高、低產(chǎn)田土壤物理性質(zhì)研究

張貝貝+田毅

摘要：土壤是農(nóng)作物生長發(fā)育的基礎(chǔ)條件，作物能否獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，土壤肥力是關(guān)鍵因素。為此，以山西省晉城市為例，通過對(duì)黃土山丘區(qū)典型高、低產(chǎn)田土壤的物理性質(zhì)進(jìn)行分析，探討土壤基本物理性質(zhì)與農(nóng)作物產(chǎn)量之間的關(guān)系，進(jìn)而為晉城市高產(chǎn)農(nóng)田土壤培肥、低產(chǎn)農(nóng)田土壤改良提出相關(guān)建議，以期對(duì)晉城市下一步的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)及可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：土壤；物理性質(zhì)；作物產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S151.9+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）15-2832-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.15.009

Abstract： Soil is the basic condition for crop growth and development， and soil fertility is the key factor to obtain high and stable yield. Therefore， taking Jincheng city， Shanxi province as a case， the physical properties of the soil in the typical high and low yield fields of the Loess hills were analyzed to explore the relationship between the basic physical properties of soil and crop yield， and put forward some suggestions for soil fertility improvement of high yield farmland and soil improvement of low yield farmland in Jincheng city， thus， providing a view to the next step on crop yield increasing and sustainable development in Jincheng.

Key words： soil； physical properties； crop yield

山西省地處黃土高原東部、黃河中游、海河上游，水土流失面積占全省總土地面積的69%，是全國水土流失最為嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境最為脆弱的省份之一[1]。晉城市位于山西省東南部，境內(nèi)山巒疊嶂、丘陵起伏、溝壑縱橫、地形復(fù)雜、植被覆蓋率低，總面積9 490 km2[2]，其中水土流失面積7 526 km2，占總面積的79%[3]。嚴(yán)重的水土流失改變了土壤的生態(tài)環(huán)境，使得土地日益貧瘠、土地退化、土壤肥力下降，影響農(nóng)作物的生長，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為廣義生存支持系統(tǒng)的核心，影響制約著系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有人口的支撐能力和未來人口的承載潛力[5]。因此，提高農(nóng)作物產(chǎn)量是提高系統(tǒng)整體生存能力的基礎(chǔ)，對(duì)促進(jìn)國家的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。當(dāng)前，晉城市高產(chǎn)田土壤面積占土壤耕種面積的21.33%，低產(chǎn)田土壤面積占土壤耕種面積的31.63%。高產(chǎn)田土壤面積比較小，而低產(chǎn)田土壤面積大，且分布廣，它既是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，更是通過改良促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的巨大潛力。因此，高產(chǎn)田土壤培肥、低產(chǎn)田土壤改良顯得尤為重要。本研究通過分析晉城市典型高、低產(chǎn)田土壤的物理性質(zhì)，研究探討土壤基本物理性質(zhì)與農(nóng)作物產(chǎn)量之間的關(guān)系，為晉城市高、低產(chǎn)田改土培肥提出建議，以期提供借鑒意義。

1 研究區(qū)概況

晉城市位于山西省東南部，東、南依太行、王屋二山與河南省新鄉(xiāng)、濟(jì)源、焦作交界，西依中條山，與臨汾、運(yùn)城銜接，北依丹朱嶺、金泉山等山脈，與長治接壤，地理位置優(yōu)越。地處北緯35°11′-36°04′，東經(jīng)111°55′-113°07′，總面積9 490 km2，屬暖溫帶半濕潤大陸性氣候區(qū)，四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季陰雨連綿，冬季少雪、寒冷干燥。年平均降水量626～750 mm，年平均氣溫10.2～12.0 ℃，年日照時(shí)間2 393～2 630 h，多年無霜期197 d，最多226 d，最少138 d。

