彭阳县炭洼小流域坡改梯后作物产量变化

王 文，王维宝，岳自慧，刘 平，王俊仁

(1.宁夏回族自治区水利科学研究院，宁夏 银川 750021； 2.彭阳县王洼水利工作站，宁夏 彭阳 756500)

1 炭洼小流域概况

炭洼小流域位于彭阳县交岔乡，海拔1 601～1 891 m，呈叶状北南走向，集中连片的坡耕地垦耕指数高。炭洼小流域属黄土丘陵沟壑区第Ⅱ副区，是茹河流域二级支沟，总面积21.48 km2，水土流失面积19.76 km2，人口密度为92人/km2，农业人口自然增长率为11‰。项目区2000—2016年平均降水量448.3 mm，其中作物生育期(4—9月)降水量为382.2 mm。2013年炭洼小流域坡改梯418.18 hm2，“三跑田”变成了“三保田”, 改善了农业生产条件。为进一步分析坡改梯后作物产量及变化规律，2013—2016年连续4年对主要作物产量进行了监测，期望监测成果能为政府相关部门决策提供可靠依据。

2 试验设计

2.1 监测区及作物选择

在炭洼小流域选择1～2年、3～5年和5年以上连续耕种梯田作为监测地类，同时对相同区域种植同类作物的坡耕地进行监测作为对照，通过连续对不同建设年限的水平梯田和坡耕地作物产量的监测，分析坡改梯后作物产量及其变化规律。监测作物为小麦、玉米和马铃薯。

2.2 监测内容及方法

对小麦、玉米、马铃薯产量均采取抽样调查法进行监测。小麦：在同类型区成片梯田中选择3个小麦种植区域为调查单元，每个单元取3个重复(≥0.20 hm2且品种相同)，每个重复按对角线取样法取5个1 m×1 m样方；将取回的样品分组进行考种，考种内容有样方麦穗总数量、样方籽粒总质量、千粒质量、产量。玉米：在考虑每个重复单侧边际效益的前提下随机量取3个3 m×3 m的样方，监测总株数、双棒率、单穗质量、百粒质量、产量。马铃薯：每个重复随机量取3个3 m×3 m的样方，监测杂质率、商品薯产量、非商品薯产量、薯块产量。在测产过程中，收集降水、梯田培肥等资料。数据采用IBM SPSS Statistics 23进行分析。

3 结果与分析

3.1 监测结果

2000—2016年生育期和全年降水量见表1，2013—2016年不同地类小麦、玉米、马铃薯产量及其相关监测结果和 加权平均值见表2～4，分析结果见图1。从表2可以看出，1～2年梯田和3～5年梯田小麦产量较坡耕地分别减少19.99%和6.41%，5年以上梯田较坡耕地增产39.03%。从表3可以看出，1～2年梯田、3～5年梯田和5年以上梯田玉米产量较坡耕地均呈增加趋势，增产幅度分别为58.68%、26.47%和26.73%，玉米百粒质量也较坡耕地上升，上升幅度分别为9.96%、17.36%和7.48%。从表4可以看出，1～2年和3～5年梯田马铃薯产量比坡耕地增加显著，增产幅度分别为66.19%和15.10%，5年以上梯田增产幅度较小，只有1.13%。根据调查， 项目区主要种植作物施肥标准为：玉米每公顷磷酸二铵750 kg、尿素225 kg、农家肥22.5～26.25 t,马铃薯每公顷碳铵750 kg、有机肥150 kg、农家肥22.5 t，小麦每公顷磷酸二铵225～375 kg、尿素300 kg、磷肥375 kg、农家肥12.0 t。不同地类小麦、玉米、马铃薯产量分析结果见图1。

表1 2000—2016年生育期和全年降水量 mm

表2 不同地类小麦监测结果

3.2 不同地类小麦产量变化分析

对四种地类小麦产量及品质的多重比较分析表明，坡改梯后1～2年、3～5年梯田小麦产量较坡耕地分别减少19.99%和6.41%，1～2年梯田种植小麦产量会显著下降，3～5年梯田种植小麦产量与坡耕地基本持平，5年以上梯田小麦产量较其他地类显著增产，较坡耕地增产39.03%。见表5、图1。

表3 不同地类玉米监测结果

表4 不同地类马铃薯监测结果

3.3 不同地类玉米产量变化分析

不同年限梯田玉米产量与坡耕地相比均显著增加，1～2年、3～5年和5年以上梯田玉米产量比坡耕地分别增加58.68%、26.47%和26.73%。玉米百粒质量坡改梯前后没有显著性变化，但分别比坡耕地增加9.96%、17.36%和7.48%。5年以上和3～5年梯田相比玉米产量没有显著性变化。详见表6和图1。

3.4 不同地类马铃薯产量变化分析

坡改梯后马铃薯产量总体呈增加趋势(见表7、图1)，1～2年和3～5年梯田马铃薯产量比坡耕地增加显著，增产幅度分别为66.19%和15.10%，5年以上梯田增产幅度不大，不符合常规趋势，其原因可能与降水、农家肥、有机肥、种植习惯有关，有待进一步研究。

图1 不同地类小麦、玉米、马铃薯产量分析结果

注： A、B、C代表0.01水平下的差异显著性，含有相同字母表示差异不显著(下同)。

表6 不同地类玉米产量及差异性分析结果

表7 不同地类马铃薯产量及差异性分析结果

3.5 生育期不同降水量对作物产量影响综合分析

生育期不同降水量对作物产量影响分析结果见表8。从表8可以看出：生育期320.0 mm与606.9 mm降水量小麦产量之间没有差异，其他降水量之间小麦产量有显著差异；生育期不同降水量玉米产量之间均有显著差异，玉米产量从高到低生育期降水量依次为365.0、320.0、606.9、445.6 mm； 生育期320.0～445.6 mm降水量马铃薯产量之间均没有显著差异，606.9 mm降水量马铃薯产量与其他降水量相比均显著下降。

3.6 不同年限梯田推荐种植作物

根据不同地类小麦、玉米、马铃薯产量多重比较结果和生育期不同降水量对作物产量影响分析结果，结合2000—2016年作物生育期平均降水量，确定1～2年梯田先锋种植作物次序为马铃薯、玉米，3～5年梯田为玉米、马铃薯，5年以上梯田为玉米、马铃薯、小麦。

表8 生育期不同降水量对作物产量影响分析结果

4 结 论

坡改梯后主要作物产量总体呈显著增加趋势，和坡耕地相比，1～2年梯田小麦产量显著下降、3～5年梯田基本持平、5年以上梯田显著增产39.03%；坡改梯玉米产量均较坡耕地显著增加，1～2年、3～5年和5年以上梯田玉米产量比坡耕地分别增加58.68%、26.47%和26.73%，1～2年梯田玉米增产尤为显著，3～5年梯田和5年以上梯田玉米产量之间没有显著差异，玉米百粒质量坡改梯前后虽然没有显著性变化，但均有不同程度的增加；坡改梯后马铃薯产量总体呈增产趋势，1～2年和3～5年梯田马铃薯产量比坡耕地增产显著，增产幅度分别为66.19%和15.10%，5年以上梯田增产幅度不大。结合研究成果，推荐1～2年梯田先锋种植作物次序为马铃薯、玉米，3～5年梯田为玉米、马铃薯，5年以上梯田为玉米、马铃薯、小麦。