土壤肥沃耕层模式创建机理与效益分析

徐志莹　陈波

摘要：多年的不合理耕作使耕层形成坚硬的犁底层，导致耕地地力严重下降。针对土壤耕层的理化变化，提出一种土壤肥沃耕层创建模式，分析在沈阳市耕地中应用的综合效益，为提高沈阳地区的耕地地力提供参考。

关键词：土壤;耕层;综述;效益

中图分类号：S158    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）06-0111-02

土壤是农业生产的重要物质条件，肥沃土壤是保证农业丰产的重要条件，合理的耕层结构有利于农作物高产稳产和可持续发展。然而，多年的不合理耕作形成坚硬的犁底层，导致耕地地力严重下降。为此，针对土壤耕层的理化变化，提出一种土壤肥沃耕层创建模式，并分析其在沈阳市耕地中應用的综合效益，为提高沈阳地区的耕地地力提供参考。

1 土壤耕层的变化

长期以来，人们对耕地的连续高强度开发和不合理使用，造成土壤有效耕层变浅和犁底层加厚。耕层有效土壤数量明显减少的同时，有机质含量降低，供肥供水能力减弱。土壤耕层的“浅、实、少”问题，限制作物根系生长发育，不仅严重影响水分和养分的高效吸收，也使作物的抗倒伏能力下降。农业抵御自然灾害能力的降低，制约粮食作物的高产和稳产。

1.1 板结层加厚

多年形成的板结层，使土壤的透水性差，正常降水和灌溉时入渗速度减缓，降低灌溉效果。在作物需水量一定的情况下，不得不增加灌溉次数，造成水资源被大量浪费。

1.2 耕层变浅

耕作深度不够导致耕层变浅和犁底层上移，土壤容重增加、土壤孔隙度减少，蓄水能力降低，隔层以下的地下水不能及时被作物吸收利用。在降水或灌溉不及时情况下，土壤失墒较快。耕层变浅影响土壤耐旱、蓄水、降渍等抗逆性能，抗御自然灾害的缓冲性明显下降，水资源和肥料利用率低，成本居高不下，最终导致农业减产减收。

1.3 犁底层坚硬

犁底层坚硬，密度大，孔隙度低，减弱耕作层和心土层之间的水肥疏通性。农业区的耕地普遍存在“小雨小涝、大雨大涝，无雨旱灾”的现象。雨季集中时，雨水不能及时下渗，雨水稍大就会形成地表径流，出现内涝渍害甚至造成大量水土流失。在干旱天气，心土层水分又难以向耕作层移动，迅速干透。这种易涝易旱的生产环境，给农业生产造成巨大损失。

1.4 土壤肥力下降

人们缺乏对土壤肥力的正确认识，多采取掠夺式生产方式，过度消耗地力;施肥技术比较落后，未能科学合理的使用肥料，表现为化肥施用量比较大，很少甚至不施用有机肥;为达到提高作物产量的目的不断增加施肥量和种类，导致土壤结构发生变化，酸化、盐化、板结现象严重。由此诸多原因致使土壤养分比例失调，导致土壤肥力下降。

2 土壤肥沃耕层模式创建

2.1 原理

土壤肥沃耕层模式创建可利用秸秆掩埋深耕犁机组完成。秸秆掩埋深耕犁机组是土壤耕作技术和秸秆掩埋还田技术的集合体，可一次性完成土壤耕翻与秸秆掩埋还田作业。作业时翻转土层和松碎土壤，将土壤表层的秸秆与作物残茬翻入35～40 cm土层深处，构建土壤肥沃耕层。通过优化耕层结构中的水肥气热条件，形成良好的土壤耕层，有效增加土壤有机质含量、改善土壤耕层构造、促进作物增产。

2.2 主要技术

翻耕可以打破犁底层，将一定深度的紧实土层变为疏松细碎的耕层，从而增加土壤孔隙度，利于接纳和贮存雨水，促进土壤中潜在养分转化为有效养分和促使作物根系的伸展。

秸秆还田能提高土壤有机质积累和养分含量，改变土壤腐殖质组成及特性，改良土壤结构，容重下降，孔隙度增加，增加土壤微生物数量，使土壤容重降低，通气空隙和大粒径团聚体增加，耕层土壤疏松，并能影响作物生长发育，促进作物产量提高。

二项技术集合能创建出良好的耕层构造，使土壤具有一定的容重保持和调节能力，进而协调并使土壤具有适宜的水肥气热条件。一方面能促进耕层中矿质化作用，加速养分的释放，为作物根系提供良好的土壤环境，使作物根系“吃饱喝足住好”。另一方面，能更好地促进耕层内腐殖化作用，保存和积累有机质，从而培肥土壤，为夺取作物高产、稳产、优质打下基础。

