彭陽縣炭洼小流域坡改梯后作物產量變化

王 文，王維寶，岳自慧，劉 平，王俊仁

(1.寧夏回族自治區(qū)水利科學研究院，寧夏 銀川 750021； 2.彭陽縣王洼水利工作站，寧夏 彭陽 756500)

1 炭洼小流域概況

炭洼小流域位于彭陽縣交岔鄉(xiāng)，海拔1 601～1 891 m，呈葉狀北南走向，集中連片的坡耕地墾耕指數高。炭洼小流域屬黃土丘陵溝壑區(qū)第Ⅱ副區(qū)，是茹河流域二級支溝，總面積21.48 km2，水土流失面積19.76 km2，人口密度為92人/km2，農業(yè)人口自然增長率為11‰。項目區(qū)2000—2016年平均降水量448.3 mm，其中作物生育期(4—9月)降水量為382.2 mm。2013年炭洼小流域坡改梯418.18 hm2，“三跑田”變成了“三保田”, 改善了農業(yè)生產條件。為進一步分析坡改梯后作物產量及變化規(guī)律，2013—2016年連續(xù)4年對主要作物產量進行了監(jiān)測，期望監(jiān)測成果能為政府相關部門決策提供可靠依據。

2 試驗設計

2.1 監(jiān)測區(qū)及作物選擇

在炭洼小流域選擇1～2年、3～5年和5年以上連續(xù)耕種梯田作為監(jiān)測地類，同時對相同區(qū)域種植同類作物的坡耕地進行監(jiān)測作為對照，通過連續(xù)對不同建設年限的水平梯田和坡耕地作物產量的監(jiān)測，分析坡改梯后作物產量及其變化規(guī)律。監(jiān)測作物為小麥、玉米和馬鈴薯。

2.2 監(jiān)測內容及方法

對小麥、玉米、馬鈴薯產量均采取抽樣調查法進行監(jiān)測。小麥：在同類型區(qū)成片梯田中選擇3個小麥種植區(qū)域為調查單元，每個單元取3個重復(≥0.20 hm2且品種相同)，每個重復按對角線取樣法取5個1 m×1 m樣方；將取回的樣品分組進行考種，考種內容有樣方麥穗總數量、樣方籽粒總質量、千粒質量、產量。玉米：在考慮每個重復單側邊際效益的前提下隨機量取3個3 m×3 m的樣方，監(jiān)測總株數、雙棒率、單穗質量、百粒質量、產量。馬鈴薯：每個重復隨機量取3個3 m×3 m的樣方，監(jiān)測雜質率、商品薯產量、非商品薯產量、薯塊產量。在測產過程中，收集降水、梯田培肥等資料。數據采用IBM SPSS Statistics 23進行分析。

3 結果與分析

3.1 監(jiān)測結果

2000—2016年生育期和全年降水量見表1，2013—2016年不同地類小麥、玉米、馬鈴薯產量及其相關監(jiān)測結果和 加權平均值見表2～4，分析結果見圖1。從表2可以看出，1～2年梯田和3～5年梯田小麥產量較坡耕地分別減少19.99%和6.41%，5年以上梯田較坡耕地增產39.03%。從表3可以看出，1～2年梯田、3～5年梯田和5年以上梯田玉米產量較坡耕地均呈增加趨勢，增產幅度分別為58.68%、26.47%和26.73%，玉米百粒質量也較坡耕地上升，上升幅度分別為9.96%、17.36%和7.48%。從表4可以看出，1～2年和3～5年梯田馬鈴薯產量比坡耕地增加顯著，增產幅度分別為66.19%和15.10%，5年以上梯田增產幅度較小，只有1.13%。根據調查， 項目區(qū)主要種植作物施肥標準為：玉米每公頃磷酸二銨750 kg、尿素225 kg、農家肥22.5～26.25 t,馬鈴薯每公頃碳銨750 kg、有機肥150 kg、農家肥22.5 t，小麥每公頃磷酸二銨225～375 kg、尿素300 kg、磷肥375 kg、農家肥12.0 t。不同地類小麥、玉米、馬鈴薯產量分析結果見圖1。

