秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況研究
——以周至縣余家河小流域?yàn)槔?/h1>
2015-02-21 18:46:32張曉佳康婷婷陳竹君周建斌
張曉佳，康婷婷，陳竹君，周建斌
(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)
秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況研究
——以周至縣余家河小流域?yàn)槔?/p>
張曉佳，康婷婷，陳竹君，周建斌
(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)
秦嶺北麓；坡耕地；坡改梯；土壤養(yǎng)分
我國(guó)現(xiàn)有坡耕地約0.21億hm2，雖然其面積僅占全國(guó)水土流失面積的6.7%，但每年的土壤侵蝕量卻達(dá)約15億t，占全國(guó)土壤侵蝕總量的28.3%[1]。目前，坡耕地已成為水土流失的主要策源地。在暴雨徑流條件下，坡耕地土壤受到嚴(yán)重侵蝕，肥沃的表土大量喪失導(dǎo)致土壤退化和農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，土地資源遭到嚴(yán)重破壞，同時(shí)大量泥沙下泄，淤積河道、水庫(kù)，給防洪工作帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)[2-3]；而且氮磷等物質(zhì)隨地表徑流從農(nóng)田匯入各種水體，對(duì)地表水地下水構(gòu)成巨大壓力，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化等系列問(wèn)題[4-5]。因此，加快坡耕地綜合治理，對(duì)改善山丘區(qū)居民生產(chǎn)生活條件，保障國(guó)家糧食安全、生態(tài)安全和防洪安全等都具有十分重要的意義。
目前，治理坡耕地水土流失的主要措施之一是實(shí)行“坡改梯”工程[6]。實(shí)施“坡改梯”工程后能變跑水、跑土、跑肥的“三跑田”為保水、保土、保肥的“三保田”[7-8]，從源頭上改變山丘區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件以及生態(tài)環(huán)境。但由于目前各地普遍采用大型機(jī)械修建梯田，很難保留表土，下層生土被大量翻到上層，造成表土深埋、生土外露，土層堅(jiān)硬，養(yǎng)分含量低且易板結(jié)，土壤水、肥、氣、熱不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況差，產(chǎn)量低而不穩(wěn)[9]。因此，查明新修梯田的土壤肥力狀況，是采取針對(duì)性培肥措施亟待解決的問(wèn)題。
秦嶺北麓是陜西渭河段徑流的主要來(lái)源，占全區(qū)水資源量的2/3以上[10]。但這一地區(qū)地形復(fù)雜，呈現(xiàn)“一溝一梁一面坡”的地貌特征，水土流失嚴(yán)重。近年來(lái)，在國(guó)家政策的支持下，這一地區(qū)開(kāi)始實(shí)施“坡改梯”工程,如位于秦嶺北麓周至縣西南塬區(qū)的時(shí)家山小流域在2012年新增“坡改梯”農(nóng)田20 hm2，占到當(dāng)年治理水土流失面積的13.3%[11]。同樣位于西南塬區(qū)的竹峪和翠峰2個(gè)鎮(zhèn)在2013年就新增梯田320 hm2[12]。可見(jiàn)，梯田日漸成為山丘區(qū)農(nóng)民生產(chǎn)生活的主要農(nóng)田類(lèi)型。目前，對(duì)“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況和土壤培肥效果已有不少研究，但多集中在陜北黃土高原和甘肅等地區(qū)[13-16]，對(duì)秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分特征的研究尚少見(jiàn)報(bào)道。為此，本試驗(yàn)對(duì)該地區(qū)“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行了初步研究，旨在為當(dāng)?shù)亍捌赂奶荨鞭r(nóng)田土壤培肥及施肥提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
研究區(qū)域?yàn)殛兾魇≈苤量h西南塬區(qū)的余家河小流域，流域面積412.37 hm2，涉及竹峪鎮(zhèn)丹陽(yáng)和嶺梅2個(gè)行政村(東經(jīng)107°39′～108°37′，北緯33°42′～34°14′)，約有耕地89.07 hm2。流域內(nèi)地勢(shì)大致呈南-北走向，南部為秦嶺山區(qū)，北部是丘陵臺(tái)塬，流域內(nèi)地形復(fù)雜多變，溝壑縱橫，溝梁相依，川塬相望，海拔較高的梁或塬上多種植糧食作物，海拔較低處基本全部種植獼猴桃。年均氣溫13.2 ℃，年均光照時(shí)數(shù)2 154.7 h，年均降雨量674.3 mm，集中在每年的7、8、9月份，無(wú)霜期225 d，屬典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候。主要糧食作物為小麥、玉米，經(jīng)濟(jì)作物有獼猴桃、核桃、油桃等。主要土壤類(lèi)型為土婁土中的立茬土，土質(zhì)較為黏重，物理性質(zhì)不良。
1.2 土樣采集
于2012-10在周至縣余家河小流域采集30份農(nóng)田耕層(0～20 cm)土壤，其中“坡改梯”農(nóng)田26份(更改1年的有20份，更改3年的有6份)，坡耕地4份，同時(shí)進(jìn)行GPS定位。利用2012-04獲得的竹峪鎮(zhèn)的Quickbird遙感影像目視解譯生成流域土地利用圖，輸入采樣點(diǎn)的GPS，得到周至縣竹峪鎮(zhèn)采樣點(diǎn)分布格局(圖1)。
圖1 陜西省周至縣余家河小流域土壤樣點(diǎn)的分布
Fig.1 Distribution of soil sampling sites in Yujia river basin in Zhouzhi County,Shaanxi
此外，選擇具有典型代表性的“坡改梯”農(nóng)田和坡耕地，采集1 m深度的土壤剖面樣品(每20 cm為1層)。將新鮮土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，取部分土樣冷藏，用以測(cè)定硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量；其余土樣自然風(fēng)干，剔除雜質(zhì)后研磨, 分別過(guò)孔徑1 和0.15 mm篩，測(cè)定土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量。
1.3 樣品分析與數(shù)據(jù)處理
土壤有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；全氮含量采用半微量凱氏法測(cè)定；硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量采用1 mol/L KCl浸提，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用1 mol/L NH4OAC浸提，火焰光度法測(cè)定；pH采用pH計(jì)法[17]測(cè)定。采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(LSD法)，采用SigmaPlot 12.0軟件做圖。根據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[18](表1)對(duì)所采集“坡改梯”農(nóng)田土壤肥力狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2 結(jié)果與分析
2.1 “坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量狀況
2.1.1 土壤pH、有機(jī)質(zhì)及全氮含量 由表2可知，測(cè)定的“坡改梯”農(nóng)田耕層土壤的pH為7.06～8.05，平均為7.88，變異系數(shù)(CV)為2%，表明不同田塊間土壤pH變幅較小。依據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，測(cè)定的“坡改梯”農(nóng)田土壤均呈弱堿性。
由表2還可知，測(cè)定土壤的有機(jī)質(zhì)含量在7.54～16.72 g/kg，平均為10.73 g/kg，變異系數(shù)為21%，表明各個(gè)“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量差異較大。依據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，測(cè)定的“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量大部分處在6、7和8級(jí)3個(gè)水平(圖2-A)，分布頻率分別為30.8%，38.5%和19.2%，可知土壤有機(jī)質(zhì)含量總體上處在較低水平。
