不同類型中低產(chǎn)田土壤的主要影響因素

不同類型中低產(chǎn)田土壤的主要影響因素 0 引言中低產(chǎn)田是指土壤環(huán)境因素不良或土體內(nèi)存在一種或幾種障礙因子，影響土壤生產(chǎn)力發(fā)揮，從而導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)的一類耕地土壤1,是環(huán)境條件不良、綜合農(nóng)業(yè)技術(shù)措施不高、農(nóng)作物全部環(huán)境因素不相協(xié)調(diào)、產(chǎn)量水平低的耕地2.這些障礙因素主要包括土壤、病蟲害、耕作技術(shù)和氣候環(huán)境因素。南平市位于福建省北部，俗稱"閩北",轄10個縣（市、區(qū)），地貌以丘陵、山地為主，河谷與山間小盆地錯落其間，土地資源大致為"八山一水一分田","一分田"為22.05萬hm2,其中水田21.33萬hm2.第二次土壤普查時，以單位面積產(chǎn)量劃分，71.74%為中低產(chǎn)田；1999年市土肥站通過"南平市中低產(chǎn)田的現(xiàn)狀調(diào)查研究與改造規(guī)劃"項目調(diào)查，以冷浸型、粘瘦型、砂漏型3個類型劃分，66.7%屬于中低產(chǎn)田。其中的冷浸田占全省冷浸田面積的50.5%3,而冷浸田單產(chǎn)較低，若采取有針對性的綜合改良措施，對提高土壤肥力從而促進(jìn)福建糧食增產(chǎn)具有重要意義4.閩北地形地貌復(fù)雜，水網(wǎng)密布，水稻土類型多，分布廣而散，就土體而言，主要障礙因素是冷、爛、漬、粘、酸、漏、瘦、銹、旱、淺、毒等。長期以來，中低產(chǎn)田的改造治理一直在進(jìn)行，也取得較好成效，但由于許多工程年久失修或失管，已漸漸失去改造效果；洪澇災(zāi)害的頻繁發(fā)生導(dǎo)致的災(zāi)毀田及其復(fù)墾后又成為新的中低產(chǎn)田；經(jīng)濟(jì)建設(shè)用地占用的良田所調(diào)整的耕地或新開發(fā)的耕地也基本屬中低產(chǎn)田。因此，中低產(chǎn)田的改造治理是一項長期而艱巨的任務(wù)。 閩北是福建省的糧食主產(chǎn)區(qū)，多年來糧食總產(chǎn)和提供商品糧量均居全省的首位。隨著黨和政府多項強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策的落實、農(nóng)業(yè)科技的推廣、投入的增加，糧食生產(chǎn)實現(xiàn)了多年"連增",但"連增"的空間愈來愈顯局限性。據(jù)南平統(tǒng)計年鑒5,1981年稻谷平均單產(chǎn)為3750 kg/hm2,至1997年單產(chǎn)為5550 kg/hm2,16年平均年增產(chǎn)112.5 kg/hm2;1998年、1999年由于特大洪災(zāi)影響單產(chǎn)有所下降；2000年稻谷單產(chǎn)為5745 kg/hm2,至2012年單產(chǎn)為 6255 kg/hm2,12 年平均年增產(chǎn) 42.5 kg/hm2.2000 年以前，單產(chǎn)的提高除良種推廣、增加肥料投入及栽培技術(shù)改進(jìn)等措施外，中低產(chǎn)田治理改造及土壤改良對糧食增產(chǎn)起重要作用。