高、低产田土壤物理性质研究

2017-09-09张贝贝田毅

湖北农业科学 2017年15期

张贝贝+田毅

摘要：土壤是农作物生长发育的基础条件，作物能否获得稳产高产，土壤肥力是关键因素。为此，以山西省晋城市为例，通过对黄土山丘区典型高、低产田土壤的物理性质进行分析，探讨土壤基本物理性质与农作物产量之间的关系，进而为晋城市高产农田土壤培肥、低产农田土壤改良提出相关建议，以期对晋城市下一步的农业增产及可持续发展提供借鉴。

关键词：土壤；物理性质；作物产量

中图分类号：S151.9+2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）15-2832-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.15.009

Abstract： Soil is the basic condition for crop growth and development， and soil fertility is the key factor to obtain high and stable yield. Therefore， taking Jincheng city， Shanxi province as a case， the physical properties of the soil in the typical high and low yield fields of the Loess hills were analyzed to explore the relationship between the basic physical properties of soil and crop yield， and put forward some suggestions for soil fertility improvement of high yield farmland and soil improvement of low yield farmland in Jincheng city， thus， providing a view to the next step on crop yield increasing and sustainable development in Jincheng.

Key words： soil； physical properties； crop yield

山西省地處黄土高原东部、黄河中游、海河上游，水土流失面积占全省总土地面积的69%，是全国水土流失最为严重、生态环境最为脆弱的省份之一[1]。晋城市位于山西省东南部，境内山峦叠嶂、丘陵起伏、沟壑纵横、地形复杂、植被覆盖率低，总面积9 490 km2[2]，其中水土流失面积7 526 km2，占总面积的79%[3]。严重的水土流失改变了土壤的生态环境，使得土地日益贫瘠、土地退化、土壤肥力下降，影响农作物的生长，导致产量下降，不利于农业的可持续发展[4]。

农业生产作为广义生存支持系统的核心，影响制约着系统对现有人口的支撑能力和未来人口的承载潜力[5]。因此，提高农作物产量是提高系统整体生存能力的基础，对促进国家的可持续发展具有重要的意义。当前，晋城市高产田土壤面积占土壤耕种面积的21.33%，低产田土壤面积占土壤耕种面积的31.63%。高产田土壤面积比较小，而低产田土壤面积大，且分布广，它既是制约农业发展的重要因素，更是通过改良促进农业发展的巨大潜力。因此，高产田土壤培肥、低产田土壤改良显得尤为重要。本研究通过分析晋城市典型高、低产田土壤的物理性质，研究探讨土壤基本物理性质与农作物产量之间的关系，为晋城市高、低产田改土培肥提出建议，以期提供借鉴意义。

1 研究区概况

晋城市位于山西省东南部，东、南依太行、王屋二山与河南省新乡、济源、焦作交界，西依中条山，与临汾、运城衔接，北依丹朱岭、金泉山等山脉，与长治接壤，地理位置优越。地处北纬35°11′-36°04′，东经111°55′-113°07′，总面积9 490 km2，属暖温带半湿润大陆性气候区，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季阴雨连绵，冬季少雪、寒冷干燥。年平均降水量626～750 mm，年平均气温10.2～12.0 ℃，年日照时间2 393～2 630 h，多年无霜期197 d，最多226 d，最少138 d。

晋城市土壤类型主要是褐土性土及少量的淋溶性土、红黏土和褐土。黄土母质本身富含碳酸盐，通体石灰反应强烈，表层碳酸钙含量在2.7%～11.3%，pH为8.0～8.2，且比较稳定。表层土壤有机质含量为11 g/kg，全氮含量为1.48 g/kg，有效磷含量为45 mg/kg，速效钾含量为97.6 mg/kg。碳酸盐含量随土体自上而下不断增加，心土层碳酸钙含量在3%～13%。心土层和底土层均有假菌丝状、点状的碳酸钙新生体，土壤发育较差，局部有比较明显的黏化层，但大部分不明显，质地多为壤土和黏壤土。表层质地多为屑粒或碎块状，心土层和底土层常属块状或柱状结构。晋城市适宜种植的主要粮食作物有小麦、玉米、谷子、大豆等，本研究选取小麦、玉米的产量为衡量标准，来进行研究分析。