表2顯示，“坡改梯”農(nóng)田土壤全氮含量為0.48～1.10 g/kg，平均為0.69 g/kg，依據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，“坡改梯”農(nóng)田土壤全氮主要分布在5、6和7級(jí)3個(gè)水平，分布頻率分別為23.1%，57.7%和15.4%(圖2-B)，可知土壤全氮含量總體上處在較低水平。
圖2 秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)(A)及全氮含量(B)的分布頻率
Fig.2 Distribution frequency of SOM (A) and Total N (B) in newly-built terraces in northern Qinling Mountains
2.1.2 土壤速效養(yǎng)分含量 表3顯示，土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量為2.90～14.79 mg/kg，平均為6.02 mg/kg，變異系數(shù)為49%，可知各個(gè)“坡改梯”農(nóng)田間土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量差異較大。
表3還顯示，土壤速效磷含量為0.38～12.98 mg/kg，平均含量為5.95 mg/kg，變異系數(shù)為56%，說(shuō)明不同田塊間土壤速效磷含量變異很大。依據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷分布在5、6、7、8級(jí)4個(gè)級(jí)別，其中69.3%的“坡改梯”農(nóng)田位于6、7 級(jí)2個(gè)級(jí)別，還有15.4%的“坡改梯”農(nóng)田分布在8級(jí)水平，即速效磷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的最低級(jí)別(圖3-A)?？芍^(guò)80%的“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷處于中低及以下水平，說(shuō)明新修梯田土壤速效磷特別缺乏。
圖3 秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷(A)和速效鉀含量(B)的分布頻率
Fig.3 Distribution frequency of the soil available P (A)and available K (B) in newly-built terraces in northern Qinling Mountains
由表3可知，土壤速效鉀含量在92.80～158.00 mg/kg，平均為116.10 mg/kg，變異系數(shù)為14%，說(shuō)明不同田塊間土壤速效鉀含量差異相對(duì)較小。從圖3-B可以看出，土壤速效鉀分布在3、4、5級(jí)3個(gè)級(jí)別，分布頻率分別為30.8%，50.0%和19.2%，位于9個(gè)級(jí)別里的中上部，基本處于中等水平。
2.2 “坡改梯”農(nóng)田與坡耕地土壤養(yǎng)分含量的比較
2.2.1 耕層土壤養(yǎng)分 由表4可知，“坡改梯”農(nóng)田和坡耕地耕層土壤均呈弱堿性，但“坡改梯”農(nóng)田的pH略大于坡耕地。坡耕地土壤養(yǎng)分含量均高于“坡改梯”農(nóng)田土壤，其中土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量分別比“坡改梯”農(nóng)田高27.2%和33.6%，且差異均達(dá)顯著水平。雖然土壤礦質(zhì)態(tài)氮、速效磷和速效鉀含量在兩者間差異未達(dá)顯著水平，但坡耕地比“坡改梯”農(nóng)田分別高了37.3%，8.7%和11.3%。
注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同字母者表示差異顯著(P<0.05)，下表同。
Note:Values followed by different letters in each column are significantly different (P<0.05).The same below.
2.2.2 剖面土壤養(yǎng)分 圖4-A和4-B顯示，在1 m深的土壤剖面中，“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量變化趨勢(shì)一致，均隨土層的加深而逐漸降低，而其中坡耕地土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量在0～60 cm急劇下降。土壤有機(jī)質(zhì)在各土層均表現(xiàn)為坡耕地>坡改梯，但全氮含量從40～60 cm土層開(kāi)始表現(xiàn)為坡耕地<坡改梯。
圖4-C和4-D顯示，“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷含量在1 m深土壤剖面緩慢降低，而速效鉀含量在1 m深土壤剖面降低幅度較大；坡耕地土壤速效磷含量在60～80 cm土層較低，土壤速效鉀含量則與有機(jī)質(zhì)含量的變化趨勢(shì)基本一致,即在0～60 cm土層急劇下降。在整個(gè)土壤剖面速效磷含量均表現(xiàn)為坡改梯<坡耕地，而速效鉀與全氮表現(xiàn)一致。
2.3 “坡改梯”年限對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響
由表5可知，隨更改年限的增加，土壤pH略有降低，而土壤各養(yǎng)分含量則呈增加趨勢(shì)，更改3年的“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量顯著高于更改1年的“坡改梯”農(nóng)田，增加幅度分別為29.2%，27.8%和17.4%；土壤礦質(zhì)態(tài)氮和速效磷含量在2個(gè)更改年限之間差異雖未達(dá)顯著水平，但3年“坡改梯”農(nóng)田土壤的礦質(zhì)態(tài)氮和速效磷含量比1年“坡改梯”農(nóng)田分別增加了11.6%和11.4%。
3 討 論
實(shí)施“坡改梯”雖然能改善作物生長(zhǎng)的光、熱、水、氣等環(huán)境條件，但它也存在一定缺點(diǎn)?！捌赂奶荨背跗?，土壤需要熟化,時(shí)間長(zhǎng)短依據(jù)地域和管理措施而不同，一般為3～5年，熟化期間土壤貧瘠,生產(chǎn)力下降到最低程度，農(nóng)作物產(chǎn)量不增反降。柳向陽(yáng)[9]的研究顯示，新修梯田與原坡地相比，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量分別減少了37%和36%，土壤速效氮和速效磷含量分別減少了72%和90%；新修梯田不僅土壤理化度變劣，微生物活動(dòng)遭到破壞，而且土壤肥力也大幅度降低。本研究結(jié)果顯示,“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量與坡耕地相比明顯下降，這與前人研究結(jié)果一致。這與目前梯田修筑幾乎全部采用機(jī)械大規(guī)模作業(yè)，將坡地(坡耕地)表層熟土埋于深層，多年來(lái)形成、聚集的土壤有機(jī)質(zhì)、活性酶等適宜于農(nóng)作物生長(zhǎng)繁衍的條件被破壞有關(guān)。一些研究表明，新修梯田不保留表土處理比保留表土處理的有機(jī)質(zhì)含量減少7.7%，氮含量減少11.8%，禾本科作物產(chǎn)量減少5%～28%[19]。因此，在利用大型機(jī)械修筑梯田時(shí)如何保留表土是值得關(guān)注的問(wèn)題。
許多學(xué)者對(duì)黃土高原地區(qū)“坡改梯”農(nóng)田土壤肥力狀況進(jìn)行了研究。董水麗等[20]對(duì)陜西延安市新推梯田0～20 cm土層土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量屬于很低水平，土壤全氮、速效磷含量屬于低水平，而速效鉀含量為中等水平。張國(guó)艷[21]對(duì)甘肅天水張家川縣新修梯田的研究顯示，0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為 3.5～4.2 g/kg，氮不足，磷極其缺乏，鉀稍有富余。本研究結(jié)果表明，研究區(qū)“坡改梯”農(nóng)田中分別有88.5%和73.1%的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量屬中低及以下水平，超過(guò)50%的“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷含量處于缺乏狀態(tài)，而土壤速效鉀含量相對(duì)豐富，這與黃土高原地區(qū)成土母質(zhì)為黃土及鉀素含量豐富有關(guān)?？梢?jiàn)，“坡改梯”農(nóng)田施肥時(shí)，在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，應(yīng)重視氮肥和磷肥的施用。
