宁南山区新修水平梯田土壤快速培肥技术调查研究

2015-03-22岳自慧刘学军张煜明

中国水土保持 2015年2期

关键词：南山区坡耕地土壤肥力

岳自慧，刘平，刘学军，张煜明，王文

(宁夏回族自治区水利科学研究院，宁夏银川 750021)

宁南山区新修水平梯田土壤快速培肥技术调查研究

岳自慧，刘平，刘学军，张煜明，王文

(宁夏回族自治区水利科学研究院，宁夏银川 750021)

新修水平梯田；土壤肥力；快速培肥技术；宁南山区

针对新修梯田存在的土壤肥力下降严重、作物产量不稳等问题，目前国内快速培肥的方法主要有生物培肥、化学培肥、物理培肥、管理措施培肥等关键技术。调查研究了增施肥料、秸秆还田、深耕翻种植、地膜覆盖种植、合理轮作套种等培肥技术在宁南山区新修梯田的应用情况与效果，提出了适宜宁南山区新修水平梯田的快速培肥措施，为提高宁南山区新修水平梯田生产力提供了技术依据。

宁夏南部山区(简称宁南山区)主要包括固原市的原州区、西吉县、彭阳县、隆德县、泾源县和吴忠市的盐池县、同心县及中卫市的海原县，总土地面积为27 722 km2，总人口230万人[1]。宁南山区历史上由于山高坡陡和人口的急剧增加，当地农民不得不大面积开荒种地，导致了严重的水土流失和生态环境恶化，已严重制约了该地区经济社会的可持续发展。20世纪90年代以来，为了减少水土流失，推动地区农业增产、农民增收和农村发展，宁南山区大力实施坡地改梯田和配套设施的建设，但由于新修梯田土壤肥力下降严重，致使作物产量也严重下降。为此，我们调查研究了新修梯田不同培肥技术的应用情况与效果，提出了符合宁南山区新修水平梯田的快速培肥措施，以期提高宁南山区土壤有效养分，减少水土流失，增加作物产量，提高农民生活水平。

1 宁南山区水平梯田建设情况及存在的问题

1.1 宁南山区水平梯田建设情况

宁南山区规模性的水平梯田建设自20世纪90年代开始，至2013年底，水平梯田数量达到了25.67万hm2。宁南山区水平梯田的建设，不仅改善了山区坡耕地就地拦蓄径流和泥沙的能力，变跑水、跑土、跑肥的“三跑田”为保水、保土、保肥的“三保田”，而且也有效地提高了粮食产量，稳定了当地的粮食需求；水平梯田的建设，还极大地改善了当地的农业生产条件，提高了农业生产效率。宁南山区在水平梯田的建设方式上，一方面注重农田道路、地埂林的配套建设，另一方面注重规模性建设，由最初的分片实施向整村整乡集中连片实施转变，有效地改善了农业基础条件。此外，在水平梯田修建过程中，还坚持宽、大、平的整地标准，采用人修和机修相结合的办法，方便了机械化作业，提高了生产效率。

1.2 新修水平梯田存在的问题

新修水平梯田存在两个问题：一是建成初期土壤肥力和粮食产量急剧下降。对宁南山区水平梯田修建后不同年限土壤肥力和产量的监测结果(表1)显示，新修水平梯田各项土壤肥力指标和马铃薯产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%，速效钾降低2.78%，全磷降低3.95%，全氮降低38.81%，有机质含量降低5.9%，马铃薯单产较坡耕地减产10.92%。经过合理培肥后，土壤肥力显著提高，速效氮、速效磷、全磷、全氮和有机质含量随着梯田种植年限的增加而增加，马铃薯产量由修建当年的13 046.4 kg/hm2增加到修建后5年的20 980.2 kg/hm2，增产效果明显。

表1 宁夏固原市原州区上滩项目区不同地类土壤肥力及马铃薯产量监测结果

二是土壤蓄水能力下降。对宁夏彭阳县李台和隆德县打食沟两个项目区新修梯田和坡耕地不同土层深度土壤含水量的测定结果(图1、2)显示，新修梯田不同土层深度土壤含水量与坡耕地比较均有所下降。

图1 彭阳县李台项目区9月份坡耕地与新修梯田土壤含水量

图2 隆德县打食沟项目区9月份坡耕地与新修梯田土壤含水量

2 国内新修水平梯田快速培肥技术发展情况

目前，国内新修梯田快速培肥方法主要有生物培肥、化学培肥、物理培肥、管理措施培肥等关键技术。

生物培肥主要包括施用农家肥、生物有机肥、腐殖酸肥料和作物秸秆还田等措施，通过生物培肥可增加土壤微生物数量，分解释放肥料和作物秸秆中的营养成分，增加土壤有机质含量，提高土壤肥力。

