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保护原理性耕作增产机理及松土原理

[日期:2017-03-10] 来源:利发国际  作者:admin [字体: ]

保护性耕作与传统耕作相比较,使农作物增产主要有两方面的有利因素,即土壤水分的增加与土壤肥力的提高。对于旱区农业,这是提高产量的最重要的因素。

第一、蓄住天然降水,增加土壤水分

旱作农业没有灌溉条件,土壤水分主要来自于天然降水。雨水消耗主要分为三部分:第一是径流损失,它是指在降雨的时候,降水速度大于入渗速度,雨水还没来得及入渗到土壤里,就以地表径流的形式流走了。第二是土壤水分的蒸发。第三才是供给作物生长需要的有效水分。据测定,我国北方地区平均径流占降雨量的15%左右,坡地可能达到30%以上;蒸发量占降雨量的50%~60%左右;供作物利用的有效水只能占到20%~30%左右。要想增加土壤有效水分,只能减少径流,减少蒸发,增加土壤水能力。

一、保护性耕作减少地表径流

地表径流发生的原因是降雨的速度超过入渗速度,不能下渗的雨水就会沿地表流走。没有覆盖物的土地,雨水直接拍击土壤,特别是翻耕、耙耱过的土地,雨滴拍击使土粒细碎化,所形成的粘体很快封闭填满土壤的表面孔道,形成所谓“结壳”(板结),阻隔水分入渗,使径流增加。反之,秸秆残茬覆盖的地表,接受雨滴冲击的首先是地面覆盖物,地面覆盖物对雨滴起到缓冲和吸附作用,有利于水分的入渗,即使来不及下渗的水分,发生小的径流又受到秸秆残茬的阻拦,增加了水分的入渗时间,使天然降水就地拦蓄,就地入渗。

保护性耕作技术增加深松作业,可打破多年翻耕形成的犁底层,加深耕作层,降雨时雨水顺着深松沟很快入渗,在犁底层以下形成土壤水库,极大地减少了径流发生,保存了土壤水分。

二、保护性耕作减少土壤水分蒸发

降于地表的雨水,有60%左右被蒸发,这是主要消耗,也是无效消耗。如何有效地减少地表水分的蒸发损失是提高雨水利用率的有效途径。

传统耕作法对地表进行反复的翻耕、犁耙和旋耕,使土地留下疏松而裸露的蒸发面,在风吹日晒下使大量土壤水分蒸发损失。翻动土壤次数越多,深度越深,大气越干燥多风,水分损失也就越多,留在土壤里供作物吸收的水分就越少。保护性耕作法的核心,就是用秸秆残茬覆盖地表,采用少耕或免耕、尽量少翻动土壤,是一项行之有效地减少土壤水分蒸发的工程措施。因为秸秆残茬覆盖地表,可以避免太阳对地面的直接照射,降低了地面温度,有了覆盖物使地表风速减缓,从而减少土壤水分的蒸发。

三、保护性耕作提高水分利用率

土壤是一个看不见水面的“水库”,具有巨大的蓄水容量。在作物整个生长过程中,对水分的需求是连续不断的,土壤对水分的保蓄能力增加了,即可实现对作物供水的连续性。

保护性耕作减少地表径流,提高土壤蓄水保墒能力,从而提高了水分利用率。同时保护性耕作的秸秆残茬覆盖还田,增加土壤中的有机质,使土壤团粒结构改善。团粒结构好的土壤可以蓄存大量的毛管水,使土壤蓄水能力提高,这是发挥土壤水库的关键,并且对水的调节能力增强,水可以沿毛细管移动,作物需要的多,水分上移的快,需要的少上移的慢。自然可提高水分利用率。

第二 、秸秆残茬覆盖还田,提高土壤肥力

保护性耕作是将大量秸秆残茬通过覆盖的方式还田,直接增加土壤有机质,减少耕作,特别是取消翻耕,可间接增加有机质,其机理主要是翻耕时,土壤中的有机碳与空气接触被氧化,形成气态CO2而释放到大气中去。土壤中CN含量降低不仅影响土壤肥力,而且影响土壤结构以及微生物的活动。

一、有机质对土壤肥力的影响有以下几个方面:

1土壤有机质是作物养料的重要供给源。土壤有机质中含有大量的碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、锰、铜、钼、氯等以及其它的微量元素,这些元素都是作物生长所必需的。因此土壤有机质是作物生长所需的各种养料的供给源,是土壤肥力的一个重要指标

