新墾紅壤旱地不同熟化方法效應(yīng)研究

王 芳，謝庭生

（1. 湖南省經(jīng)濟地理研究所，湖南 長沙 410004；2. 衡陽市第九中學，湖南 衡陽 421007）

新墾紅壤旱地不同熟化方法效應(yīng)研究

王 芳1,2，謝庭生1

（1. 湖南省經(jīng)濟地理研究所，湖南 長沙 410004；2. 衡陽市第九中學，湖南 衡陽 421007）

為了選擇新墾紅壤熟化的適宜方法，以新墾紅壤旱耕地為對象，當?shù)睾档亓晳T經(jīng)營為對照，采用田間大區(qū)對比試驗，研究了種植綠肥翻埋、深耕+施有機肥、象草莖葉易地還田、配方施肥等熟化方法對新墾紅壤的熟化效應(yīng)。結(jié)果表明：各熟化方法實施3 a后的熟化效應(yīng)明顯，較對照年徑流深減少8.1%～45.1%、年泥沙流失量減少12.1%～58.1%；水穩(wěn)性大團聚體總量均高，尤其0.5～1.0 mm粒級的水穩(wěn)性團聚體含量顯著高；耕層有機質(zhì)含量提高了3.9%～19.6%，除配方施肥處理外，其他3個處理極顯著提高；玉米增產(chǎn)22.7～58.6 kg/667m2，增產(chǎn)7.3%～18.7%，差異分別達顯著和極顯著水平；產(chǎn)投比由1.75提高到2.20，提高25.7%。

新墾紅壤；熟化效應(yīng)；種植綠肥；深耕增肥；秸稈還田；配方施肥

我國紅黃壤總面積約2.18×106km2[11]，其中山地丘陵紅壤約1.05×106km2，低崗地紅壤面積占42.99%，約10%的后備土地資源可供開墾；在嚴格保護現(xiàn)有耕地的基礎(chǔ)上，各地都適度開發(fā)了不少紅壤旱地，此種地稱“新墾紅壤旱地”。由于紅壤普遍存在著“酸、瘠、板、旱、蝕”等障礙因子，因此，新墾紅壤旱地急需提高土壤肥力，這一工藝稱“新墾紅壤旱地熟化”。有關(guān)新墾紅壤旱地熟化的方法，有以種植綠肥翻埋，以地養(yǎng)地[2-4]；深耕結(jié)合施有機肥[5-7]；秸稈還田[8-11]；配方施肥等。試驗選擇紅壤區(qū)新墾坡地為研究對象，設(shè)計以上4種熟化方法為處理，以當?shù)亓晳T施肥為對照，對不同熟化方法的熟化效應(yīng)進行了比較研究，以期為紅壤地區(qū)新墾旱地快速熟化提供理論指導和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)計

試驗地在湖南省衡南縣譚子山鎮(zhèn)炮公村柿江中上游黃土嶺，位于東經(jīng)112°11'23''～112°54'13''，北緯27°06'07''～27°57'12''。屬亞熱帶濕潤季風氣候；地貌為低崗地，坡度5～10°，成土母質(zhì)為第四紀紅土，土壤為四紀紅土紅壤，種植制度為玉米-冬閑。

表1 試驗前土壤基本性狀

設(shè)5個處理：A1，種植綠肥翻麥；A2，深耕+增施有機肥；A3，象草莖葉易地還田；A4，配方施肥；CK，習慣施肥法；試驗小區(qū)長20 m，寬7.2 m，面積144 m2，不設(shè)重復，大區(qū)對比。試驗前土壤基本理化性狀見表1。各處理具體操作過程如下。A1采用鳥瓦雀稗草+草木樨+白三葉+紅三葉+小冠花+串葉松香草各0.5 kg，混勻于春季撒播，播種前種籽要拌溶磷菌和干淤泥粉，以溶解土壤中的磷和接種根瘤菌，播種后蓋河沙，苗期追尿素5 kg，刈割后追尿素5 kg。A2于2010年8月玉米收獲后套耕，套耕前鋪一層河沙，約15 000 kg/667 m2，犁第1犁后施堆廄肥2 000 kg/667 m2于犁溝內(nèi)，再套耕3～5 cm。A3是在2010年9月象草刈割后鋪一層河沙，將象草的莖稈砍成10 cm左右長短撒入溝內(nèi)。撒溶磷菌粉劑0.1 kg/667 m2，淋人畜糞尿水500 kg/667 m2。A4以玉米全生育期所需要的養(yǎng)分量和土壤養(yǎng)分供應(yīng)量及肥料利用率計算玉米的施肥量，整地前地面鋪一層河沙。Ck依歷年旱土玉米施肥方法進行，地面不鋪河沙。

