022年7月3日