甘肅中西部灌區沙化土地改良技術規程

張國平 王紅麗 張緒成 侯慧芝 方彥杰 雷康寧 郭世乾 宋寶興

摘要：由于甘肅省中西部大面積耕地不同程度沙化，嚴重影響作物生長和該區農業發展。通過近幾年對沙化土壤改良劑配方、施用量、施用時間和方法等進行多年試驗、示范并反復驗證，研究提出了甘肅中西部灌區沙化土地改良技術，為了提高該技術的應用效果，從技術范圍，規范性引用文件，術語定義，沙化土地改良技術的選地、整地平地、改良劑施用、施肥翻耕、第1茬作物選擇、播種、田間管理、輪作模式、收獲和改良效果等方面規范了甘肅中西部灌區沙化土地改良技術，以期為甘肅省及我國西北灌區的沙化地改良種植提供了科學依據，促進甘肅省乃至全國沙化地生態修復。

關鍵詞：甘肅中西部；沙化土地；土地改良；改良劑配方；技術規程

中圖分類號：S156? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：B? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-2172（2023）05-0475-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.05.016

Abstract： Due to the large areas of desertification of cultivated land in diverse degree in Midwest Gansu， crop growth and agricultural development in this region have been affected to a great extent. Through years of experimentation， demonstration， and repeated validation on the formula， application rate， application time， and method of desertification soil modifiers， the technology for improving desertification land in the central and western irrigation areas of Gansu has been proposed. In order to improve the application effect of this technology， scope of application， normative documents， terms and definations， and desertification land improvement technology including selection of land， land preparation， application of modifier， fertilization and tillage， first crop selection， sowing， field management， rotation mode， harvest and improvement effect were standardized in this paper. The aim was to provide a scientific basis for the improvement and planting of desertified land in Gansu Province and northwest China， and to promote the ecological restoration of desertified land in Gansu Province and nation wide.

Key words： Midwest Gansu; Desertified land; Land improvement; Modifier formula; Technique Regulation

基金項目：國家重點研發計劃項目（2021YFD1900704）；甘肅省科技計劃項目（20JR10RA464）；甘肅省2020年草原生態修復治理科技支撐項目。

作者簡介：張國平（1979 — ），男，甘肅天水人，副研究員，主要從事旱作農業栽培及作物養分研究工作。Email： zhanggp8210@163.com。

通信作者：王紅麗（1980 — ），女，山西定襄人，研究員，博士，主要從事作物栽培與生理生態方面的研究工作。Email：zhswhl@163.com。

甘肅中西部有許多位于沙漠邊緣的沙化區，具有較好的光熱資源，其中部分曾經是農田。由于人類不合理活動和自然因素導致土壤退化、植被減少、生態失衡，大面積可耕種土地被沙土淹沒，直接威脅著甘肅省重要產糧基地的安全，加劇了甘肅省生態環境的惡化程度，嚴重制約著甘肅省經濟的可持續發展［1 - 5 ］。如何改善沙質土壤性質，解決沙土的固水問題，確保植物生長，提高土地生產力，進一步開發利用沙化土地，是土壤研究工作者面臨的重要課題之一。

本規程所述的沙化土地改良技術是利用有機高分子聚合物材料（主要是聚丙烯酸鉀和硫酸鈣形成共聚物，然后交聯形成線型結構改良劑，而它對水分和肥分有吸附和約束擴散作用）與水配比后形成水溶膠，與肥料一起施加到作物根部，其在根部對水肥進行吸附，并緩慢釋放，長時間滿足作物吸收水肥的需要 ［6 - 8 ］。

沙化土地的耕作層土壤顆粒粗糙，團聚作用弱，滲水快，保水性能差，孔隙率低，水肥利用率低，不容易種植植物，農業生產效率低，投入與產出關系失調［9 - 15 ］。隨著提灌工程建設和節水技術水平的提高，土壤沙化防治取得了一定的成效，但仍存在成本高、時效短、改良效果不佳等客觀問題?；诖耍拭C省農業科學院旱地農業研究所提出甘肅中西部灌區沙化土地快速改良技術模式，經多年試驗示范發現，高分子聚合物可以有效改善土壤物理性狀，增加土壤含水量，防止水土流失。此項技術適合甘肅省灌溉區的沙化土地改良，能有效地改善土壤團粒結構，使沙化土地耕作層中具有明顯的儲水功能、吸附功能、防滲功能、養分緩釋和土壤理化性狀調理的功能，同時能滋生土壤微生物和增加礦質營養含量，更好地為作物根系所吸收［16 - 19 ］。為了給甘肅省及我國西北灌區的沙化地改良種植提供了科學依據，促進甘肅省乃至全國沙化地生態修復，達到土地資源的可持續利用，為推動農業健康持續高質量發展助力，特制定了甘肅中西部灌區沙化土地改良技術規程，這將對提高甘肅省沙化地生產力，并帶動相關產業的可持續高質量發展，進而產生顯著的社會、生態和經濟效益具有重要現實意義。

