砂姜黑土輪作制度定位試驗

砂姜黑土輪作制度定位試驗

該省淮北地區(qū)擁有23000萬片黑土，占黃淮海平原黑土面積的44.7%。土壤比較瘠薄,耕作粗放,歷史上有廣種薄收習(xí)慣。五十年代初期,糧食作物以小麥為主,和高粱、大豆、山芋成為淮北四大作物。輪作方式以小麥—大豆(或山芋)—春高粱(或春山芋)的兩年三熟制和小麥—大豆(或山芋)的一年兩熟制為主體,部分田地實行小麥—夏季休閑的一年一熟制。這樣的復(fù)種輪作方式,由于當(dāng)時的生產(chǎn)條件和技術(shù)水平限制,在生產(chǎn)量低的情況下,基本上符合用地與養(yǎng)地相結(jié)合的耕作制度。但到五十年代中后期,盲目追求高產(chǎn),擴大山芋面積和改種水稻,壓縮了高粱、小麥、大豆面積。據(jù)宿縣、靈璧、固鎮(zhèn)三縣統(tǒng)計,小麥由1953年占耕地面積的74.2%,下降到1977年的64.4%;高粱由21.9%下降到3.1%;大豆由18.1%下降到14.8%。而山芋則由1953年的13.7%,上升到1977年的31.3%。由于養(yǎng)地作物大豆、高粱面積減少,耗地作物面積擴大,加之施肥水平跟不上,致使用養(yǎng)失調(diào),再加小麥面積下降,失去淮北小麥生產(chǎn)的優(yōu)勢。因此,生產(chǎn)徘徊不前。黨的十一屆三中全會以來,農(nóng)村實行聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制,群眾生產(chǎn)積極性空前高漲。但由于對作物的輪作復(fù)種和用養(yǎng)結(jié)合方面,還沒有引起足夠的注意,未能達到地盡其利。為了因地制宜地安排好茬口和作物布局,找出適合砂姜黑土地區(qū)常年畝產(chǎn)高,經(jīng)濟效益大,又能培養(yǎng)地力的輪作制度,我們在地區(qū)科委支持下,于1979年夏種開始,在砂姜黑土上連續(xù)六年進行了輪作制度定位試驗,現(xiàn)總結(jié)如下。一、試驗與化肥添加量試驗方法分一年一熟,一年兩熟,兩年三熟,兩年三熟一肥,三年五熟一肥共14個處理。每處理面積一畝,未設(shè)重復(fù)。每處理分為二個裂區(qū),一半施化肥,另一半施化肥加有機肥。共28個小區(qū),每小區(qū)面積0.5畝(長41.67米、寬8米),小區(qū)間距離1米,化肥區(qū)與化肥加有機肥區(qū)間隔距離2米(表1)。小麥品種,1984年前為高八,1985年為寶豐7228;大豆品種,1983年前用徐州2號,1984年后用躍進5號;玉米品種,1982年前用丹玉6號,1983年用魯原單4號,1984年用宿單2號;山芋品種徐薯18;高粱品種黑柳子;夏綠肥1980年前用檉麻,1981年后用田菁;冬綠肥用箭舌豌豆。同種作物同季施肥一致,氮肥用尿素,磷肥用過磷酸鈣。同一輪作除施同量化肥外,有機肥區(qū)小麥、玉米、高粱、山芋每季每畝施廄肥1125——2700公斤,除一年一熟小麥—綠肥外,如前茬是綠肥掩青則不施廄肥(表2)。二、結(jié)果與討論(一)不同處理對產(chǎn)量的影響1.復(fù)種指數(shù)法擴大一年兩熟制面積時的糧食產(chǎn)量把每一熟制內(nèi),不同作物輪作常年畝產(chǎn)平均計算,除兩年三熟中小麥—大豆—春高粱輪作,由于高粱受雀害減產(chǎn)不計外,其中以一年兩熟常年畝產(chǎn)(493.35公斤)最高,兩年三熟(413.05公斤)次之,兩年三熟一肥(412.5公斤)占第三位,三年五熟一肥(377.05公斤)占第四位,而以一年一熟(332.45公斤)最低(見圖1)。