1.2 研究方法

試驗布置在坡度為5.3°～8.2°的緩坡地段同一坡面上，垂直坡面并排分設(shè)5個試驗小區(qū)；小區(qū)邊界將塑料板埋入地下1 m，以免受側(cè)滲的影響；不同小區(qū)間用磚砌埂，一是起隔離作用，二是便于田間操作；小區(qū)坡底建徑流收集池；每小區(qū)內(nèi)部微地形均是技術(shù)地貌，廂面坡度6.5°，即當?shù)囟鄶?shù)坡耕地坡度，順坡分廂，廂寬包溝2.4 m。各小區(qū)除熟化措施不同外，其他自然條件基本相同。2010年冬分小區(qū)采集耕層土樣化驗、建徑流池、布置A1、A2、A3區(qū)。2011年春根據(jù)化驗結(jié)果計算各處理用肥量（CK施肥按當?shù)睾低练N玉米施肥法進行），玉米整地，施基肥、播種（株行距0.6 m×0.28 m）、田間管理、收獲。玉米收獲后將秸稈覆蓋于土表，開始笫2個試驗周期，直到2013年秋，歷時整3 a。

2013年觀測徑流泥沙流失量，測耕層理化性質(zhì)，水穩(wěn)性團聚體用濕篩法測定；土壤有機質(zhì)、全N采用元素分析儀測定（Vario MAX CN，德國） ；全磷用HCIO-H2SO 消化-鉬銻抗比色法測定；pH值采用pH計測定，土水比1∶2.5[12]；玉米生長量調(diào)查、測產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同熟化方法的減流減沙效應(yīng)

將測定的A1、A2、A3、A4、CK等處理徑流深、泥沙流失量結(jié)果加權(quán)平均，按月份統(tǒng)計列如表2。A1、A2、A3、A4處理年徑流深分別為572.3、567.4、543.7、957.6 mm，較CK減少45.1%、45.6%、47.8%、8.1%；年泥沙流失量分別為10.29、10.2、9.71、20.38 t/hm2，較CK減少55.6%、56%、58.1%、12.1%?？梢?，A1、A2、A3處理減流、減沙效應(yīng)明顯。這是因為：一方面，新墾紅壤經(jīng)采用不同熟化方法，結(jié)構(gòu)改善，耕層加厚，保蓄水能力提高；另一方面，休閑期地表有秸稈覆蓋，雨滴的動能被秸稈吸收，徑流發(fā)生延后，徑流程度降低，且秸稈可保護土表免受降雨的沖擊，穩(wěn)定土壤疏松多孔的結(jié)構(gòu)，增加降雨入滲。A4處理的減流減沙效應(yīng)差，這是因為配方施肥所施肥料為化肥，因而土壤熟化程度低，潛在的水土保持功能也差。在9～12月、1～2月、3～6月和7～8月，4個處理的月徑流深均值分別為10.21、19.55、120.61、44.21 mm，減流效應(yīng)分別為69.0%、59.4%、25.6%、40.6%；月泥沙流失量均值分別為0.11、0.46、2.37、0.92 t/hm2，減沙效應(yīng)為76.8%、69.5%、35.2%、50.6%。新墾紅壤熟化處理減流、減沙效應(yīng)隨徑流和泥沙流失量的增加而下降，這與在干旱和半干旱地區(qū)的研究結(jié)果相反。其原因是該試驗地在濕潤地區(qū)，氣候與土壤特點不同，湖南3～6月降雨量大，明顯影響減流減沙效應(yīng)。

表2 不同處理徑流深、泥沙流失量差異

2.2 不同熟化方法改善土壤理化性質(zhì)的效應(yīng)

2013年試驗結(jié)束后，取樣測定耕層土壤水穩(wěn)性大團聚體（>0.25 mm），結(jié)果匯總?cè)绫?。從表3可知，A1、A2、A3、A4、CK等處理耕層土壤水穩(wěn)性大團聚體含量分別為54.26%、52.75%、50.72%、49.15%、48.52%，各熟化方法的土壤水穩(wěn)性大團聚體總量均較CK高。；土壤大團聚體含量的提高是土壤結(jié)構(gòu)改善的重要體現(xiàn)，說明幾種熟化措施改善新墾紅壤結(jié)構(gòu)效應(yīng)明顯。2013年試驗結(jié)束后，取樣測定耕層土壤養(yǎng)分含量，結(jié)果匯總?cè)绫?。

