紫色丘陵区坡耕地旱作农业的土壤管理技术

索色丘陵区坡和地旱作农业晌土壤管理技市 赵燮京朱钟麟刘定辉 ( 农业部“长江上游土地资源利用与保护”重点开放实验室 四川省农业科学院I lJ t l 成都6 1 0 0 6 6 ) 四川盆地紫色丘陵区坡耕地，是四川省和重庆市农业的主体区域，也是全国十分重要的商品粮经基 地。该区人口密集，垦殖指数高，问题严重，潜力也大；该区位于长江上游，是长江流域的重要侵蚀地 带，也是建立长江上游生态屏障的重点治理区。 一、紫色土坡耕地旱作农业的评价 四川省紫色土坡耕地，主要分布在盆地丘陵和盆周山区，该区域农业生产和农业资源的特征如下： 一) 人口和农业高度密集，是十分重要的农业商品基地 紫色丘陵区属亚热带湿润气候，紫色土成土母质风化快，养分含量较高，适宜多种作物生长。幅员面 积1 5 4 万瓣，约占四川省的3 1 5 ：人口6 1 2 4 1 万，占全省的7 3 3 ；耕地3 1 9 5 万h m 2 ( 统计数) ， 占全省7 1 7 ，其中早地占4 9 4 ，可见旱作农业具有十分重要的地位。 本区的粮食、油料、水果、蔬菜、肉类总产量，分别占全省的7 5 2 、7 6 o 、6 9 3 、6 7 5 和 7 4 2 ，是四川省、乃至全国十分重要的农产品生产基地。 ( 二J 地垦殖指数高。人口负载量大 就土地资源的人口负载量而言，四川省每平方千米平均1 7 6 人，比全国高3 4 ；紫色丘陵山区为3 9 8 人，其中紫色丘陵区高达5 6 5 人，分别为全省平均数的2 2 6 倍和3 2 1 倍。根据四川省土地详查资料，全 省耕地垦殖指数为1 3 4 9 ：紫色丘陵山区为3 0 7 ，其中紫色丘陵区垦殖指数高达4 0 8 。 人口的持续增加和耕地的逐渐减少，是近二、三十年的现实，短期内难以逆转。改革开放以来，四川 省平均每年人口增加6 0 万，耕地减少2 万h m 2 。人类赖以生存的、基本上是不可荐生的耕地资源，人均耕 地已由1 9 7 0 年的0 0 8 3 h m 2 减为1 9 9 9 年的0 5 3 h m 2 ，比全国人均耕地低3 0 8 ( 表1 ) 。 裹1 四川省人均耕地和粮食产量变化 项 目两矿面F 面万1 丽1 菇j 乇菇产L 丽F 面F 五万百i 百 人均耕地( h m 2 ) 0 1 2 0 01 1 20 1 0 50 0 9 90 0 8 30 0 7 10 0 6 800 6 to 0 5 70 0 5 60 0 5 3 耕地复种指数( ) 1 4 7 11 5 571 6 3 01 5 0 5 1 5 5 31 7 6 31 7 8 01 8 2 11 9 4 52 0 412 1 8 1 望点查壁堡! 堕三堡里型塑堑塑堡垡塑婴婴 注：根据四川省农业厅1 9 5 0 1 9 9 9 年农业统计年鉴，1 9 8 0 年前为四川、重庆资料，1 9 8 0 年度为四川省资料 ( 三) 水土流失严重，农业生态脆弱 紫色土丘陵山地区西临青藏高原东缘，东接长江中游平原，地势起伏，地貌变化大，水土流失十分严 重，既影响农业持续发展，又影响长江水系安全。根据农业部“长江上游土地资源利用与保护”重点开放 实验室在川中紫色土丘陵区进行十多年的监测研究： 1 9 8 9 。1 9 9 5 年土壤侵蚀监测结果表明，J I l 中丘陵紫色土农区，土壤的侵蚀模数( Y ) 平均为3 3 6 5 t k m 2 a ，属中度侵蚀；个别年度间，当年均降雨侵蚀力( R ) 达到5 0 0 t 矗h m 2 h 时，侵蚀模数可达6 0 0 0 t k o a ，为强度侵蚀。