本研究結(jié)果顯示，3 年“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量均高于1 年“坡改梯”農(nóng)田，且土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量差異均達(dá)顯著水平。這與薛箑等[14]的結(jié)論不同。他們認(rèn)為，“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)碳、全氮和速效鉀含量在改造1年后即能得到顯著提高，且增幅隨改造年限的延長(zhǎng)逐漸上升，坡改梯30年時(shí)土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷和速效鉀含量分別較坡耕地增加146%，155%，199%和126%。張超等[22]研究指出，坡耕地改造梯田后，土壤碳庫(kù)組分變化顯著，并隨改造年限的延長(zhǎng)呈線性增加。張?jiān)礉?rùn)等[16]和康玲玲等[23]的研究均表明，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量與整地時(shí)間成正比。隨著種植年限的增加，新修梯田土壤肥力變化狀況在不同的研究中其結(jié)果存在差異，這與采取的培肥措施不同有關(guān)，總的趨勢(shì)是土壤肥力不斷提高。綜合來(lái)看，坡耕地改造為梯田，一方面造成短期內(nèi)土壤養(yǎng)分匱乏，導(dǎo)致地力下降，使得農(nóng)作物在當(dāng)年甚至連續(xù)幾年減產(chǎn)；另一方面，由于梯田修建后，改變了地形，攔蓄了徑流，控制了水土流失，逐步改善了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和微生物的生存環(huán)境，更有利于土壤肥力的恢復(fù)和重建。因此，有必要大力推廣這一技術(shù)，并配以有效的土壤培肥措施。
4 結(jié) 論
秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田耕層土壤養(yǎng)分含量均低于坡耕地，其中超過(guò)70%農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量均處在中低及以下水平，超過(guò)80%農(nóng)田土壤速效磷大部處于中低及以下水平，而土壤速效鉀基本處于中等水平，因此土壤培肥時(shí)應(yīng)在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上重視氮肥和磷肥的施用。
[1] 鄂竟平.中國(guó)水土流失與生態(tài)安全綜合科學(xué)考察總結(jié)報(bào)告 [J].中國(guó)水土保持,2008(12):3-6.
E J P.Integrated scientific investigation of soil and water loss and ecological security in China [J].Soil and Water Conservation in China,2008(12):3-6.(in Chinese)
[2] 張 勇.陜西坡耕地水土流失綜合治理對(duì)策探討 [J].中國(guó)水利,2010(16):36-37.
Zhang Y.Discussion on the counter measures to regulate water loss and soil erosion comprehensively in sloping land of Shaanxi Province [J].China Water Resources,2010(16):36-37.(in Chinese)
[3] 劉志剛.坡改梯對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的影響和對(duì)策 [J].中國(guó)水土保持科學(xué),2011,9(4):46-49.
Liu Z G.Impacts and strategies of farmland terracing on the economic sustainable development in China [J].Science of Soil and Water Conservation,2011,9(4):46-49.(in Chinese)
[4] 陳志良,程 炯,劉 平,等.暴雨徑流對(duì)流域不同土地利用土壤氮磷流失的影響 [J].水土保持學(xué)報(bào),2008,22(5):30-33.
Chen Z L,Cheng J,Liu P,et al.An experiment on influence of storm on nitrogen loss and phosphorus loss under different land use in river basin [J].Journal of Soil and Water Conservation,2008,22(5):30-33.(in Chinese)
[5] 楊金玲,張甘霖,張 華,等.丘陵地區(qū)流域土地利用對(duì)氮素徑流輸出的影響 [J].環(huán)境科學(xué),2003,24(1):16-23.
Yang J L,Zhang G L,Zhang H,et al.The impact of land uses on watershed runoff nitrogen discharge in Hilly Regions [J].Chinese Journal of Environmental Science,2003,24(1):16-23.(in Chinese)
[6] 胡騰云.四川省坡耕地、坡改梯措施及效益分析 [J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2011(5):41-42.
Hu T Y.Analysis of slope farmland and benefit of terrace measures in Sichuan province [J].Technology of Soil and Water Conservation,2011(5):41-42.(in Chinese)
[7] 王 軍.水土保持坡改梯工程的施工與管理 [J].中國(guó)水土保持，2009(5):54-55.
Wang J.Construction and management of transforming slope into terrace project for soil and water conservation [J].Soil and Water Conservation in China,2009(5):54-55.(in Chinese)
[8] 吳發(fā)啟,張玉斌,宋娟麗,等.水平梯田環(huán)境效應(yīng)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) [J].水土保持學(xué)報(bào),2003,17(5):28-31.
Wu F Q,Zhang Y B,Song J L,et al.Current state and development trend of researchon environmental effect of level terrace [J].Journal of Soil and Water Conservation,2003,17(5):28-31.(in Chinese)
[9] 柳向陽(yáng).固原市新修梯田增產(chǎn)措施初探 [J].中國(guó)水土保持,2010(8):45-46.
Liu X Y.Measures for production increase of newly-built terrace in Guyuan City [J].Soil and Water Conservation in China,2010(8):45-46.(in Chinese)
[10] 王文科,王 釗,孔金玲,等.關(guān)中地區(qū)水資源分布特點(diǎn)與合理開(kāi)發(fā)利用模式 [J].自然資源學(xué)報(bào),2001,16(6):499-504.
Wang W K,Wang Z,Kong J L,et al.The distribution characteristics and patterns of retional exploitation/utalizition of water resources in Guanzhong Region [J].Journal of Nature Resources,2001,16(6):499-504.(in Chinese)
[11] 李蓉至.周至縣時(shí)家山小流域綜合治理實(shí)施方案探析 [J].陜西水利,2012(6):159-160.
Ling R Z.Analysis on comprehensive governance implementation plan of Shijiahe drainage basin of Zhouzhi County [J].Water Conservancy of Shaanxi Province,2012(6):159-160.(in Chinese)
[12] 周至縣水務(wù)局.周至縣2012年坡耕地水土流失綜合治理試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)快速推進(jìn) [EB/OL].(2013-06-05)[2013-12-08].ht-tp://www.zhouzhi.gov.cn/info/egovinfo/xxgk/page/01348-3160-06_C/2013-0605002.htm.
