长江中游地区土壤潜育化沼泽化现状及改良措施

长江中游地区土壤潜育化沼泽化现状及改良措施

昌宜昌是长江中游的著名地区，包括著名的江汉平原和洞庭湖平原。这里自然资源丰富，发展历史悠久。人类经济活动极其频繁。这是中国粮食、棉、油、鸟、蛋、水和其他重要基地之一。但该地区湖泊洼地众多,洪、涝、渍、旱为害频繁且危害严重,生态环境甚为脆弱,严重制约着该地区的经济发展。从土壤资源来说,该地区土壤潜育化沼泽化十分普遍,成为限制该地区农业生产发展和人民生活水平提高的重要因素之一。因此,如何有效地改良这些低产土壤,合理利用这部分土壤资源,是科研部门和农业生产部门的重要任务之一。1潜育化、沼泽化水稻田布局该地区共有稻田1008.4×104ha,沼泽166.7ha,湖泊94.8×104ha。由于自身淤积和人类围垦作用,湖泊面积急剧缩小,沼泽化现象十分严重。以四湖地区为例,50年代尚有湖泊水面约26.8×104ha,而至80年代中期则降为7.87×104ha左右,与此同时,沼泽化潜育化低产稻田增加了10×104ha左右。目前四湖地区28.7×104ha水稻田中潜育化沼泽化面积达13×104ha,加上次生潜育化沼泽化面积则达24×104ha左右,表明该地区近84%的水稻土处于潜育化和沼泽化状态(表1)。从整个流域来说,潜育化和潜育性水稻土主要分布在中游地区,表明该地区仍有大面积的低产田需要改良,增产潜力大。而下游地区由于生产力水平相对较高,经济较发达,土壤经过60、70年代的改良,大多发育成为脱潜型的高产水稻土(下图)。2不同潜育型水稻土还原性物质含量一般来说,凡潜沼化土壤都有其共同特点,如质地较粘重,结构性差或无结构,通气透水性不良,水、气、热协调能力差,属典型的低产稻田类型之一。从其化学性质来说,由于有机质含量较高,加上长期渍水,微生物以厌气分解作用为主,产生一些破坏性的有机还原性物质,同时铁、锰、硫等物质还原,不仅对作物生长产生毒害作用,而且会引起土壤中其它物质的连锁变化,最终导致土壤发生退化作用。不同时期对不同潜沼化程度土壤的测定结果表明,沼泽型和重潜型水稻土Eh值较低,还原性物质含量相对较高,表明还原强度高,中度潜育型水稻土次之,轻度潜育型水稻土还原作用最低。而潜育型和非潜育型水稻土相比,不论Eh值,还是还原性物质含量二者均有明显的差异(表2)。Eh值的高低,还原性物质含量的多寡,反映着土壤潜育化作用的强弱,这同土壤有机质含量特别是易分解的有机质含量有着密切的关系。潜沼化土壤由于有机质含量较高,土壤全N、全K含量以及碱解N和速效K含量相对来说均较丰富。但由于溃水厌气,虽然潜在养分虽高,但难以有效发挥。此外,由于有效磷含量明显低于非潜型水稻土,所以土壤肥力低,制约着作物的高产(表3)。3渍害对作物产量的影响潜沼化土壤水、肥、气、热诸因素协调能力差,潜在肥力难以发挥,这是造成这类土壤低产的原因之一。此外,由于排水不畅,地下水位高,“回水”矛盾突出,往往产生严重的洪、涝、渍害,这也是造成该地区作物产量不高的原因。多年的调查资料表明,荆州地区秋冬季节地下水位离地表不到60cm的农田有20×104ha之多,占总耕地的21%左右,仅监利县在干枯季节时地下水位离地表高度小于100cm的农田就有6.7×104ha左右,占总耕地的58%。显而易见这些农田在春夏雨季时极易产生渍害。1987年冬季至1988年春季四湖地区渍害调查表明,整个地区受灾面积达11.8×104ha,其中严重受灾和中度受灾比例占61%左右。1988年冬季至1989年春季渍害更为严重,仅江陵、洪湖、监利、潜江四县严重受灾和中度受灾面积便达13.3×104ha,占总耕地的34%—47%,灾区主要分布于低洼地,50%—97%的水稻田受害。洞庭湖地区亦是如此。以华容、湘阴两县为例,平原湖区38%—49%的耕地,41%—78%的水田均发生不同程度的溃害。华容县常年受灾面积达4×104ha,占总耕地的70%,其中重灾和中度灾害的比例占80%—90%;湘阴县常年受灾面积达3.3×104ha,占总耕地的80%,其中90%左右为重灾和中度灾害。