保护性耕作对宁夏中部干旱带草地与农田生态系统的改善作用探讨

摘要 在简述宁夏中部干旱带草地与农田生态系统现状的基础上，分析了保护性耕作对该区域天然草原植被的恢复作用和对农田生态系统的改善作用，以为大力推广保护性耕作提供依据。

关键词 保护性耕作；草地；农田；生态系统；改善作用；宁夏中部干旱带

中图分类号 S344 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）08-0233-02

保护性耕作是一项先进的农业耕作技术，指对农田实行少耕、免耕，用作物秸秆覆盖地表，减少水蚀、风蚀，以实现土壤肥力和抗旱能力的提高。截至2013年，宁夏中部干旱带的盐池县、原陶乐县、海原县、中卫县、中宁县、原州区、利通区、灵武8个县市（区）分别被列为全国保护性耕作示范区（县），累计推广保护性耕作技术28万hm2。其中，粮食作物面积12.7万hm2、青饲玉米4.7万hm2、牧草4万hm2、压砂西瓜6.7万hm2，推广各类保护性耕作机具2 000多台，粮草实现节本增效4 000多万元，压砂西瓜总产量120万t，销售总额7.2亿元，形成了以秸秆覆盖、免耕、少耕、施肥、杂草及病虫害防治为核心的保护性耕作体系，取得了阶段性成果，使中部干旱带经济效益、社会效益和生态效益有了明显提高[1-3]。

1 宁夏中部干旱带草地与农田生态系统现状

宁夏中部干旱带地处北纬36°06′～39°05′，东经104°17′～107°41′，范围包括鄂尔多斯台地南缘，黄土高原北缘和腾格里沙漠的东南边缘地区，当地水资源匮乏，多年平均降水量为180～400 mm，大都集中在7―9月，由东向西递减，且年变率大，年蒸发量2 000 mm以上，呈现出干旱半干旱的气候特征。

宁夏中部干旱带土地总面积3.035万km2，占全区总面积的52%。天然草场总面积205万hm2，占全区草场总面积的63%，主要为干草原草场类、荒漠草原草场类、沙生植被草场类和盐生植被草场类四大类，90%的草地退化，其中6级草地占草地总面积的37%，7级草地占草地总面积的40%，地表植被覆盖度不足15%，草地产草量不足900 kg/hm2，一般草层高度10～30 cm，植被低矮疏松。没有任何灌溉条件的旱地面积为23.66万hm2，占耕地总面积（31.13万hm2）的76%。当地自然降水主要集中在7―9月，与作物需水不同步，且当地耕地因长期浅翻浅耕与垦植率高，其水资源涵养能力差，土壤侵蚀模数平均为3 000 t/km2，平均每年侵蚀表土层总厚度为0.15～1.27 cm，部分农田盐渍化严重，土壤耕层有机质含量平均为0.8%，速效氮含量平均为45.2 mg/kg、速效磷仅7.8 mg/kg，土壤肥力低。因此，该区域天然草原植被的恢复和农田生态系统的改善潜力很大。

2 保护性耕作对天然草原植被的恢复作用

盐池县在实施保护性耕作项目中，创造性地将该技术应用于天然草场的改良中，利用9MSB-2.1型牧草松土补播机或9MSB-2.10型草地免耕松播联合机组，一次性完成深松、施肥、播种、覆土、镇压多道工序，配合良种良法、草原围栏技术，牧草平均高度由作业前的12.6 cm增加到41.5 cm，优质牧草频度由0度增加到8度，劣质牧草频度降低2度，产草（干草）量达1 312.5 kg/hm2，植被覆盖度达58%，分别较未改良的天然草场提高937.5 kg/hm2和37%；0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm、20～30 cm土层含水率分别较对照高71.7%、23.7%、3.4%和26.9%，原生植被破坏程度减少70%，减少草场扬尘量25%[1]。

