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关键词 农业措施;复垦;有机质;生产力
中图分类号 X171.4;S157.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)06-0224-02
Effects of Agricultural Measures on Organic Matter and Land Productivity of Reclamation Soil
ZHANG Bian-hua 1 JIN Dong-sheng 2
(1 Xinzhou Teachers University,Xinzhou Shanxi 034000; 2 Institute of Agricultural Environment and Resources,
Shanxi Academy of Agriculture Sciences)
Abstract To elucidate the impact of agricultural measures on soil organic matter and land productivity after the mining engineering reclamation,taking the open-pit mine reclamation land in Yuanpin as the research object,this paper analyzed the change of the organic matter content and land productivity on the reclamation land by comparing the artificial agricultural measures with the natural recovery soil.At the same time,it analyzed the correlation between organic matter and land productivity simultaneously.The results showed that:①Fertilization measures,especially relative to the natural recovery,organic fertilization could improve significantly content of the reclamation soil organic matter;②Variance analysis showed that under the condition of planting the same crop,OM+CF could increase significantly the content of the soil organic matter and the productivity;③Correlation analysis showed that there was significant linear correlation between the organic matter and the land productivity.
Key words agricultural measures;reclamation;organic matter;land productivity
矿产资源开发带来经济飞速发展的同时导致矿区土地资源破坏严重,生态环境日趋恶化[1-2]。恢复矿区生态环境,遏制耕地剧减的局面,促进矿区经济与环境协调发展,必须开展矿区土地复垦工作[3-5],而工程复垦后,农业措施在提高复垦土壤生产力,增加土壤有机质方面的效应,是亟待解决的问题。为此,对山西原平轩岗矿区排土场复垦土壤在人为农业措施和自然恢复2种条件下生产力进行了对比研究。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
原平是太原市以北唯一的县级市,辖7镇、11乡、3个街道办事处,520个行政村,49.3万人;总面积2 560 km2,耕地面积7.4万hm2;矿产资源丰富,富含煤、铝、铁、石灰岩、钾长石、硅石、铜矿、黏土等20余种矿产资源,其中煤炭储量约11.2亿t,含煤岩系展布面积400 km2,煤层平均厚度19~20 m,且埋藏浅,煤质高,是山西省主要煤炭生产基地。