這說明復(fù)種指數(shù)大的常年畝產(chǎn)高,反之常年畝產(chǎn)低。為了提高常年畝產(chǎn),必須適當(dāng)提高復(fù)種指數(shù),擴大一年兩熟制面積。兩年三熟一肥和三年五熟一肥常年畝產(chǎn)不能超過兩年三熟,其主要原因可能是在施同樣多的氮肥情況下,由于綠肥掩青腐爛時細菌與作物爭氮,影響了作物產(chǎn)量。故綠肥掩青后,下季作物應(yīng)多施氮素化肥,滿足作物對氮的需要,才能達到較大的增產(chǎn)效果。在一年兩熟制的三種輪作方式中的四大作物按年計算產(chǎn)量,六年平均畝產(chǎn)以山芋最高,小麥次之,玉米第三,大豆最低。產(chǎn)量變異系數(shù)小麥為17.9,山芋23.4,玉米29.7,大豆26.3(表3)。這也表明,小麥不但單產(chǎn)高,而且穩(wěn)產(chǎn)性也大;山芋單產(chǎn)高,也比較穩(wěn)產(chǎn);玉米的單產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性都低于小麥和山芋;而大豆單產(chǎn)最低,穩(wěn)產(chǎn)性也差。因此,我區(qū)在糧食生產(chǎn)上提出“主攻小麥”的戰(zhàn)略目標(biāo)是非常正確的。2.小麥與玉米作酒比對檢測結(jié)果影響一不同輪作方式的常年畝產(chǎn)有差別。在14種輪作方式中,把其他13種輪作方式與一年一熟制小麥—休閑常年畝產(chǎn)比較,除小麥—大豆—春高粱輪作因高粱受雀害減產(chǎn)外,其余12種輪作都增產(chǎn)。其中以一年兩熟中的三種輪作,兩年三熟中的兩種輪作(小麥—大豆—春玉米,小麥—大豆—春山芋),兩年三熟—肥中的兩種輪作(小麥—綠肥—小麥—玉米,小麥—綠肥—小麥—山芋),三年五熟中的一種輪作(小麥—綠肥—小麥—山芋—小麥—大豆)等8種輪作方式,常年畝產(chǎn)都在375公斤以上,比小麥—休閑常年畝產(chǎn)(323.2公斤)增產(chǎn)19.4-89.3%(表4)。如單從常年畝產(chǎn)來衡量,當(dāng)以這8種輪作方式比較優(yōu)越。從表4亦可看出,在常年畝產(chǎn)超過375公斤以上的8種輪作中,不管是一年兩熟、二年三熟或三年五熟,其中只要搭配一季山芋則常年畝產(chǎn)較高。如一年兩熟中則以小麥與山芋輪作常年畝產(chǎn)(611.9公斤)最高,小麥與玉米輪作常年畝產(chǎn)(482.1公斤)次之,小麥與大豆輪作常年畝產(chǎn)(386.1公斤)最低。這主要是在秋糧作物中,山芋單產(chǎn)高于玉米,玉米單產(chǎn)高于大豆。大豆、玉米、山芋三種作物與小麥輪作,大豆顯然是低產(chǎn)作物。因此,如何提高大豆單產(chǎn)是淮北地區(qū)一個極重要的課題。在兩年三熟中,從實際產(chǎn)量來看,春山芋單產(chǎn)高于春玉米,春玉米單產(chǎn)高于春高粱。而常年畝產(chǎn)高低亦依這三種作物單產(chǎn)高低而定。故秋糧作物的產(chǎn)量高低,影響常年畝產(chǎn)較大。高粱產(chǎn)量低主要由于雀害所致,因此高粱零星種植易遭雀害,亦需注意(表5)。3.