许桥良，周艳丽，卢秉福

（1.营口市农业工程学校，辽宁营口115009；2.黑龙江大学农业资源与环境学院，哈尔滨150080；3.黑龙江大学科技处，哈尔滨150080）

甜菜机械化收获与土壤损失

许桥良1，周艳丽2，卢秉福3*

（1.营口市农业工程学校，辽宁营口115009；2.黑龙江大学农业资源与环境学院，哈尔滨150080；3.黑龙江大学科技处，哈尔滨150080）

调查研究表明，甜菜收获土壤损失的主要影响因素为土壤含水量和甜菜收获机，此外，还有土壤类型、甜菜根形、甜菜产量等20几种影响因素。土壤损失与收获季节降雨量亦即土壤含水量呈显著正相关，随着收获季节降雨量增加，甜菜机械化收获产生的土壤损失明显增加。土壤损失导致土壤营养物质流失，造成土壤肥力下降，引起土壤环境问题。

甜菜；收获；机械化；土壤损失

土壤损失不仅仅是由于水蚀、风蚀以及耕作造成的，块根、块茎等地下果实类作物在收获生产过程中同样会造成土壤损失。比如甜菜（Beta vulgaris L.）、马铃薯（Solanum tuberosum L.）、甘薯（Lpomoea batatas L.）、胡萝卜（Daucus carota L.）、菊苣（Cichorium intybus L.）、葱（Allium porrum L.）等作物收获时均会粘附土壤，以及土块、石块随作物离开土地，从而造成土壤损失[1-5]。地下果实类作物土壤流失指随着块根、块茎等果实收获时附着在作物上的土壤或者土块，不能回到原种植土地而造成的损失[6-7]，是影响土壤环境和农业持续发展的重要因素。目前，土壤流失的调查研究多数集中于水蚀、风蚀以及耕作的影响[8-13]，而对于块根、块茎等地下果实类作物收获对土壤流失的影响研究较为缺乏，国内基本没有在此领域开展研究或给予关注。国外对块根、块茎等地下果实类作物收获引起的土壤损失的研究发现，机械化收获对土壤损失的影响更严重，有必要进行深入研究。

1 甜菜收获土壤损失的主要影响因素

在甜菜机械化收获过程中，一些甜菜茎叶、泥土与甜菜一起由收获机收集起来，随甜菜一起被运送到糖厂，这部分泥土即为损失土壤。一般情况下粘附在甜菜块根上的土壤会被甜菜收获机清理装置清除掉，但总还会有一部分残留会随甜菜块根一起被送往糖厂。甜菜收获造成的土壤损失影响因素主要有土壤、甜菜、农艺技术和收获技术四项一类指标，土壤含水量、甜菜收获机、甜菜根形和土壤耕作质量22项二级指标和重度粘壤土、挖掘器类型、楔形等22项三级指标[14]（见表1），其中，土壤含水率和甜菜收获机是关键影响因素，除此以外，土壤特性、甜菜品种、甜菜产量、收获机的调整技术、块根表面粗糙程度、甜菜叉根情况、甜菜产量、收获时杂草生长情况也是影响土壤损失的重要因素。在诸多土壤损失影响因素中，有一些因素在时间和空间上是可以人为控制的，这些因素可以最大可能减少其影响，另外一些因素是不可控制的。农艺技术和收获技术是可以人为控制的，一些大型农场和甜菜种植者愿意使用大型、技术先进的甜菜收获机来收获甜菜，以减少土壤损失以及甜菜块根损伤及损失。收获后清理技术在德国已经被普遍使用，早在20世纪90年代就有50%的甜菜收获后被清理，但在法国仅有5%[15]。甜菜收获后清理只是降低了运往糖厂的土壤损失，并没有真正减少从田间带出的土壤损失。

在欧洲种植甜菜最好的是法国，其次是比利时，然后是荷兰，这也是法国、比利时、荷兰甜菜收获时土壤损失高于其他国家的原因之一[4]。甜菜品种和甜菜产量对甜菜收获土壤损失影响也很大，可达25%～50%。比利时甜菜产量45～70 Mg/hm2，土壤损失4.4～19.5Mg/hm2，甜菜块根含茎叶杂1.5～5Mg/hm2[3，17]。

表1 甜菜收获三级土壤损失影响因素

2 甜菜收获土壤损失情况

国外已有学者主要关注甜菜生产采用的农艺措施，甜菜收获机及后续处理机械操作特性，收获时天气情况及土壤含水量等对土壤损失的影响。根据FAO（2003）1978—2000年数据[18]，对一些欧洲国家在甜菜收获季节降雨量、机械以及农业生产实践研究发现，甜菜收获时土壤损失S与降雨量W呈正相关（表2）。1978—2000法国土壤损失S与降雨量W回归方程S=3.8+0.037W（R2= 0.53），每个收获季土壤损失7.7～20.5 Mg/hm2，平均值13.8 Mg/hm2；1968—2000年比利时土壤损失S与降雨量W回归方程S=0.024+0.032W（R2=0.50），土壤损失4.4～19.5 Mg/hm2，平均值8.8 Mg/hm2；1990—2000年德国土壤损失S与降雨量W回归方程S=-0.48+0.02W（R2=0.50），土壤损失2.2～5.5 Mg/hm2，平均值3.7 Mg/ hm2；荷兰1972—2001年土壤损失3.4～13.4 Mg/hm2，平均值6.2 Mg/hm2[14]。在意大利对21家糖厂调查，每年2百万吨土壤损失，大约占甜菜毛重的10%～15%[16]。土壤水分含量是最主要的影响因素，其他因素对土壤损失也有重要影响[17]。

