濕地農(nóng)田低產(chǎn)土壤改良利用的試驗(yàn)研究

濕地農(nóng)田低產(chǎn)土壤改良利用的試驗(yàn)研究

四湖地區(qū)位于長江南岸，江漢平原以南。它是一個(gè)盆地，由湖泊洪水沖積而成。它也是中國亞熱帶濕地的一個(gè)例子。區(qū)內(nèi)自然條件優(yōu)越,生產(chǎn)潛力巨大,是發(fā)展農(nóng)牧漁多種經(jīng)濟(jì)的重要基地。但是由于境內(nèi)的地勢(shì)低洼,降水集中,農(nóng)田易遭澇漬,土壤漬潛、粘結(jié)、砂漏,低產(chǎn)土壤面積大,全區(qū)有低產(chǎn)土壤163333.33hm2,占耕地面積的37.8%,作物產(chǎn)量低且不穩(wěn),嚴(yán)重影響了農(nóng)作物大面積平衡增產(chǎn)。我們于“七五”、“八五”期間以四湖地區(qū)的監(jiān)利縣新興垸試驗(yàn)區(qū)為研究基點(diǎn),進(jìn)行濕地農(nóng)田低產(chǎn)土壤改良利用的試驗(yàn)研究,現(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)道如下。1漬潛型農(nóng)田土地質(zhì)地新興垸位于監(jiān)利縣城西郊,系長江與西流河繞的低洼地區(qū),是四湖地區(qū)的一個(gè)縮影。試驗(yàn)區(qū)系湖垸同體、盆碟形地貌,洪澇漬害頻繁,排水困難,低產(chǎn)土壤廣泛分布于澇洼地低平原的低湖田及緩沖坡平原的低田、漬水田、土內(nèi)夾青泥等排水不良田,以及沿江河兩岸的灘地及潰田附近的臺(tái)地等砂田(土)。低產(chǎn)土壤的形成是農(nóng)田受氣候、水文、地貌和母質(zhì)等自然因素及人為經(jīng)營不當(dāng)綜合作用的結(jié)果。據(jù)土壤調(diào)查,新興垸試驗(yàn)區(qū)漬潛型土壤占水稻土的48.7%。大面積漬潛型土壤的存在,除了當(dāng)?shù)亟?、河、湖床淤積、水位抬高,導(dǎo)致地下水位升高外,還有以下3個(gè)原因:該區(qū)大部分農(nóng)田只有排水干溝,而缺乏配套的三級(jí)、四級(jí)或五級(jí)排灌溝渠,積水難于排出。同時(shí)大部分溝渠排灌兩用,處處攔水筑壩,且長期年久失修,溝渠淤塞,漬水難排,造成漬害。由于當(dāng)?shù)赜暄赐?灌期缺乏統(tǒng)一經(jīng)營管理,各自為“政”,串灌串排,只灌不排現(xiàn)象十分嚴(yán)重,促進(jìn)土壤潛育化。大部分農(nóng)田長期板田過冬或冬浸。而冬耕田或冬種田大部分采取水耕水整,易形成“牛皮田”;爛耕爛耙,破壞土壤結(jié)構(gòu),增厚和壓緊犁底層,加劇了土壤潛育化。2漬水狀態(tài)的低產(chǎn)土見表1根據(jù)低產(chǎn)土壤的成因、特性、肥力及障礙因素等條件,將低產(chǎn)土壤歸納為如下3個(gè)類型:這是受水漬害潛育而成的一類低產(chǎn)土壤,約占低產(chǎn)土壤的65%以上,包括青泥田、湖泥田和蒿渣田等。這類土壤主要分布于中心坦蕩平原低湖田,由于所處地勢(shì)低洼,地下水位高,并極易澇漬,土體長期處于漬水狀態(tài),并經(jīng)常為水分所飽和,土中囊水、滯水潛育,土壤水、肥、氣、熱不協(xié)調(diào),水溫泥溫低,通氣不良,還原物質(zhì)積累,土粒分散度大,土粘泥爛,結(jié)構(gòu)不良,潛在肥力雖高,但速效養(yǎng)分含量低。這是土中含粘粒過多而土質(zhì)粘韌板結(jié)的一類低產(chǎn)土壤,約占低產(chǎn)土壤的20%左右,包括淤泥田、夾青泥田和潮泥土等。這類土壤大多分布于緩坡平原和低湖平原,由于粘粒含量高,物理性粘粒60%以上,土質(zhì)粘重,結(jié)構(gòu)性差,干時(shí)收縮,堅(jiān)硬結(jié)塊;濕地膨脹,泥濘湖爛,粘結(jié)性和粘著性強(qiáng),土層淺薄,耕作困難,養(yǎng)分缺乏。