小麥品種的前茬性由于不同輪作前茬不同,小麥產(chǎn)量亦有區(qū)別。其中以一年一熟制的前茬綠肥掩青與休閑小麥畝產(chǎn)較高,但土地利用率低,且常年畝產(chǎn)不高,不能采用。在一年兩熟制中,以大豆茬小麥畝產(chǎn)(302.9公斤)最高,玉米茬小麥畝產(chǎn)(276.9公斤)次之,山芋茬小麥畝產(chǎn)(244.5公斤)最低。大豆和玉米茬小麥每畝比山芋茬小麥,分別增產(chǎn)23.9%和13.3%,兩年三熟制中,春玉米茬小麥畝產(chǎn)(316公斤)最高,春高粱茬小麥畝產(chǎn)(306.8公斤)次之,春山芋茬小麥畝產(chǎn)(261.3公斤)最低。春玉米茬和春高粱茬小麥每畝比春山芋茬小麥,分別增產(chǎn)21%和17.4%(表6)。因此,大豆、玉米、高粱是小麥的良好前茬,而山芋是小麥的最壞前茬。山芋與小麥輪作,雖然常年畝產(chǎn)較高,但小麥單產(chǎn)低。故應(yīng)適當(dāng)調(diào)整,壓縮山芋種植面積,盡可能把山芋茬留作春地,不種或少種山芋茬小麥,從而達到夏秋糧均衡增產(chǎn)。(二)不同輪作下有機肥料的產(chǎn)量1.小麥—廄肥對常年畝產(chǎn)的影響。從常年畝產(chǎn)最高的8種輪作制看,增施有機肥對常年畝產(chǎn)有明顯的增產(chǎn)效果?；始訋时然势骄磕昝慨€增產(chǎn)糧食7.8—22.4%,每500公斤廄肥增產(chǎn)糧食5.7—15.7公斤(表7)。從表7亦可看出,一年兩熟中小麥—玉米輪作和小麥—山芋輪作,施同樣多的廄肥,但增產(chǎn)效果不一樣,小麥—玉米施用廄肥比小麥—山芋施用廄肥增產(chǎn)效果大。這主要是因為玉米施廄肥增產(chǎn)效果大于山芋施廄肥。如小麥—山芋輪作不施廄肥區(qū)山芋六年平均畝產(chǎn)377.3公斤,施廄肥區(qū)平均畝產(chǎn)357.5公斤,多施了廄肥反而減產(chǎn)。其原因主要是由于施廄肥的山芋,生長后期發(fā)生地下害蟲為害薯塊。因此,小麥—山芋輪作應(yīng)把廄肥集中施在小麥上,山芋可以不施廄肥,這樣既增加小麥產(chǎn)量,山芋也不會減產(chǎn)。兩年三熟和兩年三熟一肥都有這種情況,亦應(yīng)采取同樣施肥方法對待。而玉米、高粱施廄肥沒有這種現(xiàn)象發(fā)生。2.施材料以農(nóng)粉產(chǎn)率高增施廄肥對小麥亦有明顯的增產(chǎn)效果。如一年兩熟和兩年三熟的6種輪作中,化肥加廄肥比化肥每畝增產(chǎn)小麥5.4—41.9%。而且增施廄肥小麥產(chǎn)量變異系數(shù)小,表明施廄肥的小麥穩(wěn)產(chǎn)性高(表8)。從表8中亦可看出,在一年兩熟中小麥—山芋輪作和兩年三熟中小麥—大豆—春山芋輪作,施廄肥比不施廄肥增產(chǎn)幅度最大,分別為41.9%和38.8%。這也表明,山芋茬小麥在施肥少的情況下,減產(chǎn)更嚴(yán)重。因此,在地力水平相同的情況下,山芋茬小麥應(yīng)多施肥料,以提高山芋茬小麥單產(chǎn)?？傊?增施有機肥對常年畝產(chǎn)和小麥單產(chǎn)都有很明顯的增產(chǎn)效果,而穩(wěn)產(chǎn)性也高。因此,我們必須重視有機肥的施用。在增施化肥的基礎(chǔ)上,配合施用有機肥,更有把握達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。