彭陽縣炭洼小流域坡改梯后作物產(chǎn)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(shù)高。炭洼小流域?qū)冱S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(nóng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件。為進一步分析坡改梯后作物產(chǎn)量及變化規(guī)律，2013—2016年連續(xù)4年對主要作物產(chǎn)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(jù)。

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(chǎn)量的監(jiān)測，分析坡改梯后作物產(chǎn)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(nèi)容及方法

對小麥、玉米、馬鈴薯產(chǎn)量均采取抽樣調(diào)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(diào)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(nèi)容有樣方麥穗總數(shù)量、樣方籽?？傎|(zhì)量、千粒質(zhì)量、產(chǎn)量。玉米：在考慮每個重復單側(cè)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(shù)、雙棒率、單穗質(zhì)量、百粒質(zhì)量、產(chǎn)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(zhì)率、商品薯產(chǎn)量、非商品薯產(chǎn)量、薯塊產(chǎn)量。在測產(chǎn)過程中，收集降水、梯田培肥等資料。數(shù)據(jù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)量較坡耕地均呈增加趨勢，增產(chǎn)幅度分別為58.68%、26.47%和26.73%，玉米百粒質(zhì)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(chǎn)量比坡耕地增加顯著，增產(chǎn)幅度分別為66.19%和15.10%，5年以上梯田增產(chǎn)幅度較小，只有1.13%。根據(jù)調(diào)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(nóng)家肥22.5～26.25 t,馬鈴薯每公頃碳銨750 kg、有機肥150 kg、農(nóng)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(nóng)家肥12.0 t。不同地類小麥、玉米、馬鈴薯產(chǎn)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(chǎn)量變化分析

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

不同年限梯田玉米產(chǎn)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(chǎn)量比坡耕地分別增加58.68%、26.47%和26.73%。玉米百粒質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)量變化分析

坡改梯后馬鈴薯產(chǎn)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(chǎn)量比坡耕地增加顯著，增產(chǎn)幅度分別為66.19%和15.10%，5年以上梯田增產(chǎn)幅度不大，不符合常規(guī)趨勢，其原因可能與降水、農(nóng)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(chǎn)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(chǎn)量及差異性分析結果

表7 不同地類馬鈴薯產(chǎn)量及差異性分析結果

3.5 生育期不同降水量對作物產(chǎn)量影響綜合分析

生育期不同降水量對作物產(chǎn)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(chǎn)量之間沒有差異，其他降水量之間小麥產(chǎn)量有顯著差異；生育期不同降水量玉米產(chǎn)量之間均有顯著差異，玉米產(chǎn)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(chǎn)量之間均沒有顯著差異，606.9 mm降水量馬鈴薯產(chǎn)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(jù)不同地類小麥、玉米、馬鈴薯產(chǎn)量多重比較結果和生育期不同降水量對作物產(chǎn)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(chǎn)量影響分析結果

4 結 論

坡改梯后主要作物產(chǎn)量總體呈顯著增加趨勢，和坡耕地相比，1～2年梯田小麥產(chǎn)量顯著下降、3～5年梯田基本持平、5年以上梯田顯著增產(chǎn)39.03%；坡改梯玉米產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)尤為顯著，3～5年梯田和5年以上梯田玉米產(chǎn)量之間沒有顯著差異，玉米百粒質(zhì)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(chǎn)量總體呈增產(chǎn)趨勢，1～2年和3～5年梯田馬鈴薯產(chǎn)量比坡耕地增產(chǎn)顯著，增產(chǎn)幅度分別為66.19%和15.10%，5年以上梯田增產(chǎn)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。