表3 不同處理耕層水穩(wěn)性大團聚體差異

表4 不同處理耕層養(yǎng)分含量差異

從表4可知， A1、A2、A3）、A4等處理耕層有機質(zhì)含量分別為11.7、11.3、12.2、10.6 g/kg，相對于CK分別提高了14.7%、10.8%、19.6%、3.9%，除A4處理外，其他3個處理極顯著提高（P<0.01），其中A3處理有機質(zhì)提高突出，3 a平均年提高6.53%。前人試驗結(jié)果是， 紅壤果園套種園明草5年能使0～20 cm土層土壤有機質(zhì)提高7.4%[14]。該試驗提高幅度高于前人試驗，這是因為：試驗中的綠肥、深耕施的肥、埋象草均未計算在玉米目標產(chǎn)量施肥量中（玉米目標產(chǎn)量施肥量均施化肥），這樣，各處理施用的有機肥全部用于提高養(yǎng)分含量；A1、A2、A3處理減流、減沙效應(yīng)明顯，徑流、泥沙流失少，相應(yīng)養(yǎng)分流失也少。從表4還可以看出，提高耕層養(yǎng)分含量的效應(yīng)A3>A2>A1，這完全是各處理年內(nèi)有機物量的多少和材料養(yǎng)分含量高低起作用，與有機質(zhì)的品質(zhì)也有關(guān)，A3處理雖然有機質(zhì)提高幅度大，但有機質(zhì)品質(zhì)稍差；A4處理土壤有機質(zhì)含量與試驗前本底值比較有不同程度提高；CK與試驗前本底值比較略有下降。各處理全氮、全磷、pH值的改善狀況的差異與有機質(zhì)的差異完全一樣。

2.3 不同熟化方法改善玉米主要農(nóng)藝性狀效應(yīng)

將2013年測定的A1、A2、A3、A4、CK等5處理的玉米主要農(nóng)藝性狀調(diào)查結(jié)果列如表5。A1、A2、A3處理玉米的株高、穗長、穗行粒數(shù)、百粒重均極顯著高于CK，莖粗、穗行數(shù)顯著高于CK；3個處理株高、穗長、穗行粒數(shù)、百粒重的均值分別為2.91 m，15.9 cm，39.2，31.6 g；A4處理株高、穗長、穗行粒數(shù)、百粒重均顯著高于CK。這是因為，A1、 A2、A3處理實施3 a后，土壤理化性質(zhì)大改善，尤其是作物生長所需的水、肥、氣、熱、光中“肥”這一短線因子提高較多，土壤供肥強度提高，故玉米生長好；A4處理盡管土壤理化性質(zhì)只是稍有改善，但施肥針對性強，提高了肥料利用率，有利作物生長。

表5 2013年不同處理玉米主要農(nóng)藝性狀差異

3.4 不同熟化方法提高經(jīng)濟效益的效應(yīng)

將A1、A2、A3、A4、CK等5個處理的各項經(jīng)濟效益指標列如表6。

表6 不同處理經(jīng)濟效益差異

從表6可知：（1）A1、A2、A3、A4處理提高玉米產(chǎn)量效應(yīng)明顯，與CK比較，增產(chǎn)22.7～58.6 kg/667m2，增產(chǎn)7.3%～18.7%，差異達顯著和極顯著水平。這是因為，種植綠肥翻壓后能提高土壤養(yǎng)分，改善土壤通透性，降低土壤容重，促進土壤酸堿度趨于中性，能使土壤得到快速培肥改良[14]。深耕結(jié)合增施有機肥，能改善土壤的理化性質(zhì)，增加作物產(chǎn)量[6]。2009年調(diào)查玉米秸稈粉碎翻埋4 a后作物產(chǎn)量，施用化肥+100%玉米秸稈粉碎翻埋處理較單施化肥增產(chǎn)25.47%[15]。實踐證明，測土配方施肥技術(shù)，可以提高化肥利用率5%～10%，增產(chǎn)率一般為10%～15%，高的可達20%以上[17]。試驗采用了種綠肥翻埋、深耕改土加增施有機肥、象草粉碎加糞水翻埋、配方施用化肥等措施，加速了新墾紅壤的熟化[17]，因而玉米產(chǎn)量提高。（2）提高產(chǎn)量的效果A2>A1>A3>A4，很顯然，這是熟化方法間的差異。（3）經(jīng)濟效益提高明顯，A1、A2、A3和A4的產(chǎn)出分別為997.92、1039.36、984.2和938.84元/667m2，與CK比較，產(chǎn)投比由1.75提高到2.20，提高25.7%。投入減少，產(chǎn)出增加。

