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保护性耕作的优势及其在花生生产中的应用前景
日期:2012-03-07 作者:谢宏峰 迟玉成 许曼琳 樊堂群 禹山林 来源:《湖北农业科学》.-2011,(10).-4109-4111 6-1-3 点击:
 

 保护性耕作是一种先进的农业耕作技术。通过对农田实行免耕、少耕、作物秸秆覆盖地表,农药控制杂草和病虫害,从而减少风蚀、提高土壤肥力和抗旱能力,是具有生态保护意义的农业形式。保护性耕作技术自20世纪60年代传入我国后,国内科研工作者基于国外成熟的经验和已有技术,在保护国内生态环境和实现农业可持续发展方面开展了大量工作。我国目前保护性耕作发展迅速,华北地区90%的玉米采用了免耕栽培技术,山东省小麦2010年保护性耕作面积达到40hm2。花生保护性耕作的研究起步较晚,山东省花生研究所2009年开始连续两年承担了国家农业部花生免耕栽培技术推广项目,开展花生保护性耕作技术应用研究。就保护性耕作的优势和在花生生产中的应用前景进行了探讨,对推广花生保护性耕作,实现花生生产可持续发展和节本增效具有重要意义。

1  保护性耕作的起源及定义

    现代土壤保护耕作技术起源于美国,20世纪30年代美国发生特大“黑风暴”,造成农田肥沃表土大量损失,生产能力下降,促使美国在世界范围内较早地开始对保护性耕作的方式、效益等诸方面进行研究,并提出了一套较为完整的以免耕法、秸秆覆盖、带状耕作等保护性耕作技术,且进行了大面积的示范推广,并逐渐在世界范围内推广。

    保护性耕作有各种不同的说法,目前还没有统一的定义。张海林等认为,保护性耕作是指通过少耕、免耕、地表微地形改造技术及地表覆盖、合理种植等综合配套措施,从而减少农田土壤侵蚀,保护农田生态环境,并获得生态效益、经济效益及社会效益协调发展的可持续农业技术。这一定义比较符合中国的实际情况。保护性耕作和通常所言的少耕、免耕、秸秆覆盖是一个范畴的概念,只是保护性耕作的含义更加宽泛。

2  保护性耕作的优势

2.1  控制水土流失,减轻土壤侵蚀,提高水分利用率

    少耕、免耕等保护性耕作大大减少了对土壤的扰动,且地表经常覆盖秸秆、残茬等.有效减少了地表径流,对改善土壤环境,控制水土流失具有显著作用。Sturgul等研究表明,与翻耕相比少耕可减少地表径流23%72%,减少土壤流失24%64%,免耕减少地表径流59%100%,减少土壤流失71%100%;我国农业部保护性耕作研究中心经过9年的试验测定,发现与传统耕作技术相比保护性耕作技术减少地表径流量50%60%,减少土壤流失约80%,增加土壤蓄水量16%19%,提高水分利用率12%16%。保护性耕作使蓄水保墒能力增强,充分提高对自然降雨的利用率。杜兵等对6种保护性耕作法和传统耕作法进行了连续6年的田间对比试验,结果表明,采用保护性耕作法的冬小麦地夏季休闲期蓄水量明显高于传统耕作,平均多蓄水9%,水分利用效率比传统耕作平均高13.2%

    保护性耕作措施对减少多风地区风蚀作用更为明显,保护性耕作因土壤扰动较少,保护地表土层结构,增强土壤抗风蚀性;地表覆盖残茬后土壤表面粗糙度加大,可减小风速,阻止土壤颗粒被风吹走,保护性耕作能够减少田间大风扬尘50%60%

2.2  改良土壤结构,提高土壤微生物量及有机质含量

    大量研究表明保护性耕作对改善土壤理化性质具有积极的作用。我国农业部保护性耕作研究中心经过9年的试验测定研究表明,保护性耕作增加土壤有机质含量0.3~0.6g/kg;高焕文等多年研究表明,保护性耕作比翻耕土壤有机质年均提高0.30.5g/kg。刘世平等研究表明,连续11年少耕和免耕使土壤有机质、全氮、速效钾等在上层富集和积累,提高土壤耕层养分含量。保护性耕作对土壤微生物和蚯蚓等小动物也有一定影响。Hofich等长期对壤土、沙质壤土采取保护性耕作和常规耕作进行了研究,结果发现保护性耕作能明显刺激冬小麦、冬燕麦、玉米根际微生物量,特别是土壤杆菌、极毛杆菌的量得到较大的提高;高云超等发现多年连续免耕和秸秆覆盖可提高010cm土层土壤细菌总数、放线菌数和棒状细菌数量,使芽孢杆菌数量增多几倍:Adem等研究表明少耕覆盖种植两年后蚯蚓数量为常规种植的3倍;Langmaack等研究了不同耕作方式土壤中的蚯蚓和蚯蚓穴位的数量,得出保护性耕作相对于常规耕作而言有更多的蚯蚓和蚯蚓穴位的数量,而这些因素对重造土壤结构有极大的作用。