晉城市土壤類型主要是褐土性土及少量的淋溶性土、紅黏土和褐土。黃土母質(zhì)本身富含碳酸鹽，通體石灰反應(yīng)強(qiáng)烈，表層碳酸鈣含量在2.7%～11.3%，pH為8.0～8.2，且比較穩(wěn)定。表層土壤有機(jī)質(zhì)含量為11 g/kg，全氮含量為1.48 g/kg，有效磷含量為45 mg/kg，速效鉀含量為97.6 mg/kg。碳酸鹽含量隨土體自上而下不斷增加，心土層碳酸鈣含量在3%～13%。心土層和底土層均有假菌絲狀、點(diǎn)狀的碳酸鈣新生體，土壤發(fā)育較差，局部有比較明顯的黏化層，但大部分不明顯，質(zhì)地多為壤土和黏壤土。表層質(zhì)地多為屑粒或碎塊狀，心土層和底土層常屬塊狀或柱狀結(jié)構(gòu)。晉城市適宜種植的主要糧食作物有小麥、玉米、谷子、大豆等，本研究選取小麥、玉米的產(chǎn)量為衡量標(biāo)準(zhǔn)，來進(jìn)行研究分析。

2 高、低產(chǎn)田土壤物理性質(zhì)對(duì)比分析

土壤的物理性質(zhì)是反映土壤生產(chǎn)性能及其肥力的重要指標(biāo)。它不僅影響農(nóng)、林、牧等產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且在很大程度上決定著土壤資源的改良利用方向和措施。因此，了解并掌握土壤物理性質(zhì)的基本特征和規(guī)律，對(duì)于合理開發(fā)利用當(dāng)?shù)赝寥蕾Y源，不斷改良和培肥土壤有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.1 高產(chǎn)田土壤

高產(chǎn)田土壤是農(nóng)作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要條件，其形成受各種條件的影響，自然條件是基礎(chǔ)，人為的生產(chǎn)活動(dòng)起主導(dǎo)作用，因此，在對(duì)典型高產(chǎn)土壤進(jìn)行分析時(shí)，要注重對(duì)土壤物理性質(zhì)的分析。

晉城市高產(chǎn)田土壤多分布于平川地帶或山坡下部緩平丘陵地。其地勢(shì)開闊，地形平坦，土層深厚，土質(zhì)良好，土壤中水、肥、氣、熱等因素較協(xié)調(diào)，養(yǎng)分條件較豐富，適應(yīng)于各種農(nóng)作物的生長。各農(nóng)作物中，玉米產(chǎn)量9 000～13 500 kg/hm2，小麥產(chǎn)量6 750～9 000 kg/hm2。endprint

本研究以高平縣的高產(chǎn)土壤為例，對(duì)其土壤剖面進(jìn)行分析，該地屬于高階地，土壤類型為脫潮土。從剖面特征（表1）可知，該類高產(chǎn)田土壤耕作層深厚，顏色較灰暗，結(jié)構(gòu)良好，土體疏松多孔，質(zhì)地輕壤，并由上到下逐漸變重，土壤孔隙隨著質(zhì)地、容重、松緊度的變化至上而下由大變小，既有利于耕作，又有利于土壤中水、肥的保持和供給。土壤中水、肥、氣、熱相協(xié)調(diào)，侵蝕較弱，并且有一定的灌溉條件，無特殊不利影響因素，多種植小麥、玉米。玉米產(chǎn)量在9 750 kg/hm2左右，小麥產(chǎn)量為6 750～8 250 kg/hm2。

2.2 低產(chǎn)田土壤

低產(chǎn)田土壤是由歷史條件、自然條件和耕作制度等綜合影響的結(jié)果[6]。低產(chǎn)田土壤是影響農(nóng)業(yè)發(fā)展的一大障礙，分析低產(chǎn)田土壤的物理性質(zhì)，找出影響土壤肥力的因素，提出改良措施和合理利用途徑，將有利于晉城市農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