2、有机质能提高土壤的保水保肥能力。土壤有机质在微生物的作用下,可发生分解并转化,合成为复杂的腐殖质,腐殖质属于有机胶体,具有巨大的表面能,能够吸收并保持大量的阳离子养分和水分,其吸收力比粘粒大十几倍至上百倍,例如粘粒的吸水率一般为50%~60%,而腐殖质则为500%~600%,一般土壤对阳离子的吸收量一百克土为550mg当量,而一百克腐殖质却能吸收180200mg当量的阳离子。由此可见,土壤中的有机质越多,腐殖质含量越高,土壤的保水保肥能力就越强。

3、有机质能改善土壤的物理、化学和生物性质。土壤腐殖质是一种弱酸,它的盐类具有良性胶体作用,可以缓冲土壤的酸碱变化,平衡土壤酸碱度,对作物的正常生长非常有利。

二、保护性耕作的松土原理

保护性耕作松土原理主要靠下面四条途径:

1、根系松土:作物的根系腐烂后,留下大量孔道,时间愈长,通道愈多。但一经翻耕,全部破坏。

2、蚯蚓松土:蚯蚓不断挖掘的孔道、疏松土壤、创造良好的耕层。

3、结构松土:保护性耕作增加土壤团粒结构,有利形成稳定疏松的耕层。

4、胀缩松土:土壤冬冻春融,干湿交替,使土壤趋向疏松、孔隙度增加。 

由此可见,保护性耕作的耕作与传统耕作截然不同。传统耕作依靠机械、物理的外力手段,可以立即疏松土壤。但疏松后的土壤会不断被压实或自然回实,需要经常进行耕作,才能保持疏松的状态。

保护性耕作的松土则不需外力,是缓慢的、自然进行的过程。但疏松的土壤形成后,可自然恢复、保持疏松,不需要再耕作。相反,其间如进行翻耕、旋耕等作业,还将阻碍、甚至破坏土壤疏松的过程。

第三、保护性耕作可使土壤逐步肥沃

保护性耕作能增加土壤有机质,形成具有良好结构的土壤,使一般土壤逐步改良为肥沃土壤。经连续十余年的保护性耕作地与传统耕作田对照有以下特征:

一、土壤结构性能好,蓄水保墒能力强。

1、表层010cm结构体很疏松,团聚性很明显。土体基本上有许多大小不一的团粒组合而成,小的约为0.05mm,大的约12mm,较大的团粒多由几个或十几个微团粒组合而成,由小而大形成多级团聚体。各级团聚体都是由腐殖质胶结而成,呈水稳性团粒结构,呈棕褐色。

2、结构体的孔隙多,孔型多样。不同大小的团粒相互垒叠,构成多种形状的孔隙,孔隙直径多在0.050.3mm之间,土壤空隙率适中。上述这种良好的团粒结构土壤,再加上土体构造好,土壤的蓄水保墒能力必然强。在雨季接纳大量的雨水,在旱季水分不易蒸发,因而土壤含水量比一般土壤的高,为旱涝保丰收创造了良好条件。

二、保肥力强、养分供应及时且持久。

保护性耕作形成的肥沃土壤,有机质和速效养分都高于传统耕作田。耕作层中经熟化的棕褐色土,阳离子代换量比传统田高,这就具有较强的保肥、供肥能力,为作物高产稳产提供了良好的营养条件。

此外,蚯蚓数量的多少是土壤肥沃程度的重要标志。

经测定,保护性耕作六年后免耕覆盖地蚯蚓为5条/㎡,覆盖深松地为3条/㎡,传统耕作地没有发现;十年后,免耕覆盖地为15条/㎡,深松覆盖地为10条/㎡,传统耕作地没有蚯蚓。

综上所述,保护性耕作与传统耕作相比,使作物增产的原因是多方面的。秸秆残茬覆盖拦蓄降水、就地入渗、减少径流、减少蒸发、增加土壤贮水;秸秆覆盖还田,增加土壤有机质,供给作物养分;改良土壤结构,提高土壤的保水保肥能力,改善土壤的理化性质,协调土壤水、肥、气、热四大因素,影响作物生长过程中的营养条件和环境条件。资源得到重复利用,为提高农作物产量和质量奠定了物质基础,还可逐步减少化肥的使用量,避免亚硝酸盐引起的污染,实现农业可持续发展。

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