這是土壤中含砂粒和粗粉粒過多的一類低產(chǎn)土壤,約占低產(chǎn)土壤的15%,包括灰砂田、灰砂土和潮砂土等。這類土壤主要分布于沿江地帶的高亢平原。土壤砂多泥少,質(zhì)地較輕,孔隙度大,土壤疏松,通透性好,漏水漏肥,元素遷移性大,肥料分解快,養(yǎng)分含量低,保水保肥性能差,且易受洪水沖刷,土壤肥力低。3低產(chǎn)土壤障礙因素(1)漬害對(duì)農(nóng)田的影響這是濕地農(nóng)區(qū)低產(chǎn)土壤的主導(dǎo)障礙因素。據(jù)監(jiān)利縣氣象資料,新興垸年降水量為1225.8mm,年均徑流量2.046萬m3,且降水大多集中在夏季。如1989年4、5、6月份降水量分別達(dá)165.1、198.2、207.5mm,三個(gè)月降雨量合計(jì)占全年降水量的46.5%。地表徑流量大,加之地勢(shì)低洼,江河水位常高出垸田3～6m,常常出現(xiàn)客水壓境。洪澇漬害,大體是五年三遇,歷年受害面積約占水田的52%,占低湖漬害田的80%,嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在受漬害影響下,農(nóng)田土壤性狀惡化。據(jù)測(cè)定1993年5月中旬低湖田的水溫比非低湖田的水溫要低1.1～1.8℃而泥溫要低1.5～2.3℃。低湖田(青泥田)在耕作層和青泥層中的氧化還原電位分別比非低湖田低60和160mv,還原物質(zhì)總量分別比非低湖田多0.39和4.17cmol/kg。低湖田的理化生物性狀不良,影響有機(jī)養(yǎng)分的礦化和釋放,以致土壤速效養(yǎng)分含量低,水稻易僵苗,低產(chǎn)。(2)砂粒及粘粒據(jù)新興垸試驗(yàn)區(qū)幾種低產(chǎn)土壤顆粒分析結(jié)果(表1)表明,由于江湖水流分選沖沉積對(duì)土壤質(zhì)地的影響,一般沿江高亢平原的土質(zhì)較砂,土壤含砂量多,砂粒含量達(dá)60%以上,質(zhì)地較輕,呈疏松粒狀結(jié)構(gòu),易漏水漏肥,保肥能力差。緩坡及低湖平原成土母質(zhì)顆粒較細(xì),土層深厚,粘粒成分多,質(zhì)地粘重,土壤粘粒含量高,物理性粘粒62.2%～83.3%(表1),顆粒比表面積大,孔隙發(fā)育不良,排水不暢,濕時(shí),軟、爛、滯水;干時(shí),粘韌堅(jiān)硬,耕作困難,生產(chǎn)力低。(3)立地條件對(duì)作物生長發(fā)育的影響研究表明,低產(chǎn)土壤一般土壤速效養(yǎng)分含量缺乏。特別是低湖田潛育化土壤的潛在養(yǎng)分雖然含量較高,但速效養(yǎng)分含量低(表2),土壤供肥性能差,影響作物正常生長發(fā)育,還易發(fā)生僵苗。4低產(chǎn)土壤改良利用的關(guān)鍵技術(shù)(1)“三溝”配套區(qū)地下水位和限制一個(gè)地區(qū)的資源量研究表明,試驗(yàn)區(qū)以垸片田為單元,采取開主溝、支溝和廂溝(包括廂溝和圍溝等田中臨時(shí)溝)等配套排水系統(tǒng),并與灌溉系統(tǒng)相結(jié)合。這樣既可排除土內(nèi)外漬水治理土壤潛育,又可以消滅串灌,改善土壤水、肥、氣、熱狀況,為作物生長發(fā)育創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。研究結(jié)果,“三溝”配套區(qū)的地下水位比單主溝區(qū)和對(duì)照區(qū)(CK1)分別多降低4.4和35.7cm;土壤容重分別增加0.01、0.18～0.19g/cm3;土壤通氣孔隙分別增大0.7%～0.18%和0.56%～2.20%;土壤Eh值分別高25～60mV和100～245mV;土壤還原物質(zhì)總量分別低0.43～0.87cmol/kg和3.03～4.66cmol/kg;土壤速效養(yǎng)分N分別高17.8和39.2mg/kg,速效P分別高1.3和5.3mg/kg,速效K分別高17和49mg/kg;稻谷產(chǎn)量分別增加7.7%和29.1%。