前言

近年來，由于沙塵暴的頻繁發生，以防治北方農田土壤風蝕為重點的風蝕荒漠化研究日益被重視起來。研究表明，干旱區農田是風蝕和沙塵暴形成的主要策源地之一，也是我國防沙治沙的薄弱環節。因此，它已成為現今風蝕防治的主要研究對象和前沿領域。我國北方大部分風沙區農田地處農牧交錯過渡區，生態環境脆弱，加之傳統的農業耕作技術措施，導致冬春季節農田土壤裸露、干燥，很容易發生土壤風蝕。因此，尋求合理的保護性耕作技術，來改變傳統的耕作方式，以達到高產和防治土壤風蝕“雙贏”的目的，是發展生態農業、治理土地沙漠化、實現區域農業生產可持續發展和改善當地生態環境的有效途徑。

本研究在對靖邊縣北部風沙區20年氣候因子及土壤養分變化特征調研分析的基礎上，以靖邊縣農業局楊橋畔鄉示范農場為依托，選用了玉米免耕、秸稈覆蓋、覆膜和翻耕4種耕作措施，開展了保護性耕作的野外田間定位觀測試驗研究；在冬小麥引種成功的基礎上，開展了冬小麥免耕、覆膜和翻耕的田間試驗研究，并利用風洞模擬實驗研究了不同耕作措施的防風效益。采用野外試驗、室內風洞模擬分析及統計分析的方法，對保護性耕作措施下土壤特性、水肥利用率、經濟效益及防風效益進行了系統的分析。得出以下主要結論：

1. 研究區大風與干旱、寒冷同步，加之冬春季節地表裸露，很容易發生土壤風蝕。多年平均氣候侵蝕力因子值為92.8，土壤風蝕的潛在危險性極高。通過1983年和2003年兩期土壤采樣分析的結果證實，農田土壤肥力分級中的1級、2級所占比例下降了1％～2％，5級和6級所占比例增加了5％～7％。因此，風蝕仍然相當嚴重。

2. 玉米保護性耕作能改善土壤性質、提高水肥利用率及經濟效益。覆膜、免耕、秸稈覆蓋表現為對氣溫的變化反應不敏感，在整個生長期內覆膜、免耕、秸稈覆蓋措施下的土壤溫度變化相對平穩，而翻耕對氣溫的變化相當敏感。相對于翻耕，免耕和秸稈覆蓋措施降低了表層0～20cm的土壤容重，覆膜增加了表層0～20cm土壤容重。但是，免耕和秸稈覆蓋增加了底層20～40cm的土壤容重。覆膜、秸稈覆蓋和免耕措施下0～60cm土壤貯水量分別比翻耕提高了10.88mm、6.26mm和5.08mm。免耕增加土壤養分分層率，土壤有機質、全氮和速效氮在各措施下隨著耕作年限的增加而增加，免耕增加速率高于其他措施，而堿解氮、全磷隨著耕作年限增加而下降，免耕延緩下降速率。免耕、秸稈覆蓋和覆膜分別比翻耕提高水分利用率13.3％、8.0％和22.0％，分別提高氮、磷肥料的利用率61％、23％和60％。免耕、秸稈覆蓋和覆膜分別比翻耕增加作物產量4.44％、13.14％和19.26％。經濟收益由高到低為免耕＞秸稈覆蓋＞翻耕＞覆膜。

3. 引種試驗證實了該區能夠種植冬小麥。用覆膜和免耕措施種植的冬小麥在出苗期和越冬期土壤溫度高于翻耕。與翻耕相比，免耕降低了表層0～20cm土壤容重，但是增加了20～40cm土壤容重，覆膜增加了表層土壤容重。二者的土壤含水量都高于翻耕；土壤有機質、全氮和速效鉀隨耕作時間的增加呈增加趨勢，且增加速率遠遠高于翻耕；堿解氮和全磷呈下降趨勢，但是減緩了下降速率。覆膜水分利用率和氮、磷肥料利用率最高，免耕居中，翻耕最低。冬小麥產量表現為覆膜＞免耕＞翻耕，產投比則為免耕＞覆膜＞翻耕。

4. 風洞模擬實驗證明，保護性耕作明顯增加地表粗糙度，提高土壤顆粒起動風速。冬小麥下墊面粗糙度最大，其次分別為免耕和覆膜，翻耕最小。相應的，起動風速則表現為冬小麥＞覆膜＞免耕＞翻耕。保護性耕作能減少農田土壤風蝕速率。同一風速下，翻耕措施下的風蝕速率明顯高于其他3種保護性耕作措施，風蝕速率由高到低的排列順序為翻耕＞覆膜＞免耕＞冬小麥。

5. 通過選擇不同措施下土壤水肥指標、經濟效益指標和防風效益指標，建立了保護性耕作綜合評價的指標體系，應用TOPSIS法對保護性耕作進行了綜合評價，結果表明，秸稈覆蓋措施綜合效益最優，翻耕措施最差。不同耕作措施的綜合效益由高到低的順序為秸稈覆蓋＞免耕＞覆膜=冬小麥＞翻耕。

綜上所述，鑒于試驗區土壤風蝕嚴重的現狀，保護性耕作（秸稈覆蓋、免耕、覆膜）相對于翻耕能夠有效地使農田蓄水保墑、防治土壤風蝕、提高作物產量和增加經濟收入，是風沙區農業生產過程中防治土壤風蝕、改善生態環境的有效途徑。冬小麥種植雖然經濟收益相對較低，但是由于其能增加冬春季節風沙區農田地表覆蓋度，有效防治土壤風蝕，不失為一種很好的防治農田風蝕的農業措施。建議采用政府補償的方式鼓勵農戶擴大冬小麥的種植。

雷金銀

2012年9月