侵蚀模数与降雨侵蚀力呈直线关系： Y = 1 0 4 5 5 + 7 8 7 8 R ( r = 0 9 2 6 9 。，n = 7 ) 1 2 1 从土壤侵蚀的分布来看，坡耕地的土壤侵蚀量，占农区小流域侵蚀总量的4 1 3 。年度间变化较大 当侵蚀模数达到4 0 0 0 t 以上时，坡耕地的侵蚀量达到流域侵蚀总量的一半( 表2 ) 。 裹2 不罔土地利用状态的土一蚀分布特征 年僻 苎苎苎 光坡 其他非耕地侵蚀模数 年降雨侵蚀 侵蚀总量( t )占总量侵蚀总量( t ) 侵蚀总量( t ) ( 们一a )力( t 矗l 哥) 8 9 1 1 8 32 8 1 2 1 9 78 2 7 1 8 2 51 5 75 9 0 4 8 5 74 9 1 3 1 9 71 7 1 3 4 2 3 52 6 6 6 9 19 3 31 9 5 3 1 3 57 2 7 2 0 7 91 6 0 0 9 21 0 8 3 2 2 12 6 9 61 1 1 7 2 1 2 32 1 r 9 9 35 7 4 0 5 1 93 8 6 71 4 5 2 4 7 9 43 9 7 9 9 49 7 6 1 533 9 9 55 5 3 2 3 9 51 7 0 0 9 57 6 6 3 5 4 54 1 7 92 2 2 , 86 1 0 2 6 9 6 9 ( 四) 降雨丰膏。但干旱频繁 干旱是紫色土坡耕地农业持续发展的重要限制因素。本区域年降雨量8 0 0 。1 0 0 0 m m ，总量较丰富，但 过分集中于夏半年，5 一1 0 月降水占全年的8 0 一9 0 ，对空分布不均。加上土壤持水弱、降雨径流量 大、阶段蒸发量高，季节性干旱十分频繁，而且多两旱相连。据四川省气象局1 9 5 1 。1 9 9 5 年的统计资料。 春旱频率5 8 、夏旱频率7 6 、伏旱频率6 7 ；春夏连旱频率3 6 ，夏伏连旱频率4 4 ，春夏伏三旱频 率3 3 。连旱率高达9 l 。季节性干旱频繁，使农业生产稳定性差，旱作产量不高不稳。 二、旱作农业的土壤管理 根据近十多年来的试验研究，紫色土丘陵山区早作农业的土壤管理主要包括四大技术体系。即：水土 保持耕作技术，旱地宽带多熟种植技术，集水节水灌溉技术和坡耕地改造技术。 ( 一) 水土保持耕作技术 1 增厚土层对玉米和小麦多年研究表明，本区旱粮作物产量和降水利用率随土壤厚度的增厚而明 显增加，且以少雨年更为显著。蓬莱镇组紫色土的试验表明，土层厚度从0 5 4 m 。O 7 5 m ，土壤年均贮水 量可提高4 9 6 ；遂宁组紫色土的研究结果( 表3 ) 表明；土层厚度每增加l O c m 可多蓄纳降雨8 2 m m ， 土壤水分含量也随土层厚度增加而稳定增加。 衰3 不同土层薄度径流与土壤水分含量变化情况( 1 9 9 5 1 9 9 7 ) 作物产量结果( 表4 ) 表明：早作产量随土层厚度增加而增加。土层厚度6 0 8 0 c m 为稳产的拐点， 针对紫色土坡耕地的实际情况，可将中低产土改造的土层厚度指标定在6 0 c m a 左右。 2 秸秆覆盖紫色土旱作农业区，冬千春早严重。采用覆盖技术，能有效防治坡耕地水土流失，保 持土壤水分，增加土温和培肥地力。 1 2 2 表4 不同土层厚度作物产量比较表( 1 9 9 5 1 9 9 7 ) ( k g h m 2 ) 厚度一一一一 ( c m ) 产量+ 产量+ 产量 + 。