試驗(yàn)區(qū)4年來開挖整修各種排水溝31條,共長45km,起到了防浸、排漬、降低地下水位、改善土壤理化性狀作用,增加土壤速效養(yǎng)分,為建設(shè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)高效農(nóng)田打下了基礎(chǔ)。(2)作物營養(yǎng)元素試驗(yàn)結(jié)果表明,施用肥料能增產(chǎn)30%以上,且隨著肥料多元素的增加,稻谷可增產(chǎn)高達(dá)57.6%。漬潛田施鉀45kg/hm2和75kg/hm2處理的土壤還原物總量分別比對(duì)照低0.35cmol/kg和0.31cmol/kg,活性還原物質(zhì)含量分別比對(duì)照降低0.32cmol/kg和0.57cmol/kg,水稻產(chǎn)量增加262.5kg/hm2和367.5kg/hm2。早稻施鋅增產(chǎn)7.9%～22.6%,其中重壤土增產(chǎn)15%,輕壤土增產(chǎn)22.8%。水稻、油菜及蔬菜等作物進(jìn)行施高美施(高濃縮有機(jī)腐殖酸多元素液肥),以協(xié)調(diào)平衡作物營養(yǎng)元素,研究結(jié)果表明,水稻增產(chǎn)15.1%～22.5%,油菜增產(chǎn)14.8%,蔬菜增產(chǎn)18.5%～43.2%(其中黃瓜增產(chǎn)43.2%,辣椒增產(chǎn)18.5%,番茄增產(chǎn)23.4%,大白菜增產(chǎn)35.7%)。漬潛田水稻采用氮、磷、鉀優(yōu)化配方施肥比習(xí)慣施肥法增產(chǎn)25.5%。(3)活性還原物質(zhì)含量試驗(yàn)結(jié)果,在潛育化土壤上施用CaO237.5kg/hm2和75kg/hm2,土壤還原物質(zhì)總量分別比對(duì)照降低0.89cmol/kg和0.57cmol/kg,降低率分別為13.5%和21%,活性還原物質(zhì)含量分別比對(duì)照降低1.32cmol/kg和0.96cmol/kg,降低率分別為34.0%和24.7%;土壤Fe2+含量分別降低40.7mg/kg和31.7mg/kg,降低率分別為23.3%和29.9%,水稻比對(duì)照分別增產(chǎn)15.8%和13.5%。(4)選擇水稻品種選用適應(yīng)性和抗逆性強(qiáng)、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻良種,配置到各自的生態(tài)位,促使作物(品種)與生態(tài)環(huán)境條件有機(jī)地協(xié)調(diào)起來,充分發(fā)揮土壤—作物(品種)的生產(chǎn)潛力,增加作物產(chǎn)量。在不同類型土壤上進(jìn)行水稻品種篩選試驗(yàn)結(jié)果,早稻產(chǎn)量6001.5～7128kg/hm2,比當(dāng)?shù)仄贩N增產(chǎn)20.0%～42.5%;中稻產(chǎn)量9860kg/hm2,比當(dāng)?shù)仄贩N增產(chǎn)40.8%。(5)對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響濕地農(nóng)田實(shí)行水旱輪作,改善了土壤理化和生理性狀,增強(qiáng)了土壤通氣透水性,加速了土壤有機(jī)質(zhì)礦化和肥料分解,土壤速效養(yǎng)分增加。水旱輪作后土壤速效氮、磷、鉀均比對(duì)照不同程度的提高,特別是油—稻和豆—稻處理的土壤速效養(yǎng)分含量增加更為明顯。油—稻處理的土壤速效氮、磷、鉀含量,分別比對(duì)照(閑—稻)增加28.7、9.82和22.4mg/kg;豆—稻處理的分別增加38.4、10.04