以沁水縣低產(chǎn)田土壤為例，分析其土壤剖面，該地土壤類型為洪沖積潮土，地形為河漫灘。從剖面特征（表2）來看，該類低產(chǎn)田土壤耕作層薄，顏色較淺，土壤容重過高，土體構(gòu)型不好，對(duì)土壤中水、肥、氣、熱的協(xié)調(diào)產(chǎn)生不良影響。表層土壤養(yǎng)分貧乏，加上下面不良層次的影響，土壤保水保肥供肥能力差，易造成農(nóng)作物后期生產(chǎn)脫肥，難以滿足農(nóng)作物正常生長的需要，影響農(nóng)作物產(chǎn)量，玉米產(chǎn)量在 5 250 kg/hm2左右，小麥產(chǎn)量在3 750 kg/hm2左右。

2.3 對(duì)比分析

土體構(gòu)型（土壤質(zhì)地層次的空間分布）是構(gòu)成土壤剖面特征土層的排列形式，不僅影響土壤的形態(tài)特征及其發(fā)育程度，同時(shí)也反映土壤肥力水平及生產(chǎn)性能[7]。具體來講，土體構(gòu)型影響土壤中水、氣、熱的上下運(yùn)行，影響農(nóng)作物的根系下扎，并與土壤水、肥的保持有直接的關(guān)系。耕作層是整個(gè)土體構(gòu)造的最表層，是作物根系最密集的地方，也是作物根系發(fā)育的主要層次，其厚度大小直接影響作物根系的生長發(fā)育。高平縣高產(chǎn)田土壤的耕作層深厚，其厚度 >20 cm，并且土壤結(jié)構(gòu)良好，20 cm深的土壤均為屑粒狀結(jié)構(gòu)，屑粒狀結(jié)構(gòu)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上是一種僅次于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型，是一種較理想的土壤結(jié)構(gòu)，為農(nóng)作物的正常生產(chǎn)提供有利條件；沁水縣低產(chǎn)田土壤的耕作層僅有13 cm，且土壤結(jié)構(gòu)不良，影響農(nóng)作物正常生長，最終影響作物產(chǎn)量。

土壤容重是土壤的基本物理性質(zhì)，能夠衡量土壤肥力高低，反映土壤通氣性強(qiáng)弱，對(duì)土壤入滲性能、持水性能、溶質(zhì)遷徙特征以及土壤抗蝕具有重要影響[8，9]。影響土壤容重的因素主要有土壤質(zhì)地、土粒排列、結(jié)構(gòu)狀況、有機(jī)質(zhì)含量以及耕作措施、施肥水平等。土壤容重是土壤質(zhì)地結(jié)構(gòu)狀態(tài)、孔隙度優(yōu)劣的重要標(biāo)志。耕作層土壤容重在1.1～1.3 g/cm3范圍內(nèi)比較適宜，土壤容重過小，土壤的透水透氣性能增強(qiáng)，不利于水肥的保持；容重偏高，非毛管孔隙少，土體緊實(shí)，通氣透水性能差，影響作物的正常生長，也不利于耕作。高平縣高產(chǎn)田土壤耕作層的土壤容重為1.02～1.30 g/cm3，土壤容重大部分在適宜范圍內(nèi)，部分容重過小，容重過小耕層的土壤質(zhì)地為壤土，壤土既通氣透水，又保水保肥，土壤中水、氣、熱相協(xié)調(diào)，有利于農(nóng)作物生長；沁水縣低產(chǎn)田土壤耕作層的土壤容重為1.22～1.40 g/cm3，土壤容重過高，而容重過高耕作層的土壤質(zhì)地為黏壤，通氣透水性差，不利于作物的生長發(fā)育。

總體來說，高產(chǎn)田土壤的耕作層較厚，土壤質(zhì)地適中，結(jié)構(gòu)良好，土壤疏松多孔，保肥供肥性能好，通氣透水，土壤中水、氣、熱相協(xié)調(diào)，有利于農(nóng)作物的生長。低產(chǎn)田土壤的耕作層薄，土壤結(jié)構(gòu)不良，容重過高，通氣透水性差，影響農(nóng)作物的正常生長。