表2 不同国家甜菜机械化收获土壤损失情况

3 土壤损失及其经济价值

块根、块茎等地下果实类作物收获对土壤流失的影响研究较为缺乏，由于甜菜收获损失的土壤很少可能被重新带回原来的耕地，即使甜菜块根会在地边被存放几天或数周，有时在装运前会被清理，但还是有土壤与甜菜一起被运往糖厂[19]，被运往糖厂的土壤造成田间土壤损失，从而导致土壤营养物质流失，造成土壤肥力下降，引起土壤环境问题。河北省霸州红薯收获土壤损失平均每年约为0.4 Mg/hm2[24]，黑龙江肇东市机械化收获甜菜，块根粘土率4.53%～9.62%，相当于土壤损失2.04～4.33 Mg/hm2，土壤损失主要是表层土壤和有价值的营养物质，对土壤肥力的影响是显而易见的。根据土耳其糖业公司（Turkish Sugar Industry）资料，每年47866t土壤从安卡拉省（Ankara province）甜菜种植地被带到糖厂，土壤营养物质N、P、K及微量元素的经济损失估计可达到204158美元。土耳其全国每年有接近951000t的土壤损失，经济损失可达4056203美元[20-22]。2002—2004年对比利时甜菜种植区的26块地块进行调查，每个收获季节土壤损失1～30Mg/hm2，平均损失4 Mg/hm2[3]。1997—1999年对意大利SADAM公司两家糖厂在3个省的30000hm2产出的100万吨甜菜进行分析，如果处理每吨土杂需费用5欧元，减少8%的土杂可节省64000欧元[16]。在欧洲由于收获技术、土壤类型的不同，土壤损失也不同，各国收获作物间没有明显的不同[6]。在中国、乌干达等发展中国家人工收获甜菜、马铃薯、甘薯等作物造成的土壤损失明显比欧洲的法国、德国、比利时等国用机械收获造成的土壤损失低得多[6，24]。

4 结论

4.1 甜菜机械化收获会产生土壤损失，影响因素主要包括土壤、甜菜、农艺技术和收获技术等方面，其中土壤含水率和甜菜收获机是关键影响因素，此外，还有土壤类型、甜菜根形、甜菜产量等多种影响因素。

4.2 土壤含水量对甜菜收获时土壤损失有很大影响，土壤损失与收获季节降雨量呈显著正相关。部分欧洲国家甜菜收获实践表明，随着收获季节降雨量增加，甜菜机械化收获产生的土壤损失明显增加。

4.3 土壤损失导致土壤营养物质N、P、K及微量元素流失，造成土壤肥力下降，引起土壤环境问题。另外，处理这些损失土壤还会产生相关费用，在经济上给糖厂带来负担，增加了糖厂的生产成本。

4.4 甜菜收获引起土壤损失从每公顷几吨到几十吨不等，法国、比利时、荷兰、德国甜菜收获土壤损失也不相同。20世纪80年代以来，由于欧洲国家农民与糖厂的重视，甜菜收获土壤损失逐渐减少。

[1]Ruysschaert G.,Poesen J.,Verstraeten G.,Govers G.Soil loss due to crop harvesting:significance and determining factors[J].Prog. Phys.Geogr.2004,28(4):467-501

[2]Poesen J.W.A.,Verstraeten G.,Soenens R.et al.Soil losses due to harvesting of chicory roots and sugar beet:an under rated geomorphic process[J].Catena，2001,43(1):35-47

[3]Ruysschaert G.,Poesen J.,Auerswald K.Soil losses due to potato harvesting at the regional scale in Belgium[J].Soil Use and Management,2007,23(2):156-161

[4]Smit A.B.,Struik P.C.,van Niejenhuis J.H.Prediction of various effects of harvest date in sugar beet growing[J].J.Agronomy CropSci.,1998,180(2):113-122

[5]Belotserkovsky Y.,Larionov A.Removal of soil by harvest of potatoes and root crops[J].Vestnik Moskovskogo Universiteta Seriia Geografia,1988,4:49-54

[6]Ruysschaert G.,Poesen J.,Verstraeten G.Soil loss due to harvesting of various crop types in contrasting agro-ecological environments[J].Agriculture Ecosystems&Environment,2007,120(2-4):153-165

