轮作休耕对耕地质量提升的效果研究

李治海，童永贞，鲁学文

（甘肃省永登县农业技术推广中心，甘肃永登730300）

永登县地处甘肃省中部，兰州市西北部，是古丝绸之路的门户，总土地面积6 090 km2，耕地面积9.07 万hm2，是典型的农业大县。粮食作物主要有小麦、马铃薯、玉米等，经济作物主要有玫瑰、蔬菜、油料等。为切实推进耕地休耕制度试点工作，探索和研究适宜永登县耕地地力提升、资源可持续利用的高效农业生产模式，通过多种途径连续3 年有效开展多点监测试验研究，落实“藏粮于地、藏粮于技”战略，实现耕地结构进一步改良，肥力明显提升，农产品产量和品质大幅提高，生态环境更加协调的总体目标。

1 实施区域及面积

永登县休耕制度试点任务：2017—2019 年连续3 年休耕0.07 万hm2。根据甘肃省对休耕制度试点的具体要求，结合实际将试点任务落实到生态脆弱、地力较差、产能较低的柳树、武胜驿、坪城3 个乡（镇），其中柳树镇孙家井村133.33 hm2，武胜驿镇烧炭沟村133.33 hm2、火家台村100 hm2，坪城乡满塘村300 hm2，由5 个农民专业合作社承担。

2 轮作模式

根据3 个实施耕地休耕制度试点乡（镇）的气候、土壤、灌溉、作物等实际情况，采用增施有机肥、种植绿肥作物、轮作倒茬等相结合的技术模式，共同作用，培肥地力，提高耕地质量。基本流程：增施有机肥→轮作倒茬种植绿肥作物→适时杀青还田→深翻晒垡→旋耕保墒。建议播种量：豌豆187.5～225 kg/hm2，箭舌豌豆 90～120 kg/hm2，油菜 22.5～30 kg/hm2。每个休耕试点区域内每年每亩地的机耕次数为3 次（即播种、杀青耕翻、旋耕保墒）。

施用商品有机肥1425kg/hm2（有机质≥30%，总养分（N+P2O5+K2O）≥4.0%，水分（游离水）≤5.5%～8.0%）。对豆科绿肥作物用适量的根瘤菌剂进行拌种，以增加土壤中根瘤菌的数量，更好地培肥地力。

3 监测点设置

对实施休耕试点区域科学布点，建立耕地质量监测点。在休耕试点区域平均66.67 hm2耕地设立1个固定监测点；在种植方式、土地利用方式、管理水平相同且区域相近的非休耕地上设置相应的固定对照监测点，全县共设置10 个监测点和10 个对照监测点（见表1），每个点面积0.13 hm2左右，并设置了醒目的标志碑，规范了编号，定期开展耕地质量动态监测，科学评价试点前后耕地地力水平等指标变化情况。每年4 月份和10 月份对休耕区域监测点和对照点进行土样初始样品和年度样品采集。采集的土壤样品均送甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院中心实验室进行16 项统一调查监测指标和8 项区域性补充调查监测指标的化验，检测标准和质量控制的主要措施由分析化验单位按方案要求负责。

表1 永登县耕地质量监测点对应关系

4 耕地质量监测评价结果与分析

4.1 肥料养分投入与结构现状及变化趋势

根据化验单位出具的检测报告，平均全县20 个监测点和对照点3 年的化验数据，比较后发现耕地休耕提升了土壤有机质、全氮的水平，稳定了pH值，降低了全盐量。休耕区域内3 年只施或少施有机肥，不施化肥，土壤生态环境得到了极大改善，化肥施用减量增效和零增长的目标得到了有力落实，土壤肥力得到了提高，耕地质量得到了明显的改良。

4.2 耕地质量主要性状指标现状与变化趋势

容重监测区 2017 年初为 1.10 g/m3，2019 年末为 1.08 g/m3，下降了 2.1%；对照区 2017 年初为1.11 g/m3，2019 年末为 1.12 g/m3，上升了 0.8%。监测区和对照区相比，容重下降明显，说明休耕能明显增加土壤的通透性，改良土壤结构（见图1）。

图1 容重变化趋势

通过测定监测区和对照区耕层土壤0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm 土层含水量（见表2），对比发现不同土层的含水量变化基本都呈上升趋势，监测区增幅大于对照区。说明休耕能明显提升土壤不同土层的含水量，对旱地来说，更能保证来年墒情，提高出苗率，具有十分重要的意义（见图 2）。

图2 0～20 cm 含水量变化趋势

4.3 作物产量现状与变化趋势

在休耕区休耕作物盛花期深翻前采用“S”形，5 点取样法，每个点 1 m2。监测区2017 年初产量 15612kg/hm2，2019 年初产量 16969.5 kg/hm2，提高了8.7%；对照区2017 年初产量15 103.5 kg/hm2，2019年初产量13 653 kg/hm2，下降了 9.6%。2017 年末监测区鲜重产量比对照区高3.4%，2019 年末监测区鲜重产量比对照区高27.3%。因为不同年度种植的绿肥作物不一样，所以年度间不作比较。监测区相对对照区，年度内种植相同绿肥作物品种，鲜重增加明显（见图3）。

表2 永登县耕地质量监测点土壤容重及不同土层含水量

图3 鲜重变化趋势

4.4 轮作休耕技术措施对耕地质量变化的影响及变化趋势

对3 年的休耕数据进行检测分析发现（见表3、表4），永登县休耕技术措施完全符合实际，休耕区土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾、K+等含量明显提升，铁、锰、锌、硼等含量有所提升，交换性镁、铜、硅有所上升，pH 值略有下降，交换性钙全盐等下降明显，钼、硫含量有所下降，耕地休耕提升了土壤有机质、全氮的水平，稳定了pH 值，降低了全盐量，能有效恢复地力，提高土壤肥力，耕地质量得到了明显改良；休耕能明显提升土壤不同土层的含水量，对旱地来说，更能保证来年墒情；休耕也明显提升了作物的产量。总之，耕地休耕明显提升了耕地的质量水平（见图4、图5、图6、图 7）。

表3 永登县耕地质量监测点耕层土壤有效养分含量

表3 续表

图5 全氮变化趋势

图6 有效磷变化趋势

图7 速效钾变化趋势

5 提高耕地质量的对策建议

一是坚持以市场为导向，调整优化种植结构，既实现耕地地力恢复，质量提升，又拓宽农产品市场销售渠道，增加农民收入。二是采取增施有机肥、种植绿肥、合理轮作等用地养地措施，改良土壤结构。三是鼓励农民积极开展耕地休耕，逐步提升耕地质量，并研究出台耕地休耕试点扶持政策，建立利益补偿及扶持机制，以不影响农民收入为前提，合理测算补助标准，对承担休耕任务农户的原有种植作物收益和土地管护投入给予必要补助，确保种植收益不减少。四是根据永登县实际情况，制定适宜的休耕制度技术模式，推进替代品种与生态条件相适应、农机与农艺相融合，使土壤结构逐步改善。五是集成推广测土配方施肥、病虫害绿色防控、地膜覆盖等新技术，改进施肥方式和方法，以有机肥施用为基础，逐步减少化肥施用量，逐步改良土壤结构，恢复和提高地力，提高耕地质量。