3.立地條件差,導(dǎo)致肥土管理以綠肥為主的“老”上面已經(jīng)提到,在5種熟制中,兩年三熟一肥常年畝產(chǎn)占第三位,三年五熟一肥常年畝產(chǎn)占第四位,都比不上一年兩熟和兩年三熟。實際上兩年三熟一肥亦即一年兩熟制中,兩年插種一季夏季綠肥,少種一季秋糧。結(jié)果插種一季夏季綠肥的增產(chǎn),并不能補上少收一季秋糧的損失。因此,在普遍增施化肥的基礎(chǔ)上,種綠肥得不償失。除一年一熟的小麥—綠肥,由于年年種綠肥,化肥區(qū)的土壤有機質(zhì)含量有比較明顯的增加外,兩年三熟一肥與不種綠肥的一年兩熟比較,有機質(zhì)的增加沒有區(qū)別。而且小麥—大豆輪作,每年土壤有機質(zhì)的增長量(0.084%),接近小麥—綠肥的每年增長量(0.093%)。由此看來,在目前化肥施用量較多,施肥水平較高,生產(chǎn)水平不斷提高的情況下,單純種綠肥肥地,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上沒有起到多大作用。今后綠肥的發(fā)展方向,在淮北地區(qū)只有結(jié)合畜牧業(yè),才有其廣闊的前途(有機質(zhì)增長量見表9)。(三)不同的耕作方法對肥沃土壤的影響1.不同作材料對土壤有機質(zhì)的影響土壤有機質(zhì)含量多少是衡量土壤肥力的主要標(biāo)志之一。自1980年至1984年五年分析化驗結(jié)果,不管是化肥區(qū)或化肥加有機肥區(qū),其土壤有機質(zhì)含量都有不同程度的增加。四年中化肥區(qū)土壤有機質(zhì)含量平均每年增加量為0.028—0.093%;化肥加有機肥區(qū)平均每年增加量為0.056—0.408%。一般看來,同一輪作施廄肥區(qū)土壤有機質(zhì)增加量多,不同輪作廄肥施得多土壤有機質(zhì)增加量多?；蕝^(qū)小麥畝產(chǎn)高,土壤有機質(zhì)增加量多。如化肥區(qū)一年兩熟中的小麥與大豆輪作,六年平均小麥畝產(chǎn)最高,其土壤有機質(zhì)增加量最多,平均每年增加量為0.084%;小麥與玉米輪作,小麥畝產(chǎn)次之,其土壤有機質(zhì)平均每年增加量為0.052%;小麥與山芋輪作,小麥畝產(chǎn)最低,其土壤有機質(zhì)平均每年增長量為0.048%(表9)?；蕝^(qū)土壤有機質(zhì)的增加,主要是留在地里根茬所致。據(jù)1983年28小區(qū)小麥產(chǎn)量與根茬產(chǎn)量測定結(jié)果,它們之間呈顯著正相關(guān)。。即小麥每畝增產(chǎn)50公斤,則根茬相應(yīng)增加33.9公斤。因此,小麥產(chǎn)量越高,留在地里根茬越多,對土壤有機質(zhì)積累越有利(圖2)。本試驗化肥區(qū)每種輪作小麥平均畝產(chǎn)都在200公斤以上,每年每畝留在地里的根茬最少在118.1公斤以上。進一步證明,用化肥起步,在提高單產(chǎn)的基礎(chǔ)上,以無機促有機,增加土壤有機質(zhì)是可行的。2.施有機肥區(qū)含量測定,一般有以下幾種土壤全氮含量,不管施有機肥區(qū)或不施有機肥區(qū)都逐年增加。不施有機肥區(qū)平均每年增長量為0.0025—0.0151%,施有機肥區(qū)平均每年增長量為0.008—0.0171%。速效磷的含量由于年年施用磷肥(平均每年每畝施五氧化二磷3.1—4.9公斤)而逐年增加。