化学培肥主要针对新修梯田土壤耕层养分较为贫瘠的问题，合理施用无机化肥，可以无机促有机，增加新修梯田土壤速效养分，提高作物产量。

物理培肥主要通过深耕翻增加新修梯田土壤孔隙度，改善土壤结构，提高土壤保水能力；通过地膜覆盖措施提高地表温度，增强土壤微生物活动，加速新修梯田生土的熟化，达到快速培肥的目的。

管理措施培肥主要包括合理的轮作倒茬和科学的田间管理。

3 宁南山区新修水平梯田的培肥技术应用与效果

3.1 增施肥料，提高作物产量

有机肥和无机肥配合施用，以无机促有机，迅速增加水平梯田土壤速效养分，协调水、肥、气、热等因素，快速培肥土壤，提高作物产量。西吉县小甘井小流域新修水平梯田培肥试验结果显示：每公顷施有机肥5.25 t、普磷225 kg、尿素112.5 kg时，马铃薯增产效果最为显著，平均单产达17 915.3 kg/hm2；每公顷施有机肥3.0 t、普磷300 kg、尿素150 kg时，豌豆和荞麦增产效果最好，单产分别达2 250和1 875 kg/hm2[2]。

3.2 秸秆还田，培肥土壤

结合耕作制度，实施高留茬收割，可以增加土壤中根茬残留量和作物秸秆，增强土壤微生物活性，进而改善土壤物理性状。还田后的秸秆在土壤微生物的作用下逐渐腐解，可以有效提高土壤中的有机质含量，补充和平衡土壤养分，达到培肥土壤的效果[3]。

西吉县黄家二岔小流域梯田秸秆还田试验结果显示：实施秸秆还田的各处理土壤肥力均提高，小麦产量均高于对照；各处理中秸秆经高温堆沤后还田的增产效果最佳，增产率达到37.9%[4]。马尚明等人研究发现：秸秆覆盖还田的整体效益显著，可使作物生育期间0—20 cm的土壤含水量增加0.52～3.90百分点，土壤容重降低0.24～0.33 g/cm3，土壤有机质含量增加1.6～3.0 g/kg，促进了作物增产[5]。

3.3 深耕翻种植，加快生土的熟化

通过深耕翻种植，可使耕作层变得疏松，增加耕作层厚度，并且加快新修梯田生土的熟化，有效改善土壤团粒结构，加强土壤微生物活动，从而促进作物根系的延伸生长。李万斌等[6]对彭阳县梯田深耕培肥技术进行了研究，结果表明：深耕翻种植可显著降低土壤容重，提高土壤含水量，有利于作物生长发育，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 地膜覆盖种植，促进作物增产

新修水平梯田实施地膜覆盖是防止土壤水分散失的重要防护措施。首先，通过地膜覆盖地面，土壤微生物活动增强，有利于肥料养分的快速释放，提高了土壤有效养分含量；其次，宁南山区干旱频繁发生，通过覆膜保墒可以有效地减少土壤水分散失，提高水分利用效率，促进作物增产增收。目前，地膜玉米在宁南山区已得到大面积推广。研究表明，麦草和地膜二元覆盖可使玉米田间蒸发量平均减少149.0 mm，水分利用率提高16.0%～28.0%[6]。国家农业开发水土保持监测项目2014年最新监测结果显示：宁南山区1～2年梯田种植地膜玉米平均单产达9 238.8 kg/hm2，比露地玉米增产50%～130%，增产效果显著。

3.5 合理轮作套种，培肥地力

合理轮作套种可以全面均衡地利用土壤的各种营养元素，做到用地和养地相结合，避免因长期种植一种作物造成土壤养分的偏耗，协调土壤微生物、土壤酶及土壤有效养分，促进新修梯田土壤肥力的快速提高和作物的高产稳产。由于马铃薯适宜在生土地上生长，易抓苗，所以宁南山区新修水平梯田第一年种植的先锋作物首选马铃薯，第二年和第三年可建立小麦和一定比例的豆、薯、油轮作套种的轮作制。彭阳县0—20 cm土壤耕作层油、豆套种比胡麻茬有机质增加0.30 g/kg，全氮增加0.01 g/kg，碱解氮增加1.3 mg/kg；麦、豆混种比麦茬土壤有机质增加1.60 g/kg，全氮增加0.77 g/kg，全磷增加0.33 g/kg，培肥效果比较明显[6]。