Water Authority of Zhouzhi County.Comprehensive control of pilot projects on soil and water loss of slop farmland is moving forward rapidly in zhouzhi county[EB/OL].(2013-06-05)[2013-12-08].http://www.zhouzhi.gov.cn/info/egovinfo/xxgk/page/013483160-06_C/2013-0605002.htm.(in Chinese)
[13] 謝英荷,洪堅(jiān)平,周淑琴,等.黃土丘陵區(qū)新造田培肥熟化高產(chǎn)技術(shù)措施的探討 [J].水土保持學(xué)報(bào),2001,15(4):126-128.
Xie Y H,Hong J P,Zhou S Q,et al.Approach of fertility betterment and ripeness and high yield techniques on newly-built fields in Loess Hi1ly Region [J].Journal of Soil and Water Conservation,2001,15(4):126-128.(in Chinese)
[14] 薛 箑,劉國(guó)彬,張 超,等.黃土高原丘陵區(qū)坡改梯后的土壤質(zhì)量效應(yīng) [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(4):310-316.
Xue S,Liu G B,Zhang C,et al.Effects of terracing slope cropland on soil quality in Hilly Region of Loess Plateau [J].Transactions of the CSAE,2011,27(4):310-316.(in Chinese)
[15] 毛永珍.原州區(qū)張易鎮(zhèn)水平梯田培肥措施及增產(chǎn)效益分析 [J].中國(guó)水土保持,2009(7):8-9.
Mao Y Z.Fertilizing measures and yield increase benefit analysis of leveled terraced in Zhangyi township of Yuanzhou District [J].Soil and Water Conservation in China,2009(7):8-9.(in Chinese)[16] 張?jiān)礉?rùn),蔡進(jìn)軍,董立國(guó),等.半干旱退化山區(qū)坡改梯地土壤養(yǎng)分變異特征研究:以寧夏彭陽(yáng)縣為例 [J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2007,21(3):121-124.
Zhang Y R,Cai J J,Dong L G,et al.Research on variation characteristics of soil nutrient after slope land changed into the terrace in semi-arid degenerated mountainous Area:Taking Ningxia Pengyang County as example [J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2007,21(3):121-124.(in Chinese)
[17] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析 [M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000:25-114.
Bao S D.Soil agricultural chemistry analysis [M].Beijing:China Agriculture Press,2000:25-114.(in Chinese)
[18] 郭兆元.陜西土壤 [M].北京:科學(xué)出版社,1992:363-449.
Guo Z Y.Soil of Shaanxi [M].Beijing:Science Press,1992:363-449.(in Chinese)
[19] 劉海福.干旱地區(qū)提高新修梯田土地生產(chǎn)力的措施 [J].甘肅科技,2006,22(1):178-179.
Liu H F.Measures of improve the productivity of newly-built terraces in arid regions [J].Gansu Science and Technology,2006,22(1):178-179.(in Chinese)
[20] 董水麗,劉恩斌.綠肥培肥新修梯田的效果研究 [J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),2003(4):17-19.
Dong S L,Liu E B.Fertilizing effects of green manure in new terraced fields [J].Science of Agricultural in Shaanxi,2003(4):17-19.(in Chinese)
[21] 張國(guó)艷.修梯田后的土壤培肥與增產(chǎn)問(wèn)題 [J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2011(19):28-29.
Zhang G Y.Question of soil fertility and production increase after slope cropland changed into terrace with the machine [J].Agricultural Technology and Message,2011(19):28-29.(in Chinese)
[22] 張 超,劉國(guó)彬,薛 箑,等.丘陵區(qū)坡改梯田土壤碳庫(kù)組分演變特征 [J].水土保持研究,2010,17(1):20-23.
Zhang C,Liu G B,Xue S,et al.Evolution of soil carbon fraction after slope crop land changed into terrace in Loess Hilly Region [J].Research of Soil and Water Conservation,2010,17(1):20-23.(in Chinese)
[23] 康玲玲,王云璋,劉 雪,等.水土保持措施對(duì)土壤化學(xué)特性的影響 [J].水土保持通報(bào),2003,23(1):46-48.
Kang L L,Wang Y Z,Liu X,et al.Effect of soil and water conservation measures on soil chemical properties [J].Bullet in of Soil and Water Conservation,2003,23(1):46-48.(in Chinese)
Nutrients in soils of newly-built terraces in northern Qinling Mountains——A case study in Yujia river basin,Zhouzhi County
ZHANG Xiao-jia,KANG Ting-ting,CHEN Zhu-jun,ZHOU Jian-bin
(CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity/KeyLaboratoryofNorthwestPlantNutritionandAgriculturalEnvironment,MinistryofAgriculture,Yangling,Shaanxi712100,China)
northern Qinling Mountains;slope farmland;newly-built terrace;soil nutrient
2013-10-22
國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD15B04)；中英可持續(xù)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新協(xié)作網(wǎng)資助項(xiàng)目
張曉佳(1987-),女,河南周口人,碩士,主要從事植物營(yíng)養(yǎng)研究。E-mail：zhangxiaojia871230@163.com
周建斌(1964-),男,陜西大荔人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與施肥、養(yǎng)分循環(huán)與生態(tài)環(huán)境研究。 E-mail：jbzhou@nwsuaf.edu.cn
時(shí)間:2015-01-05 08:59
10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.02.021
S157.2
A
1671-9387(2015)02-0166-07
網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150105.0859.021.html
猜你喜歡
