寧南山區(qū)坡改梯作物產(chǎn)量變化規(guī)律研究

岳自慧，眭克仁，劉 平，劉學(xué)軍，張煜明，翟汝偉，王 文

(1.寧夏回族自治區(qū)水利科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏 銀川 750001)

寧南山區(qū)坡改梯作物產(chǎn)量變化規(guī)律研究

岳自慧1，眭克仁2，劉 平1，劉學(xué)軍1，張煜明1，翟汝偉1，王 文1

(1.寧夏回族自治區(qū)水利科學(xué)研究院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏 銀川 750001)

梯田；建設(shè)年限；作物產(chǎn)量；寧南山區(qū)

對(duì)國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水土保持項(xiàng)目寧夏項(xiàng)目區(qū)6個(gè)重點(diǎn)小流域?qū)嵤┢赂奶莨こ毯蟛煌晗薜淖魑锂a(chǎn)量進(jìn)行了為期4年的跟蹤監(jiān)測(cè)研究，結(jié)果表明：不同年限梯田小麥產(chǎn)量、玉米產(chǎn)量和馬鈴薯產(chǎn)量均以5年以上梯田最高，其次為3～5年梯田，與坡耕地相比，水平梯田修建3年后能夠達(dá)到增產(chǎn)效果，5年以上的梯田增產(chǎn)效果更為明顯；梯田修建初期，種植小麥和玉米均會(huì)出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象，但種植馬鈴薯不會(huì)減產(chǎn)，在配套相應(yīng)的培肥措施的條件下，修建當(dāng)年種植馬鈴薯就能達(dá)到增產(chǎn)效果，因此馬鈴薯可作為寧南山區(qū)水平梯田修建初期種植的先鋒作物。

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

國家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)水土保持項(xiàng)目是寧夏重要的水土保持工程之一，為了研究坡改梯后不同年限、不同作物產(chǎn)量的變化規(guī)律，分析坡改梯后的經(jīng)濟(jì)效益，為政府決策提供科學(xué)依據(jù)，受寧夏回族自治區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室和寧夏水利廳水保局委托，寧夏水利科學(xué)研究院開展了國家農(nóng)發(fā)項(xiàng)目寧夏項(xiàng)目區(qū)的監(jiān)測(cè)與研究工作，選擇隆德縣打食溝項(xiàng)目區(qū)的紅崖小流域、彭陽縣李臺(tái)項(xiàng)目區(qū)的炭洼小流域、固原市原州區(qū)上灘項(xiàng)目區(qū)的上灘小流域、西吉縣腰巴莊項(xiàng)目區(qū)的上腰巴莊小流域、同心縣下馬關(guān)項(xiàng)目區(qū)的羅家灘小流域和海原縣脫烈項(xiàng)目區(qū)的曹洼小流域等6個(gè)典型小流域作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)流域，重點(diǎn)開展各流域特色作物產(chǎn)量、土壤水分、土壤養(yǎng)分、梯田保水保土效益、項(xiàng)目區(qū)牧草產(chǎn)量等方面的監(jiān)測(cè)及研究工作。監(jiān)測(cè)與研究工作自2013年開始，至2016年結(jié)束，連續(xù)追蹤監(jiān)測(cè)4年。

1.2 項(xiàng)目區(qū)概況

寧夏南部山區(qū)(簡(jiǎn)稱“寧南山區(qū)”)位于我國黃土高原西部，屬黃河中上游黃土丘陵溝壑區(qū)，包括固原市的原州區(qū)、西吉縣、彭陽縣、隆德縣、涇源縣和中衛(wèi)市的海原縣等5縣1區(qū)，土地面積為16 783 km2，總?cè)丝?89.98萬人，其中回族人口占48.8%。該區(qū)海拔1 246～2 594 m，屬溫涼干旱的中溫帶氣候類型區(qū)，年平均氣溫5～7 ℃，年平均降水量280～650 mm，降水量少且季節(jié)分布極不均勻，無霜期97～158 d，土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，作物生長(zhǎng)極易受干旱威脅[1-3]。寧南山區(qū)山大坡陡，水土流失嚴(yán)重，致使生態(tài)環(huán)境惡化，土壤耕層變薄，耕地肥力下降，作物產(chǎn)量不穩(wěn)定，成為寧南山區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要制約因素。水平梯田既是寧南山區(qū)一項(xiàng)有效保持水土的措施，又是當(dāng)?shù)胤€(wěn)定并提高作物產(chǎn)量的基本農(nóng)田形式[4]。近年來，為了減少水土流失，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)，截至2015年底，寧南山區(qū)建設(shè)水平梯田26.51萬hm2，已發(fā)展成為寧夏糧食主產(chǎn)區(qū)。