表1 2000—2016年生育期和全年降水量 mm

表2 不同地類小麥監(jiān)測結果

3.2 不同地類小麥產量變化分析

對四種地類小麥產量及品質的多重比較分析表明，坡改梯后1～2年、3～5年梯田小麥產量較坡耕地分別減少19.99%和6.41%，1～2年梯田種植小麥產量會顯著下降，3～5年梯田種植小麥產量與坡耕地基本持平，5年以上梯田小麥產量較其他地類顯著增產，較坡耕地增產39.03%。見表5、圖1。

表3 不同地類玉米監(jiān)測結果

表4 不同地類馬鈴薯監(jiān)測結果

3.3 不同地類玉米產量變化分析

不同年限梯田玉米產量與坡耕地相比均顯著增加，1～2年、3～5年和5年以上梯田玉米產量比坡耕地分別增加58.68%、26.47%和26.73%。玉米百粒質量坡改梯前后沒有顯著性變化，但分別比坡耕地增加9.96%、17.36%和7.48%。5年以上和3～5年梯田相比玉米產量沒有顯著性變化。詳見表6和圖1。

3.4 不同地類馬鈴薯產量變化分析

坡改梯后馬鈴薯產量總體呈增加趨勢(見表7、圖1)，1～2年和3～5年梯田馬鈴薯產量比坡耕地增加顯著，增產幅度分別為66.19%和15.10%，5年以上梯田增產幅度不大，不符合常規(guī)趨勢，其原因可能與降水、農家肥、有機肥、種植習慣有關，有待進一步研究。

圖1 不同地類小麥、玉米、馬鈴薯產量分析結果

注： A、B、C代表0.01水平下的差異顯著性，含有相同字母表示差異不顯著(下同)。

表6 不同地類玉米產量及差異性分析結果

表7 不同地類馬鈴薯產量及差異性分析結果

3.5 生育期不同降水量對作物產量影響綜合分析

生育期不同降水量對作物產量影響分析結果見表8。從表8可以看出：生育期320.0 mm與606.9 mm降水量小麥產量之間沒有差異，其他降水量之間小麥產量有顯著差異；生育期不同降水量玉米產量之間均有顯著差異，玉米產量從高到低生育期降水量依次為365.0、320.0、606.9、445.6 mm； 生育期320.0～445.6 mm降水量馬鈴薯產量之間均沒有顯著差異，606.9 mm降水量馬鈴薯產量與其他降水量相比均顯著下降。

3.6 不同年限梯田推薦種植作物

根據不同地類小麥、玉米、馬鈴薯產量多重比較結果和生育期不同降水量對作物產量影響分析結果，結合2000—2016年作物生育期平均降水量，確定1～2年梯田先鋒種植作物次序為馬鈴薯、玉米，3～5年梯田為玉米、馬鈴薯，5年以上梯田為玉米、馬鈴薯、小麥。

表8 生育期不同降水量對作物產量影響分析結果

4 結 論

坡改梯后主要作物產量總體呈顯著增加趨勢，和坡耕地相比，1～2年梯田小麥產量顯著下降、3～5年梯田基本持平、5年以上梯田顯著增產39.03%；坡改梯玉米產量均較坡耕地顯著增加，1～2年、3～5年和5年以上梯田玉米產量比坡耕地分別增加58.68%、26.47%和26.73%，1～2年梯田玉米增產尤為顯著，3～5年梯田和5年以上梯田玉米產量之間沒有顯著差異，玉米百粒質量坡改梯前后雖然沒有顯著性變化，但均有不同程度的增加；坡改梯后馬鈴薯產量總體呈增產趨勢，1～2年和3～5年梯田馬鈴薯產量比坡耕地增產顯著，增產幅度分別為66.19%和15.10%，5年以上梯田增產幅度不大。結合研究成果，推薦1～2年梯田先鋒種植作物次序為馬鈴薯、玉米，3～5年梯田為玉米、馬鈴薯，5年以上梯田為玉米、馬鈴薯、小麥。