1? ?適用范圍

本技術規程規定了甘肅中西部沙化土地改良技術的適用范圍、規范性引用文件、術語和定義及改良技術中的地塊選擇與整地施肥、適種作物選擇、耕作栽培措施、播種、田間管理、病蟲害防治和采收等要求。

本技術規程適用于甘肅中西部沿黃灌區、引大入秦灌區和河西灌區，或國內同類型區沙化土地治理工作。

2? ?規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修改單）適用于本文件。

國家標準沙化土地監測技術規程? ? GB/T 24255 — 2009［20 ］

農業行業標準? ? 全國耕地類型區、耕地地力等級劃分NY/T 309 — 1996［21 ］

甘肅省地方標準? ? 中西部灌區沙化土地改良技術規程DB62/T 4648 — 2022［22 ］

四川省地方標準? ? 川西北地區沙化土地治理技術規程DB51/T 1892—2014［23 ］

國家標準? ? 農田灌溉水質標準GB5084 — 2021［24 ］

國家標準? ? 肥料和土壤調理劑分類GB/T 32741 — 2016［25 ］

農業行業標準? ? 肥料合理使用準則通則NY/T 496 — 2010［26 ］

國家標準? ? 農藥合理使用準則GB/T 8321.1—2000［27 ］

3? ?術語和定義

3.1? ?沙化

由于氣候條件的自然變化和人為對土地開發利用不當，造成植被破壞、土表風蝕、土壤生產能力降低的現象。

3.2? ?沙化土地

指由于土壤侵蝕，表土失去細粒（粉粒、黏粒）而逐漸沙質化，或因流沙（泥沙）入侵，導致土地生產力下降甚至喪失的退化土地［20 - 23 ］。

3.3? ?流動沙地

指上境質地為沙質，植被覆蓋度 ＜ 10％，在風力作用下容易順風向移動、地表沙質常處于流動狀態的沙地或沙丘。

3.4? ?沙化土地改良劑

采用人工將兩種配料先后溶解并混合形成的新型復合交聯線型高分子水凝膠，能改善沙化土地耕層土壤理化性狀，改變沙土顆粒的團結約束和孔隙結構，增強對水和氮的吸附，使沙化土地達到保水保肥增產增效，可提高沙化土地生產力要求的添加物。

4? ?沙化土地改良技術

4.1? ?適宜地塊

在具有灌溉條件的種植區，沙層厚度≤50 cm的沙化土地或新開墾沙化土地，距灌水口有50 m以上的灌溉水渠為佳。

4.2? ?平整土地

3 — 4月份土壤解凍后犁耕1次，人工除凈沙土地作物殘茬或機械滅茬，達到無殘茬、無大土塊的狀態。利用平地刮板設備或專用機械（紅外線平地設備）對沙化土地進行耙平、整細、找平、刮平，使全地面達到或接近同一水平為宜。新墾沙土地的地塊大小、形狀、田間渠系和道路走向要適宜改良操作規劃設計，盡量保留耕層熟土。平整后的沙地田塊應有利于作物的生長發育，適于田間機械化作業，同時滿足灌溉排水要求。

4.3? ?改良劑施用

沙化土地改良劑是有機高分子膠體，其液體中廣泛分散有凝膠微粒，能解決單純水溶膠在沙層中隨水下移的問題，而且在施用量較小的情況下能保證農作物正常生長。

4.3.1? ? 改良劑配方? ? 配料1為硫酸鉀（工業純度）或硫酸鈣，配料2為聚丙烯酰胺（分子量2 000萬的線性分子結構）或聚丙烯酸鉀（分子量1 500萬的線性分子結構），將配料1和配料2按質量比為3∶2的比例備料。

4.3.2? ? 改良劑施用量? ? 改良劑有2種施用組合，一是硫酸鉀施用量為120～225 kg/hm2、聚丙烯酰胺施用量為90～120 kg/hm2；二是硫酸鈣施用量為270～335 kg/hm2、聚丙烯酸鉀施用量為180～225 kg/hm2。

4.3.3? ? 改良劑施用時間? ? 改良劑施用時間因地塊的使用需要決定，在3 — 10月都可以進行，以結合春灌施用為佳。

4.3.4? ? 灌水? ? 利用現有的灌溉水渠，將沙化土地平整后進行播前春灌。灌溉渠水流量以大于80 m3/h為佳，并結合灌水可一并配施改良劑，使其形成水凝膠分散于沙地耕層。灌溉水質要求符合GB5084 — 2021農田灌溉水質標準［24 ］。

4.3.5? ? 施用方法? ? 在距離沙化地塊50 m水渠處，向渠水緩慢均勻撒入改良劑配料1［硫酸鉀（工業純度）或硫酸鈣］；同時在距離待處理沙化地塊25 m水渠處，向渠水緩慢均勻撒入改良劑配料2（聚丙烯酰胺或聚丙烯酸鉀）。在10 h/hm2以內撒施完為宜，灌水量以1 800～1 950 m3/hm2為宜。

4.3.6? ? 水凝膠的形成? ? 改良劑配料1［硫酸鉀（工業純度）或硫酸鈣］和配料2（聚丙烯酰胺或聚丙烯酸鉀）施入水渠后，利用流速較高（≥80 m3/h）的灌溉渠水可使其分別進行分散、溶解，并交聯形成水凝膠，最終流進入待處理的沙土地塊。

