黄土高原旱作区的秸秆还田覆盖技术

黄土高原旱作区的秸秆还田覆盖技术

保护性耕作技术现在，世界干旱加剧，许多国家面临着水资源匮乏的问题，农业的发展受到严重限制。传统的农业耕作制度暴露出明显的弊端。因此，保护水资源、土地和环境的农业技术得到了人们的尊重。1国外农业保护技术的发展1.1保护性耕作得到发展,通过改20世纪30年代,美国发生“黑色风暴”,美国人首先在西部地区进行了保护性耕作的研究和应用。30~40年代,采用秸秆覆盖法,控制了西部大草原的风蚀。50~60年代,增加了垄作法,减轻了土地侵蚀,改善了排水性。70年代,人们认识到保护性耕作应该和土壤的营养管理、排水及杂草控制结合起来,为了减少土壤翻耕和残茬翻埋,研制了凿形犁。同时,免耕播种机也得到了广泛应用。90年代,覆盖耕作、减耕、少耕仍然采用,不过,为减少径流和蒸发,要求地面覆盖率不小于30%。除草剂的应用减少了耕作次数和秸秆翻埋。这个时期,带状耕作有了较快的发展,它的优点是可以用普通播种机进行播种。60多年来,随着农具、农药技术的改进,保护性耕作得到了迅速发展。1998年,美国27%的农场采用少耕、免耕、带状耕作、垄作等方式,面积达37%。2000年,采用保护性耕作的面积达2400万hm2。1.2秸秆还田覆盖目前,澳大利亚农业生产中,大多采用免耕、少耕等秸秆覆盖保护性耕作技术。旱作农业区田间耕作多数用翼形铲代替了铧式犁,进行不翻动土壤的浅松作业,疏松地表5~10cm的土壤,这样既可切断上茬作物和杂草的根系,又可疏松土壤,利于新茬作物的生长,还降低了生产成本。秸秆还田覆盖已成为澳大利亚可持续农业生产的重要措施之一。各种作物的倒茬轮作是使少耕、免耕技术有效应用的辅助性措施。许多农场通过牧草、水稻、小麦、三叶草等作物的倒茬轮作实现了耕地养分的供求平衡,减少了同种作物连作带来的病虫害。经3~5年连续的少耕、免耕轮作后,再进行一次耕翻作业,以消除杂草和病虫害。1.3减少土地耕作体系加拿大有4100万hm2耕地,其中85%位于加拿大西部的大草原地区。为了减少风蚀、水蚀,加拿大采取了少耕耕作体系和免耕耕作体系。1996年,23%的大草原耕地实施了少耕耕作体系,12%的耕地实施了免耕耕作体系,并用除草剂代替耕作除草。1996年,加拿大保护性耕作面积达495.5万hm2,占耕地面积12%。在保护性耕作技术中,使用最多的播种机械是气力播种机。加拿大的保护性耕作明显提高了土壤的含水率和水的利用率,减少了土壤的水蚀、风蚀,对改善西部大草原的生态起到了重要作用。2我国保护性农业技术的发展2.1机械化保护性耕作技术体系针对山西省农业干旱少雨、土地贫瘠、水土流失严重的情况,1992年,山西省农机局和中国农业大学受澳大利亚国际农业研究中心协助,在山西省寿阳市和临汾市进行旱地玉米和小麦保护性耕作试验研究。从1996年开始扩大示范区域,建立临汾、寿阳、临猗、泽州、浮山、高平、潞城7个重点推广试验区,主要对免耕、少耕、深松免耕、深松少耕、机械化旱作农业5种保护性耕作技术体系与传统耕作进行对比试验,到1998年底完成了试验工作,临汾、寿阳获得了6个生产周期的试验。结果表明,保护性耕作与传统翻耕耕作相比有如下优点:①降低地表径流60%左右,减少土壤损失80%。②增加休闲期土壤贮水量,提高水分利用效率17%~25%。④改善土壤物理性状,增加土壤肥力,有机质含量平均每年递增0.06%。④增加产量,玉米平均增产16%,小麦增产13%。⑤减少生产作业工序2~4道,节约人畜用工50%~60%。⑥提高经济效益,收入增加20%~30%。⑦减少大风扬沙,抑制沙尘暴,保护生态环境。总结出了几种适合当地农业生产实际的机械化保护性耕作技术体系:一年一作的小麦少耕、免耕保护性耕作体系;一年一作的玉米少耕、免耕保护性耕作体系;一年二作的小麦、豆类保护性耕作体系;两年三作的小麦、豆类、玉米保护性耕作体系。