不施有機肥區(qū)平均每年增加量0.25—3.05ppm,平均為1.5ppm。施有機肥區(qū)平均每年增長2.08—9.78ppm,平均為5.95ppm。原來速效磷含量在5ppm以下的,經(jīng)幾年施磷后,化肥區(qū)最少都能達到8.7ppm,多的達到17.8ppm,缺磷現(xiàn)象逐漸緩和。有機肥區(qū)土壤速效磷的含量,四年中已達到23.1ppm以上,已滿足目前小麥生產(chǎn)水平的足夠用量。據(jù)我所1985年小麥氮、磷化肥用量試驗,砂姜黑土速效磷含量達21.8ppm時,施用磷肥無增產(chǎn)效果。土壤速效鉀的含量,不施有機肥區(qū)逐年減少,平均每年減少量為0.8—8.5ppm。施有機肥區(qū)逐年增加,平均每年增加量0.6—18.1ppm。由于長期既不施有機肥又不施鉀素化肥,土壤速效鉀的含量逐年下降,必須引起注意(表10)。(四)小麥和玉米作純收益分析從不同輪作方式經(jīng)濟效益來看,不管施有機肥或不施有機肥,均以一年兩熟中的小麥與山芋輪作純收益最高,平均每年每畝純收益分別為204.29元和181.71元;小麥與大豆輪作純收益次之,分別為195.5元和167.78元;兩年三熟一肥中的小麥—綠肥—小麥—山芋輪作純收益居第三位,分別為194.75元和165.17元。小麥與玉米輪作,常年畝產(chǎn)雖然較高,但由于玉米用肥多、成本高,純收益減少,只占第四位,分別為177.08元和148.66元。在同一輪作施同樣化肥的情況下,增施有機肥不但增加糧食產(chǎn)量,而且能增加純收益。如按熟制計算,則以一年兩熟純收益最大,每畝年純收益179.17元,兩年三熟一肥純收益次之,為163.97元;兩年三熟純收益居第三位,為150.04元;三年五熟一肥純收益居第四位,為148.75元(表11)。三、現(xiàn)行作物結(jié)構(gòu)布局根據(jù)本試驗結(jié)果綜合分析,在五種熟制中,一年兩熟常年畝產(chǎn)最高,經(jīng)濟收益最大,土壤有機質(zhì)增長與兩年三熟一肥和三年五熟一肥沒有區(qū)別。在施肥水平逐年提高,化肥用量逐年增加的情況下,應(yīng)充分利用土地、光、熱、水等自然資源,擴大復(fù)種指數(shù),達到增產(chǎn)增收目的。故淮北砂姜黑土地區(qū)仍應(yīng)以小麥為中心,結(jié)合大豆、山芋、玉米等作物為主體,再適當(dāng)配合有經(jīng)濟價值的油菜、花生、煙草、棉花、麻類、藥材等作物,采取一年兩熟為主,兩年三熟為輔的輪作制。一年兩熟制面積應(yīng)占耕地面積80—85%,兩年三熟制面積應(yīng)占耕地面積15—20%為宜。在作物結(jié)構(gòu)布局上,小麥?zhǔn)腔幢比嗣竦闹饕臣Z和商品糧,如果小麥減產(chǎn),會直接影響人民的生活。同時,小麥在主要糧食作物中比較高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。因此,小麥面積應(yīng)占耕地面積70—75%。油菜在淮北由于栽培技術(shù)提高,能安全越冬,產(chǎn)量高,經(jīng)濟效益大,近幾年來發(fā)展較快,應(yīng)占耕地面積10—15%。大豆單產(chǎn)雖不高,但大豆?fàn)I養(yǎng)豐富,又是養(yǎng)地作物,是小麥的良好前茬,對小麥生產(chǎn)