3 效益分析

秸秆掩埋深耕犁是一种培肥土壤的复式深耕犁，用于土壤翻耕和秸秆掩埋还田，可以同时获得土壤耕翻与秸秆掩埋还田作业效果。土壤耕作技术和秸秆掩埋还田技术的结合，能够创建良好的土壤耕层。

3.1 经济效益

3.1.1 增产增收 大田对比试验结果表明：连续3 a使用秸稈掩埋深耕犁作业的地块，有机质增加0.105%，碱解氮增加10%。从玉米的植株长势和产量来看，与未实行秸秆还田的地块相比，秸秆掩埋深耕地块的玉米秸秆株高增2.8～6.0 cm，茎粗增加0.2～0.7 cm，穗长平均增加0.4 cm，穗粗增加0.2～0.5 cm，秃尖减少0.2～0.7 cm，穗粒数增加19.6～128粒，百粒质量增加0.6～3.9 kg，增产率高达11.6%～27.1%。

3.1.2 节约成本 将秸秆资源用来还田，能够增加土壤中的有机物质，从而减少化肥的使用量，节省购买化肥的资金投入。节省下来的资金用于其他方面投资，可产生一定的经济效益。

玉米秸秆还田500 kg/667 m2，相当于施用杂肥2 500 kg、碳铵11.7 kg、硫酸钾1.75 kg。还田1 a后，土壤有机质含量相对提高0.05～0.23%，全磷平均提高0.03%，速效钾增加31.2 mg/kg，土壤容重下降0.03～0.16 g/cm3，土壤孔隙度提高2%～4%。连续多年秸秆还田的耕地，不仅能提高磷肥利用率和补充土壤钾素的不足，地力亦可提高0.5～1.0个等级。

3.1.3 经济效益估算 辽宁省年产秸秆约1 575万t，扣除作燃料和饲料的部分外，还有1 000多万t的秸秆剩余。按每667 m2还田玉米秸秆500 kg计算，相当给133.3万hm2土地施肥，即施用杂肥2 500 kg、碳铵11.7 kg、硫酸钾1.75 kg。按碳铵800元/t、硫酸钾3 500元/t计算，则133.3万hm2土地可节省碳铵费用18 720万元、碳铵费用12 250万元。

按玉米产量650 kg/666.7 m2、增产率11.6%计算，则增产量为75.4 kg/666.7 m2。玉米价格为1.4元/kg，则133.3万hm2田地可增收211 120万元，经济效益十分可观。

3.2 生态效益

以往的秸秆还田方式是将秸秆置于土壤表层，容易造成秸秆棚架和作物根悬浮，影响下茬作物播种和幼苗生长。秸秆掩埋深耕犁既翻转土层、松碎土壤，又将土壤表层的秸秆和作物残茬翻入35～40 cm土层深处，使秸秆尽快腐熟，为作物生长提供营养。同时，深耕还能提高土地肥力。据调查，长期旋耕使土壤水分流失增加20%，肥料利用率仅30%左右，每667 m2小麦减产40 kg、玉米减产50 kg左右。而土地深耕后可增加肥料的溶解能力，减少化肥的挥发和流失，从而提高肥料的利用率。经过一次深耕，每667 m2耕地的蓄水量可增加10 m3以上，土壤蓄水能力是浅耕的两倍。此外，土地深耕能够削弱地表径流强度，缓解地表径流对土壤的冲刷，减少水土流失，有效保护土壤。

4 结语

将农作物秸秆粉碎进行深耕还田，是落实国家地力保护政策的有效途径，不仅解决秸秆处理问题，还能提高土壤肥力。秸秆中含有氮、磷、钾、镁、钙、硫等元素，是农作物生长所必需的营养元素，将其还田有利于农业可持续发展。

参考文献

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Analysis on the Creation Mechanism and Benefit of

Fertile Soil Tillage Layer Mode

XU Zhiying， CHEN Bo

（Anshan Agricultural Machinery Technology Extension Center， Anshan Liaoning 114002， China）

Abstract： Years of irrational cultivation have resulted in the formation of a hard plow bottom， resulting in a serious decline in cultivated land fertility. According to the physical and chemical changes of soil tillage layer， this paper put forward a fertile soil tillage creation mode， and analyzed its comprehensive benefits in Shenyang， so as to provide reference for improving the soil fertility of Shenyang area.

Key words： soil; plough layer; summarize; benefit

收稿日期：2021-08-15

作者简介：徐志莹（1973—），男，教授、研究员级工程师，从事农业机械化技术研究及推广工作。