3 保护性耕作对农田生态系统的改善作用

3.1 深松技术

采用全方位机械化深松技术，在播种前土壤含水量为15%～22%[2]时进行深松，深度要求在30～50 cm。深松主要有以下3个方面的作用：一是可提高土壤含水量，0～5、20～30 cm的裸地含水量较传统翻耕提高15.6%、143%；二是毛细管在深松过程中被切断，使含盐的表土中的盐分通过灌溉下渗到鼠道后随底层水排出。0～5、5～15、15～30、30～50、50～60 cm耕作层的脱盐率分别为59.6%、55.4%、56.9%、36.4%、72.1%[3]；三是深松彻底打破了犁底层，降低了土壤容重，土体结构得以改良，蓄排水、透气等功能均得到增强[4-7]。

3.2 秸秆粉碎还田技术

秸秆粉碎还田技术即利用秸秆粉碎还田机将农作物秸秆粉碎为≤10 cm的秸秆段均匀抛撒在地表，使播后地表秸秆覆盖率达到15%～30%。秸秆覆盖层不仅可以避免集中降雨对地面的直接打击冲刷，减少地面扬尘，而且可以承接降雨，从而在一定程度上减缓了土壤流失和地面径流。在平均雨强33.6 mm/h、降雨量28 mm的条件下，秸秆覆盖小区与对照小区平均径流量分别为0.52、0.82 m3，输沙量分别为11.2、17.2 kg，减沙效益达53.6%。此外，秸秆粉碎覆盖还可增加土壤有机质，土壤中腐殖质与团结构的比重增加。据2013年测定[3]，覆盖区较空白区0～10 cm土壤容重低0.17～0.23 g/cm3，10～20 cm土壤容重低0.08～0.12 g/cm3，0～20 cm土壤孔隙度增加5.2个百分点，从而使土壤结构得以改善[8]。

3.3 免（少）耕播种技术

玉米是宁夏中部干旱带的主要粮食作物之一，因降雨稀少、水资源匮乏、土壤贫瘠、次生盐渍化等因素，产量一直低而不稳。对玉米实施免（少）耕播种，由于存在地表平整度差且有大量秸秆覆盖地表，因而选择免（少）耕播种技术是保护性耕作的最关键技术。据王旭红等[5]研究表明：留茬碎杆覆盖深松浅耙少耕播种技术模式较对照田0～10、10～20、20～30 cm的土壤容重分别下降了0.04、0.03、0.02 g/cm3，同时田间扬尘量平均减少56%，表现出良好的生态效应[9-10]。

4 结语

保护性耕作对天然草原植被的恢复和对农田生态系统的改善作用明显，宁夏中部干旱带应大力推广。考虑到宁夏中部干旱带农牧交错区的生产特点且风多风大的自然条件，秸秆还田应选择>20 cm的高留茬覆盖方式。

5 参考文献

[1] 孙磊，陶维华.天然草场松土补播改良机械化作业技术及效益分析[J].现代农业科技，2010（18）：318.

[2] 农业部农业机械化管理司.中国保护性耕作[M].北京：中国农业出版社，2008.6.

[3] 姜文珍，陶维华，杨朝晖.全方位机械化深松技术对盐渍化土壤的改良作用[J].科技成果管理与研究，2010（5）：57-59.

[4] 白静.秸秆粉碎覆盖还田的整体功能效应[J].现代农业科技，2013（13）：248-249.

[5] 王旭红，吴兴. 盐池县玉米保护性耕作技术模式与生态效应[J].宁夏农林科技，2011，52（8）：5-6.

[6] 丁孝义.天然草场改良关键技术与配套机具[J].现代农业科技，2013（10）：270-271.

[7] 冯全东.宁夏中部干旱带旱作节水农业示范区研究[J].现代农业科技，2013（14）：246，248.

[8] 冉生福，陶维华.宁夏中部干旱带立体复合种植模式与机械化配套技术[J].现代农业科技，2013（14）：245，248.

[9] 冒莉芳.宁夏中部干旱带发展保护性耕作研究[J].现代农业科技，2012（8）：304-305.

[10] 孙长春，周少舟.宁夏中部干旱带生态环境建设与农牧业发展研究[J].中国林业，2002（24）：4-8.