到2000年年底,全省机械化旱作农业推广面积53.3万hm2,保护性耕作技术推广面积10万hm2。2.2推广阶段较少,且技术体系不完善,推广技术研究进展较为明显目前,保护性耕作已在河北、内蒙古、辽宁、陕西、甘肃等省(自治区)进行了试验示范和推广。2002年农业部在河北中北部、内蒙古中南部、山西北部、辽宁西部、陕西北部、甘肃东部以及北京、天津等地区选择建立了38个项目县进行保护性耕作技术示范和推广。近些年来,各省都根据本地情况,提出了保护性耕作的模式,如吉林省的“玉米宽窄行交互休闲种植新耕法”,辽宁省的行间秸秆铺放解决种床低温的技术,内蒙古自治区的苗带旋耕、播种联合作业的工艺,河北省的小麦免耕播种技术等。北方大部分旱作地区,这项工作起步较晚,技术尚不成熟,还存在技术体系不完善、保护性耕作机具不配套、可靠性不高、推广示范力度不大等一些亟待解决的问题。推行保护性耕作技术的关键机具是在秸秆覆盖条件下能够防止缠堵的免耕播种机。近来,西北农林科技大学推出的秸秆粉碎覆盖与播种施肥联合作业机解决了这个难题,实现了播种在前、秸秆覆盖在后的作业工艺。3常见的保护性农业技术方法和应用3.1耕作方式及秸秆覆盖率1988年开始,美国以秸秆覆盖率为主要指标划分耕作方式。播后地面秸秆覆盖率小于15%的松耕、翻耕及表土耕作的为传统耕作方式;播后地面秸秆覆盖率为15%~30%的多次表土耕作的为少耕方式;播后地面秸秆覆盖率大于30%的免耕或采用除草剂除草一次表土作业的为保护性耕作方式。3.2一些主要的保护农业模式和应用为叙述方便,均以一年一作的玉米保护性耕作为例加以说明。3.2.1秸秆还田模式作业工艺为:秋季收获、秸秆还田—春季施肥、播种、药剂除草(3次作业可一次完成)—秋季收获、秸秆还田。这种耕作模式将土壤耕作减少到最低程度,需要较高的管理水平。某一环节出了问题都不好弥补。免耕有利于抢种下茬作物,一次作业成本低。3.2.2秸秆还田与除草施肥作业工艺为:秋季收获、秸秆还田—春季施肥、播种、药剂除草(3次作业可一次完成)—中耕施肥(下年垄形在最后一次中耕中形成)—秋季收获、秸秆还田。如果前茬作物无垄,应在秸秆还田之前起垄,防止垄上秸秆集堆。美国采用免耕法耕作初期多数采用这种模式。垄作与平作相比,春季苗床升温快,可早播7~8天。因为有中耕,对药剂除草要求较低。3.2.3旋耕、播种、除草、除草、除草、除草、除草、除草、施肥还田作业工艺为:秋季收获、秸秆还田—春季施肥、苗带旋耕、播种(3次作业可一次完成)—中耕、药剂除草(可用刀齿重组旋耕垄间)—秋季收获、秸秆还田。这种模式对药剂除草要求较低,可用普通播种机播种。3.2.4深松机制:作为深松，作为地下水库作业工艺为:秋季收获、秸秆还田—秋季深松(也可同时施肥)—春季耙地两次、药剂除草—播种—中耕(可选)—秋季收获、秸秆还田。根据秸秆掩埋数量要求选择深松铲尖形式。这种模式可以建立地下水库,但不宜在湿润地区作业,以免土壤成块。它的缺点是作业程序多。3.2.5药剂除草,施肥—圆盘耙耕模式作业工艺为:秋季收获、秸秆还田(或秸秆直立过冬)—春季耙地两次、药剂除草、施肥—播种—中耕(可选)—秋季收获、秸秆还田(或者秸秆直立过冬)。根据要求,有时可增加一次深松。这种模式对药剂除草要求较高。圆盘耙易使土壤团粒遭到破坏,形成土壤板结,导致作物产量降低。3.2.6秸秆还田,除草除草作业工艺为:秋季收获(秸秆粉碎或直立过冬)—春季耙地、施肥、旋耕、播种、药剂除草—中耕—秋季收获、秸秆还田(或者秸秆直立过冬)。这种模式秸秆掩埋量大,地表平整,但干旱带不宜采用这种模式。3.3适时收获作业以上各种保护性耕作模式各有优缺点,可根据气象、地情等因素选用,也可进行必要的分解组合。秋季收获作业常和倒茬作物接续,进行下一轮的保护性耕作。由于各