天?？h坡改梯土壤肥力提升措施和成效分析

金萬(wàn)輝

(天祝藏族自治縣水土保持工作站，甘肅 天祝 733299)

坡耕地是我國(guó)耕地資源的重要組成部分，也是水土流失的主要源地。坡耕地面積僅占全國(guó)水土流失面積的6.7%，但土壤侵蝕量卻占全國(guó)土壤侵蝕總量的28.3%，個(gè)別坡耕地集中分布地區(qū)土壤侵蝕量占當(dāng)?shù)赝寥狼治g總量的70%以上[1-2]。在我國(guó)西部山區(qū)，坡耕地是群眾賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，但受氣候和地形地貌的影響，坡耕地耕作困難，基本依靠人力和畜力耕作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，遇干旱年份作物出苗困難，遇強(qiáng)降雨易形成山洪。為了治理水土流失、改善生態(tài)環(huán)境、提高群眾生產(chǎn)生活條件，國(guó)家發(fā)展改革委、水利部從2010年開始實(shí)施坡耕地水土流失綜合治理試點(diǎn)工程，在試點(diǎn)的基礎(chǔ)上2013年啟動(dòng)實(shí)施了坡耕地水土流失綜合治理專項(xiàng)工程，將陡坡耕地改造成梯田，增加了土壤的蓄水保墑能力，方便了機(jī)械化耕作，大大提高了糧食產(chǎn)量。但在坡耕地改造為梯田過(guò)程中，多采用推土機(jī)等重型機(jī)械作業(yè)，原有的坡耕地耕作層熟化土壤被剝離或掩埋，梯田整修好后，地表裸露的是僵硬的深層生土，土壤肥力較低，作物產(chǎn)量難以提高。因此，剛整修好的梯田群眾不愿耕作，大多成為棄耕地，與項(xiàng)目的實(shí)施初衷背道而馳。為了提高坡耕地改造成梯田后的土壤肥力，盡快恢復(fù)土壤生產(chǎn)能力和實(shí)現(xiàn)早日復(fù)耕高產(chǎn)，本試驗(yàn)在坡耕地改造成的梯田上實(shí)施不同措施提升土壤肥力并對(duì)其成效進(jìn)行對(duì)比分析，以期為坡耕地改造梯田項(xiàng)目的順利實(shí)施和后期土壤改良提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)甘肅省天祝藏族自治縣位于祁連山北麓淺山區(qū)，總面積7 149 km2，總?cè)丝?3萬(wàn)人，現(xiàn)有耕地2.12萬(wàn)hm2，除金強(qiáng)河兩岸0.5萬(wàn)hm2為灌溉地外，其余均為坡耕地，坡度20°～45°。天祝縣海拔2 086～2 652 m，土壤為山地栗鈣土，屬大陸性高原季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫1.8 ℃，≥10 ℃年積溫2 400 ℃，年日照2 500 h，早霜9月下旬，晚霜4月下旬，無(wú)霜期155 d，年平均降水量465 mm，主要集中在7—9月?？h境內(nèi)溝壑縱橫，坡面支離破碎，道路崎嶇不平，運(yùn)輸和耕作條件差，水土流失嚴(yán)重?！笆濉逼陂g2011年和2012年，天祝縣被列入國(guó)家坡耕地水土流失綜合治理試點(diǎn)工程縣，2015年被列入坡耕地水土流失綜合治理專項(xiàng)工程縣，現(xiàn)已在全縣11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)43個(gè)村組平整坡耕地4 500 hm2。坡耕地改造成梯田后不但改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，為農(nóng)業(yè)多元化和規(guī)?；N植奠定了基礎(chǔ)，增加了農(nóng)民收入，而且防治了水土流失，改善了生態(tài)環(huán)境。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)不同坡改梯土壤肥力提升措施處理：①處理1，種植作物馬鈴薯(Solanumtuberosum)改良，播種前深翻土壤，施基肥，起高25 cm、寬60 cm壟，覆寬80 cm白色地膜，膜頂點(diǎn)播薯塊(播種前將馬鈴薯切成40 g左右薯塊，每個(gè)切塊帶有1～2個(gè)芽眼)，播種量為6 000個(gè)薯塊/hm2；②處理2，種植牧草紫花苜蓿(MedicagosativaL.)改良，播種前深翻土壤，施基肥，平整地面，撒播紫花苜蓿種子，耙平地表，播種量為30 kg/hm2；③處理3，種植中藥材當(dāng)歸(Angelicasinensis)改良，種植前深翻土壤，施基肥，平整地面，開深20 cm栽植溝，沿溝擺放1年生當(dāng)歸種苗，然后掩埋栽植溝，栽植量為6 750個(gè)種苗/hm2；④處理4，自然改良，不種植任何作物，棄耕后生長(zhǎng)雜草自然改良，作為對(duì)照1(CK1)。不同處理均始于坡耕地改造成梯田后第一年春季(2015年3月)，處理1、2和3播種前施尿素(N含量≥46%)300 kg/hm2、過(guò)磷酸鈣(P2O5含量≥16%)225 kg/hm2和硫酸鉀(K2O含量≥50%)75 kg/hm2作為基肥。處理1馬鈴薯和處理3當(dāng)歸當(dāng)年種植當(dāng)年收獲，處理2紫花苜蓿種植后可多年收獲。