1.2 试验设计
以原平市轩岗矿区复垦土壤为研究对象,该区2010年完成工程复垦,于2011年4月在生物复垦前采集基础土样,随后布置试验,试验设5个处理,具体措施见表1。3次重复,小区面积为60 m2。无机肥为氮磷钾复合肥(18-12-10),有机肥为腐熟的羊粪,供试作物为大豆(晋豆25),取2011、2012年复垦2年后的土样进行对比研究。
1.3 测定项目及方法
每季作物收获时测定作物产量和生物量,每年秋季收获后采集耕层土样,测定其有机质的含量。土壤有机质用重铬酸钾容量法。产量测定方法是每小区单收,测定籽粒产量和生物量。数据处理和分析采用Excel和SPSS 11.5软件。
2 结果与分析
2.1 不同处理对复垦土壤有机质的影响
从表2可知,复垦后第1年,各施肥处理对土壤有机质的增加表现出了促进作用。其中,作用较明显的有OM和OM+CF处理,在0~20 cm土层中分别比CK增加了56.15%、35.29%,比自然恢复处理分别增加了39.05%、20.48%;在20~40 cm土层中分别比CK增加了66.67%、43.83%,比自然恢复处理分别增加了58.82%,37.06%,但二者差异不显著。CF处理在增加土壤有机质方面表现一般。
复垦后第2年,各处理表现出了与第1年相同的趋势,处理间的差异性也表现更加明显。OM和OM+CF处理对土壤有机质含量的增加显著高于CK和自然恢复处理。
从图1可知,复垦后第1年各处理土壤有机质都有所增加,只有CK处理出现了减少趋势,这可能是因为农业耕作促进了土体原来有机质的矿化,从而造成土壤有机质减少。经过1年的耕作和休养,复垦后第2年,各处理土壤有机质增加量明显提高,尤其是OM+CF处理,提高幅度最为显著,这与该处理大大促进作物生长,增加了作物根系生物量和根系分泌物,提高土壤有机质有密切的关系。整体而言,施肥处理,尤其是有机肥的施用,极大地促进了土壤有机质的增加[6-7],无机肥处理和自然恢复处理虽然也能增加土壤有机质含量,但是增幅甚小,效果缓慢。总的来说,各处理在增强土壤有机质方面是OM+CF>OM>CF>自然恢复>CK。
2.2 不同处理对复垦土壤生产力的影响
从表3可知,不同施肥处理对矿区复垦土壤都有一定增产效果,其中OM+CF处理增产作用最显著,复垦第1年,OM+CF和OM处理产量分别是CK的12倍和11倍,复垦第2年差距逐渐变小,分别为CK的3倍和2倍,这与CK地力逐渐恢复,生产能力增强有一定关系;随复垦年限增加,不同处理作物产量都有所增加,其中OM+CF处理增幅最大。
各施肥处理生物量比自然恢复区的生物量增加,但CK生物量较少,主要是因为清除地表植被,而种植的作物在缺乏肥料供应的情况下出现长势较差,生物量较小的结果。
2.3 复垦土壤有机质和土壤生产力的相关性研究
从图2、3可知,0~20 cm土壤有机质与作物产量和生物量有显著线性相关关系,相关系数分别达0.735和0.744,这是因为工程复垦后土壤肥力较低,有机质含量已成为复垦土壤生产力的限制因子,有机质含量增加能显著提高复垦土壤生产力,所以在矿区复垦生产实践中,必须施有机肥,增加土壤有机质,从而改变土壤质量,才能提高土壤生产力。
3 结论
研究表明,矿区土壤工程复垦后,地表植被可自然恢复,土壤有机质也可逐渐积累,但过程较缓慢,采取一定农业措施可加速这一过程,在复垦初期,有机肥和无机肥配合施用措施最有效,复垦2年中,有机肥+无机肥处理土壤有机质增加量是自然恢复的7.2倍,复垦土壤生产力是自然恢复的3.6倍,有效增加土壤有机质,提高复垦土壤生产力。
4 参考文献
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[2] 白中科.工矿区土地复垦与生态重建[M].北京:中国农业科技出版社,2000.
[3] 刘飞,陆林.采煤塌陷区的生态恢复研究进展[J].自然资源学报,2009,24(4):612-620.
[4] 李新举,胡振琪,李晶.采煤塌陷地复垦土壤质量研究进展[J].农业工程报,2007,23(6):276.
[5] 靳东升,张强.山西省采煤区土地复垦区划研究[J].山西农业科学,2009,37(6):54-58.
