寧南山區(qū)新修水平梯田土壤快速培肥技術(shù)調(diào)查研究

岳自慧，劉 平，劉學(xué)軍，張煜明，王 文

(寧夏回族自治區(qū)水利科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750021)

寧南山區(qū)新修水平梯田土壤快速培肥技術(shù)調(diào)查研究

岳自慧，劉 平，劉學(xué)軍，張煜明，王 文

(寧夏回族自治區(qū)水利科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750021)

新修水平梯田；土壤肥力；快速培肥技術(shù)；寧南山區(qū)

針對(duì)新修梯田存在的土壤肥力下降嚴(yán)重、作物產(chǎn)量不穩(wěn)等問題，目前國(guó)內(nèi)快速培肥的方法主要有生物培肥、化學(xué)培肥、物理培肥、管理措施培肥等關(guān)鍵技術(shù)。調(diào)查研究了增施肥料、秸稈還田、深耕翻種植、地膜覆蓋種植、合理輪作套種等培肥技術(shù)在寧南山區(qū)新修梯田的應(yīng)用情況與效果，提出了適宜寧南山區(qū)新修水平梯田的快速培肥措施，為提高寧南山區(qū)新修水平梯田生產(chǎn)力提供了技術(shù)依據(jù)。

寧夏南部山區(qū)(簡(jiǎn)稱寧南山區(qū))主要包括固原市的原州區(qū)、西吉縣、彭陽縣、隆德縣、涇源縣和吳忠市的鹽池縣、同心縣及中衛(wèi)市的海原縣，總土地面積為27 722 km2，總?cè)丝?30萬人[1]。寧南山區(qū)歷史上由于山高坡陡和人口的急劇增加，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民不得不大面積開荒種地，導(dǎo)致了嚴(yán)重的水土流失和生態(tài)環(huán)境惡化，已嚴(yán)重制約了該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來，為了減少水土流失，推動(dòng)地區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收和農(nóng)村發(fā)展，寧南山區(qū)大力實(shí)施坡地改梯田和配套設(shè)施的建設(shè)，但由于新修梯田土壤肥力下降嚴(yán)重，致使作物產(chǎn)量也嚴(yán)重下降。為此，我們調(diào)查研究了新修梯田不同培肥技術(shù)的應(yīng)用情況與效果，提出了符合寧南山區(qū)新修水平梯田的快速培肥措施，以期提高寧南山區(qū)土壤有效養(yǎng)分，減少水土流失，增加作物產(chǎn)量，提高農(nóng)民生活水平。

1 寧南山區(qū)水平梯田建設(shè)情況及存在的問題

1.1 寧南山區(qū)水平梯田建設(shè)情況

寧南山區(qū)規(guī)模性的水平梯田建設(shè)自20世紀(jì)90年代開始，至2013年底，水平梯田數(shù)量達(dá)到了25.67萬hm2。寧南山區(qū)水平梯田的建設(shè)，不僅改善了山區(qū)坡耕地就地?cái)r蓄徑流和泥沙的能力，變跑水、跑土、跑肥的“三跑田”為保水、保土、保肥的“三保田”，而且也有效地提高了糧食產(chǎn)量，穩(wěn)定了當(dāng)?shù)氐募Z食需求；水平梯田的建設(shè)，還極大地改善了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。寧南山區(qū)在水平梯田的建設(shè)方式上，一方面注重農(nóng)田道路、地埂林的配套建設(shè)，另一方面注重規(guī)模性建設(shè)，由最初的分片實(shí)施向整村整鄉(xiāng)集中連片實(shí)施轉(zhuǎn)變，有效地改善了農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件。此外，在水平梯田修建過程中，還堅(jiān)持寬、大、平的整地標(biāo)準(zhǔn)，采用人修和機(jī)修相結(jié)合的辦法，方便了機(jī)械化作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率。

1.2 新修水平梯田存在的問題

新修水平梯田存在兩個(gè)問題：一是建成初期土壤肥力和糧食產(chǎn)量急劇下降。對(duì)寧南山區(qū)水平梯田修建后不同年限土壤肥力和產(chǎn)量的監(jiān)測(cè)結(jié)果(表1)顯示，新修水平梯田各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)和馬鈴薯產(chǎn)量均低于原始坡耕地，其中：速效氮降低0.52%，速效磷降低4.47%，速效鉀降低2.78%，全磷降低3.95%，全氮降低38.81%，有機(jī)質(zhì)含量降低5.9%，馬鈴薯單產(chǎn)較坡耕地減產(chǎn)10.92%。經(jīng)過合理培肥后，土壤肥力顯著提高，速效氮、速效磷、全磷、全氮和有機(jī)質(zhì)含量隨著梯田種植年限的增加而增加，馬鈴薯產(chǎn)量由修建當(dāng)年的13 046.4 kg/hm2增加到修建后5年的20 980.2 kg/hm2，增產(chǎn)效果明顯。

