保护性耕作促进中国华南和非洲加纳土壤养分、减少氮磷流失

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氮磷流失监测工作的开展对于农业面源污染的防控至关重要,本研究在中国华南地区及非洲西部的加纳两地开展长期定位监测试验,旨在研究不同耕作方式(传统耕作和保护性耕作)对土壤理化性质、养分运移和水稻生长等方面的影响,重点关注不同耕作条件下的土壤氮磷流失,从而全面监测和评价保护性耕作技术的实施效果和控污减排能力,减少农业污染源对水体污染的影响,对保护性耕作技术的整体效果做出正确的评价。本文主要研究了传统耕作及保护性耕作方式对土壤理化性质,氮磷流失、水稻及玉米的生长和产量等方面的影响,定位监测试验于中国南方地区开展,结果表明:保护性耕作的实施可以减少对土壤团聚体的扰动,降低养分的迁移流失,进而有利于维持养分于表层土壤(0-20 cm)当中,有效改善土壤的理化性质,与传统耕作方式相比,保护性耕作可以有效防控农业面源污染。整体结果进一步说明实施以秸秆换填结合无机肥使用为主要技术手段的保护性耕作方式可以提高土壤养分,减少氮磷流失,提高作物产量,这一耕作方式与现代化农业的发展趋势相吻合,适于在华南地区大面积推广应用。连续两年位于加纳的定位试验表明,在两季的水稻种植后,土壤容重由高到低顺序为(免耕移栽=免耕直播)>少耕直播>少耕移栽>传统耕作。其中免耕直播和免耕移栽条件下土壤0-20cm深度的养分含量最高。作物高度由高到低为传统耕作>少耕移栽=免耕移栽>少耕直播>免耕直播。传统耕作和免耕移栽条件下谷物产量高于其他耕作条件,而免耕直播条件下的秸秆产量最高。由此可见,传统耕作方式导致较高的氮磷流失,进而增加农业面源污染的风险。综合以上结果,保护性耕作技术尤其是免耕移栽和免耕直播两项技术适用于在加纳地区推广实施,有利于开展环境友好型水稻种植工作。本研究进一步在中国惠州市柏塘镇地区和加纳的中心农业研究所开展对比试验,结果表明,柏塘镇地区少耕直播和免耕直播的综合利用可以提高0-20 cm深度处的土壤容重、p H和土壤养分含量,降低农业面源污染物氮磷的流失,而在加纳的中心农业研究所,少耕移栽和免耕移栽的实验结果相近,均可以有效降低农业面源污染物氮磷的流失。柏塘镇地区在传统耕作条件下的土壤容重(1.45%)高于加纳地区的传统耕作处理组,而加纳的土壤p H更高。因此,相较而言,保护性耕作条件下更能有效促进水稻的生长,长穗和结实。进一步地,相比于加纳地区人工播种和耕作,柏塘镇地区在实施保护性耕作时采用精密机器进行播种和耕作,在提高谷物产量方面起到了极为积极的作用。尽管如此,精密机器所带来的经济因素以及机器对土壤结构的影响而带来的氮磷流失的潜在风险也是需要考虑的。本研究在惠州市平潭镇实施定位试验,进一步研究保护性耕作和传统耕作方式对土壤理化性质的短期影响。试验表明,相对于传统耕作和免耕方式,少耕方式下的土壤容重最高;而传统耕作条件下的土壤p H,有机质含量,总氮,碱解氮和总磷均较高;免耕条件下土壤氨氮,硝态氮和速效钾的含量最高。试验进一步发现,免耕条件下的细菌总数最高,而真菌及放线菌数在传统耕作条件下最高,此外试验所采用的土壤肥力较低且为酸性,磷含量较高,因此有必要使用有机肥和氮肥来提高土壤肥力水平,同时施用一定量的石灰可以更好的提高土壤p H,改善酸化问题,综上所述,在普遍条件下不同的耕作方式会显著以内影响土壤的各项指标,其中保护性耕作方式(免耕和少耕)尽可能保持作物残茬覆盖地表,减少土壤水蚀、风蚀,有利于实现农业可持续发展和土壤健康。
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