2 高、低产田土壤物理性质对比分析

土壤的物理性质是反映土壤生产性能及其肥力的重要指标。它不仅影响农、林、牧等产品的产量和质量，而且在很大程度上决定着土壤资源的改良利用方向和措施。因此，了解并掌握土壤物理性质的基本特征和规律，对于合理开发利用当地土壤资源，不断改良和培肥土壤有着重要的现实意义。

2.1 高产田土壤

高产田土壤是农作物实现高产、稳产的重要条件，其形成受各种条件的影响，自然条件是基础，人为的生产活动起主导作用，因此，在对典型高产土壤进行分析时，要注重对土壤物理性质的分析。

晋城市高产田土壤多分布于平川地带或山坡下部缓平丘陵地。其地势开阔，地形平坦，土层深厚，土质良好，土壤中水、肥、气、热等因素较协调，养分条件较丰富，适应于各种农作物的生长。各农作物中，玉米产量9 000～13 500 kg/hm2，小麦产量6 750～9 000 kg/hm2。endprint

本研究以高平县的高产土壤为例，对其土壤剖面进行分析，该地属于高阶地，土壤类型为脱潮土。从剖面特征（表1）可知，该类高产田土壤耕作层深厚，颜色较灰暗，结构良好，土体疏松多孔，质地轻壤，并由上到下逐渐变重，土壤孔隙随着质地、容重、松紧度的变化至上而下由大变小，既有利于耕作，又有利于土壤中水、肥的保持和供给。土壤中水、肥、气、热相协调，侵蚀较弱，并且有一定的灌溉条件，无特殊不利影响因素，多种植小麦、玉米。玉米产量在9 750 kg/hm2左右，小麦产量为6 750～8 250 kg/hm2。

2.2 低产田土壤

低产田土壤是由历史条件、自然条件和耕作制度等综合影响的结果[6]。低产田土壤是影响农业发展的一大障碍，分析低产田土壤的物理性质，找出影响土壤肥力的因素，提出改良措施和合理利用途径，将有利于晋城市农业的进一步发展。

以沁水县低产田土壤为例，分析其土壤剖面，该地土壤类型为洪冲积潮土，地形为河漫滩。从剖面特征（表2）来看，该类低产田土壤耕作层薄，颜色较浅，土壤容重过高，土体构型不好，对土壤中水、肥、气、热的协调产生不良影响。表层土壤养分贫乏，加上下面不良层次的影响，土壤保水保肥供肥能力差，易造成农作物后期生产脱肥，难以满足农作物正常生长的需要，影响农作物产量，玉米产量在 5 250 kg/hm2左右，小麦产量在3 750 kg/hm2左右。

2.3 对比分析

土体构型（土壤质地层次的空间分布）是构成土壤剖面特征土层的排列形式，不仅影响土壤的形态特征及其发育程度，同时也反映土壤肥力水平及生产性能[7]。具体来讲，土体构型影响土壤中水、气、热的上下运行，影响农作物的根系下扎，并与土壤水、肥的保持有直接的关系。耕作层是整个土体构造的最表层，是作物根系最密集的地方，也是作物根系发育的主要层次，其厚度大小直接影响作物根系的生长发育。高平县高产田土壤的耕作层深厚，其厚度 >20 cm，并且土壤结构良好，20 cm深的土壤均为屑粒状结构，屑粒状结构在农业生产上是一种仅次于团粒结构的结构类型，是一种较理想的土壤结构，为农作物的正常生产提供有利条件；沁水县低产田土壤的耕作层仅有13 cm，且土壤结构不良，影响农作物正常生长，最终影响作物产量。