关键词标准农田;土壤有机质;浙江绍兴;漓渚镇
中图分类号S153.6+21文献标识码A文章编号 1007-5739(2012)08-0287-01
土壤有机质不仅是一种稳定而长效的氮源物质,而且其几乎含有作物和微生物所需要的各种营养元素,具有提供作物养分、增强土壤保肥性能、促进团粒结构形成、改善物理性质、消除土壤污染等多方面的作用[1-3]。因此,土壤有机质含量作为评价土壤质量和土壤肥力的重要指标之一,其也是土壤养分的重要组成部分,如果含量减少将直接降低土壤肥力,从而影响农业生态系统的综合生产力[4]。鉴于此,笔者对绍兴县漓渚镇标准农田土壤有机质含量进行研究和分析,旨在为标准农田地块培肥和农业生产提供技术支撑。
1材料与方法
1.1研究区概况
漓渚镇位于鉴湖水系源头,为绍兴县西南部半山区镇,该镇常年平均气温16.5 ℃,降雨量1 397 mm,无霜期237 d,相对湿度81%。现有标准农田面积1 210.47 hm2,土壤类型以黄粉泥田和黄泥沙田为主,常年种植作物以苗木居多,是全国有名的花木之乡。
1.2土样采集
参照《浙江省标准农田地力调查与分等定级技术规范》,兼顾标准农田类型、土壤类型、土壤利用现状、常年种植作物等布点,取0~20 cm耕层土壤样品,每个样品代表面积最大不超过133.3 hm2,同时记录GPS。
1.3测试与分析
采用浓硫酸—重铬酸钾氧化容量法测定土壤有机质含量[5]。土壤养分分级参照《浙江省标准农田地力调查与分等定级技术规范》。对调查的数据采用Excel进行统计分析。
2结果与分析
2.1土壤有机质含量总体情况
由表1可以看出,绍兴县漓渚镇土壤有机质含量平均值为36.09 g/kg,居较高水平(>30 g/kg),变幅9.92~69.30 g/kg,标准差为13.91 g/kg,变异系数38.5%,表明土壤有机质含量存在较大的地区差异。
2.2土壤有机质分级情况
由表2可以看出,绍兴县漓渚镇土壤有机质含量总体水平较高,含量处于高水平(>40 g/kg)的有13个,占总调查数的30.23%,代表面积364.60 hm2,占总面积的30.12%;含量处于较高水平(30~40 g/kg)的有12个,占总调查数的27.91%,代表面积353.27 hm2,占总面积的29.18%;较高水平及以上(>30 g/kg)的样本数共计25个,占总调查数的58.14%,面积共计717.87 hm2,占总面积的59.30%;位于中等及以下的样本数有18个,占总调查数的41.86%,总面积为492.60 hm2,约占总面积的40.70%。
3结论与讨论
绍兴县漓渚镇标准农田土壤有机质平均含量36.09 g/kg,居较高水平(>30 g/kg),但各地土壤有机质含量差异较大,全镇仍有492.60 hm2耕地有机质含量处于中等水平及以下,占全镇总标准农田面积的40.70%。
建议以绍兴县开展的测土配方施肥、沃土工程、土壤有机质提升工程、标准农田质量提升工程等土肥项目为依托,加大标准农田土壤有机质提升力度。采取以下4项技术措施:一是扩种绿肥。栽培绿肥不仅可以提高土壤有机质含量,还可提高土壤氮素含量,改善土壤的理化性状[1]。前几年由于农村剩余劳动力转移及绿肥利用方式单一、种植效益低下等原因造成了绿肥呈下降趋势,因而需要各级政府的积极鼓励和扶持,增加财政支持力度,将绿肥生产资金列入当地财政预算,建立扶持绿肥生产的长效机制[2]。二是秸秆还田。当地秸秆资源比较丰富,有条件的地方建议采取秸秆腐熟还田的方式,同时注意增加氮素供应,以免影响生物竞争氮[6]。三是推广商品有机肥。目前,绍兴县启动实施的标准农田项目实施区块及商品有机肥示范推广项目区块,农户可以享受到一定的补贴,同时建议建立长效机制,加大推广力度。四是广积农家肥。有条件的地方建议采用禽畜粪便发酵还田的方法,既能美化生态环境,又可实现变废为宝。
(下转第290页)
(上接第287页)
4参考文献
[1] 刘卫星,宗良纲,曹丹,等.太湖流域典型区域水稻土有机质空间变异特征研究[J].江苏农业科学,2009(6):378-381.
[2] 王晶,杨茹玮,徐琪,等.苏南地区16年间土壤有机碳的空间变异[J].安徽农学通报,2009,15(1):46-47.
[3] 朱静,黄标,孙维侠,等.长江三角洲典型地区农田土壤有机质的时间变异特征及其影响因素[J].土壤,2006,38(2):158-165.
