在中国,砂姜黑土主要分布于黄淮海平原南部,光热水资源丰富、土体深厚、土壤保肥能力强,增产潜力大。具体表现在:多年平均气温15℃左右,≥10℃积温4800℃·日上下,无霜期200~220天,多年平均降水量850毫米左右,地下水位浅,水源丰富,水质好;土层深厚,砂姜层位低,耕地面积大且分布集中连片,有利于发展机械化耕作,具有综合开发利用的规模优势;土壤呈中性到微碱性,适宜于多种作物;土壤阳离子代换量高,保肥能力强,有利于培育高产土壤。
砂姜黑土分布区尽管自然条件优越,但由于障碍因子的影响,作物产量不稳定,生产潜力不能充分发挥。主要体现在:涝渍和旱灾危害频繁;适耕期短,耕作阻力大、质量差;土壤有机质含量仍旧较低,土壤养分含量不平衡,耕层锌、硼、钼等微量元素甚为缺乏。
砂姜黑土地下水位高,雨季可上升到1米以内,部分农田缺少排水出路,有些地区排水干道常年失修、水利工程配套设施不完善,极易产生涝渍。在疏浚整治大型骨干排水河道的基础上,重点放在疏通大沟,开挖中小沟及桥涵工程设施的配套上。田间积水过多,可开挖临时墒沟。局部低洼而排水确有困难的区域可改种喜水和耐水作物。砂姜黑土区有效灌溉面积不大,极易因干旱灾害而制约土壤生产潜力的发挥,应充分利用地下水源发展井灌,同时合理利用地表水。逐渐发展喷灌、微喷、滴灌等节水灌溉技术,提高水分利用效率。砂姜黑土物理性状差,土壤有机质含量仍较低,养分含量出现新的不平衡,培肥改良土壤仍是发挥砂姜黑土生产潜力的根本途径。主要从土壤有机质提升、土壤深松、少免耕、化学肥料高效施用、粮肥轮作和改性物质施用等方面培肥改良土壤。
①秸秆直接还田技术。具体方式与技术见秸秆还田。②有机肥无机肥配合施用技术。畜禽粪便堆肥、商品有机肥等与无机肥料配合施用均能提高土壤肥力水平。冬小麦适宜的有机肥替代量为20%左右,夏季作物玉米上有机肥替代量为20%~40%,有机肥替代量过高,可引起作物产量下降。
土壤深松可以加深耕层,打破犁底层,增加耕层厚度,能改善土壤结构,使土壤疏松通气,提高耕地质量。根据不同土壤条件选择相应机具进行深松作业时,土壤含水量应在15%~22%。局部深松时,采用带翼深松铲进行下层间隔深松,深松间隔40~60厘米,深度23~30厘米;全面深松时,深度35~50厘米。一般3~5年深松一次。逐步加大耕作深度,20~25厘米为宜,结合施用有机肥或秸秆还田,培育肥沃耕作层。
①小麦玉米轮作。玉米收获→秸秆粉碎还田→免耕播种机施肥播种小麦→喷施除草剂→田间管理→小麦收获→秸秆粉碎还田→机械深松(3~5年深松一次)→免耕播种机施肥播种玉米→喷施除草剂→田间管理→玉米收获。②小麦大豆轮作。大豆收获→秸秆粉碎还田→免耕播种机施肥播种小麦→喷施除草剂→田间管理→小麦收获→秸秆粉碎还田→机械深松(3~5年深松一次)→免耕播种机施肥播种大豆→喷施除草剂→田间管理→大豆收获。
历史上砂姜黑土严重缺磷少氮,钾素含量较为丰富,自20世纪80年代以来,随着化学肥料特别是氮磷肥料的连年施用,土壤氮素、磷素含量明显提升。在肥料施用上氮、磷、钾肥并重,根据土壤肥力水平和作物养分需求确定合理施肥量。施用方法上改正传统“一炮辈”施肥习惯,小麦、水稻氮肥分期施用。缓控释玉米专用肥种肥同播可有效解决玉米追肥费工费力的难题。配合施用硫肥、锌肥、硼肥等。
①小麦大豆轮作。与小麦玉米轮作相比,多年后产量差异逐步减少、投入减少、经济效益相当;肥料利用效率逐步提高;土壤肥力和土壤健康状况逐步提高。②小麦绿肥间作与大豆玉米间作轮作。绿肥面积占麦田面积的20%,每年轮换地段,小麦收获前5~10天绿肥掩青,小麦收获后进行玉米、大豆间作。③小麦夏季休闲或玉米冬季休闲肥田作物轮作。夏季休闲地可选用的肥田作物有饲料大豆、田菁等,冬季休闲地可选用的肥田作物有苕子、黑麦草、紫花苜蓿等。
①砂姜黑土质地黏重,水分物理性状较差,生物炭、粉煤灰改性物质能增加土壤水稳性团聚体数量,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,降低土壤膨胀性能,改善土壤水分物理性状。生物炭用量30~45吨/公顷,粉煤灰用量45~75吨/公顷,3~5年一次。②砂土或细河沙能改善通气状况,降低土壤膨胀性能,用量60~90吨/公顷,2~3年一次。③高分子化合物,特别是人工合成高分子化合物具有很强的黏结性,能把单个的土粒黏结起来,促进土壤颗粒团聚化,使土壤大团聚体数目增加,从而降低土壤容重,增大土壤总孔隙度和毛管孔隙度,改善土壤持水性能。生产上常用的高分子化合物为聚丙烯酰胺,适宜用量100~2000毫克/千克土壤。此类改良剂价格较贵,在粮食作物田地暂不宜推广。