产量+ 产量+ 产量 + 玉米 2 8 9 2004 0 9 9 54 25 0 3 457 4 5 3 8 658 65 3 0 1 08 35 5 3 35 9 1 甘薯 1 2 6 0 00 01 5 3 6 15 2 2 1 7 2 0 0 53 72 0 ( 1 3 105 92 1 7 6 0 57 31 8 9 0 155 0 小麦2 7 0 0 003 6 0 003 34 3 9 956 34 6 0 0 57 04 0 9 955 24 0 0 054 8 油菜6 0 0 009 7 9 56 31 0 0 053 71 5 7 9 51 6 31 6 9 951 8 31 8 7 952 1 3 * 甘薯产量为鲜重 秸秆覆盖能降低雨侵蚀力，增强土壤抗冲性。研究结果表明，秸秆覆盖( x ) 与土壤侵蚀( y ) 存在幂 函数递减关系： Y = 10 5 6 x 一1 一9 7 当秸秆施用量达到一定最后，单位秸秆的覆盖效益明显减弱。一般情况下，每公顷施用1 5 t 秸秆可 达到8 0 的减沙效果。研究还表明，同一覆盖量的减沙率与坡度关系不大，但减沙量却差异很大。在8 度和1 4 度坡度上进行秸秆覆盖试验，每公顷覆盖秸秆 5 0 0 k g ( 干重) ，尽管不同坡度的泥沙减少量和径流 减少量百分数是相近的，但绝对泥沙和径流的减少量差异很大，均随坡度增大效益愈更明显。因此秸秆覆 盖特别适合于中、高坡度。 秸秆和地膜覆盖后能使土壤含水量和土温显著提高，有利于作物生长。试验表明，在缓坡一台土，玉 米增产6 1 2 。坡顶土增产2 7 一3 7 ，覆盖技术是旱作农业的一项重要技术。 3 格网式垄作紫色土丘陵山地的主体种植模式是小麦玉米甘薯三熟制，传统的耕作方式是顺坡 垄作，虽然操作方便，但土壤、水分和养分的流失十分严重，因此不少地区已大面积推行横坡垄作方式。 近年来，在总结农民经验的基础上，研究提出的格网式垄作法更具有防蚀、保墒和增产的多重效果( 表 5 、6 ) 。 衰5 格网式垄作的增产效果 耕作方法不萎磊F j j l 三F _ ；i 再丽 产量构成髟h 矗 小麦大麦玉米红苕年合计增产 表6 格嘲式垄作等垄作形式对水土流失的影响 舯拥 土壤侵蚀量( I 甜) 径流量( m m ) ”8 平均与c k 比平均与c k 比 横坡垄作( c k ) 5 4 6I 03 7 嘴 10 格网式垄作 17 203 21 2203 3 格网式垄作覆盖 14 5O2 71 38 6 o 3 7 顺坡垄作 1 68 83 0 9 8 6323 3 ( 二l 旱地宽带多熟种植技术 1 宽带轮作技术宽带距种植是在原有窄带( 1 I 3 3 m ) 和中带( I 6 7 2 m ) 麦玉薯三熟三作基础 i ，调整为3 3 3 。4 m 为一个复合带，每带对半开，分成甲、乙两带种植，第二年秋季两带相互轮作。试 验研究和生产实践证明，以玉米高产稳产为核心，选择最佳带距带比，凋节前、后作的矛盾，冬季间种作 物产量大幅度增加，可以提高土地利用效益8 一1 6 。 裹7 不同带距对小麦、玉米、甘薯及周年产量效益裹( 1 9 9 6 1 9 9 8 年k 哥) 面溧i 幂西西一一 一 兰二遁二 董二j 二夏二二亟二 区二1 二互二 窄带( 11 7 m ) 3 9 7 7 2 5 6 6 9 21 5 2 861 1 0 4 02一一 一 中带( I 6 7 2 m ) 2 6 1 3 06 5 7 7 5 2 0 6 24 1 1 2 5 2 82 7 3 9 8 4 8 6 2 44 9 4 8 41 2 5 5 0 5 童堂! j ：! ! ：生2垫! ! ：壁垒! 竺：兰兰竺! ：! ! ! 翌：!垫垫：! ! 壁丝：! 