《山區(qū)修梯田》藝術(shù)品鑒(2019年12期)2020-01-18 08:46:52 秀美梯田鄉(xiāng)村地理(2018年2期)2018-09-19 06:43:44 梯田之戀民族音樂(lè)(2017年4期)2017-09-22 03:02:50 建平縣實(shí)施國(guó)家坡耕地治理項(xiàng)目成效及經(jīng)驗(yàn)水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)(2016年10期)2017-01-15 14:01:25 豐鎮(zhèn)市農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)與全氮含量關(guān)系分析現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(2016年3期)2016-04-14 12:35:28 不同土地利用方式對(duì)黒壚土有機(jī)質(zhì)和全氮分布規(guī)律的影響土壤與作物(2015年3期)2015-12-08 00:47:01 從江加榜梯田鄉(xiāng)村地理(2015年3期)2015-11-10 06:32:34 資陽(yáng)市雁江區(qū)：防治并重 建管結(jié)合 創(chuàng)建坡耕地水土流失綜合治理示范區(qū)中國(guó)水利(2015年24期)2015-04-25 08:14:51 種植苧麻對(duì)南方坡耕地土壤抗蝕性的影響水土保持通報(bào)(2014年5期)2014-06-09 08:26:36 河南省坡耕地利用及生態(tài)退耕研究河南科技(2014年12期)2014-02-27 14:10:52
張曉佳，康婷婷，陳竹君，周建斌
(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)
秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況研究
——以周至縣余家河小流域?yàn)槔?/p>
張曉佳，康婷婷，陳竹君，周建斌
(西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北植物營(yíng)養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)
秦嶺北麓；坡耕地；坡改梯；土壤養(yǎng)分
我國(guó)現(xiàn)有坡耕地約0.21億hm2，雖然其面積僅占全國(guó)水土流失面積的6.7%，但每年的土壤侵蝕量卻達(dá)約15億t，占全國(guó)土壤侵蝕總量的28.3%[1]。目前，坡耕地已成為水土流失的主要策源地。在暴雨徑流條件下，坡耕地土壤受到嚴(yán)重侵蝕，肥沃的表土大量喪失導(dǎo)致土壤退化和農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，土地資源遭到嚴(yán)重破壞，同時(shí)大量泥沙下泄，淤積河道、水庫(kù)，給防洪工作帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)[2-3]；而且氮磷等物質(zhì)隨地表徑流從農(nóng)田匯入各種水體，對(duì)地表水地下水構(gòu)成巨大壓力，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化等系列問(wèn)題[4-5]。因此，加快坡耕地綜合治理，對(duì)改善山丘區(qū)居民生產(chǎn)生活條件，保障國(guó)家糧食安全、生態(tài)安全和防洪安全等都具有十分重要的意義。
目前，治理坡耕地水土流失的主要措施之一是實(shí)行“坡改梯”工程[6]。實(shí)施“坡改梯”工程后能變跑水、跑土、跑肥的“三跑田”為保水、保土、保肥的“三保田”[7-8]，從源頭上改變山丘區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件以及生態(tài)環(huán)境。但由于目前各地普遍采用大型機(jī)械修建梯田，很難保留表土，下層生土被大量翻到上層，造成表土深埋、生土外露，土層堅(jiān)硬，養(yǎng)分含量低且易板結(jié)，土壤水、肥、氣、熱不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況差，產(chǎn)量低而不穩(wěn)[9]。因此，查明新修梯田的土壤肥力狀況，是采取針對(duì)性培肥措施亟待解決的問(wèn)題。
秦嶺北麓是陜西渭河段徑流的主要來(lái)源，占全區(qū)水資源量的2/3以上[10]。但這一地區(qū)地形復(fù)雜，呈現(xiàn)“一溝一梁一面坡”的地貌特征，水土流失嚴(yán)重。近年來(lái)，在國(guó)家政策的支持下，這一地區(qū)開(kāi)始實(shí)施“坡改梯”工程,如位于秦嶺北麓周至縣西南塬區(qū)的時(shí)家山小流域在2012年新增“坡改梯”農(nóng)田20 hm2，占到當(dāng)年治理水土流失面積的13.3%[11]。同樣位于西南塬區(qū)的竹峪和翠峰2個(gè)鎮(zhèn)在2013年就新增梯田320 hm2[12]。可見(jiàn)，梯田日漸成為山丘區(qū)農(nóng)民生產(chǎn)生活的主要農(nóng)田類(lèi)型。目前，對(duì)“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況和土壤培肥效果已有不少研究，但多集中在陜北黃土高原和甘肅等地區(qū)[13-16]，對(duì)秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分特征的研究尚少見(jiàn)報(bào)道。為此，本試驗(yàn)對(duì)該地區(qū)“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分狀況進(jìn)行了初步研究，旨在為當(dāng)?shù)亍捌赂奶荨鞭r(nóng)田土壤培肥及施肥提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
研究區(qū)域?yàn)殛兾魇≈苤量h西南塬區(qū)的余家河小流域，流域面積412.37 hm2，涉及竹峪鎮(zhèn)丹陽(yáng)和嶺梅2個(gè)行政村(東經(jīng)107°39′～108°37′，北緯33°42′～34°14′)，約有耕地89.07 hm2。流域內(nèi)地勢(shì)大致呈南-北走向，南部為秦嶺山區(qū)，北部是丘陵臺(tái)塬，流域內(nèi)地形復(fù)雜多變，溝壑縱橫，溝梁相依，川塬相望，海拔較高的梁或塬上多種植糧食作物，海拔較低處基本全部種植獼猴桃。年均氣溫13.2 ℃，年均光照時(shí)數(shù)2 154.7 h，年均降雨量674.3 mm，集中在每年的7、8、9月份，無(wú)霜期225 d，屬典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候。主要糧食作物為小麥、玉米，經(jīng)濟(jì)作物有獼猴桃、核桃、油桃等。主要土壤類(lèi)型為土婁土中的立茬土，土質(zhì)較為黏重，物理性質(zhì)不良。
1.2 土樣采集
于2012-10在周至縣余家河小流域采集30份農(nóng)田耕層(0～20 cm)土壤，其中“坡改梯”農(nóng)田26份(更改1年的有20份，更改3年的有6份)，坡耕地4份，同時(shí)進(jìn)行GPS定位。利用2012-04獲得的竹峪鎮(zhèn)的Quickbird遙感影像目視解譯生成流域土地利用圖，輸入采樣點(diǎn)的GPS，得到周至縣竹峪鎮(zhèn)采樣點(diǎn)分布格局(圖1)。
圖1 陜西省周至縣余家河小流域土壤樣點(diǎn)的分布
Fig.1 Distribution of soil sampling sites in Yujia river basin in Zhouzhi County,Shaanxi
此外，選擇具有典型代表性的“坡改梯”農(nóng)田和坡耕地，采集1 m深度的土壤剖面樣品(每20 cm為1層)。將新鮮土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，取部分土樣冷藏，用以測(cè)定硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量；其余土樣自然風(fēng)干，剔除雜質(zhì)后研磨, 分別過(guò)孔徑1 和0.15 mm篩，測(cè)定土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量。
1.3 樣品分析與數(shù)據(jù)處理
土壤有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀容量法測(cè)定；全氮含量采用半微量凱氏法測(cè)定；硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量采用1 mol/L KCl浸提，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用1 mol/L NH4OAC浸提，火焰光度法測(cè)定；pH采用pH計(jì)法[17]測(cè)定。采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(LSD法)，采用SigmaPlot 12.0軟件做圖。根據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[18](表1)對(duì)所采集“坡改梯”農(nóng)田土壤肥力狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2 結(jié)果與分析