據(jù)中低產(chǎn)田協(xié)作攻關(guān)資料 ,1983 年，閩北參加全省中低產(chǎn)田協(xié)作攻關(guān)的759 hm2水田，平均增產(chǎn) 1500 kg/hm2,增長 37.59%;1984 年，實施面積 4460 hm2,平均增產(chǎn)1222.5 kg/hm2,增長25.09%;對爛泥田改造通過石砌深溝，并在有冷泉眼內(nèi)加埋波紋管有效排除地下水后，平均增產(chǎn)3151.5 kg/hm2,增長52.0%6.2000年以后，一系列的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣及土地整治、標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)等項目多在連片大面積的中高產(chǎn)田區(qū)域?qū)嵤瑢χ械彤a(chǎn)田及土壤障礙因素治理方面考慮較少，如2001年起福建省開始實施的農(nóng)村土地開發(fā)整理項目，主要是平整歸并零碎分割的田塊，完善田間道路、農(nóng)田水利設(shè)施配套，使路渠成網(wǎng)、排灌暢通，有效改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，但項目追求的目標(biāo)是增加耕地，而山、田、水、路等綜合整治的內(nèi)涵未得到充分發(fā)揮7.即這些項目注重的是新品種、新肥料、新農(nóng)藥、新技術(shù)、新機(jī)具推廣及路、溝、渠的配套等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，雖然對糧食增產(chǎn)起一定的作用，但由于單產(chǎn)基數(shù)高，增產(chǎn)難度越來越大。因此，治理和改造中低產(chǎn)田是糧食進(jìn)一步增產(chǎn)的潛力所在。通過分析不同類型中低產(chǎn)田土壤的主要障礙因素，并總結(jié)經(jīng)過實踐可行的工程措施及農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)措施，為2015年至2018年全省完成5.33萬hm2拋荒山壟田復(fù)墾改造及今后中低產(chǎn)田治理改造提供科學(xué)依據(jù)。1 材料與方法1.1 資料收集整理收集和查閱福建土壤、建陽地區(qū)土壤；1983-1986 年中低產(chǎn)田協(xié)作攻關(guān)資料；1999-2000 年"南平市中低產(chǎn)田的現(xiàn)狀調(diào)查研究與改造規(guī)劃"項目成果資料；分析整理相關(guān)數(shù)據(jù)資料。1.2 中低產(chǎn)田概況1.2.1 類型分布 中低產(chǎn)田劃分有 3 個依據(jù)，一是按糧食產(chǎn)量水平；二是按障礙因素；三是按成土過程8.科研和農(nóng)業(yè)部門一般以障礙因素劃分，如彭世琪9以土壤主導(dǎo)障礙類型和改良主攻方向及改良利用的共性劃分。福建省按分布地形、環(huán)境條件、土壤特性及障礙因素等差異，將全省中低產(chǎn)田分為冷漬田類、淺瘦田類、砂漏田類、鹽漬田類和毒質(zhì)田類5個類型10.閩北按土壤肥力特性和改良措施分為冷浸型、粘瘦型、砂漏型3 個類型，并根據(jù)緯度、海拔、氣候，結(jié)合閩北水稻土分布及種植特點，又細(xì)分為暖地冷浸型雙季稻區(qū)、暖地黃泥型雙季稻區(qū)、暖地砂漏型雙季稻區(qū)、溫地冷浸型單雙季稻區(qū)、溫地黃泥型單雙季稻區(qū)、冷地黃泥型單季稻區(qū)、冷地冷浸型單季稻區(qū)。從分布上看，全市從海拔501300 m,從河谷盆地到中山山垅谷地，都有分布。據(jù)第二次土壤普查資料統(tǒng)計11,以單位面積產(chǎn)量劃分，在21.33萬hm2稻田中，年稻谷平均單產(chǎn)6000 kg/hm2以下的有11.75萬hm2,占55.06%;單產(chǎn)60007500 kg/hm2的有 3.56 萬 hm2,占 16.68% ,合計 15.31 萬 hm2,占71.74%.