[7]Poesen J.W.A.,Verstraeten G.,Seynaeve L.,et al.Soil losses caused by chicory root and sugar beet harvesting in Belgium: importance and implications[C]//The 10th International Soil Conservation Organization Meeting,Purdue University USA,May 24-29,1999:312-316

[8]Hasholt B.Dissolved and particulate load in Danish water courses[C]//In:Issolved Loads of Rivers and Surface Water Quantity/ Quality Relationships(Proceedings of the Hamburg Symposium),IAHS Publ.August 1983:255-264

[9]Frost C.A.,Speirs R.B.Soil erosion from a single rainstorm over an area in East Lothian Scotland[J].Soil Use Manage.,1996,12(1): 8-12

[10]臧英，高焕文，周建忠.保护性耕作对农田土壤风蚀影响的试验研究[J].农业工程学报，2003，19（2）：56-60

[11]范清成，王飞，穆兴民，等.保护性耕作对土壤风蚀的影响[J].中国水土保持科学，2011，9（3）：1-5

[12]王丽学，姜熙，李勇等.保护性耕作对农田土壤水蚀及土壤紧实度的影响[J].灌溉排水学报，2014，3（2）：83-85

[13]武文波，姬翠翠，李晓松.影响土壤水蚀的环境因子分析[J].中国水土保持，2010（5）：36-38

[14]Ruysschaert G.,Poesen J.,Verstraeten G.,et al.Interannual variation of soil losses due to sugar beet harvesting in west Europe[J]. Agriculture Ecosystems and Environment,2005,107(4):317-329

[15]Vermeulen G.D.Reduction of soil tare by improved uprooting of sugar beet a soil dynamic approach[D].Wageningen University, Wageningen,2001

[16]Tummarello G.,Riva G.,Toscano,et al.Evaluation of neural network techniques in predicting and minimizing the mass of soil wastes in a sugar beet harvesting season[C]//Proceedings of International Joint Conference on Sugar Beet Harvester in Italy Neural Networks.Italy,2002

[17]Ruysschaert G.,Poesen J.,Wauters,A.Factors controlling soil loss during sugar beet harvesting at the field plot scale in Belgium[J]. European Journal of Soil Science,2007,58(6):1400-1409

[18]FAO.FAOSTAT.Agriculture Data.Agricultural Production[EB/OL].Accessed:26/03/2003,http://apps.fao.org/.

[19]Rigo L.Results ofthe CIBE survey on topping dirt tare and inter professional agreements in European countries[J].Zuckerindustrie, 2002,127:31-44

[20]Parlak,Mehmet,Karaca,et al.The Cost of Soil Lost Caused by Sugar Beet Harvest:A case study for Turkey[J].Journal of Agricultural Scienses,2008,14(3):284-287

[21]Oruc N.,Gungor H.A study on the soil tare of sugar beet in Eskisehir Turkey[C]//In:Proceedings of the International Symposium on Desertification,Konya,2000:258-261

[22]Oztas T.,Ozbek A.K.,Turan M.The cost of soil lost from fields due to removal on harvested sugarbeet:a case study in Turkey[J]. Soil Use Manage,2002,18(3):236-237

[23]Schulze Lammers P.,Stratz J.Progress in soil tare separation in sugar beetharvest[J].J.Plant Nutr.Soil Sci.,2003,166(1):126-127

[24]Ngu War New.Soil Losses Due to Root Crop Harvesting Under Traditional Agriculture in North China[D].北京：中国农业科学院，2012

[25]卢秉福，孙士明，韩宏宇，等.甜菜生产机械化[M].哈尔滨：黑龙江大学出版社，2015

Mechanized Harvest and Soil Loss of Sugar Beet

XU Qiao-liang1,ZHOU Yan-li2,LU Bing-fu3
(1.Agricultural Engineering School of Yingkou City,Yingkou Liaoning 115009;2.College of Agricultural Resources and Environment, Heilongjiang University,Harbin 150080;3.Department of Science and Technology,Heilongjiang University,Harbin 150080)

Investigation revealed that the main influencing factors of soil loss during sugar beet harvest were content of soil water and sugar beet harvester,in addition,there were 20 kinds of influencing factor of soil loss, such as soil type,sugar beet root,sugar beet yield and so on.The soil loss was significantly positive correlated with rainfall in harvest time.The soil loss increased significantly by mechanized harvest of sugar beet with the increase of rainfall.Soil loss resulted in the loss of soil nutrients,which leaded to the decrease of soil fertility, and caused the problem of soilenvironment.

sugar beet;harvest;mechanization;soilloss

S566.3

B

1007－2624（2017）01－0054－03

10.13570/j.cnki.scc.2017.01.018

2016-08-13

农业部农业行业标准修订项目（18162130109237051）资助。

许桥良（1963-）男，辽宁省营口市人，高级讲师，主要研究方向为农业机械化。

卢秉福（1963-）男，吉林省梅河口市人，博士、研究员，主要研究方向为甜菜生产机械化。Email：lubingfu@163.com