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关键词 标准农田;有机质;浙江庆元
中图分类号 S151.9+3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)08-0194-02
2013年庆元县标准农田面积5 773.67 hm2,占全县耕地面积的1/3。通过2008年标准农田地力调查与分等定级,对典型农户、地块资料的调查检测分析,庆元县虽居区位优势,山地植被保护较为良好,土壤养分重要量化指标有机质处于中等偏高水平,但随着农村劳动力的转移,着重偏向于对化肥的投入,相对投入较小的有机肥则受到冷落,生产上偏施氮磷肥,不施或少施钾肥,同时缺乏对土壤地力培肥的长效措施。加上农民对标准农田养护意识不强,粗放式经营现象比较明显,导致农田地力逐年退化[1]。2009年以来,开展了标准农田土壤有机质含量调查工作,据此探讨标准农田土壤有机质提升的途径和可行性,以提高标准农田粮食生产能力,促进农业增效,农民增收。
1 标准农田土壤有机质现状及评价
1.1 材料与方法
通过农户调查,有针对性地开展了标准农田土壤有机质含量的调查和取样分析,通过大量的调查和数据分析,结合粮食生产的实证分析,初步掌握了庆元县标准农田土壤有机质的基本状况。数据来源,一是2005年庆元县土肥站组织的全县种粮大户施肥情况调查,共调查典型农户300户,代表全县不同类型农田。二是2011―2013年开展了25个水稻平衡施肥示范点建设和9个田间肥效试验,采集土壤样品进行检测,调查农户施肥状况。三是2010―2013年,实施测土配方施肥项目,在全县逾5 333.33 hm2标准农田共采集534个水稻土壤样品检测土壤有机质含量。
1.2 结果分析
庆元县标准农田土壤有机质含量总体较高,但是有下降的趋势。2005年调查结果表明,标准农田土壤有机质含量平均为38.7 g/kg,其中>40 g/kg的占总数的34%,30~40 g/kg 的占28.3%,20~30 g/kg 的占18.3%,10~20 g/kg 的占13.6%,40 g/kg 的占总数的19.5%,30~40 g/kg 的占26.3%,20~30 g/kg 的占23.5%,10~20 g/kg 的占22.4%,
2 标准农田有机质提升的途径和可行性分析
2.1 继续推广紫云英种植技术
据试验测定,农田种植紫云英平均鲜草产量22.5 t/hm2,可为土壤提供纯N 88.5 kg/hm2、P2O5 9.45 kg/hm2、K2O 60.0 kg/hm2,相当于尿素192 kg/hm2、普钙79.5 kg/hm2、氯化钾100.5 kg/hm2。另据试验,水稻田通过种植紫云英,与非种植区相比,可增加有机质3%~6%、全氮5%~10%、有效磷7%~16%、速效钾8%~20%。这些试验表明,农田种植紫云英对提升土壤有机质和肥力有重要作用[2]。而且种植紫云英技术投资小,操作简单,效果明显,具有广阔的推广前景。
2.2 水稻高留茬还田
秸秆还田是提高土壤有机质含量、改善土壤品质的根本措施,而且可以减轻因焚烧秸秆带来的污染,保护生态环境,在生产上需要大力推广应用。2011、2012年连续2年在屏都街道、淤上乡进行水稻不同留茬高度对土壤理化性状和产量的影响的对比试验,结果表明,土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量均随水稻留茬高度的增加而增加,留茬35、25、15 cm,土壤有机质比对照分别增加1.6、1.4、0.5 g/kg,土壤容重比对照分别降低0.3、0.2、0.1 g/cm3;作物产量随水稻留茬高度的增加而降低,以水稻留茬15 cm产量最高,单产比对照增加780 kg/hm2。水稻留茬高的田块,水稻前期分蘖较差,伴有僵苗现象发生,后期出现贪青迟熟,其原因有待研究。因些,水稻留高茬0~35 cm范围内,留茬越高,对土壤的有机质提升越多,但由于水稻留茬过高,水稻前期易僵苗,后期易贪青迟熟,水稻产量不是最高,因此,水稻留茬高度在15 cm最好。
庆元县水稻产量平均为4.5~6.0 t/hm2,秸秆丰富,具备高留茬还田的资源基础,而且水稻高留茬还田是庆元县水稻生产的特色,全县60%以上的农户都有此习惯,推广空间很大。应该加大宣传,把有限的秸秆资源用到土壤有机质提升上来。
2.3 废菌棒还田
庆元县是世界人工栽培香菇的发祥地、食用菌的王国。据调查全县有食用菌1.5亿袋,每年共计产生废菌棒30万t,食用菌废料中,仍含有机质和部分营养元素,将其还田,就做到了物尽其用。据2010年在松源镇下坞村进行单季稻施用香菇废菌棒对比试验,施用废菌棒9万~12万段/hm2,水稻有效穗增加29.7万穗/hm2,千粒重增加0.66 g,产量增加12.8%,土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾值比对照分别增加3.1 g/kg、32.5 mg/kg、13.9 mg/kg、5.8 mg/kg,土壤容重降低0.04 g/cm3。因此,水稻田施用废菌棒可以提高土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾的含量,提高土壤肥力水平,降低土壤容重,改善土壤环境,增强土壤通透性,利于水稻根系生长,促使水稻有效穗和千粒重增加,从而显著增加产量[3]。据测算,通过废菌棒还田,可减少肥料成本600元/hm2左右。由此可见,推广废菌棒还田基础条件已具备,需要在政策上予以扶持,尽快扩大规模,为庆元县标准农田有机质提升做出贡献。
3 参考文献
[1] 陈家菊.农作物秸秆还田技术[J].现代农业科技,2007(9):140.