表1 寧夏固原市原州區(qū)上灘項(xiàng)目區(qū)不同地類土壤肥力及馬鈴薯產(chǎn)量監(jiān)測(cè)結(jié)果

二是土壤蓄水能力下降。對(duì)寧夏彭陽縣李臺(tái)和隆德縣打食溝兩個(gè)項(xiàng)目區(qū)新修梯田和坡耕地不同土層深度土壤含水量的測(cè)定結(jié)果(圖1、2)顯示，新修梯田不同土層深度土壤含水量與坡耕地比較均有所下降。

圖1 彭陽縣李臺(tái)項(xiàng)目區(qū)9月份坡耕地與新修梯田土壤含水量

圖2 隆德縣打食溝項(xiàng)目區(qū)9月份坡耕地與新修梯田土壤含水量

2 國(guó)內(nèi)新修水平梯田快速培肥技術(shù)發(fā)展情況

目前，國(guó)內(nèi)新修梯田快速培肥方法主要有生物培肥、化學(xué)培肥、物理培肥、管理措施培肥等關(guān)鍵技術(shù)。

生物培肥主要包括施用農(nóng)家肥、生物有機(jī)肥、腐殖酸肥料和作物秸稈還田等措施，通過生物培肥可增加土壤微生物數(shù)量，分解釋放肥料和作物秸稈中的營(yíng)養(yǎng)成分，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力。

化學(xué)培肥主要針對(duì)新修梯田土壤耕層養(yǎng)分較為貧瘠的問題，合理施用無機(jī)化肥，可以無機(jī)促有機(jī)，增加新修梯田土壤速效養(yǎng)分，提高作物產(chǎn)量。

物理培肥主要通過深耕翻增加新修梯田土壤孔隙度，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤保水能力；通過地膜覆蓋措施提高地表溫度，增強(qiáng)土壤微生物活動(dòng)，加速新修梯田生土的熟化，達(dá)到快速培肥的目的。

管理措施培肥主要包括合理的輪作倒茬和科學(xué)的田間管理。

3 寧南山區(qū)新修水平梯田的培肥技術(shù)應(yīng)用與效果

3.1 增施肥料，提高作物產(chǎn)量

有機(jī)肥和無機(jī)肥配合施用，以無機(jī)促有機(jī)，迅速增加水平梯田土壤速效養(yǎng)分，協(xié)調(diào)水、肥、氣、熱等因素，快速培肥土壤，提高作物產(chǎn)量。 西吉縣小甘井小流域新修水平梯田培肥試驗(yàn)結(jié)果顯示：每公頃施有機(jī)肥5.25 t、普磷225 kg、尿素112.5 kg時(shí)，馬鈴薯增產(chǎn)效果最為顯著，平均單產(chǎn)達(dá)17 915.3 kg/hm2；每公頃施有機(jī)肥3.0 t、普磷300 kg、尿素150 kg時(shí)，豌豆和蕎麥增產(chǎn)效果最好，單產(chǎn)分別達(dá)2 250和1 875 kg/hm2[2]。

3.2 秸稈還田，培肥土壤

結(jié)合耕作制度，實(shí)施高留茬收割，可以增加土壤中根茬殘留量和作物秸稈，增強(qiáng)土壤微生物活性，進(jìn)而改善土壤物理性狀。還田后的秸稈在土壤微生物的作用下逐漸腐解，可以有效提高土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，補(bǔ)充和平衡土壤養(yǎng)分，達(dá)到培肥土壤的效果[3]。

西吉縣黃家二岔小流域梯田秸稈還田試驗(yàn)結(jié)果顯示：實(shí)施秸稈還田的各處理土壤肥力均提高，小麥產(chǎn)量均高于對(duì)照；各處理中秸稈經(jīng)高溫堆漚后還田的增產(chǎn)效果最佳，增產(chǎn)率達(dá)到37.9%[4]。馬尚明等人研究發(fā)現(xiàn)：秸稈覆蓋還田的整體效益顯著，可使作物生育期間0—20 cm的土壤含水量增加0.52～3.90百分點(diǎn)，土壤容重降低0.24～0.33 g/cm3，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加1.6～3.0 g/kg，促進(jìn)了作物增產(chǎn)[5]。

3.3 深耕翻種植，加快生土的熟化

通過深耕翻種植，可使耕作層變得疏松，增加耕作層厚度，并且加快新修梯田生土的熟化，有效改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)土壤微生物活動(dòng)，從而促進(jìn)作物根系的延伸生長(zhǎng)。李萬斌等[6]對(duì)彭陽縣梯田深耕培肥技術(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：深耕翻種植可顯著降低土壤容重，提高土壤含水量，有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育，翻耕深度在25 cm以上可使新修梯田土壤容重降低0.10～0.02 g/cm3，非毛管孔隙度增加3%～5%，土壤含水量提高4.6%～9.6%。

