不同類(lèi)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(lèi)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(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)的一類(lèi)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(chóng)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(gè)縣〔市、區(qū)〕，地貌以丘陵、山地為主，河谷與山間小盆地錯(cuò)落其間，土地資源大致為八山一水一分田,一分田為22.05萬(wàn)hm2,華而不實(shí)水田21.33萬(wàn)hm2.第二次土壤普查時(shí)，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(guò)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(xiàng)目調(diào)查，以冷浸型、粘瘦型、砂漏型3個(gè)類(lèi)型劃分，66.7%屬于中低產(chǎn)田。華而不實(shí)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(duì)性的綜合改進(jìn)措施，對(duì)提高土壤肥力進(jìn)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(lèi)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(zhǎng)期以來(lái)，中低產(chǎn)田的改造治理一直在進(jìn)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(jì)建設(shè)用地占用的良田所調(diào)整的耕地或新開(kāi)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(xiàng)長(zhǎng)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(lái)糧食總產(chǎn)和提供商品糧量均居全省的首位。隨著和多項(xiàng)強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策的落實(shí)、農(nóng)業(yè)科技的推廣、投入的增加，糧食生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了多年連增,但連增的空間愈來(lái)愈顯局限性。據(jù)南平統(tǒng)計(jì)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(jìn)對(duì)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(zhǎng)37.59%;1984年，施行面積4460hm2,平均增產(chǎn)1222.5kg/hm2,增長(zhǎng)25.09%;對(duì)爛泥田改造通過(guò)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(zhǎng)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(kāi)發(fā)等項(xiàng)目多在連片大面積的中高產(chǎn)田區(qū)域施行，對(duì)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(kāi)場(chǎng)施行的農(nóng)村土地開(kāi)發(fā)整理項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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)，固然對(duì)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(lái)越大。因而，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(guò)分析不同類(lèi)型中低產(chǎn)田土壤的主要障礙因素，并總結(jié)經(jīng)過(guò)實(shí)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(wàn)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(yáng)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(xiàng)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(lèi)型分布中低產(chǎn)田劃分有3個(gè)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(guò)[8].科研和農(nóng)業(yè)部門(mén)一般以障礙因素劃分，如彭世琪[9]以土壤主導(dǎo)障礙類(lèi)型和改進(jìn)主攻方向及改進(jìn)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(lèi)、淺瘦田類(lèi)、砂漏田類(lèi)、鹽漬田類(lèi)和毒質(zhì)田類(lèi)5個(gè)類(lèi)型[10].閩北按土壤肥力特性和改進(jìn)措施分為冷浸型、粘瘦型、砂漏型3個(gè)類(lèi)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(diǎn)，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(jì)[11],以單位面積產(chǎn)量劃分，在21.33萬(wàn)hm2稻田中，年稻谷平均單產(chǎn)6000kg/hm2下面的有11.75萬(wàn)hm2,占55.06%;單產(chǎn)6000~7500kg/hm2的有3.56萬(wàn)hm2,占16.68%,合計(jì)15.31萬(wàn)hm2,占71.74%.從1999年市土肥站通過(guò)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(xiàng)目調(diào)查統(tǒng)計(jì)，以冷浸型、粘瘦型、砂漏型3個(gè)類(lèi)型劃分,全市有中低產(chǎn)田14.23萬(wàn)hm2,占66.7%,華而不實(shí)，冷浸型、粘瘦型、砂漏型面積分別為5.06萬(wàn)hm2、6.64萬(wàn)hm2和2.53萬(wàn)hm2,見(jiàn)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(yíng)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(gè)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(guò)砂、過(guò)粘、過(guò)酸、過(guò)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(lèi)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(lèi)型可能有多個(gè)障礙因素。以緯度、海拔、氣候，結(jié)合水稻土分布及種植特點(diǎn)來(lái)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(jiàn)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(duì)不同類(lèi)型的中低產(chǎn)田存在的一個(gè)或幾個(gè)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(chóng)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(kāi)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(kāi)發(fā)的土地治理項(xiàng)目；財(cái)政扶持與發(fā)展糧食生產(chǎn)專項(xiàng)資金的中低產(chǎn)田改造等，共施行改造面積5.63萬(wàn)hm2,獲得較好的增產(chǎn)效果。