選取具有典型代表性的坡改梯集中連片實(shí)施鄉(xiāng)鎮(zhèn)設(shè)立試驗(yàn)點(diǎn)，試驗(yàn)點(diǎn)概況見(jiàn)表1。每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均按4個(gè)處理的要求隨機(jī)布設(shè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積667 m2，重復(fù)3次。

表1 不同試驗(yàn)點(diǎn)概況

坡耕地改造成梯田前(坡耕地終期)和改造成梯田后(梯田始期)分別對(duì)坡耕地和梯田的土壤基礎(chǔ)理化特性(相對(duì)含水量、容重、有機(jī)質(zhì)含量和pH值)、土壤肥力(速效氮、速效磷和速效鉀含量)進(jìn)行測(cè)定，作為對(duì)照2(CK2)和對(duì)照3(CK3)。不同土壤肥力提升措施實(shí)施3年后(2017年底)再次測(cè)定不同處理的土壤理化特性和土壤肥力指標(biāo)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)不同作物種植小區(qū)的產(chǎn)量并核算效益(效益=收入-成本)。土壤理化特性和肥力指標(biāo)測(cè)定時(shí)取各小區(qū)地表以下20 cm處土樣，相對(duì)含水量采用稱重法測(cè)定[3]，容重采用環(huán)刀法測(cè)定[4]，有機(jī)質(zhì)含量采用油浴加熱重鉻酸鉀容量法測(cè)定，pH值采用電位法測(cè)定，速效氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用乙酸銨提取-火焰光度法測(cè)定[5-7]。

測(cè)定數(shù)據(jù)求其平均值，利用Excel 2007和DPS 9.05軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤理化特性的影響

不同處理的土壤理化特性見(jiàn)表2。由表2可知，坡耕地改造成梯田后種植不同作物均提高了土壤的蓄水保墑能力，土壤相對(duì)含水量均高于坡耕地終期(CK2)和梯田始期(CK3)，種植馬鈴薯后土壤相對(duì)含水量最高，為28.12%，較CK1、CK2和CK3分別提高了15.44%、54.86%和38.32%，不同處理土壤相對(duì)含水量排序?yàn)榉N植馬鈴薯>種植紫花苜蓿>CK1>種植當(dāng)歸>CK3>CK2。不同處理間土壤相對(duì)含水量的差異除受坡度影響外還可能受地表覆蓋物影響，種植馬鈴薯后地表覆蓋地膜，還有一定的植被蓋度，減少了地表水分蒸騰，所以其土壤相對(duì)含水量最高。