3.4 地膜覆蓋種植，促進(jìn)作物增產(chǎn)

新修水平梯田實(shí)施地膜覆蓋是防止土壤水分散失的重要防護(hù)措施。首先，通過地膜覆蓋地面，土壤微生物活動(dòng)增強(qiáng)，有利于肥料養(yǎng)分的快速釋放，提高了土壤有效養(yǎng)分含量；其次，寧南山區(qū)干旱頻繁發(fā)生，通過覆膜保墑可以有效地減少土壤水分散失，提高水分利用效率，促進(jìn)作物增產(chǎn)增收。目前，地膜玉米在寧南山區(qū)已得到大面積推廣。研究表明，麥草和地膜二元覆蓋可使玉米田間蒸發(fā)量平均減少149.0 mm，水分利用率提高16.0%～28.0%[6]。國(guó)家農(nóng)業(yè)開發(fā)水土保持監(jiān)測(cè)項(xiàng)目2014年最新監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：寧南山區(qū)1～2年梯田種植地膜玉米平均單產(chǎn)達(dá)9 238.8 kg/hm2，比露地玉米增產(chǎn)50%～130%，增產(chǎn)效果顯著。

3.5 合理輪作套種，培肥地力

合理輪作套種可以全面均衡地利用土壤的各種營(yíng)養(yǎng)元素，做到用地和養(yǎng)地相結(jié)合，避免因長(zhǎng)期種植一種作物造成土壤養(yǎng)分的偏耗，協(xié)調(diào)土壤微生物、土壤酶及土壤有效養(yǎng)分，促進(jìn)新修梯田土壤肥力的快速提高和作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。由于馬鈴薯適宜在生土地上生長(zhǎng)，易抓苗，所以寧南山區(qū)新修水平梯田第一年種植的先鋒作物首選馬鈴薯，第二年和第三年可建立小麥和一定比例的豆、薯、油輪作套種的輪作制。彭陽縣0—20 cm土壤耕作層油、豆套種比胡麻茬有機(jī)質(zhì)增加0.30 g/kg，全氮增加0.01 g/kg，堿解氮增加1.3 mg/kg；麥、豆混種比麥茬土壤有機(jī)質(zhì)增加1.60 g/kg，全氮增加0.77 g/kg，全磷增加0.33 g/kg，培肥效果比較明顯[6]。

4 結(jié) 語

國(guó)內(nèi)新修梯田快速培肥方法主要有生物培肥、化學(xué)培肥、物理培肥、管理措施培肥等關(guān)鍵技術(shù)，我們對(duì)寧南山區(qū)新修水平梯田不同培肥技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了深入的調(diào)查研究，總結(jié)得出適宜于寧南山區(qū)新修水平梯田土壤快速培肥的關(guān)鍵技術(shù)如下：

首先，在增施有機(jī)肥的同時(shí)，合理施用無機(jī)化肥，迅速增加水平梯田土壤有效養(yǎng)分，利用秸稈還田技術(shù)補(bǔ)充和平衡作物所需營(yíng)養(yǎng)元素，快速培肥新修水平梯田土壤肥力。

其次，在耕作措施上，實(shí)施深耕翻種植，加快新修梯田生土的熟化，有效改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育；通過覆膜保墑，提高水分利用效率，加速肥料中各種養(yǎng)分的釋放，促進(jìn)作物增產(chǎn)增收。

再次，寧南山區(qū)新修水平梯田要快速培肥土壤、提高作物產(chǎn)量，除實(shí)施合理的培肥技術(shù)和耕作措施外，加強(qiáng)作物田間管理，合理進(jìn)行輪作套種，均衡利用土壤的各種營(yíng)養(yǎng)元素，培肥地力也尤為重要。

[1] 劉平,曹文洪.關(guān)于寧夏南部山區(qū)發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)流域的思考[J].中國(guó)水土保持,2012(10):16-18.

[2] 柳向陽,唐寧生,徐曉寧.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.

[3] 李雪蓮,喬繼平.新修梯田培肥增產(chǎn)綜合技術(shù)[J].山西水土保持科技,1998(3):13-14.

[4] 劉東海,趙廷寧，趙國(guó)杰.黃土丘陵溝壑區(qū)水平梯田改土培肥增產(chǎn)技術(shù)措施體系[J].生態(tài)學(xué)雜志,1995,14(1):44-51.

[5] 馬尚明，田振榮，張志高.西吉縣旱作農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀與可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)措施[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2003(12):21-24.

[6] 李萬斌,楊進(jìn)有,薛鳳梅,等.半干旱地區(qū)梯田的土壤培肥技術(shù)[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技,2006(5):78-79.

(責(zé)任編輯 徐素霞)

寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目(NZ13223)

S157.4

C

1000-0941(2015)02-0025-03

岳自慧(1983—)，女，寧夏中衛(wèi)市人，工程師，碩士，主要從事水土保持和新修梯田土壤培肥研究。

2014-04-28