农田生态学和长期试验示范引领黑土地保护和农业可持续发展

肥沃耕层构建关键技术的研发及应用

针对中厚黑土和草甸土有机质和黏粒含量高、耕作层浅、犁底层厚、水热传导差影响根系生长的问题，研制了秸秆深混耕层扩容技术，即采用秸秆粉碎技术和玉米秸秆深混还田技术将玉米秸秆均匀深混于 0—35 cm 土层，耕作层深度由 15—17 cm 扩容到 35 cm。第一年作物增产 21.9%，水分利用效率增加 18.2%，土壤容重下降 9.4%，土壤饱和导水率增加 13.2%，土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾分别提高 0.23 g/kg、19.0 mg/kg、3.5 mg/kg 和 8.9 mg/kg；第三年作物增产 16.3%，土壤有机质提高 1.37 g/kg。

针对薄层黑土（包括侵蚀后的薄层黑土）、棕壤、暗棕壤和黑钙土的黑土层薄、养分贫瘠、物理性状差等问题，研制了熟土心土混层二元补亏增肥技术，即将熟土层与心土层混合，配合混入秸秆和有机肥，补充因熟土层和心土层混合后导致的土壤肥力下降，后效期 3—6 年。当心土层有机质含量相当于表层土壤 80.0% 以上时，有机肥施用量为 4 500—3 000 kg/hm²；在 60%—80% 时，有机肥施用量为 9 000—15 000 kg/hm²；60.0% 以下时，有机肥施用量为 15 000 kg/hm²以上（烘干基计）。3 年效果为：玉米增产 7.5% 以上，大豆增产 8.6% 以上，土壤有机质提高 9.1% 以上，土壤速效氮、速效磷和速效钾分别提高 18.3%、9.3% 和 13.7% 以上，水分利用效率平均提高 14.2%，土壤容重下降 8.9%—10.3%。

针对白浆土的白浆层，在前人提出的“心土混层”技术的基础上增施秸秆、有机肥和化肥三元物料一次性作业改造白浆层，即黑土心土混层三元补亏调盈技术。试点 3 年效果为：大豆增产 15.0% 以上，玉米增产 12.0% 以上。>0.25 mm 的水稳性团聚体增加 27.0% 以上，土壤有机质提高 3.5 g/kg 以上，土壤速效磷增加 4.3 mg/kg 以上，土壤饱和含水量及田间持水量分别增加 19.0% 和 21.0% 以上。

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