旱作农田土壤风蚀防治的保护性耕作技术研究

【摘要】：近年来,沙尘暴的频繁发生引起了全社会对土壤风蚀的广泛关注。土壤风蚀不仅是干旱、半干旱地区风沙流、沙漠化与沙尘暴灾害的重要因素,而且能够造成地表土壤颗粒在时空上的重新分布和分选,对我国农业生产活动乃至社会经济的可持续发展产生了深刻、深远的影响。在我国北方旱作农业区,由于生态环境脆弱,耕作技术简单粗放,尤其是在冬春季节,农田无植被覆盖、地表裸露、土壤干燥,再加之不合时宜的传统翻耕,造成了严重的农田土壤风蚀。所以,研究如何改变旱作农业区传统耕作技术,建立既能提高作物产量又能防治土壤风蚀的保护性耕作技术就成为促进农业持续发展和建设良好生态环境的重要途径。 结合国家“十五”科技攻关项目“沙区农田、草地土壤风蚀防治技术研究”的开展,本研究的主要目的在于通过实验研究,以第一手资料定量对比旱作农业区不同保护性耕作措施在保蓄水分、促进作物生长以及防治土壤风蚀等各个方面的优劣,从而综合设计出符合我国旱作农业区生产实际的防治土壤风蚀的农田保护性耕作新技术。 本实验以内蒙古太仆寺旗小河套村为研究区,在作物(油菜)发育期间布置了免耕、深松、传统翻耕、翻耕覆盖、浅耕、垄15cm(1:12)、垄25cm(1:6)、垄15cm(1:6)和垄25cm(1:24)等9种耕作措施的实验观测;在农田休闲期共布置了翻耕覆盖、传统翻耕、深松、浅耕、垄作处理、小麦高茬(45cm)、小麦低茬(10cm)、油菜高茬(45cm)、油菜低茬(10cm)、胡麻低茬(10cm)等13种耕作措施的实验观测。采用野外实地观测、风洞实验和室内数据分析等方法对以上各种耕作措施下的土壤水分、作物、近地面风况以及土壤风蚀状况等进行了系统观测。 本研究在不同耕作措施土壤水分、作物、近地面风况以及土壤风蚀状况等方面的基本结论为: (1)不同耕作措施下的土壤水分状况在9种耕作措施中,油菜发育期间0~70cm深度土壤水分随时间的波动趋势基本一致;垄作处理0~70cm土壤水分含量较高,免耕、浅耕相对较低,翻耕覆盖、深松耕作、传统翻耕相对居中。 秋收后,秸秆还田翻耕、深松耕作、传统翻耕、免耕低茬(茬高10cm)和免耕高茬(茬高45cm)等5种措施土壤水分随深度的波动趋势也基本一致;比较而言,免耕高茬措施0~30cm土壤水分含量较高,深松耕作和传统翻耕相对居中,秸秆还田翻耕和免耕低茬相对较低。 (2)不同耕作措施对作物的影响 在9种耕作措施中,翻耕覆盖措施下油菜高度、盖度最大,免耕措施下油菜高度、盖度最小,翻耕覆盖措施下油菜高度、盖度均值分别较免耕措施下高度、盖度均值的增幅为63.17%和220.00%;观测期内,9种耕作措施下单株鲜物质重量、单株干物质重量和1m2干物质重量均呈现出增大趋势,翻耕覆盖措施下单株鲜物质重量、单株干物质重量和1m2干物质重量增幅最大,免耕增幅最小;9种耕作措施中,翻耕覆盖措施的单株鲜物质重量、单株干物质重量、1m2干物质重量和分器官干物质重量最大,免耕最小;9种耕作措施中,翻耕覆盖措施不仅千粒重、茎杆重最大,而且理论产量、实际产量也最高,实际产量的增产幅度约为免耕小麦产量的23.33%。