2 作物產(chǎn)量監(jiān)測(cè)方法

在重點(diǎn)監(jiān)測(cè)小流域選擇修建時(shí)間為1～2、3～5年和5年以上的梯田為監(jiān)測(cè)地類，同時(shí)以相同區(qū)域種植同類作物的坡耕地作為對(duì)照。監(jiān)測(cè)作物種類為小麥、玉米和馬鈴薯。通過對(duì)不同建設(shè)年限的水平梯田和坡耕地作物產(chǎn)量的連續(xù)監(jiān)測(cè)對(duì)比，分析坡改梯后作物產(chǎn)量的變化情況及變化規(guī)律。在同一流域連續(xù)追蹤監(jiān)測(cè)4年。

(1)小麥測(cè)產(chǎn)方法。在同類型區(qū)成片梯田中選3個(gè)小麥種植區(qū)域作為調(diào)查單元，每個(gè)單元3個(gè)重復(fù)(每個(gè)重復(fù)種植面積不得小于0.2 hm2，品種相同)，每個(gè)重復(fù)按照對(duì)角線取樣法取5個(gè)1 m×1 m的樣方，將各樣點(diǎn)取回的樣品分組進(jìn)行考種，然后計(jì)算小麥產(chǎn)量。

(2)玉米測(cè)產(chǎn)方法。根據(jù)各項(xiàng)目區(qū)玉米種植分布情況，選3個(gè)玉米種植區(qū)域，每個(gè)區(qū)域設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)在考慮單側(cè)邊際效益的前提下隨機(jī)量取3個(gè)3 m×3 m的樣方，收獲每個(gè)樣方的所有果穗，稱取果穗鮮質(zhì)量X0，然后每個(gè)樣方隨機(jī)抽取果穗數(shù)目的20%稱取果穗鮮質(zhì)量X1，待自然風(fēng)干后脫籽，稱取籽粒質(zhì)量Y1，依據(jù)籽粒質(zhì)量Y1推算每個(gè)樣方對(duì)應(yīng)的籽粒質(zhì)量Y0(Y0=X0Y1/X1)，求其平均值進(jìn)而計(jì)算玉米產(chǎn)量。

(3)馬鈴薯測(cè)產(chǎn)方法。根據(jù)各項(xiàng)目區(qū)馬鈴薯種植的分布情況分別選取3個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)隨機(jī)量取3個(gè)3 m×3 m的樣方。將樣方內(nèi)植株的塊莖全部收獲，分商品薯和非商品薯(非商品薯指質(zhì)量小于50 g的小薯，以及病薯、爛薯和綠皮薯等)分別稱量，求其平均值，去除雜質(zhì)后(收獲時(shí)薯塊帶土較多，每個(gè)樣方抽取5 kg薯塊，分別稱量沖洗前后的質(zhì)量，計(jì)算其雜質(zhì)率)計(jì)算馬鈴薯產(chǎn)量。

(4)數(shù)據(jù)處理與分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel軟件和SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件處理。

3 不同建設(shè)年限梯田小麥產(chǎn)量綜合分析

2013—2016年共監(jiān)測(cè)到坡耕地和不同建設(shè)年限梯田小麥樣方3 209個(gè)，見表1。由表1可知：小麥產(chǎn)量1～2年新修梯田為2 234.70 kg/hm2，3～5年梯田為2 840.70 kg/hm2，5年以上梯田為2 943.15 kg/hm2，坡耕地為2 736.00 kg/hm2。

表1 2013—2016年不同類型耕地小麥產(chǎn)量綜合分析結(jié)果

分析結(jié)果(圖1)表明，不同耕地類型中5年以上梯田的小麥產(chǎn)量最高，其余依次為3～5年梯田、坡耕地、1～2年新修梯田。3～5年梯田和5年以上梯田小麥產(chǎn)量與1～2年新修梯田小麥產(chǎn)量差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)，坡耕地與1～2年新修梯田之間小麥產(chǎn)量差異不顯著。與坡耕地相比，1～2年新修梯田小麥減產(chǎn)18.32%，3～5年梯田增產(chǎn)3.83%，5年以上梯田增產(chǎn)7.57%。與1～2年新修梯田相比較，3～5年梯田小麥增產(chǎn)27.12%，5年以上梯田增產(chǎn)31.70%。

圖1 不同建設(shè)年限梯田小麥產(chǎn)量分析結(jié)果

對(duì)4年監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析后得出初步結(jié)論：坡耕地改梯田后種植小麥，1～2年內(nèi)會(huì)出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象，3～5年內(nèi)產(chǎn)量可恢復(fù)到修建前水平并略有增產(chǎn)，5年以上可達(dá)到增產(chǎn)效果。

4 不同建設(shè)年限梯田玉米產(chǎn)量綜合分析

2013—2016年監(jiān)測(cè)到坡耕地和不同建設(shè)年限梯田玉米樣方1 539個(gè)，見表2。由表2可知，1～2年新修梯田玉米平均產(chǎn)量為7 473.60 kg/hm2，3～5年梯田為8 423.10 kg/hm2，5年以上梯田為9 027.00 kg/hm2，坡耕地為7 551.90 kg/hm2。