3 討 論

新墾紅壤盡管有酸、瘦、粘、旱、蝕等缺點，底子差，但采取種植綠肥翻埋等熟化方法后，可以減少徑流和泥沙流失量，增加土壤大團聚體數(shù)量，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤有機質(zhì)等養(yǎng)分含量，供肥強度增大，且土壤pH值趨于中性，作物適生環(huán)境得到優(yōu)化。在熟化的新墾紅壤上種植玉米，增產(chǎn)7.3%～18.7%，產(chǎn)投比由1.75提高到2.20，提高25.7%。因此，可以認為，種綠肥翻埋等方法是快速培肥新墾紅壤的重要而有效的措施，應(yīng)在紅壤崗丘區(qū)及類似地區(qū)應(yīng)用推廣。從試驗的綜合效應(yīng)來看，以種植綠肥翻埋，以地養(yǎng)地方法較好，簡單易行，改土效果好；深耕+增施有機肥改土效應(yīng)最優(yōu)，但用工作所需物料較多，只可在勞力充足的地方實施；象草易地還田改土效應(yīng)好，尤其是提高土壤有機質(zhì)含量效果突出，在種象草、篁草（造紙原料）的地方及周邊地區(qū)可普遍應(yīng)用，以減少污染源；配方施肥能增產(chǎn)，減少投入，提高產(chǎn)投比值，對新墾紅壤熟化有一定的作用，各地應(yīng)積極應(yīng)用推廣，以減少氮的用量，增加磷鉀的用量，使養(yǎng)分供需平衡。新墾紅壤在成土過程中，由于具有良好緩沖性能的表土層在大規(guī)模的工程實施中消失，加上短時間內(nèi)人為高強度的攪動（整地、中耕），施用化學肥料，破壞了土壤團粒結(jié)構(gòu)，加速了土壤的酸化趨勢和有機質(zhì)的分解速率。因此，在新墾紅壤熟化改良過程中，除增加有機物的投入外，應(yīng)盡量做到免耕、少耕、覆蓋、留荏、間種、套種、帶種、輪種等，以降低有機質(zhì)的礦化率及降雨對土壤的侵蝕作用，以利于土壤養(yǎng)分物質(zhì)積累。

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（責任編輯：高國賦）

Effects of Different Curing Methods on Newly Reclaimed Red Upland Soil

WANG Fang1,2，XIE Ting-sheng1
（1. Hunan Economic Geography Research Institute, Changsha 410004, PRC; 2. Hengyang No.15 Middle School, Hengyang 421007, PRC）

In order to select a proper way to cure the newly reclaimed red soil, this study has been conducted to test the curing effects of ploughing in grown green manure, deep tillage with organic fertilizer use, elephant grass returning to f eld ex situ and the formula fertilization on newly reclaimed red upland soil with the local upland conventional management as the control and by field regional contrast. The results indicate that the curing effects of the different curing methods practised for 3 years have been signif cant, the annual runoff has been decreased by 8.1%～45.1% and the annual sediment loss has been reduced by 12.1%～58.1%, compared with the control. The amount of soil water-stable macro-aggregate has been high, especially the 0.5～1.0mm-level soil water-stable macro-aggregate. The organic matter content in the arable layer has been increased by 3.9%～19.6% signif cantly with the other 3 treatments except the formula fertilizer treatment. The corn yield has increased by 22.7～58.6 kg per 667m2, up 7.3%～18.7%, signif cantly or more. The input-output ratio has increased by 25.7% from 1.75 to 2.20.

newly reclaimed red soil; curing effect; grown green manure; deep tillage for higher fertility; straw turnover; formula fertilization

S567

：A

：1006-060X（2015）11-0060-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.11.019

2015-07-06

國家自然科學基金項目（2014-4121192）；湖南省科技支撐計劃項目（2009JT4013）

王 芳（1971-），女，陜西昔陽縣人，副研究員，主要從事地理學教學和土地利用研究。