2.1 “坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量狀況
2.1.1 土壤pH、有機(jī)質(zhì)及全氮含量 由表2可知，測(cè)定的“坡改梯”農(nóng)田耕層土壤的pH為7.06～8.05，平均為7.88，變異系數(shù)(CV)為2%，表明不同田塊間土壤pH變幅較小。依據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，測(cè)定的“坡改梯”農(nóng)田土壤均呈弱堿性。
由表2還可知，測(cè)定土壤的有機(jī)質(zhì)含量在7.54～16.72 g/kg，平均為10.73 g/kg，變異系數(shù)為21%，表明各個(gè)“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量差異較大。依據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，測(cè)定的“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)含量大部分處在6、7和8級(jí)3個(gè)水平(圖2-A)，分布頻率分別為30.8%，38.5%和19.2%，可知土壤有機(jī)質(zhì)含量總體上處在較低水平。
表2顯示，“坡改梯”農(nóng)田土壤全氮含量為0.48～1.10 g/kg，平均為0.69 g/kg，依據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，“坡改梯”農(nóng)田土壤全氮主要分布在5、6和7級(jí)3個(gè)水平，分布頻率分別為23.1%，57.7%和15.4%(圖2-B)，可知土壤全氮含量總體上處在較低水平。
圖2 秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)(A)及全氮含量(B)的分布頻率
Fig.2 Distribution frequency of SOM (A) and Total N (B) in newly-built terraces in northern Qinling Mountains
2.1.2 土壤速效養(yǎng)分含量 表3顯示，土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量為2.90～14.79 mg/kg，平均為6.02 mg/kg，變異系數(shù)為49%，可知各個(gè)“坡改梯”農(nóng)田間土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量差異較大。
表3還顯示，土壤速效磷含量為0.38～12.98 mg/kg，平均含量為5.95 mg/kg，變異系數(shù)為56%，說(shuō)明不同田塊間土壤速效磷含量變異很大。依據(jù)陜西省土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知，“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷分布在5、6、7、8級(jí)4個(gè)級(jí)別，其中69.3%的“坡改梯”農(nóng)田位于6、7 級(jí)2個(gè)級(jí)別，還有15.4%的“坡改梯”農(nóng)田分布在8級(jí)水平，即速效磷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的最低級(jí)別(圖3-A)?？芍^(guò)80%的“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷處于中低及以下水平，說(shuō)明新修梯田土壤速效磷特別缺乏。
圖3 秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷(A)和速效鉀含量(B)的分布頻率
Fig.3 Distribution frequency of the soil available P (A)and available K (B) in newly-built terraces in northern Qinling Mountains
由表3可知，土壤速效鉀含量在92.80～158.00 mg/kg，平均為116.10 mg/kg，變異系數(shù)為14%，說(shuō)明不同田塊間土壤速效鉀含量差異相對(duì)較小。從圖3-B可以看出，土壤速效鉀分布在3、4、5級(jí)3個(gè)級(jí)別，分布頻率分別為30.8%，50.0%和19.2%，位于9個(gè)級(jí)別里的中上部，基本處于中等水平。
2.2 “坡改梯”農(nóng)田與坡耕地土壤養(yǎng)分含量的比較
2.2.1 耕層土壤養(yǎng)分 由表4可知，“坡改梯”農(nóng)田和坡耕地耕層土壤均呈弱堿性，但“坡改梯”農(nóng)田的pH略大于坡耕地。坡耕地土壤養(yǎng)分含量均高于“坡改梯”農(nóng)田土壤，其中土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量分別比“坡改梯”農(nóng)田高27.2%和33.6%，且差異均達(dá)顯著水平。雖然土壤礦質(zhì)態(tài)氮、速效磷和速效鉀含量在兩者間差異未達(dá)顯著水平，但坡耕地比“坡改梯”農(nóng)田分別高了37.3%，8.7%和11.3%。
注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同字母者表示差異顯著(P<0.05)，下表同。
Note:Values followed by different letters in each column are significantly different (P<0.05).The same below.
2.2.2 剖面土壤養(yǎng)分 圖4-A和4-B顯示，在1 m深的土壤剖面中，“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量變化趨勢(shì)一致，均隨土層的加深而逐漸降低，而其中坡耕地土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量在0～60 cm急劇下降。土壤有機(jī)質(zhì)在各土層均表現(xiàn)為坡耕地>坡改梯，但全氮含量從40～60 cm土層開(kāi)始表現(xiàn)為坡耕地<坡改梯。
圖4-C和4-D顯示，“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷含量在1 m深土壤剖面緩慢降低，而速效鉀含量在1 m深土壤剖面降低幅度較大；坡耕地土壤速效磷含量在60～80 cm土層較低，土壤速效鉀含量則與有機(jī)質(zhì)含量的變化趨勢(shì)基本一致,即在0～60 cm土層急劇下降。在整個(gè)土壤剖面速效磷含量均表現(xiàn)為坡改梯<坡耕地，而速效鉀與全氮表現(xiàn)一致。
2.3 “坡改梯”年限對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響
由表5可知，隨更改年限的增加，土壤pH略有降低，而土壤各養(yǎng)分含量則呈增加趨勢(shì)，更改3年的“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量顯著高于更改1年的“坡改梯”農(nóng)田，增加幅度分別為29.2%，27.8%和17.4%；土壤礦質(zhì)態(tài)氮和速效磷含量在2個(gè)更改年限之間差異雖未達(dá)顯著水平，但3年“坡改梯”農(nóng)田土壤的礦質(zhì)態(tài)氮和速效磷含量比1年“坡改梯”農(nóng)田分別增加了11.6%和11.4%。
3 討 論
實(shí)施“坡改梯”雖然能改善作物生長(zhǎng)的光、熱、水、氣等環(huán)境條件，但它也存在一定缺點(diǎn)?！捌赂奶荨背跗?，土壤需要熟化,時(shí)間長(zhǎng)短依據(jù)地域和管理措施而不同，一般為3～5年，熟化期間土壤貧瘠,生產(chǎn)力下降到最低程度，農(nóng)作物產(chǎn)量不增反降。柳向陽(yáng)[9]的研究顯示，新修梯田與原坡地相比，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量分別減少了37%和36%，土壤速效氮和速效磷含量分別減少了72%和90%；新修梯田不僅土壤理化度變劣，微生物活動(dòng)遭到破壞，而且土壤肥力也大幅度降低。本研究結(jié)果顯示,“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量與坡耕地相比明顯下降，這與前人研究結(jié)果一致。這與目前梯田修筑幾乎全部采用機(jī)械大規(guī)模作業(yè)，將坡地(坡耕地)表層熟土埋于深層，多年來(lái)形成、聚集的土壤有機(jī)質(zhì)、活性酶等適宜于農(nóng)作物生長(zhǎng)繁衍的條件被破壞有關(guān)。一些研究表明，新修梯田不保留表土處理比保留表土處理的有機(jī)質(zhì)含量減少7.7%，氮含量減少11.8%，禾本科作物產(chǎn)量減少5%～28%[19]。因此，在利用大型機(jī)械修筑梯田時(shí)如何保留表土是值得關(guān)注的問(wèn)題。
