中国农业大学高旺盛教授率攻关团队研究证实耕作方式对土壤生态环境将有重要影响
时间:2009-11-06 来源： 作者:
科技日报2005年12月29日讯 科学家说，土壤的质量直接关系到粮食的丰产和生态环境。12月24日，中国农业大学教授高旺盛博士领导的课题组，在“保护性耕作机理研究”中，证实了耕作方式对土壤生态环境发生重要影响；摸清了耕作方式对土壤有机碳的影响规律。
在华北平原小麦玉米两熟作物从冬小麦返青期到夏玉米收获期，对温室气体排放所进行的轮作周期研究中发现，农事中常见的翻耕、旋耕、免耕三种耕法，翻耕农田的二氧化碳排放最多；免耕农田的排放最少。从小麦灌浆期对三种耕法下的农田气体排放的分析看，翻耕农田的排放较免耕要高出64％。
科学家还对湖南稻田的甲烷排放做了试验，结果表明，在抽穗期，甲烷排放最大，以后则逐渐减少；无稻全年休闲区的甲烷排放最少。抽穗至收获阶段平均排放速率为每小时每平方米3.43毫克。冬闲及冬季种植紫云英，分别要比无稻区甲烷排放高出114.3%和420.3%。高旺盛博士说，稻田甲烷浓度在早稻抽穗至成熟阶段是大气甲烷浓度的35.2倍；稻田甲烷高浓度低排放速率以及低浓度高排放速率现象说明，甲烷排放的速率与它的浓度之间并非一致。
该研究还显示了轮耕制对改善土壤肥力状况的重要作用。科技人员对三大区域土壤耕作制的影响进行了调查，其中，湖南不同地区土壤化学性状虽然受耕作方式影响的程度不同，但在一些性状上则表现了明显的一致性。如全氮、全磷和有机质在不同土质的不同层次均为翻耕、旋耕模式时最高，且在一些地区达到显著水平。
与此同时，科学家还摸清了耕作方式对土壤有机碳的影响规律。研究表明，深松可以显著增加土壤有机碳储量。多年旋耕后，华北地区土壤表层0—10厘米的容重明显增加，土壤耕层有逐渐变浅的趋势。
在华北平原保护性耕作的小麦播种前，科技人员分别对翻耕秸秆不还田、秸秆翻耕还田、秸秆旋耕还田和免耕秸秆还田的0—10厘米、10—20厘米和20—30厘米的活性碳库进行测定，土壤总有机碳和活性碳均随土层的增加而减少，研究说，旋耕和翻耕可提高土壤活性碳，免耕能降低土壤活性碳。
研究发现，华北平原0—30厘米土层的碳库，各项指数受表层的影响较大，其中，少耕、免耕和秸秆还田的保护性耕作，能增加土层的总有机碳、稳态碳和碳库指数；秸秆还田的贡献大于耕作措施。微生物碳则随土层的增加而减少，而0—30厘米总有机碳含量为旋耕>免耕>翻耕>对照，微生物碳为翻耕>对照>旋耕>免耕。土壤水溶性有机碳的变化在50.18毫克/公斤—80.90毫克/公斤之间，处理和层次间变化规律性不大。0—30厘米为免耕>旋耕>翻耕>对照，且对照显著低于其他三个处理。
高旺盛博士说，在南方稻田，大量有机肥施用明显提高土壤有机质含量，也改善了土壤结构。研究证明，黄淮海平原冬小麦/夏玉米轮作体系中，耕层土壤每增加1吨有机碳，作物产量每公顷提高442.2—952.9公斤。也就是说，提高土壤有机碳含量，对作物产量影响不大。
从华北平原耕作措施对土壤硝态氮迁移影响的试验研究中发现，在0—180厘米的土体上，翻耕、旋耕与免耕，其硝态氮累积峰出现在不同土壤的深度。翻耕的累积峰最深，为130厘米处。免耕最浅，只有15厘米。高旺盛教授说，累积峰在土壤中位置越深，硝态氮淋失的可能性越大。
这项研究是科技部、农业部、财政部、国家粮食局联合设立的“粮食丰产工程重大科技专项”的“粮食主产区保护性耕作制与关键技术研究”课题。它集中了全国100多位科技人员，在东北平原、华北平原及长江中下游和成都平原9省粮食主产区建立示范基地，重点突破不同类型区周年保护性土壤耕作关键技术、覆盖作物与保护性种植方式、保护性耕作农田高产栽培及水肥高效利用等共性关键技术。为大面积应用保护性耕作技术提供示范样板和技术支撑。
两年多来，已在全国建成3个万亩以上的保护性耕作技术核心示范区，其农田保护性耕作技术使用率达到80%%以上，平均农田的水蚀、风蚀量比基础减少50%以上，产量和农田经济效益均提高10%以上。示范面积累计达到130万亩以上。（范建）
