研究背景 周至是一个农业大县,现已形成了南部沿山旅游观光带、中部猕猴桃经济带、北部沿渭河苗木花卉蔬菜带的产业发展格局。这些特色产业带来的经济效益为县域经济社会的发展起到了非常重要的作用。为使这些经济效益逐年提高,一方面要依靠先进的种植技术,另外还要取决于土壤的性能。土壤性能中有两个重要的指标是土壤的肥力和通气性。农民常常关注前者而极易忽视后者。
土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换的性能,以及土壤内部气体扩散的特性。土壤通气性的好坏,直接影响土壤肥力的有效利用,进而影响作物生长发育。
土壤通气性较差,则氧气不足,将抑制作物根系的呼吸作用,进而削弱根系吸收水肥的功能。良好的土壤通气性可保障土壤空气质量,有利于作物生长发育,保持较高的土壤肥力。土壤通气不畅,作物生长发育受到抑制,产量大幅度下降。
研究现状 通气性监测方法
国内外土壤通气性监测指标较多,目前最易测定的指标是土壤导气率。土壤导气率是指单位时间内单位面积土体上透过的气体数量。它反映了气体透过土体的能力,是土壤通气性的综合影响指标。
土壤导气率通常是在研究土体一端施加一定的气压,测定通过土体的稳定气体通量,由土壤空气对流通量方程获得。国内外学者提出不同的土壤导气率测算模型与方法。根据模型供气方式不同分为稳态法和瞬态法。根据测量过程中气体运动边界条件不同,分为一维和三维两大类型。
目前较为成熟的土壤导气率模型包括瞬态一维、瞬态三维、稳态一维和稳态三维4种形式。
瞬态法测量装置简单,造价低廉,操作方便;而稳态法测量装置相对复杂,还要通电给空气压缩机通电充气,搬运也相对麻烦。
除此之外,国内外相关专家学者还研发了大量的土壤导气率测量仪器设备,这些设备大多相对比较昂贵。考虑到周至县特殊的地形、农民的经济条件以及仪器操作的便捷性,笔者建议周至农田土壤通气性监测采用瞬态法进行。
土壤通气性改善方法
1、常规方法
(1)增施有机肥。有机肥中的有机质经过微生物的分解,形成腐殖质,它能促进土壤团粒结构的形成,使土壤疏松,防止板结,提高土壤通气性。
(2)大力提倡秸秆还田。农作物秸秆是重要的有机肥源,秸秆粉碎还田可提高土壤有机质含量,增加土壤孔隙度,协调土壤中的水肥气热,为土壤微生物活动创造良好环境,有利于有机质分解、软化,改善土壤理化性状,从而进一步提高土壤通气性。
(3)测土配方施肥。依据土壤化验结果配方施肥,做到土壤中缺什么补什么,这样化肥施入土壤不仅不会使土壤板结,而且会增加有机质含量,控制盲目施肥,节约投资。
(4)人工措施。常用的人工措施包括通气和适度深耕两项。借助在作物根区预埋的管道或者直接通过地下滴灌管道,将空气输送到作物根系周围,这些气体溢出土壤的过程中也能增加土壤的通气性。经常松土,深度超过30厘米,改善耕层构造,从而防止土壤板结。
(5)水利措施。平时浇水一定要注意灌水量不宜过大,切忌大水漫灌,有条件的地区最好使用喷灌和滴灌。遇到暴雨等大水时,要及时排水。
(6)彻底清除农田残膜。地膜和塑料袋使用后若大量残留在土壤中,会形成有毒物质并破坏土壤结构,造成土壤板结,严重影响土壤的通气性。
(7)适当使用土壤改良剂。用于改善土壤通气性的土壤改良剂有松土精、聚丙烯酰胺(PAM)、石灰和石膏等。这些改良剂施入土壤,使土壤结构松散,能够增加了土壤团粒结构,改善土壤的通气性。
(8)提倡施用蚯蚓粪。蚯蚓粪中富含大量有机物质,能改善土壤理化性质,提高通气性。
结合周至县的实际情况建议使用增施有机肥、秸秆还田、适度深耕、测土配方施肥及施用蚯蚓粪等方法改良土壤。
2、根际通气方法
(1)灌后通气。灌后通气通常是用相同的灌水方式及灌水量,通气时间设定在灌水以后,由空气压缩机注入,研究通气量、通气频率对作物生长、果实品质及土壤根区环境的影响。
(2)曝气滴灌。曝气滴灌是在地下滴灌的基础上,利用文丘里加气设备将空气吸入到地下滴灌管道中进而输送到作物根区土壤。因此,加气灌溉向作物根系土壤输送的是水气混合液和微型气泡,既可实现地下滴灌的高灌水效率,又可有效缓解地下滴灌下作物的缺氧症。
(3)水气耦合渗灌。水气耦合渗灌,是通过特殊的设备把空气或者氧气打碎成50微米左右的小气泡和灌溉水混合均匀后,以渗灌的形式进行灌溉的一种技术。利用这种灌溉方式,灌水后土壤能够保持疏松状态,不破坏土壤结构,不产生土壤表面板结,能够为作物提供良好的土壤水分和氧气。同时,管道埋于地下,地表土壤湿度低,可有效地减少地面蒸发。水气耦合渗灌技术的目的就是为了在给植物供应水分的同时,又能保证土壤的通气性。
科普宣传
加强新媒体内容制作 目前,微博、微信、手机APP、抖音、快手等一系列社会化媒体正在周至农民手机中飞速普及。
丰富宣传作品的样式 科普宣传作品可以是图书、画册、科普展板、折页、活页教材,也可以更多地采用微视频、微电影、动漫、AR、VR等。内容上多侧重于土壤物理化学、土壤通气性及最新行业成果等内容。
加强基层人员的培训 对周至地区的县级、镇级农业部门及职业农民和村干部等进行农田土壤通气性科普培训。使他们真正成为适应新时代农村发展有文化、懂技能、善经营、会管理、能致富的乡村人才。以传帮带的形式帮助越来越多的农民了解和掌握土壤通气性,使他们真正成为新时代的新农民。
总结与展望 “藏粮于地、藏粮于技”,是中央对确保粮食产能的新思路,是国家“十三五”规划的新途径,粮食安全需要农业技术措施不断提升耕地质量。
在我国耕地数量不断减少,粮食需求不断增加的前提下,基础地力的提升对保证粮食的高产稳产和可持续生产具有重要的作用。只有将土壤通气性等一系列研究成果应用于农业生产中指导实践,建立周至农田土壤通气性监测评价体系及科普宣传,才能提升周至农民科学文化素质,提高特色农业产业的经济效益,促进农业增效,农民增收。
□ 杨凌职业技术学院 郭 庆