從 1999 年市土肥站通過"南平市中低產(chǎn)田的現(xiàn)狀調(diào)查研究與改造規(guī)劃"項目調(diào)查統(tǒng)計，以冷浸型、粘瘦型、砂漏型 3 個類型劃分 ,全市有中低產(chǎn)田14.23 萬 hm2,占66.7%,其中，冷浸型、粘瘦型、砂漏型面積分別為5.06萬hm2、6.64萬hm2和2.53萬hm2,見表1.以北部的光澤縣、武夷山市、浦城縣及中部的建甌市中低產(chǎn)田面積較大，分別占水田總面積的80.8%、73.4%、67.2%和 73.3%.1.2.2 障礙因素 中低產(chǎn)田形成原因比較復(fù)雜，有干旱缺水、水土流失、熱量不足、土壤瘠薄、鹽堿化、經(jīng)營管理等多種原因12.在南方地區(qū)，中低產(chǎn)田低產(chǎn)原因主要是3個方面：自然環(huán)境條件的影響、土壤性狀的影響和人為因素的影響13.在廣東省，中低產(chǎn)田的主要障礙因素：耕層淺薄、瘦瘠缺素、地下水位或干旱缺水，過砂、過粘、過酸、過咸，含有毒物質(zhì)等14.在閩北，受自然和人為因素的共同影響，3種類型的中低產(chǎn)田土壤主要障礙因素有冷、爛、漬、粘、酸、漏、瘦、銹、旱、淺、毒等，且一種類型可能有多個障礙因素。以緯度、海拔、氣候，結(jié)合水稻土分布及種植特點來劃分，其所占面積、分布區(qū)域、障礙因素、土壤及水稻種植表現(xiàn)見表2.1.2.3 治理技術(shù) 中低產(chǎn)田治理改造技術(shù)主要是針對不同類型的中低產(chǎn)田存在的一個或幾個障礙因素，實施工程及農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)的措施。除氣候環(huán)境因素、病蟲害、耕作技術(shù)的影響外，排除土壤障礙因素，改善土壤水、肥、氣、熱狀況最為根本。上世紀(jì)80年代初至90年代末，閩北先后開展了中低產(chǎn)田協(xié)作攻關(guān)；商品糧基地縣中低產(chǎn)田工程改造；農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)的土地治理項目；財政扶持與發(fā)展糧食生產(chǎn)專項資金的中低產(chǎn)田改造等，共實施改造面積5.63萬hm2,取得較好的增產(chǎn)效果。如對冷浸型水田，通過石砌深窄溝排水，或埋地下暗管引冷泉等，克服冷、爛、漬、粘、酸、銹、毒等障礙因素；對沙漏型、粘瘦型水田客土客砂，改良土壤質(zhì)地，加厚耕作層，克服酸、漏、瘦、旱、淺等障礙因素；通過路溝渠配套建設(shè)、改善灌排條件、保持水土等措施改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和土壤環(huán)境條件。同時，輔以農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)措施，如選擇抗逆抗病水稻品種、改進(jìn)施肥和耕作技術(shù)、水旱輪作、秸稈還田、增施有機(jī)肥、種植綠肥等措施來改善作物生長與土壤條件、土壤改良、土壤肥力的關(guān)系。2 結(jié)果與分析2.1 土壤侵蝕威脅閩北是閩江的主要上游區(qū)，境內(nèi)的建溪、富屯溪流域由流域面積在50500 km?以上的156條小流域構(gòu)成，河網(wǎng)密度平均達(dá)0.18 km/km?,流域面積占土地總面積的75%以上。流域地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)區(qū)，氣候溫濕多雨，陽光充足，年平均氣溫17.519.3,年平均降雨量達(dá)19002300 mm,每年3月6月來自南方熱帶海洋暖濕氣團(tuán)與來自北方的冷氣團(tuán)常在武夷山脈、仙霞嶺交綏，形成靜止峰，造成大量降雨，雨量占全年的60%左右，易導(dǎo)致暴雨泛濫成災(zāi)，一些年份的 7-9 月還會受臺風(fēng)影響，形成局部暴雨，而到盛夏和秋季雨量偏少時，又容易出現(xiàn)干旱。