表2 2013—2016年不同類型耕地玉米產(chǎn)量綜合分析結(jié)果

由圖2可知，5年以上梯田玉米產(chǎn)量最高，其余依次為3～5年梯田、坡耕地、1～2年新修梯田。5年以上梯田玉米產(chǎn)量與坡耕地和1～2年新修梯田差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)，坡耕地、1～2年新修梯田和3～5年梯田之間玉米產(chǎn)量差異不顯著。與坡耕地相比較，1～2年新修梯田玉米減產(chǎn)1.04%，3～5年梯田和5年以上梯田玉米分別增產(chǎn)11.54%、19.53%；與1～2年新修梯田相比較，3～5年梯田玉米產(chǎn)量增加了949.50 kg/hm2，增產(chǎn)12.70%，5年以上梯田玉米產(chǎn)量增加了1 553.40 kg/hm2，增產(chǎn)20.79%。

對(duì)4年監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析后得出初步結(jié)論：坡耕地改梯田后種植玉米，1～2年內(nèi)會(huì)出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象，但減產(chǎn)幅度不大；改造種植3年后，可達(dá)到增產(chǎn)效果。

圖2 不同建設(shè)年限梯田玉米產(chǎn)量分析結(jié)果

5 不同建設(shè)年限梯田馬鈴薯產(chǎn)量綜合分析

2013—2016年監(jiān)測(cè)到坡耕地和不同建設(shè)年限梯田馬鈴薯測(cè)產(chǎn)樣方2 652個(gè)，見表3。1～2年新修梯田馬鈴薯產(chǎn)量為19 041.15 kg/hm2，3～5年梯田為20 228.55 kg/hm2，5年以上梯田為21 596.85 kg/hm2，坡耕地為17 139.00 kg/hm2。

馬鈴薯產(chǎn)量綜合分析結(jié)果(圖3)表明，5年以上梯田馬鈴薯產(chǎn)量最高，其余依次為3～5年梯田、1～2年新修梯田、坡耕地。與坡耕地相比較，1～2年新修梯田、3～5年梯田和5年以上梯田馬鈴薯產(chǎn)量分別增加了1 902.15、3 089.55、4 457.85 kg/hm2,分別增產(chǎn)11.10%、18.03%、26.01%。與新修梯田相比較，3～5年梯田的產(chǎn)量增加了1 187.40 kg/hm2，增產(chǎn)6.24%，5年以上梯田產(chǎn)量增加了2 555.70 kg/hm2，增產(chǎn)13.42%。5年以上梯田馬鈴薯產(chǎn)量與坡耕地和1～2年新修梯田相比差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)，坡耕地與1～2年新修梯田之間、1～2年新修梯田與3～5年梯田之間馬鈴薯產(chǎn)量差異不顯著。

對(duì)4年監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析后得出初步結(jié)論： 坡耕地改梯田后種植馬鈴薯，修建初期即可達(dá)到增產(chǎn)效果，年限越長(zhǎng)增產(chǎn)效果越明顯。因此，馬鈴薯可以作為寧南山區(qū)水平梯田修建初期種植的先鋒作物。

表3 2013—2016年不同類型耕地馬鈴薯產(chǎn)量監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖3 不同建設(shè)年限梯田馬鈴薯產(chǎn)量分析結(jié)果

6 結(jié) 論

不同建設(shè)年限梯田小麥產(chǎn)量、玉米產(chǎn)量和馬鈴薯產(chǎn)量均以5年以上梯田為最高，其次為3～5年梯田。水平梯田與坡耕地相比較，修建3年后基本能夠達(dá)到增產(chǎn)效果，5年以上梯田的增產(chǎn)效果更為明顯，修建后種植5年以上的梯田與坡耕地相比，小麥增產(chǎn)7.57%、玉米增產(chǎn)19.53%、馬鈴薯增產(chǎn)26.01%，產(chǎn)量明顯高于坡耕地和修建初期的梯田。

梯田修建初期，種植小麥和玉米均會(huì)出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象，但種植馬鈴薯不會(huì)減產(chǎn)，在配套相應(yīng)的培肥措施的條件下，當(dāng)年就能達(dá)到增產(chǎn)效果，種植3年以上增產(chǎn)效果明顯。因此，馬鈴薯可以作為寧南山區(qū)水平梯田修建初期種植的先鋒作物。

[1] 岳自慧,劉平,劉學(xué)軍,等.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[J].中國水土保持,2015(2):25-27.

[2] 岳自慧,劉永軍,劉平，等.寧夏南部山區(qū)新修水平梯田耕地質(zhì)量提升技術(shù)研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展,2014,39(3):156-157.

[3] 蘇秦.有機(jī)培肥對(duì)寧南旱作農(nóng)田土壤理化性狀及作物生長(zhǎng)的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué),2009:5.

[4] 蔡進(jìn)軍,張?jiān)礉?rùn),火勇,等.寧南山區(qū)梯田土壤水分及養(yǎng)分特征時(shí)空變異性研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005,23(5):83-87.

(責(zé)任編輯 徐素霞)

S157.31

A

1000-0941(2017)09-0056-03

岳自慧(1984—)，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。

2017-04-15