不同類型中低產(chǎn)田土壤的主要影響因素,農(nóng)藝學(xué)論文

不同類型中低產(chǎn)田土壤的主要影響因素,農(nóng)藝學(xué)論文中低產(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，進而導(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,華而不實水田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)在狀況調(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。華而不實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進措施，對提高土壤肥力進而促進福建糧食增產(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行，也獲得較好成效，但由于很多工程年久失修或失管，已漸漸失去改造效果；洪澇災(zāi)禍的頻繁發(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。因而，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。隨著和多項強農(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3750kg/hm2,至1997年單產(chǎn)為5550kg/hm2,16年平均年增產(chǎn)112.5kg/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5745kg/hm2,至2020年單產(chǎn)為6255kg/hm2,12年平均年增產(chǎn)42.5kg/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)改良等措施外，中低產(chǎn)田治理改造及土壤改進對糧食增產(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759hm2水田，平均增產(chǎn)1500kg/hm2,增長37.59%;1984年，施行面積4460hm2,平均增產(chǎn)1222.5kg/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)3151.5kg/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、標準農(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)域施行，對中低產(chǎn)田及土壤障礙因素治理方面考慮較少，如2001年起福建省開場施行的農(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，但項目追求的目的是增加耕地，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)、新機具推廣及路、溝、渠的配套等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，固然對糧食增產(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。因而，治理和改造中低產(chǎn)田是糧食進一步增產(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2021年至2021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)根據(jù)。1材料與方式方法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)在狀況調(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)田大概情況1.2.1類型分布中低產(chǎn)田劃分有3個根據(jù)，一是按糧食產(chǎn)量水平；二是按障礙因素；三是按成土經(jīng)過[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)障礙類型和改進主攻方向及改進利用的共性劃分。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進措施分為冷浸型、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50~1300m,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)6000kg/hm2下面的有11.75萬hm2,占55.06%;單產(chǎn)6000~7500kg/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)在狀況調(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%,華而不實，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)田構(gòu)成原因比擬復(fù)雜，有干旱缺水、水土流失、熱量缺乏、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，施行工程及農(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，共施行改造面積5.63萬hm2,獲得較好的增產(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，克制冷、爛、漬、粘、酸、銹、毒等障礙因素；對沙漏型、粘瘦型水田客土客砂，改進土壤質(zhì)地，加厚耕作層，克制酸、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、改良施肥和耕作技術(shù)、水旱輪作、秸稈還田、增施有機肥、種植綠肥等措施來改善作物生長與土壤條件、土壤改進、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50~500km?以上的156條小流域構(gòu)成，河網(wǎng)密度平均達0.18km/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17.5~19.3℃,年平均降雨量達1900~2300mm,每年3月~6月來自南方熱帶海洋暖濕氣團與來自北方的冷氣團常在武夷山脈、仙霞嶺交綏，構(gòu)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，構(gòu)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)禍頻繁、水利設(shè)施老化失修、田間機耕路及灌溉網(wǎng)絡(luò)不健全，防抗洪旱災(zāi)禍能力差，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識，普遍存在重開墾開發(fā)輕保衛(wèi)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?,華而不實水田隱匿流失5.35萬hm?,2005年全市水土流失面積仍有15.66萬hm?.遭受嚴重土壤侵蝕后，生產(chǎn)力下降非常明顯，即便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)毀的耕地即使是能恢復(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，土壤構(gòu)造毀壞、土粒分散、通透性差、土溫低，有效養(yǎng)分不能釋放，毒性復(fù)原物質(zhì)沖斥土體，導(dǎo)致一系列的土壤性質(zhì)惡化，進而成為冷、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5~8℃,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217.5h,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，有利于硫化物的構(gòu)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)生復(fù)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，其復(fù)原物質(zhì)總量達5.61mg/100g土，華而不實Fe2+含量為42.46mg/kg,是影響水稻生長的主要毒害源。2.3酸性強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pH5.5的面積有15.06萬hm2,占68.32%,華而不實，酸性水田占水田總面積的65.10%,30年后增至82.16%,強酸性面積由3.23%增至9.59%[20].由于土壤酸性強，不利于有益微生物的活動和繁衍，易產(chǎn)生毒質(zhì)危害，也影響土壤潛在養(yǎng)分的有效化和養(yǎng)分供給受阻，作物生長遭到影響。2.4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10~15cm的有10.95萬hm2,占面積49.65%,小于10cm的有0.65萬hm2,占總面積的2.95%,二者合計占總面積的52.60%.華而不實黃泥型中低產(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，水耕熟化后構(gòu)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。除此之外，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、烏泥田比擬有明顯差距，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能夠看出，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。在土壤有機質(zhì)及潛在養(yǎng)分方面，冷浸型水田有機質(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)生復(fù)原毒質(zhì)危害；粘瘦型水田僅有機質(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。因而，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,2020年達53.01萬t.在農(nóng)藥使用上：從上世紀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,2007-2020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、2020年達235.14萬頭；?！埠膛！炒鏅跀?shù)，從1985年的7.48萬頭，一直遞增至2003年的14.13萬頭，此后逐步下降，2006-2020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