由于災(zāi)害頻繁、水利設(shè)施老化失修、田間機(jī)耕路及灌溉網(wǎng)絡(luò)不健全，防抗洪旱災(zāi)害能力差，導(dǎo)致農(nóng)田的綜合生產(chǎn)水平較低。另外，長期以來的農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)，由于對土壤侵蝕缺乏足夠的認(rèn)識，普遍存在重開墾開發(fā)輕保護(hù)管理、重采伐輕造林，甚至毀林開荒，陡坡、順坡墾植，造成水土流失加劇，1982 年全市水土流失面積 27.87 萬 hm?,其中水田隱匿流失 5.35 萬 hm?,2005 年全市水土流失面積仍有15.66 萬 hm?.遭受嚴(yán)重土壤侵蝕后，生產(chǎn)力下降非常明顯，即使采用平衡施肥和增施腐熟農(nóng)家肥，短期內(nèi)很難恢復(fù)原有生產(chǎn)力水平15.且遭受土壤侵蝕或災(zāi)毀的耕地即便是能恢復(fù)耕種也是新的中低產(chǎn)田。2.2 潛育化和次生潛育化影響閩北特定的自然和氣候水文條件，不合理的灌溉方式和單一的輪作制度，促進(jìn)土壤潛育化和次生潛育化，如冷浸田終年積水，土壤長期浸泡，土壤結(jié)構(gòu)破壞、土粒分散、通透性差、土溫低，有效養(yǎng)分不能釋放，毒性還原物質(zhì)沖斥土體，導(dǎo)致一系列的土壤性質(zhì)惡化，從而成為"冷、爛、酸、瘦、毒"的低產(chǎn)田16.部分地區(qū)土壤速效磷和速效鉀含量顯著缺失，是影響冷浸田生產(chǎn)力的重要障礙因子17,水稻早期易發(fā)生缺磷"坐苗"及缺鉀的赤枯病，以致產(chǎn)量偏低。主要土種有冷水田、銹水田、深腳爛泥田、淺腳爛泥田、青泥田、青格灰泥田等。以順昌縣后溪村冷浸型的山壟田為例，由于日照缺乏，土壤吸收熱量少，且地下長期積水或有冷泉，造成水溫、土溫較平洋田低58,從6月-10月20日，水稻生育期內(nèi)日照總時數(shù)比平洋田少217.5 h,見表3.在"爛"方面，冷浸田由于地下水位高，土粒分散并呈浮爛狀，爛泥深度平均深度（67.78.44） cm,導(dǎo)致土壤物理性質(zhì)差、耕作不便，秧苗不易立兜。在"酸"方面，冷浸田耕作層平均pH （5.20.44），犁底層pH （4.90.40），由于酸性強(qiáng)，有利于硫化物的形成，易使秧苗根系發(fā)黑腐臭至死亡。在"毒"方面，由于長期積水的嫌氣條件，易產(chǎn)生還原性毒害物質(zhì)，造成禾苗中毒，產(chǎn)生黑根，不分蘗或少分蘗18.終年積水的山壟冷浸田，其還原物質(zhì)總量達(dá)5.61 mg/100 g土，其中Fe2+含量為42.46 mg/kg,是影響水稻生長的主要毒害源。2.3 酸性強(qiáng)和酸化面積大酸害和鋁毒已成為中國熱帶亞熱帶地區(qū)酸性土壤中抑制作物生長和導(dǎo)致作物減產(chǎn)的一個重要因素19,閩北水田土壤酸源主要來自鋁離子。據(jù)第二次土壤普查資料，閩北土壤普遍酸性，耕地土壤pH2.4 耕作層淺化砂化耕作層是作物生長發(fā)育的重要層次，第二次土壤普查時，全市耕地耕層厚度1015 cm的有10.95萬hm2,占面積49.65%,小于10 cm的有0.65萬hm2,占總面積的2.95%,二者合計占總面積的 52.60%.其中黃泥型中低產(chǎn)田有6.60萬hm2,主要土種有烏黃泥田、灰黃泥田、黃泥田、黃泥骨、灰黃泥沙田、黃泥沙田，其耕作層厚度平均為（12.801.91） cm,加上所處地形灌溉不良，雨量分布不均勻，極易受旱。