肥沃耕层构建对土壤健康的影响

二、肥沃耕层构建机理的探索
1、基于储存大气降水能力的肥沃耕层构建深度设计依据
210 60
< 1 0 mm——32.1% 10-20 mm——35.2% 20-30 mm——12.8%
30-40 mm——8.5% 40-50 mm——6.3% 50-100 mm——4.6% >100 mm——0.5%
土壤类型主要有黑土、黑钙土、白浆土、草甸土、暗棕壤、棕壤等。原始黑 土具有暗沃表层和腐殖质，土壤有机质含量高，团粒结构好，水肥气热协调。
一、研究背景
土层构成优劣是生长植物的必要条件，当原生性和次生性 障碍性土层存在时，就成为作物生长的限制性因子。
一、研究背景
6个土类的障碍性特征
黑土
草甸土
暗棕壤
黑钙土
D0
D20
D35
D50
D20+ S D35+ S D50+ S D20+ S
D35+ S
D50+ S
+ OM
+ OM
+ OM
秸秆
有机肥
二、肥沃耕层构建机理的探索
2、肥沃土层构建效应
（1）提高了作物产量 。玉米产量连续3年分别提高14.8%-24.1%、20.3%-35.7% 和17.6%33.5%，大豆产量提高11.5%-22.8%、18.5%-35.1%和15.9%-32.8%。
耕作土壤的土层划分（耕作学教科书）： 表土层 耕作层：受耕作、施肥、灌溉影响最强烈的土壤层，厚度一般约
15-20 cm，一般约占全部根系总量的60-70%。 犁底层：位于耕作层之下，厚5-8 cm。典型的犁底层很紧实，孔隙
度小，非毛管孔隙（大孔隙）少，毛管孔隙（小孔隙）多，所以通 气性差，透水性不良，结构常呈片状，甚至有明显可见的水平层理 。这是经常受耕畜和犁的压力以及通过降水，灌溉使粘粒沉积而形 成的，一般约占全部根系总量的10-15%。 心土层， 位于犁底层以下，厚度为20-35 cm，该层也能受到一定的 犁、畜压力的影响而较紧实，但不象犁底层那样紧实，根系的数量 约占根系总量的20-30%。 底土层，在心土层以下，一般位于土壤表面35 cm以下的深度。此 层受地表气候的影响很少，同时也比较紧实，物质转化较为缓慢， 可供利用的营养物质较少，根系分布极少。一般常把此层的土壤称 为生土或死土。
一、研究背景
黑土
草甸土
暗棕壤
黑钙土
白浆土
棕壤
一、研究背景
黑土地保护规划纲要（2017-2030年）：
黑土地是地球上珍贵的土壤资源，是指拥有黑色或暗黑色腐殖质表土层的土 地，是一种性状好、肥力高、适宜农耕的优质土地。东北平原是世界三大黑土区 之一，北起大兴安岭，南至辽宁省南部，西到内蒙古东部的大兴安岭山地边缘， 东达乌苏里江和图们江，行政区域涉及辽宁、吉林、黑龙江以及内蒙古东部的部 分地区。根据第二次全国土地调查数据和县域耕地质量调查评价成果，东北典型 黑土区耕地面积约2.78亿亩。其中，内蒙古自治区0.25亿亩，辽宁省0.28亿亩，吉 林省0.69亿亩，黑龙江省1.56亿亩。新理念：耕作层 犁源自层 心土层 底土层一、研究背景
0-35 cm 肥沃耕层
犁底层 心土层 底土层
有机肥 秸秆
一、研究背景
提出“肥沃耕层构建的理念”
内容： 以农田耕层土壤扩容与培肥为目的，采用机械的方法，将能培肥土壤且无害
化的农业生产废弃有机物深混于0~35 cm土层，建立了一个深厚肥沃的耕作层，构 建了“水”、“肥”、“气”、“热、生”相协调的土壤环境，形成了一个高效 土壤肥水库容，满足了作物根系生长和地上部发育，提高作物产量。
肥沃耕层构建对土壤健康及其 生产力的作用机制
2019.08.06重庆
提纲
一、研究背景 二、肥沃耕层构建机理的探索 三、肥沃耕层构建关键技术创新 四、肥沃耕层构建技术体系 五、集成创新黑土地保护性利用模式群 六、成本与效益 七、应用情况和效益
一、研究背景
众所周知的是： 土壤是地球表层能生长植物的疏松表层； 众所所不知的是： 疏松表层有多厚？ 划分的方法是什么？
2、肥沃土层构建效应
（3）提高了大气降水的利用效率。土壤容重下降了7.6-11.5%，总孔隙度增加了8.012.1%，水稳性团聚体数量增加了33.1%-60.2%，饱和导水率增加了38.0%-46.1%。同时 增加了大气降水的入渗能力。肥沃耕层蓄水能力比免耕覆盖、浅混秸秆的土层提高 10.4%和16.7%；保水能力提高5.6%和12.3%；供水能力提高33.2%和19.8%。
二、肥沃耕层构建机理的探索
2、肥沃土层构建效应
（2）满足了作物根系生长的土壤空间条件。田间长期定位试验和长期观测证 明玉米和大豆95%以上的根系分布在0-35 cm。模拟试验证明，创建肥沃耕层内 的根系比与对照比较，玉米根系重量提高15.6%，大豆根系重量提高12.9%。
二、肥沃耕层构建机理的探索
白浆土
棕壤
一、研究背景
障碍性土层对作物产量影响的模拟试验
0-20 cm
77.4% 60%
200目 尼龙网
80.2% 40%
89.7%
100%
20%
0%
一、研究背景
障碍性土层对作物产量影响的模拟试验
0-35 cm
200目 尼龙网
98.3% 60%
99.1% 40%
20%
101.3%
100%
0%
一、研究背景
40
168 122.5
12 87.5
42
饱和 田间 作物 最大 分布 有效
持水量 持水量 无效水 储水量
储水量
二、肥沃耕层构建机理的探索
2、肥沃耕层构建效应
在东北不同土壤类型区进行了 不同构建物料和不同构建深度在土壤肥沃 耕层构建中的效果及其机理机制的试验研
究
无构建物料
秸秆
秸秆+有机肥
0 cm
20 cm 35 cm 50 cm
标准： ➢ 土壤水分物理属性：饱和含水量≥210 mm，田间持水量≥140 mm，饱和导水率
0.5-1.5 cm/h，水稳性团聚体（>0.25mm）≥40%； ➢ 土壤化学属性：阳离子交换量≥25 cmol/kg，pH：5.5-7.5，松嫩平原中东部和三
江平原土壤有机质≥35 g/kg，松嫩平原西部和辽河平原土壤有机质≥20 g/kg，肉 眼可见易腐解有机物（三边累计长≤1 cm）占土壤有机质1 g/kg以上； ➢ 土壤养分属性：有效磷≥35 mg/kg，有效钾≥150 mg/kg，缓效钾≥800 mg/kg。