土壤容重是土壤的基本物理性质，能够衡量土壤肥力高低，反映土壤通气性强弱，对土壤入渗性能、持水性能、溶质迁徙特征以及土壤抗蚀具有重要影响[8，9]。影响土壤容重的因素主要有土壤质地、土粒排列、结构状况、有机质含量以及耕作措施、施肥水平等。土壤容重是土壤质地结构状态、孔隙度优劣的重要标志。耕作层土壤容重在1.1～1.3 g/cm3范围内比较适宜，土壤容重过小，土壤的透水透气性能增强，不利于水肥的保持；容重偏高，非毛管孔隙少，土体紧实，通气透水性能差，影响作物的正常生长，也不利于耕作。高平县高产田土壤耕作层的土壤容重为1.02～1.30 g/cm3，土壤容重大部分在适宜范围内，部分容重过小，容重过小耕层的土壤质地为壤土，壤土既通气透水，又保水保肥，土壤中水、气、热相协调，有利于农作物生长；沁水县低产田土壤耕作层的土壤容重为1.22～1.40 g/cm3，土壤容重过高，而容重过高耕作层的土壤质地为黏壤，通气透水性差，不利于作物的生长发育。

总体来说，高产田土壤的耕作层较厚，土壤质地适中，结构良好，土壤疏松多孔，保肥供肥性能好，通气透水，土壤中水、气、热相协调，有利于农作物的生长。低产田土壤的耕作层薄，土壤结构不良，容重过高，通气透水性差，影响农作物的正常生长。

3 改土培肥建议

近十几年，随着农业持续性研究的逐步深入，土壤质量被认为是农业持续性的关键因素之一，土壤培肥是改善土壤肥力、提高土壤质量的重要农业措施[10]。通过对晋城市高、低产田土壤物理性质的分析，给出以下建议。

3.1 种植绿肥作物

生物改土措施主要是通过自然植被与种植绿肥作物来增加土壤有机质，促进微生物活性，增加土壤中养分，改善土壤结构，种植绿肥作物是生物改土措施的一种。绿肥作物是重要的有机肥料和牲畜饲草，它在农作物倒茬中和种地养地中的作用是任何作物无法替代的[11]。大力发展和种植绿肥作物对增加土壤中有机质和氮素、活化土壤磷素、提高作物产量有重要作用。

3.2 深翻改土

从沁水县低产田土壤剖面来看，土壤容重偏高，孔隙度稍差，质地偏黏，土体结构不良。通过深翻、深松不仅可以改良上述不良因素，还可以改善土壤氧化还原状况，排除底层二氧化碳，增加氧气的数量，使土壤固、气、液三相物质协调，促进微生物活动，使土壤养分发生转化和释放。深翻改土可以春增墒，夏蓄水，秋抗涝，调节土壤水分余缺[12]，改善土壤结构，协调土壤的水、肥、气、热等生态条件，為作物的生长发育创造良好的土壤条件。

3.3 增施有机肥

有机质是土壤肥力的基础，是土壤肥力的重要指标。增施有机肥除了供给作物多种养分外，更重要的是更新和积累土壤有机质，促进土壤微生物活动，有利于形成土壤团粒结构，协调土壤中水、肥、气、热等肥力因素，增强土壤保肥供肥能力，为作物高产优质创造条件[12]，实现保护环境与农业可持续发展。

秸秆是一种数量多、来源广、省工节本、可就地取材利用的优质肥源[11]。秸秆是晋城市主要的有机肥源，大力推广秸秆还田是增加土壤有机质、培肥地力的最佳途径[13，14]。作物秸秆中含有较丰富的氮、磷、钾、钙、镁、硫等多种营养元素和有机质，秸秆经过粉碎翻入土壤可以改善土壤的理化性质，培肥土壤，提高作物产量[15]，同时可以减少土壤水分蒸发，提高土壤抗风蚀和雨水冲刷的能力，提高农田蓄水保墒性能，降低生产成本，减少水土流失，有利于农业可持续发展[16，17]。

“山水林田湖是一个生命共同体”，这是习近平总书记在《关于〈中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定〉的说明》中提出的一个重要理念。“生命共同体”理念肯定了自然界的内在价值，农田作为养育人类的基础，承担着尤为重要的责任，改良土壤，提高作物产量对于农业的可持续发展有着重要意义。因此，在高产田土壤培肥和低产田土壤改良时，要实行用地和养地相结合、改良和利用相结合、生物措施与耕作措施相结合、有机肥和无机肥相结合、当前利益和长远利益相结合的生态农业管理方法，实现农业可持续发展。endprint

参考文献：

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