因這類水田大多由自然紅（黃）壤經(jīng)過開墾，水耕熟化后形成的，耕種時間短、耕作層淺、管理粗放，除灰黃泥沙田、黃泥沙田不粘外，還同時存在瘦、粘、酸等障礙因素。此外，由于開發(fā)利用不合理造成水土流失，致使耕作層砂化，質(zhì)地輕壤、砂壤、砂土的面積有5.84萬hm2,占耕積26.50%,嚴(yán)重砂化的土壤有2.82萬hm2,占耕地面積12.8%.由于砂化，土壤有機(jī)質(zhì)含量低，易漏水漏肥，易發(fā)病害，如砂漏型中低產(chǎn)田有0.89萬hm2,主要土種有灰砂田、砂層田和黃砂田，其耕作層厚度平均為（13.867.95） cm.因這類水田大多分布于溪河兩岸和丘陵陡坡梯田上，還同時存在瘦、漏、旱及易發(fā)病等障礙因素。由于耕作層淺化砂化，其土壤理化性狀與典型中高產(chǎn)田的灰泥田、烏泥田比較有明顯差距，見表4.2.5 有效養(yǎng)分缺乏比例失調(diào)從第二次土壤普查資料可以看出，冷浸型、粘瘦型、砂漏型3個類型水田，在有效養(yǎng)分方面除速效氮達(dá)中等水平外，速效磷、鉀普遍缺乏，見表5.尤其是冷浸型水田速效磷含量為極缺，是造成"坐苗"的主要原因之一。在土壤有機(jī)質(zhì)及潛在養(yǎng)分方面，冷浸型水田有機(jī)質(zhì)、全氮含量并不低，但由于長期處于嫌氣條件，養(yǎng)分分解轉(zhuǎn)化緩慢，且易產(chǎn)生還原毒質(zhì)危害；粘瘦型水田僅有機(jī)質(zhì)、全鉀在中等水平；砂漏型水田除土壤本底的全鉀含量稍豐富外，有機(jī)質(zhì)、全氮含量較低。在土壤中、微量元素方面，由于氣候環(huán)境及成土母質(zhì)的影響，鈣、鎂、硼普遍缺乏，鋅、銅、鉬缺乏屬局部性。因此，土壤有效養(yǎng)分缺乏及比例失調(diào)也是造成低產(chǎn)的主要原因之一。2.6 土壤污染日趨嚴(yán)重隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，工礦企業(yè)的"三廢"物質(zhì)的排放、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物的排放、農(nóng)用化肥及農(nóng)藥的大量和不合理使用，導(dǎo)致土壤污染日趨嚴(yán)重、部分耕地質(zhì)量下降、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)受影響。據(jù)南平市統(tǒng)計年鑒，在化肥（實物量）使用上：1960年為0.85萬t,此后用量逐年遞增，1966-1970年用量波動在2.84萬t到7.25萬t,1971-1977年均在10萬t左右，1978年增至 16.48 萬 t,1979 年使用量達(dá) 21.85 萬 t,1988 年為32.85 萬 t,1996-2001 年化肥用量在 45 萬 t 左右，2003年為47.87萬t,2005年51.90萬t,2012年達(dá)53.01萬t.在農(nóng)藥使用上：從上世紀(jì)50年代的0.044萬t增加到80年代未的 0.58 萬 t,1996 年為 0.68 萬 t,2001 年為0.73 萬 t,2003 年為 0.78 萬 t,2007-2012 年為 0.87 萬 t左右。在畜禽養(yǎng)殖方面：以豬、牛養(yǎng)殖為例，肉豬出欄數(shù)，1985 年 60.37 萬頭、2000 年 142.58 萬頭、2005 年212.98 萬頭、2012 年達(dá) 235.14 萬頭；牛（含奶牛）存欄數(shù)，從1985年的7.48萬頭，一直遞增至2003年的14.13萬頭，此后逐漸下降，2006-2012年都在8萬頭左右。