坡耕地改造成梯田種植不同作物后，土壤容重和pH值均較自然改良(CK1)和梯田始期(CK3)降低了，但仍高于坡耕地終期(CK2)；土壤有機(jī)質(zhì)含量較自然改良(CK1)和梯田始期(CK3)均提高了，但仍低于坡耕地終期(CK2)。種植馬鈴薯后土壤容重和pH值相對(duì)最低，分別為1.70 g/cm3和7.20，較CK1分別降低了15.84%和2.17%，較CK3分別降低了27.97%和3.36%；有機(jī)質(zhì)含量相對(duì)最高，為18.17 g/kg，較CK1提高了18.60%，較CK3提高了33.41%。不同處理土壤容重和pH值的排序均為CK3>CK1>種植當(dāng)歸>種植紫花苜蓿>種植馬鈴薯>CK2；土壤有機(jī)質(zhì)含量的排序?yàn)镃K2>種植馬鈴薯>種植紫花苜蓿>種植當(dāng)歸>CK1>CK3。不同處理對(duì)土壤理化特性的影響說(shuō)明坡耕地改造成梯田后改變了原有的理化特性，其恢復(fù)需要一定時(shí)間，但農(nóng)事耕作可有效促進(jìn)其恢復(fù)。

表2 不同處理的土壤理化特性

2.2 不同處理對(duì)土壤肥力的影響

不同處理的土壤肥力見(jiàn)表3。由表3可知，坡耕地改造成梯田種植不同作物后土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量較自然改良(CK1)和梯田始期(CK3)均提高了，但仍低于坡耕地終期(CK2)。種植馬鈴薯后土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量相對(duì)最高，分別為92.41、45.07和80.28 mg/kg，較CK1分別提高了58.45%、124.45%和28.30%，較CK3分別提高了70.37%、179.59%和77.85%。不同處理土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量的排序均為CK2>種植馬鈴薯>種植紫花苜蓿>種植當(dāng)歸>CK1>CK3。不同處理對(duì)土壤肥力的影響說(shuō)明坡耕地改造成梯田后土壤肥力下降，通過(guò)及時(shí)復(fù)耕和增施化學(xué)肥料可提高土壤肥力，馬鈴薯等農(nóng)作物收獲后秸稈還田可輔助改良土壤。

表3 不同處理的土壤肥力

2.3 不同處理對(duì)種植效益的影響

不同處理的種植效益見(jiàn)表4。由表4可知，坡耕地改造成梯田后種植不同作物效益差異較大，種植馬鈴薯的效益最高，為14 667.00元/hm2，較種植紫花苜蓿提高了52.75%，較種植當(dāng)歸提高了49.75%；不同種植作物的效益排序?yàn)榉N植馬鈴薯>種植當(dāng)歸>種植紫花苜蓿。坡耕地改造成梯田后除具有水土保持等生態(tài)

表4 不同處理的種植效益

功能外，其生產(chǎn)作用也值得考慮，良好的生產(chǎn)效益可達(dá)到生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏，在效益的激勵(lì)下人們會(huì)積極維護(hù)梯田的生態(tài)功能，達(dá)到梯田建設(shè)的目的。

3 結(jié)論與建議

(1)坡耕地改造成梯田后，提高了雨水?dāng)r截能力和蓄水保墑能力，但原有熟土層被剝離掉，露出生土層，土壤疏松度降低，透氣性變差，酸堿度提高，肥力降低。

(2)坡耕地改造成梯田后，應(yīng)及時(shí)復(fù)耕，不應(yīng)撂荒，通過(guò)深耕細(xì)作、增施化學(xué)肥料和秸稈還田等措施可逐步改善土壤理化特性，提高土壤肥力。不同肥力提升措施中種植馬鈴薯對(duì)土壤的改良效果最好、效益最高，建議示范推廣。

(3)在坡耕地改造成梯田的過(guò)程中可先將熟土層推到一邊，待地整平后，再將熟土回填到地表，這樣可有效提高土壤肥力，防止熟土層被深埋而浪費(fèi)資源。