该地区渍涝灾害常常发生在每年3月至5月间,以4月尤为严重,这主要是对夏收作物而言。当降雨量在这三个月中累积超过300mm,土壤便产生溃害,超过400mm,便产生严重溃害。四湖地区多年资料统计表明,大约每10年中便有8到9年降雨量在此时期超过300mm,其中5到6年超过400mm,可见该地区渍害发生频繁,而且较为严重。渍害的产生强烈影响小麦、水稻和油菜等作物的产量。1989年江陵、洪湖、监利和潜江四县的调查资料表明,小麦受灾面积达6.3×104ha,损失达4×104t左右;油菜受灾面积亦达2.7×104ha,共损失0.66×104t左右;其它作物受灾0.6×104ha,损失达0.98×104t。研究表明,地下水位的高低对水稻植株的生长有着强烈的影响。不仅影响植株的株高、根长、鲜重等指标,还影响作物对养分的吸收能力(表4),进而影响水稻的产量。随着水位下降,水稻产量便依次增加。据荆州地区水文站的资料,地下水位每降低1cm,早稻每亩可增产5.1kg,晚稻每亩可增加8.7kg。江陵县土肥站的资料亦表明,地下水位每上升1cm,小麦平均每亩减产2.9—3.7kg。田间试验结果表明,不同潜沼化程度对作物产量有着显著的影响,二者有着明显的相关性。不论施肥与否,作物产量随着潜沼化程度的减轻而增加,对旱作来说,渍害严重时可能颗粒无收(表5)。4渍害原因分析该地区属亚热带季风区,平均年降水量1100—1300mm,年蒸发量1200—1500mm。降水主要集中于春季和夏季,且年际变化较大,易产生洪、涝、旱等灾害。每当汛期时,长江洪水压境,外江水位比堤内地面要高出6—13m,地表迳流的外排严重受阻,易造成外洪内涝的局面。由于内涝水不能及时排出,土壤渍水时间加长,加上长江、湖泊及内河对该地区地下水位的侧向补给作用,引起大量低湖田土壤潜育化和沼泽化,并产生作物渍害。由于该地区60年代及70年代大规模围湖造田,加上湖泊自身的淤积作用,蓄水面积急剧下降,导致排蓄比例失调,这是引起该地区土壤发生渍害的另一重要原因。仅以四湖地区为例,到80年代中期,由于湖泊面积缩小,调蓄能力便减少了8—10×108m3,而该地区常年便有3—6×108m3的水难以外排。洞庭湖地区情况也是如此。从土壤本身来看,该地区耕地中广泛分布着由湖沼围垦而形成的水稻土。由于开垦时间不长,多数尚未完全脱潜,而且由于地势低洼、河湖水顶托,而造成地下水位高、有机质含量较丰富,从而具备潜育化沼泽化的条件,加上排水系统不完善,所以土壤易于返回退化,向潜育化沼泽化方向发展。5土壤改良措施该地区潜沼化土壤的利用改良须同时从两个方面着手。一是进一步完善水利设施,解决“回水”矛盾;二是因地制宜,因时制宜,从土壤本身出发选择合理而有效的改良措施。1.从区域整体出发,综合治理,全面规划,水利措施要大、中、小配套,协调局部和整体的关系,解决整个区域的“回水”矛盾。2.因地制宜,适时调整单一的农业生产结构,大力发展多种经营。难以种植作物的土地要返回发展渔业及特种水生植物以及畜牧业,增加经济收入,为进一步的土壤改良打好经济基础。3.采用合理而有效的土壤改良措施。一是调整耕作制度,进行水旱轮作,改良土壤的理化性质;二是开沟排水,完善田间水利配套设施,消除水害,三是实行垄作,改善水气矛盾。当地实践表明,垄作是一种见效快、成本低、简便易行的群众性改良土壤增产措施。垄作具有通气、促根促叶、增温增穗增产的效果;四是合理施肥,平衡作物所需养分,增强作物的抗逆能力,从而达到增产的效果。洞庭湖地区情况同四湖地区相似。本纪以来,洞庭湖地区湖泊面积日趋减小,20、30年代尚有42×104ha左右,而80年代中期仅为22.4×104ha,减少了47%,其中洞庭湖湖面由23.7×104ha减至13.1×104ha左右。由于湖泊自身的淤积与沼泽化,开阔水面不断被分割,内湖由20、30年代的685个增加至50年代的813个,面积增加了