2.3  增产作用

    合理、适宜的保护性耕作措施可以提高作物产量,大多研究结果表明,稻、麦产量少耕和免耕处理高于或相当于常规耕作;Tisdall等研究证实少耕覆盖玉米具有增产趋势:Campbell等研究大豆采用保护耕作的效果证明,少耕和免耕条件下可获得高于或相当于常规耕作的产量。张海林等研究表明,在华北平原夏作一季免耕夏玉米产量比传统耕作提高10%以上;李洪文等试验表明,保护性耕作的玉米产量平均比传统耕作方式高11%14%

2.4  减少用工,降低成本,增加收入

    保护性耕作与翻耕比,减少生产作业工序23道,或实行复式作业,能够降低作业成本20%左右;保护性耕作能够节约人畜用工量50%60%,增加纯收入20%30%;采用免耕和少耕代替传统耕作时,可分别降低燃油消耗70%50%以上,节约劳动力30%以上。

    此外,Lal等和Lal最近指出,免耕可以减少温室气体的排放,有利于生态环境的改善。

3  花生保护性耕作研究进展及存在问题

3.1  花生保护性耕作研究进展

    花生的保护性耕作起步较晚,推广规模、应用范围、技术内涵等都有很大的局限性。目前国内关于花生保护性耕作的研究较少,仅有个别报道,王慧新等研究表明,秸秆覆盖还田能够显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶的活性,同时对花生产量和水分利用率影响显著;潘德成等研究表明,花生间作玉米秸秆和玉米高留茬具有良好的防风、保土和保水效果。

3.2  花生保护性耕作存在的问题

    相对于水稻、玉米和小麦等作物,花生保护性耕作的研究水平低,推广面积小,存在的问题还很多。在花生免耕栽培项目执行过程中,发现以下几方面问题:第一,免耕加重花生田病虫害和杂草的发生,这也是以少耕、免耕为核心的保护性耕作技术在不同作物中普遍存在的问题。尤其“小麦-花生”免耕方式,花生田蚜虫发生严重,一年生禾本科杂草、作物自生苗和多年生杂草较多,造成作物减产。解决这一问题需要筛选多种高效、低毒的药剂,对施药时间和用量进行研究,形成一套免耕田花生虫害和杂草防治的有效技术;第二,机具配套不完善,直接影响了保护性耕作的效果,有些机具还需进一步开发完善;第三,低温问题,免耕由于秸秆覆盖造成地温较低,易发生烂种现象;第四,易出现花生出苗不整齐或幼苗较弱的现象。这些问题需要在以后的研究中予以重视,逐步解决。

4  花生保护性耕作应用前景展望

    保护性耕作是以保护资源、保护环境、实现农业可持续发展为出发点,将生态、经济和社会效益三者很好地结合在一起、发展保护性耕作是提高耕地质量、增强农业综合生产能力、保护环境、促进农民增收、推进农业可持续发展的重要措施。

在新的历史条件下,一方面为了提高市场竞争力,花生栽培技术开始向低成本、优质、高效方向转变;另一方面,为了可持续发展、保护环境、实现人与自然的和谐,花生栽培必须向节能、生态、安全的方向转变,以少耕、免耕为核心的保护性耕作技术顺应这一转变,对我国花生生产可持续发展作用甚大,进一步加快花生保护性栽培技术的研究推广,是花生生产的必然趋势。目前花生保护性耕作的研究水平低,一些基本机理和生产技术问题亟待研究,在全方位系统研究基础上,逐渐完善适用于不同花生产区的保护性耕作技术体系模式及适宜的作业机具,制订出相应的技术规程,应是花生保护性耕作今后研究的重点与核心。

 

(本文作者:山东省花生研究所/国家花生工程技术研究中心,山东青岛 266100)

(采编:shench)

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