畜禽養(yǎng)殖業(yè)的大規(guī)?？焖侔l(fā)展，其排泄物在很長一段時期都是隨意而無序的排放，加速了對土壤和溪河的污染。而工礦企業(yè)"三廢"中的汞、鋅、鋁、銅、堿、砷、硫、酸等污染物更是對土壤和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成直接影響。3 結(jié)論與討論閩北丘陵山地、溪河兩岸及山間小盆地分布著不同類型的水稻土21.33萬hm?,由于土壤性狀不良或環(huán)境條件不利等障礙因素的影響，約2/3以上為中低產(chǎn)田，分為冷浸型、粘瘦型、砂漏型3個類型，就土體而言，障礙因素主要是冷、爛、漬、粘、酸、漏、瘦、銹、旱、淺、毒等。排除土壤障礙因素，主要是采取工程措施為主，輔以農(nóng)業(yè)和生物的技術(shù)措施，改善水、肥、氣、熱狀況。在工程措施方面：對冷浸型中低產(chǎn)田，通過石砌深窄溝排水排漬，降低地下水位，以排除冷、爛、銹、毒等障礙因素；對沙漏型中低產(chǎn)田，通過客土改良，增加耕作層厚度，提高保水保肥能力，以排除漏、瘦、淺、旱等障礙因素；對粘瘦型中低產(chǎn)田，通過客土摻沙，改善土壤質(zhì)地，或冬翻曬白，逐年加深和活化耕作層，以排除粘、酸、瘦、淺等障礙因素。此外，再根據(jù)地形和水源等條件進(jìn)行路、溝、渠的合理配套建設(shè)，以改善生產(chǎn)條件。在農(nóng)業(yè)和生物的技術(shù)措施方面主要有：選擇抗逆抗病水稻品種、改進(jìn)施肥技術(shù)、改變耕作制度、增施有機(jī)肥及種植綠肥、使用土壤改良劑等。如"平衡施肥"、"早施磷肥"、"全層基施"、"壟畦栽培"、"水旱輪作",以及沙漏田施肥的"少量多次"、酸性田的"施用石灰"、冬種紫云英綠肥、稻田放養(yǎng)紅萍等水生綠肥、秸稈還田等。以工程措施的治"本",農(nóng)業(yè)和生物技術(shù)措施的治"標(biāo)",二者配合，改土為主，標(biāo)本兼治。對拋荒山壟田復(fù)墾改造及其它中低產(chǎn)田治理改造應(yīng)根據(jù)實地土壤環(huán)境條件，充分分析障礙因素并加以解決，同時，應(yīng)利用中低產(chǎn)田協(xié)作攻關(guān)、商品糧基地縣中低產(chǎn)田工程改造、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)土地治理、財政扶持與發(fā)展糧食生產(chǎn)專項資金等項目的示范典型，推進(jìn)中低產(chǎn)田改造技術(shù)的應(yīng)用。在實施農(nóng)村土地開發(fā)整理及高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田建設(shè)項目中應(yīng)在平整歸并零碎分割的田塊，完善田間道路、農(nóng)田水利設(shè)施配套，使路渠成網(wǎng)、排灌暢通，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的同時增加中低產(chǎn)田工程改造和農(nóng)業(yè)的生物的技術(shù)措施。水土保持及生態(tài)保護(hù)是中低產(chǎn)田改造治理的前提和基礎(chǔ)。土壤受到污染導(dǎo)致的耕地質(zhì)量下降，甚至無法耕種的現(xiàn)象應(yīng)引起高度重視。對工礦企業(yè)"三廢"物質(zhì)的排放、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物的排放、化肥及農(nóng)藥的大量和不合理使用、土壤重金屬污染等方面應(yīng)加大研究和治理力度。