3 改土培肥建議

近十幾年，隨著農(nóng)業(yè)持續(xù)性研究的逐步深入，土壤質(zhì)量被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)持續(xù)性的關(guān)鍵因素之一，土壤培肥是改善土壤肥力、提高土壤質(zhì)量的重要農(nóng)業(yè)措施[10]。通過對(duì)晉城市高、低產(chǎn)田土壤物理性質(zhì)的分析，給出以下建議。

3.1 種植綠肥作物

生物改土措施主要是通過自然植被與種植綠肥作物來增加土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)微生物活性，增加土壤中養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)，種植綠肥作物是生物改土措施的一種。綠肥作物是重要的有機(jī)肥料和牲畜飼草，它在農(nóng)作物倒茬中和種地養(yǎng)地中的作用是任何作物無法替代的[11]。大力發(fā)展和種植綠肥作物對(duì)增加土壤中有機(jī)質(zhì)和氮素、活化土壤磷素、提高作物產(chǎn)量有重要作用。

3.2 深翻改土

從沁水縣低產(chǎn)田土壤剖面來看，土壤容重偏高，孔隙度稍差，質(zhì)地偏黏，土體結(jié)構(gòu)不良。通過深翻、深松不僅可以改良上述不良因素，還可以改善土壤氧化還原狀況，排除底層二氧化碳，增加氧氣的數(shù)量，使土壤固、氣、液三相物質(zhì)協(xié)調(diào)，促進(jìn)微生物活動(dòng)，使土壤養(yǎng)分發(fā)生轉(zhuǎn)化和釋放。深翻改土可以春增墑，夏蓄水，秋抗?jié)常{(diào)節(jié)土壤水分余缺[12]，改善土壤結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)土壤的水、肥、氣、熱等生態(tài)條件，為作物的生長發(fā)育創(chuàng)造良好的土壤條件。

3.3 增施有機(jī)肥

有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的基礎(chǔ)，是土壤肥力的重要指標(biāo)。增施有機(jī)肥除了供給作物多種養(yǎng)分外，更重要的是更新和積累土壤有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，有利于形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)土壤中水、肥、氣、熱等肥力因素，增強(qiáng)土壤保肥供肥能力，為作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)創(chuàng)造條件[12]，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

秸稈是一種數(shù)量多、來源廣、省工節(jié)本、可就地取材利用的優(yōu)質(zhì)肥源[11]。秸稈是晉城市主要的有機(jī)肥源，大力推廣秸稈還田是增加土壤有機(jī)質(zhì)、培肥地力的最佳途徑[13，14]。作物秸稈中含有較豐富的氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等多種營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)，秸稈經(jīng)過粉碎翻入土壤可以改善土壤的理化性質(zhì)，培肥土壤，提高作物產(chǎn)量[15]，同時(shí)可以減少土壤水分蒸發(fā)，提高土壤抗風(fēng)蝕和雨水沖刷的能力，提高農(nóng)田蓄水保墑性能，降低生產(chǎn)成本，減少水土流失，有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[16，17]。

“山水林田湖是一個(gè)生命共同體”，這是習(xí)近平總書記在《關(guān)于〈中共中央關(guān)于全面深化改革若干重大問題的決定〉的說明》中提出的一個(gè)重要理念。“生命共同體”理念肯定了自然界的內(nèi)在價(jià)值，農(nóng)田作為養(yǎng)育人類的基礎(chǔ)，承擔(dān)著尤為重要的責(zé)任，改良土壤，提高作物產(chǎn)量對(duì)于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。因此，在高產(chǎn)田土壤培肥和低產(chǎn)田土壤改良時(shí)，要實(shí)行用地和養(yǎng)地相結(jié)合、改良和利用相結(jié)合、生物措施與耕作措施相結(jié)合、有機(jī)肥和無機(jī)肥相結(jié)合、當(dāng)前利益和長遠(yuǎn)利益相結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)管理方法，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。endprint

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