关键词:稻草还田;大棚苦瓜;腐熟剂;产量
作物秸秆还田不仅可以促进作物增产,而且还可以固碳减排,培肥土壤,提高地力[1]。因此,推进作物秸秆还田,发展低碳农业,是提高土壤有机质和培肥地力的重要途径。但是,在生产实际中,秸秆还田既费工又费时,如果翻压还田技术不到位,易造成秸秆腐解速度慢,影响作物的生长发育,农民往往将秸秆焚烧或抛弃,既严重污染大气和水[2],又导致大量碳素和养分的损失,严重影响到土壤有机质的平衡,致使耕地质量严重下降[3]。
传统土壤是塑料大棚蔬菜生产的物质基础,其理化、生物性状的优劣直接关系到蔬菜产量和经济效益的高低。大棚的塑料薄膜覆盖隔绝了雨水对土壤的淋洗,形成了高温高湿的内部环境,多茬连作、超量施用化肥、有机物料投入量少和无法引进大型机械耕翻等因素,使新建的温室、大棚投入使用3~5 a后,经常出现土壤次生盐渍化、板结、耕层浅及病原菌密度增高等土壤障碍,由此造成了塑料大棚蔬菜产量下降、产品中农残上升、品质降低以及投入产出比变小等不利趋势。许多研究表明,大量施用腐解或非腐解的有机物料是克服温室大棚土壤障碍、改善土壤环境最经济有效的途径。
攀枝花是全国早春蔬菜的重要产区,南菜北调基地,早春蔬菜是当地农业的支柱产业,农民的主要收入来源。全市早菜面积8 666.7 hm2,均采用水旱轮作方式,即6~10月种水稻、11月至翌年5月种蔬菜,稻草资源丰富。但是,由于稻草含有大量的硅、钾等营养元素,粗纤维含量高,还田后秸秆不易腐烂分解,短时期难见到稻草还田的效果,稻草还田费时、费工、低效,加上化肥工业的发展,造成稻草还田技术在生产中难以推行,因此,出现了重化肥轻有机肥、重用地轻养地、重产出轻投入的现象[4]。为了推进稻草高效利用,加速稻草腐烂分解,实现稻草还田技术的良性循环,增加农民收入,同时保护耕地,提高土壤利用率,四川攀枝花市农林科学研究院于2011年开展了稻草还田技术在大棚苦瓜种植的应用研究,以期筛选出适合当地生产的稻草施用量及施用方式。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验采用随机区组设计,3次重复,共12个小区。小区面积18 m2,长15 m,宽1.2 m包沟开厢,株距50 cm,行距60 cm,双行单株定植,每小区60株,试验面积216 m2,地膜覆盖栽培。于苦瓜定植前按处理分别将稻草沟施到厢面下,按试验设计将土师傅5号对水浇到铺好的稻草上,再在稻草上覆土20 cm后平整厢面定植苦瓜。其他管理按生产常规进行。
1.3 采样及测定方法
于苦瓜生长中期(2012年3月15日)调查植株株高、节数、茎粗、叶片纵横径,果实采收期(3月22日)调查果实纵横径。分小区调查苦瓜性状和产量。在试验前取大田混合土样一个(土壤耕地深翻后,采用X型5点取样法);全部收获后在各小区分处理取试验产量混合样,取样深度20 cm(方法同前)。于苦瓜定植前测定整个试验地的养分含量,采用土壤养分快速测定仪测定。
2 结果与分析
2.1 植株性状
由表1可见,4个处理的植株性状差异不大,综合株高、节数、茎粗以及叶片和果实大小,处理1和处理2植株长势较旺,果实个头大。
2.2 产量结果
2.3 土壤养分测定
3 结论与讨论