4.4? ?施肥翻耕

改良劑施用完成灌水下滲后，會在地表淺層形成一層白色水凝膠膜，3～5 h后可均勻撒施肥料于地表。沙化土地滲水快、保肥差，比較瘠薄，特別是新墾沙地有效磷含量極低?；室允┤雰炠|農家肥90 t/hm2、P2O5 150.0 kg/hm2、N 180.0 kg/hm2為宜，后期可依種植作物需要適當追施氮肥，基肥和追肥比例以4∶6為宜。

施肥后翻耕，深度20 cm，使含有改良劑的膠膜層碎裂及所施肥料在耕作層中較均勻的分散，翻耕后及時耙耱保墑，做到田面平整。

所用化肥、改良劑要符合《GB/T 32741 — 2016 肥料和土壤調理劑 分類》及《NY/T 496 — 2010 肥料合理使用準則 通則》要求［25 - 26 ］。

4.5? ? 第1茬作物選擇

沙化土地經改良處理后可覆膜也可不覆膜，采用常規種植方法，選擇耐旱、抗病、優質高產的作物品種。第1茬種植作物宜選擇玉米、馬鈴薯、油葵、蓖麻等，也可選擇苜蓿、飼用油菜等綠肥作物插入輪作，在改良沙化土地的同時還可培肥土壤，實現用地和養地結合。

4.6? ?播種

應選擇高抗優質作物品種，播前精選種子，保持純度高于98%，發芽率達90%以上。玉米種植時采用80 cm+40 cm的寬窄行，株距25 cm，保苗6.7萬株/hm2；馬鈴薯種植時采用80 cm+20 cm的寬窄行，株距30 cm，密度約為5.5萬株/hm2；油葵種植時采用70 cm+30 cm的寬窄行，株距20 cm，保苗7.5萬株/hm2。

4.7? ?田間管理

4.7.1? ? 生長期? ? 灌溉不同作物生長期的灌溉水量和灌溉次數都不同，總的原則是滿足作物的正常需水。玉米灌溉總額以6 000 m3/hm2為宜，全生育期灌水4次，拔節期、大喇叭口期、抽雄期、乳熟期的灌水比例以25%、30%、25%、20%為宜。馬鈴薯灌溉總額以4 500 m3/hm2為宜，全生育期灌水3次，苗期、花期、塊莖膨大期的灌水比例分別為35%、35%、30%。油葵灌溉總額以4 800 m3/hm2為宜，全生育期灌水3次，苗期、花期、成熟期的灌水比例分別為30%、35%、35%。作物進入營養生長中期時，可根據作物生長需要結合灌溉適當追肥。

4.7.2? ? 病蟲害防治? ? 玉米主要病害是銹病、黑粉病，主要蟲害是金針蟲、地老虎、玉米螟、紅蜘蛛；馬鈴薯主要病害是病毒病、晚疫病、環腐病、瘡痂病，主要蟲害是瓢蟲、塊莖蛾、蚜蟲等；油葵苗期主要蟲害是金針蟲、金龜子和蠐螬，中后期主要是油葵螟蟲和棉鈴蟲，病害重點是菌核病。根據病蟲害發生狀況，采取藥劑拌種、種子包衣、葉面噴霧、毒餌灌心葉等措施及時進行防治。

使用化學農藥時應執行《GB/T 8321 農藥合理使用準則》［27 ］。

4.8? ?輪作模式

主要輪作模式有油葵（食用葵）→玉米→小麥→綠肥（3 a輪作）、玉米→油葵→小麥→綠肥（3 a輪作）、小麥→綠肥→玉米（2 a輪作）、小麥→綠肥→馬鈴薯（2 a輪作）、油葵（玉米）連作，一年生豆科牧草連作等。

4.9? ?收獲

根據不同作物的成熟期適時收獲，同時做好殘膜回收，并深耕、曬垡。還需做好秸稈還田和綠肥還田，以增加沙化土地有機質含量，改善和提高土壤質量。

5? ?改良效果

此沙化土地改良技術操作1次多年受益（7 a）。復合交聯有機高分子水凝膠在沙化土地中的均勻分散，在更好的改良土壤團粒結構的同時提高了作物對水肥的利用率，有效地提高沙化土地生產力，經改良后的沙化土地馬鈴薯、油葵、蓖麻、玉米等作物第1茬當年增產可達10%以上［28 - 30 ］。

改良后種植3 a的沙化土地耕層沙土顆粒機械組成中，< 0.25 mm粒徑粘粒含量由54%增加到72%以上；毛管孔隙度由16%增加到21%以上；耕層含水量提高9%～16%；水分利用率提高14%～31%；養分利用率提高16%～50%；玉米3年后折合產量達到15 300 kg/hm2，小麥3年后折合產量穩定在6 000 kg/hm2的水平，馬鈴薯產量達到30 000 kg/hm2左右，油葵折合產量水平達到了? ? ? 4 500 kg/hm2。

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