許多學(xué)者對(duì)黃土高原地區(qū)“坡改梯”農(nóng)田土壤肥力狀況進(jìn)行了研究。董水麗等[20]對(duì)陜西延安市新推梯田0～20 cm土層土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮含量屬于很低水平，土壤全氮、速效磷含量屬于低水平，而速效鉀含量為中等水平。張國(guó)艷[21]對(duì)甘肅天水張家川縣新修梯田的研究顯示，0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量為 3.5～4.2 g/kg，氮不足，磷極其缺乏，鉀稍有富余。本研究結(jié)果表明，研究區(qū)“坡改梯”農(nóng)田中分別有88.5%和73.1%的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量屬中低及以下水平，超過(guò)50%的“坡改梯”農(nóng)田土壤速效磷含量處于缺乏狀態(tài)，而土壤速效鉀含量相對(duì)豐富，這與黃土高原地區(qū)成土母質(zhì)為黃土及鉀素含量豐富有關(guān)?？梢?jiàn)，“坡改梯”農(nóng)田施肥時(shí)，在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，應(yīng)重視氮肥和磷肥的施用。
本研究結(jié)果顯示，3 年“坡改梯”農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量均高于1 年“坡改梯”農(nóng)田，且土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀含量差異均達(dá)顯著水平。這與薛箑等[14]的結(jié)論不同。他們認(rèn)為，“坡改梯”農(nóng)田土壤有機(jī)碳、全氮和速效鉀含量在改造1年后即能得到顯著提高，且增幅隨改造年限的延長(zhǎng)逐漸上升，坡改梯30年時(shí)土壤有機(jī)碳、全氮、速效磷和速效鉀含量分別較坡耕地增加146%，155%，199%和126%。張超等[22]研究指出，坡耕地改造梯田后，土壤碳庫(kù)組分變化顯著，并隨改造年限的延長(zhǎng)呈線性增加。張?jiān)礉?rùn)等[16]和康玲玲等[23]的研究均表明，土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量與整地時(shí)間成正比。隨著種植年限的增加，新修梯田土壤肥力變化狀況在不同的研究中其結(jié)果存在差異，這與采取的培肥措施不同有關(guān)，總的趨勢(shì)是土壤肥力不斷提高。綜合來(lái)看，坡耕地改造為梯田，一方面造成短期內(nèi)土壤養(yǎng)分匱乏，導(dǎo)致地力下降，使得農(nóng)作物在當(dāng)年甚至連續(xù)幾年減產(chǎn)；另一方面，由于梯田修建后，改變了地形，攔蓄了徑流，控制了水土流失，逐步改善了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和微生物的生存環(huán)境，更有利于土壤肥力的恢復(fù)和重建。因此，有必要大力推廣這一技術(shù)，并配以有效的土壤培肥措施。
4 結(jié) 論
秦嶺北麓“坡改梯”農(nóng)田耕層土壤養(yǎng)分含量均低于坡耕地，其中超過(guò)70%農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮含量均處在中低及以下水平，超過(guò)80%農(nóng)田土壤速效磷大部處于中低及以下水平，而土壤速效鉀基本處于中等水平，因此土壤培肥時(shí)應(yīng)在施用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上重視氮肥和磷肥的施用。
[1] 鄂竟平.中國(guó)水土流失與生態(tài)安全綜合科學(xué)考察總結(jié)報(bào)告 [J].中國(guó)水土保持,2008(12):3-6.
E J P.Integrated scientific investigation of soil and water loss and ecological security in China [J].Soil and Water Conservation in China,2008(12):3-6.(in Chinese)
[2] 張 勇.陜西坡耕地水土流失綜合治理對(duì)策探討 [J].中國(guó)水利,2010(16):36-37.
Zhang Y.Discussion on the counter measures to regulate water loss and soil erosion comprehensively in sloping land of Shaanxi Province [J].China Water Resources,2010(16):36-37.(in Chinese)
[3] 劉志剛.坡改梯對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的影響和對(duì)策 [J].中國(guó)水土保持科學(xué),2011,9(4):46-49.
Liu Z G.Impacts and strategies of farmland terracing on the economic sustainable development in China [J].Science of Soil and Water Conservation,2011,9(4):46-49.(in Chinese)
[4] 陳志良,程 炯,劉 平,等.暴雨徑流對(duì)流域不同土地利用土壤氮磷流失的影響 [J].水土保持學(xué)報(bào),2008,22(5):30-33.
Chen Z L,Cheng J,Liu P,et al.An experiment on influence of storm on nitrogen loss and phosphorus loss under different land use in river basin [J].Journal of Soil and Water Conservation,2008,22(5):30-33.(in Chinese)
[5] 楊金玲,張甘霖,張 華,等.丘陵地區(qū)流域土地利用對(duì)氮素徑流輸出的影響 [J].環(huán)境科學(xué),2003,24(1):16-23.
Yang J L,Zhang G L,Zhang H,et al.The impact of land uses on watershed runoff nitrogen discharge in Hilly Regions [J].Chinese Journal of Environmental Science,2003,24(1):16-23.(in Chinese)
[6] 胡騰云.四川省坡耕地、坡改梯措施及效益分析 [J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2011(5):41-42.
Hu T Y.Analysis of slope farmland and benefit of terrace measures in Sichuan province [J].Technology of Soil and Water Conservation,2011(5):41-42.(in Chinese)
[7] 王 軍.水土保持坡改梯工程的施工與管理 [J].中國(guó)水土保持，2009(5):54-55.
Wang J.Construction and management of transforming slope into terrace project for soil and water conservation [J].Soil and Water Conservation in China,2009(5):54-55.(in Chinese)
[8] 吳發(fā)啟,張玉斌,宋娟麗,等.水平梯田環(huán)境效應(yīng)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) [J].水土保持學(xué)報(bào),2003,17(5):28-31.
Wu F Q,Zhang Y B,Song J L,et al.Current state and development trend of researchon environmental effect of level terrace [J].Journal of Soil and Water Conservation,2003,17(5):28-31.(in Chinese)
[9] 柳向陽(yáng).固原市新修梯田增產(chǎn)措施初探 [J].中國(guó)水土保持,2010(8):45-46.
Liu X Y.Measures for production increase of newly-built terrace in Guyuan City [J].Soil and Water Conservation in China,2010(8):45-46.(in Chinese)
[10] 王文科,王 釗,孔金玲,等.關(guān)中地區(qū)水資源分布特點(diǎn)與合理開(kāi)發(fā)利用模式 [J].自然資源學(xué)報(bào),2001,16(6):499-504.
Wang W K,Wang Z,Kong J L,et al.The distribution characteristics and patterns of retional exploitation/utalizition of water resources in Guanzhong Region [J].Journal of Nature Resources,2001,16(6):499-504.(in Chinese)
[11] 李蓉至.周至縣時(shí)家山小流域綜合治理實(shí)施方案探析 [J].陜西水利,2012(6):159-160.