①施用稻草的苦瓜植株长势及果实性状与处理4(CK1)没有明显差异;平均产量比处理4(CK1)高47.46 kg/667 m2,但是方差分析差异不显著;土壤有机质含量及其他养分含量(除有效磷外)均比处理4(CK1)有明显的增加,其中增加最多的是有机质含量,为56.3%,其次是速效钾增加55%。这说明稻草还田能够有效提高土壤有机质含量和其他养分含量[5],能从一定程度上增加苦瓜产量,但对苦瓜的生长发育及苦瓜的品质没有较大影响。
②稻草的使用量及腐解剂土师傅5号的施用与否以及施用量都对苦瓜的植株性状、果实性状、产量、土壤有机质含量和土壤养分含量有较大的影响,这可能与试验时间短,稻草的腐烂分解程度浅有关系,所以在本试验的基础上,建议继续进行更长时间更深入的研究。
参考文献
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关键词:秸秆还田,前景展望
目前,为了保护大气环境,禁烧秸秆已经逐步被各级政府和百姓所认可。但是每到麦、秋季节,大量的庄稼秸秆又运往何处、如何处理呢?秸秆还田技术是既经济、又利国利民的科学方法。
1、秸秆还田的好处
(1)增加土壤新鲜有机质,提高土壤肥力。作物秸秆的成分主要是纤维素、半纤维素和一定数量的木质素、蛋白质和糖。这些物质经过发酵、腐解、分解转化为有机质。土壤有机质决定着土壤结构性、土壤耕性、土壤代换性和土壤缓冲性,同时在防治土壤侵蚀、增加透水性和提高水分利用率等方面均具有重要的作用。如果长期连续做到秸秆还田,可以有效地遏制土壤有机质的持续下降,并有逐渐回升的趋势。特别是秸秸还田后土壤中的细菌数量可以增加16倍;纤维分解菌提高8.5倍;放线菌提高3.6倍;真菌提高2.7倍。微生物数量增加,活动增强,加速了土壤有机质的分解转化,使土壤供肥能力得到加强。(2)改善土壤物理性质,使土壤耕性变好。秸秆还田后土壤孔隙度增加,土壤水、肥、气、热得以很好地协调,渗水能力增强,保墒性能增加,抗旱抗涝的能力都得到提高。。(3)增加产量,降低成本。据调查,秸秆还田后第一季作物平均增产5%~10%,第二季后作物平均增产5%。在秸秆还田的地块上施用化肥,可较好地发挥化肥的肥效,提高氮肥利用率15%~20%,磷肥利用率提高30%左右。(4)一般1000吨农作物秸秆资源,其养分相当于3吨尿素、5吨过磷酸钙、5吨硫酸钾。。连续3年秸秆还田,可增加土壤有机质0.2%~0.4%,增产效果达5%~15%。
2、前景展望
技术人员在田边给农民算了一笔秸秆还田账。实施秸秆还田,每亩田至少可以节省尿素20多斤。秸秆还田的最直接好处就是节省了肥料,而且还能使土壤更松软,促进肥料吸收。
2.1社会经济效益:实施秸秆还田技术不仅可增加粮食产量6%~15%,而且由于逐步增加了土壤肥力,实现大面积以地养地,促进粮食产量的持续增加。此外,机手可在农机作业中获得—定的收入,秸秆机械粉碎还田的作业成本仅为人工还田作业成本的1/4,而工效提高了40~120倍。。实施秸秆还田技术,无论从宏观上还是从微观上看,都具有较好的经济效益。
2.2生态效益:秸秆机械化还田技术既解决了大量剩余秸秆的出路,避免了秸秆因废弃霉烂和焚烧造成的大气、河流等环境污染,减少了由此引起的影响民航、铁路等交通障碍的弊端,又增加了土壤有机质含量,培肥了地力,减少化肥施用量,避免过量施用化肥造成的农业环境和生态环境的污染,形成良性的生态循环,促进农业可持续发展。同时,机械化秸秆还田技术在早作农业区实施,增加了土壤含水率,改良了土壤结构,使土质疏松,提高了土壤吸纳雨水的能力,减少径流损失,最大限度地保存和利用了自然降水,使旱作农业区生态环境趋于好转。对于在全球水资源紧缺的情况下发展农业具有非常重要的意义。