如對(duì)冷浸型水田，通過(guò)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(duì)沙漏型、粘瘦型水田客土客砂，改進(jìn)土壤質(zhì)地，加厚耕作層，克制酸、漏、瘦、旱、淺等障礙因素；通過(guò)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(shí)，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(jī)肥、種植綠肥等措施來(lái)改善作物生長(zhǎng)與土壤條件、土壤改進(jìn)、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(dá)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(yáng)光充足，年平均氣溫17.5~19.3℃,年平均降雨量達(dá)1900~2300mm,每年3月~6月來(lái)自南方熱帶海洋暖濕氣團(tuán)與來(lái)自北方的冷氣團(tuán)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(huì)受臺(tái)風(fēng)影響，構(gòu)成局部暴雨，而到盛夏和秋季雨量偏少時(shí)，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(jī)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(zhǎng)期以來(lái)的農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)，由于對(duì)土壤侵蝕缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，普遍存在重開(kāi)墾開(kāi)發(fā)輕保衛(wèi)管理、重采伐輕造林，甚至毀林開(kāi)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(wàn)hm?,華而不實(shí)水田隱匿流失5.35萬(wàn)hm?,2005年全市水土流失面積仍有15.66萬(wàn)hm?.遭受?chē)?yán)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?yàn)?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(jìn)土壤潛育化和次生潛育化，如冷浸田終年積水，土壤長(zhǎng)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(jìn)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(zhǎng)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(shí)數(shù)比平洋田少217.5h,見(jiàn)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)，有利于硫化物的構(gòu)成，易使秧苗根系發(fā)黑腐臭至死亡。在毒方面，由于長(zhǎng)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(dá)5.61mg/100g土，華而不實(shí)Fe2+含量為42.46mg/kg,是影響水稻生長(zhǎng)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(guó)熱帶亞熱帶地區(qū)酸性土壤中抑制作物生長(zhǎng)和導(dǎo)致作物減產(chǎn)的一個(gè)重要因素[19],閩北水田土壤酸源主要來(lái)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(wàn)hm2,占68.32%,華而不實(shí)，酸性水田占水田總面積的65.10%,30年后增至82.16%,強(qiáng)酸性面積由3.23%增至9.59%[20].由于土壤酸性強(qiáng)，不利于有益微生物的活動(dòng)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(zhǎng)遭到影響。2.4耕作層淺化砂化耕作層是作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要層次，第二次土壤普查時(shí)，全市耕地耕層厚度10~15cm的有10.95萬(wàn)hm2,占面積49.65%,小于10cm的有0.65萬(wàn)hm2,占總面積的2.95%,二者合計(jì)占總面積的52.60%.華而不實(shí)黃泥型中低產(chǎn)田有6.60萬(wàn)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(lèi)水田大多由自然紅〔黃〕壤經(jīng)過(guò)開(kāi)墾，水耕熟化后構(gòu)成的，耕種時(shí)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(shí)存在瘦、粘、酸等障礙因素。除此之外，由于開(kāi)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(wàn)hm2,占耕積26.50%,嚴(yán)重砂化的土壤有2.82萬(wàn)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(wàn)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(lèi)水田大多分布于溪河兩岸和丘陵陡坡梯田上，還同時(shí)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(jiàn)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(gè)類(lèi)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(jiàn)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(zhǎng)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(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(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(jì)年鑒，在化肥〔實(shí)物量〕使用上：1960年為0.85萬(wàn)t,此后用量逐年遞增，1966-1970年用量波動(dòng)在2.84萬(wàn)t到7.25萬(wàn)t,1971-1977年均在10萬(wàn)t左右，1978年增至16.48萬(wàn)t,1979年使用量達(dá)21.85萬(wàn)t,1988年為32.85萬(wàn)t,1996-2001年化肥用量在45萬(wàn)t左右，2003年為47.87萬(wàn)t,2005年51.90萬(wàn)t,2020年達(dá)53.01萬(wàn)t.在農(nóng)藥使用上：從上世紀(jì)50年代的0.044萬(wàn)t增加到80年代未的0.58萬(wàn)t,1996年為0.68萬(wàn)t,2001年為0.73萬(wàn)t,2003年為0.78萬(wàn)t,2007-2020年為0.87萬(wàn)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(wàn)頭、2000年142.58萬(wàn)頭、2005年212.98萬(wàn)頭、2020年達(dá)235.14萬(wàn)頭；?！埠膛！炒鏅跀?shù)，從1985年的7.48萬(wàn)頭，一直遞增至2003年的14.13萬(wàn)頭，此后逐步下降，2006-2020年都在8萬(wàn)頭左右。畜禽養(yǎng)殖業(yè)的大規(guī)模快速發(fā)展，其排泄物在很長(zhǎng)一段時(shí)期都是隨意而無(wú)序的排放，加速了對(duì)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(duì)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(lèi)型的水稻土21.33萬(wàn)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(gè)類(lèi)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(duì)冷浸型中低產(chǎn)田，通過(guò)石砌深窄溝排