Ling R Z.Analysis on comprehensive governance implementation plan of Shijiahe drainage basin of Zhouzhi County [J].Water Conservancy of Shaanxi Province,2012(6):159-160.(in Chinese)
[12] 周至縣水務(wù)局.周至縣2012年坡耕地水土流失綜合治理試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)快速推進(jìn) [EB/OL].(2013-06-05)[2013-12-08].ht-tp://www.zhouzhi.gov.cn/info/egovinfo/xxgk/page/01348-3160-06_C/2013-0605002.htm.
Water Authority of Zhouzhi County.Comprehensive control of pilot projects on soil and water loss of slop farmland is moving forward rapidly in zhouzhi county[EB/OL].(2013-06-05)[2013-12-08].http://www.zhouzhi.gov.cn/info/egovinfo/xxgk/page/013483160-06_C/2013-0605002.htm.(in Chinese)
[13] 謝英荷,洪堅(jiān)平,周淑琴,等.黃土丘陵區(qū)新造田培肥熟化高產(chǎn)技術(shù)措施的探討 [J].水土保持學(xué)報(bào),2001,15(4):126-128.
Xie Y H,Hong J P,Zhou S Q,et al.Approach of fertility betterment and ripeness and high yield techniques on newly-built fields in Loess Hi1ly Region [J].Journal of Soil and Water Conservation,2001,15(4):126-128.(in Chinese)
[14] 薛 箑,劉國(guó)彬,張 超,等.黃土高原丘陵區(qū)坡改梯后的土壤質(zhì)量效應(yīng) [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2011,27(4):310-316.
Xue S,Liu G B,Zhang C,et al.Effects of terracing slope cropland on soil quality in Hilly Region of Loess Plateau [J].Transactions of the CSAE,2011,27(4):310-316.(in Chinese)
[15] 毛永珍.原州區(qū)張易鎮(zhèn)水平梯田培肥措施及增產(chǎn)效益分析 [J].中國(guó)水土保持,2009(7):8-9.
Mao Y Z.Fertilizing measures and yield increase benefit analysis of leveled terraced in Zhangyi township of Yuanzhou District [J].Soil and Water Conservation in China,2009(7):8-9.(in Chinese)[16] 張?jiān)礉?rùn),蔡進(jìn)軍,董立國(guó),等.半干旱退化山區(qū)坡改梯地土壤養(yǎng)分變異特征研究:以寧夏彭陽(yáng)縣為例 [J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2007,21(3):121-124.
Zhang Y R,Cai J J,Dong L G,et al.Research on variation characteristics of soil nutrient after slope land changed into the terrace in semi-arid degenerated mountainous Area:Taking Ningxia Pengyang County as example [J].Journal of Arid Land Resources and Environment,2007,21(3):121-124.(in Chinese)
[17] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析 [M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000:25-114.
Bao S D.Soil agricultural chemistry analysis [M].Beijing:China Agriculture Press,2000:25-114.(in Chinese)
[18] 郭兆元.陜西土壤 [M].北京:科學(xué)出版社,1992:363-449.
Guo Z Y.Soil of Shaanxi [M].Beijing:Science Press,1992:363-449.(in Chinese)
[19] 劉海福.干旱地區(qū)提高新修梯田土地生產(chǎn)力的措施 [J].甘肅科技,2006,22(1):178-179.
Liu H F.Measures of improve the productivity of newly-built terraces in arid regions [J].Gansu Science and Technology,2006,22(1):178-179.(in Chinese)
[20] 董水麗,劉恩斌.綠肥培肥新修梯田的效果研究 [J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),2003(4):17-19.
Dong S L,Liu E B.Fertilizing effects of green manure in new terraced fields [J].Science of Agricultural in Shaanxi,2003(4):17-19.(in Chinese)
[21] 張國(guó)艷.修梯田后的土壤培肥與增產(chǎn)問(wèn)題 [J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2011(19):28-29.
Zhang G Y.Question of soil fertility and production increase after slope cropland changed into terrace with the machine [J].Agricultural Technology and Message,2011(19):28-29.(in Chinese)
[22] 張 超,劉國(guó)彬,薛 箑,等.丘陵區(qū)坡改梯田土壤碳庫(kù)組分演變特征 [J].水土保持研究,2010,17(1):20-23.
Zhang C,Liu G B,Xue S,et al.Evolution of soil carbon fraction after slope crop land changed into terrace in Loess Hilly Region [J].Research of Soil and Water Conservation,2010,17(1):20-23.(in Chinese)
[23] 康玲玲,王云璋,劉 雪,等.水土保持措施對(duì)土壤化學(xué)特性的影響 [J].水土保持通報(bào),2003,23(1):46-48.
Kang L L,Wang Y Z,Liu X,et al.Effect of soil and water conservation measures on soil chemical properties [J].Bullet in of Soil and Water Conservation,2003,23(1):46-48.(in Chinese)
Nutrients in soils of newly-built terraces in northern Qinling Mountains——A case study in Yujia river basin,Zhouzhi County
ZHANG Xiao-jia,KANG Ting-ting,CHEN Zhu-jun,ZHOU Jian-bin
(CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,NorthwestA&FUniversity/KeyLaboratoryofNorthwestPlantNutritionandAgriculturalEnvironment,MinistryofAgriculture,Yangling,Shaanxi712100,China)
northern Qinling Mountains;slope farmland;newly-built terrace;soil nutrient
2013-10-22
國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD15B04)；中英可持續(xù)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新協(xié)作網(wǎng)資助項(xiàng)目
張曉佳(1987-),女,河南周口人,碩士,主要從事植物營(yíng)養(yǎng)研究。E-mail：zhangxiaojia871230@163.com
周建斌(1964-),男,陜西大荔人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與施肥、養(yǎng)分循環(huán)與生態(tài)環(huán)境研究。 E-mail：jbzhou@nwsuaf.edu.cn
時(shí)間:2015-01-05 08:59
10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.02.021
S157.2
A
1671-9387(2015)02-0166-07
網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150105.0859.021.html
猜你喜歡
藝術(shù)品鑒(2019年12期)2020-01-18 08:46:52
鄉(xiāng)村地理(2018年2期)2018-09-19 06:43:44
民族音樂(lè)(2017年4期)2017-09-22 03:02:50
水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)(2016年10期)2017-01-15 14:01:25
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(2016年3期)2016-04-14 12:35:28
土壤與作物(2015年3期)2015-12-08 00:47:01
鄉(xiāng)村地理(2015年3期)2015-11-10 06:32:34
中國(guó)水利(2015年24期)2015-04-25 08:14:51
水土保持通報(bào)(2014年5期)2014-06-09 08:26:36
河南科技(2014年12期)2014-02-27 14:10:52