墅：型! L 墨一 2 宽带三熟四作种植模式宽厢带植促进了旱地三熟三作向三熟四( 五) 作发展。在作物种类及组 合的选配上，研究提出了粮粮型、粮饲型和粮经型三种主体模式。 1 2 3 粮粮高产型：提出小麦+ 洋芋( 大麦、蚕豆) 玉米甘薯+ 秋豆，小麦+ 洋芋( 大麦、蚕豆) 玉米 玉米+ 甘薯等主体种植模式，即冬季预留行间作洋芋、大麦、蚕豆等粮食作物，夏秋季空行种植玉米或 秋豆。 粮饲用养型：采用小麦+ 蚕豆( 绿肥) 玉米甘薯+ 秋豆( 饲草) 主体种植模式，即冬季预留行种植 胡豆或箭管豌豆等肥饲兼用型作物；玉米收获后秋季空行种植秋豆或籽粒苋等富钾绿肥。 粮经商效型：采用小麦+ 蔬菜( 菜豌、青豆) 玉米( 1 l l t 千米、西瓜、菸) 甘薯+ 秋菜主体种植模式。 冬季预留空行种植蔬菜、食荚豌、青豆等现金作物，夏秋季发展花生、西瓜、土烟、秋菜等经济作物。 宽厢带植多熟种植模式大大提高了土壤覆盏率、土地利用率和光能利用率( 表8 ) ，从而有利于减少 水土流失和提高土地的生产能力，应用前景十分广阔。 裹8 不孵种檀模式主蔓作物叶两积系数及光麓利用搴比较( 1 9 9 8 ，1 9 9 9 年。f l l t i f t l , ) 注：1 1 7 m 带距，小麦玉米甘薯；米带距，小麦+ 大麦玉米甘薯+ 秋豆： 4 m 带距，B 7 2 ；4 m 带距，小麦+ 蚕豆玉米甘薯+ 秋菜；0 4 带距，小麦+ 菜豌玉米甘薯+ 秋菜。 ( 三) 集雨技术 根据川中丘陵多年实测资料，该区平均年降雨量8 5 9 n n m ，平均径流系数0 3 3 ，平均径流深2 8 5 m ，每 年约有1 3 降雨通过径流损失。因此就地拦截径流、蓄水抗旱，以缓解降雨不均与作物持续需水的矛盾， 是提高降雨利用率的有效途径。 除建设大中小型水库增加灌溉面积和蓄洪能力外，丘陵山地区的坡耕地应重点抓好微水工程建设。 “三池配套”( 蓄水池、沉沙池、贮粪池) 技术是在广大农民实践经验基础上形成的有效集雨办法，解决了 农户土地分散和降雨不均的矛盾具有蓄水、保土和省工三大功熊。通过对旱坡地微型蓄水池连续两年的 观测结果表明，总容量1 5 5 矗的大小蓄水池l O 余口，年蓄水量达2 5 2 3 m 3 ，其容积有效利用率为1 6 3 ， 提供灌溉用水1 1 4 m 3 ，在作物播种期和几个关键的生长期，对作物短期缺水起到了重要的调节作用。据试 验：在干旱时利用蓄水池对玉米进行灌溉，增产幅度可达8 0 8 4 O k g h m 2 m ，可有效地提i 鸯水分利用 效率”。 【四) 坡改梯工程建设技术 为配合坡耕地的改造，自1 9 9 6 年起I l J I I 省农业厅和四川省农科院对坡耕地改造的关键技术进行了长 达十余年的研究。根据国家有关项目的要求和各地自办项目的实际，集我省坡耕地改造的最新研究成果， 制定了四川省坡改梯工程建设技术规程) 。该规程集科学性、实用性、系统性、规范性为一体，制定了 建设“平、厚、壤、固、肥”梯地的4 3 个一级标准和5 5 个二级标准，为四川省中低产土的改造提供了技 术依据。 根据坡耕地改造的定点观测，改造后的梯地土壤性质有了明显改善，种植粮食作物每公顷年平均新增 粮食生产能力2 2 5 7 5 k g ，种植经济作物每公顷年平均新增产值3 1 8 0 元( 表9 、1 0 ) 。 裹9 坡耕地改造及壤性曩变化( 监测地点：四川省井研县) 二二三二翌竺。蒌娄二三鲨鉴：兰粪：竺i 1 时同 ( )( 矗b 矗)( 们秆)( 虹7 h F )f 虹n 矗)f k h 一2 不万吝 ( 1 ) 1 9