甘肅中西部灌區(qū)沙化土地改良技術(shù)規(guī)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(yán)重影響作物生長和該區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)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(jìn)行多年試驗(yàn)、示范并反復(fù)驗(yàn)證，研究提出了甘肅中西部灌區(qū)沙化土地改良技術(shù)，為了提高該技術(shù)的應(yīng)用效果，從技術(shù)范圍，規(guī)范性引用文件，術(shù)語定義，沙化土地改良技術(shù)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(guī)范了甘肅中西部灌區(qū)沙化土地改良技術(shù)，以期為甘肅省及我國西北灌區(qū)的沙化地改良種植提供了科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)甘肅省乃至全國沙化地生態(tài)修復(fù)。

關(guān)鍵詞：甘肅中西部；沙化土地；土地改良；改良劑配方；技術(shù)規(guī)程

中圖分類號：S156? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目（2021YFD1900704）；甘肅省科技計劃項(xiàng)目（20JR10RA464）；甘肅省2020年草原生態(tài)修復(fù)治理科技支撐項(xiàng)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(nóng)業(yè)栽培及作物養(yǎng)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(tài)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(qū)，具有較好的光熱資源，其中部分曾經(jīng)是農(nóng)田。由于人類不合理活動和自然因素導(dǎo)致土壤退化、植被減少、生態(tài)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(chǎn)糧基地的安全，加劇了甘肅省生態(tài)環(huán)境的惡化程度，嚴(yán)重制約著甘肅省經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展［1 - 5 ］。如何改善沙質(zhì)土壤性質(zhì)，解決沙土的固水問題，確保植物生長，提高土地生產(chǎn)力，進(jìn)一步開發(fā)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(guī)程所述的沙化土地改良技術(shù)是利用有機(jī)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(lián)形成線型結(jié)構(gòu)改良劑，而它對水分和肥分有吸附和約束擴(kuò)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(jìn)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(tuán)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低，投入與產(chǎn)出關(guān)系失調(diào)［9 - 15 ］。隨著提灌工程建設(shè)和節(jié)水技術(shù)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。基于此，甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所提出甘肅中西部灌區(qū)沙化土地快速改良技術(shù)模式，經(jīng)多年試驗(yàn)示范發(fā)現(xiàn)，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(xiàng)技術(shù)適合甘肅省灌溉區(qū)的沙化土地改良，能有效地改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，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(yǎng)分緩釋和土壤理化性狀調(diào)理的功能，同時能滋生土壤微生物和增加礦質(zhì)營養(yǎng)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(qū)的沙化地改良種植提供了科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)甘肅省乃至全國沙化地生態(tài)修復(fù)，達(dá)到土地資源的可持續(xù)利用，為推動農(nóng)業(yè)健康持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展助力，特制定了甘肅中西部灌區(qū)沙化土地改良技術(shù)規(guī)程，這將對提高甘肅省沙化地生產(chǎn)力，并帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)而產(chǎn)生顯著的社會、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1? ?適用范圍

本技術(shù)規(guī)程規(guī)定了甘肅中西部沙化土地改良技術(shù)的適用范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義及改良技術(shù)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(shù)規(guī)程適用于甘肅中西部沿黃灌區(qū)、引大入秦灌區(qū)和河西灌區(qū)，或國內(nèi)同類型區(qū)沙化土地治理工作。

2? ?規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)沙化土地監(jiān)測技術(shù)規(guī)程? ? GB/T 24255 — 2009［20 ］

農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)? ? 全國耕地類型區(qū)、耕地地力等級劃分NY/T 309 — 1996［21 ］

甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)? ? 中西部灌區(qū)沙化土地改良技術(shù)規(guī)程DB62/T 4648 — 2022［22 ］

四川省地方標(biāo)準(zhǔn)? ? 川西北地區(qū)沙化土地治理技術(shù)規(guī)程DB51/T 1892—2014［23 ］

國家標(biāo)準(zhǔn)? ? 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB5084 — 2021［24 ］

國家標(biāo)準(zhǔn)? ? 肥料和土壤調(diào)理劑分類GB/T 32741 — 2016［25 ］

農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)? ? 肥料合理使用準(zhǔn)則通則NY/T 496 — 2010［26 ］

國家標(biāo)準(zhǔn)? ? 農(nóng)藥合理使用準(zhǔn)則GB/T 8321.1—2000［27 ］

3? ?術(shù)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(fā)利用不當(dāng)，造成植被破壞、土表風(fēng)蝕、土壤生產(chǎn)能力降低的現(xiàn)象。

3.2? ?沙化土地

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

3.3? ?流動沙地

指上境質(zhì)地為沙質(zhì)，植被覆蓋度 ＜ 10％，在風(fēng)力作用下容易順風(fēng)向移動、地表沙質(zhì)常處于流動狀態(tài)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(fù)合交聯(lián)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(tuán)結(jié)約束和孔隙結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)對水和氮的吸附，使沙化土地達(dá)到保水保肥增產(chǎn)增效，可提高沙化土地生產(chǎn)力要求的添加物。

4? ?沙化土地改良技術(shù)

4.1? ?適宜地塊

在具有灌溉條件的種植區(qū)，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(jī)械滅茬，達(dá)到無殘茬、無大土塊的狀態(tài)。利用平地刮板設(shè)備或?qū)Ｓ脵C(jī)械（紅外線平地設(shè)備）對沙化土地進(jìn)行耙平、整細(xì)、找平、刮平，使全地面達(dá)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(guī)劃設(shè)計，盡量保留耕層熟土。平整后的沙地田塊應(yīng)有利于作物的生長發(fā)育，適于田間機(jī)械化作業(yè)，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(jī)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(nóng)作物正常生長。

4.3.1? ? 改良劑配方? ? 配料1為硫酸鉀（工業(yè)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(jié)構(gòu)）或聚丙烯酸鉀（分子量1 500萬的線性分子結(jié)構(gòu)），將配料1和配料2按質(zhì)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(jìn)行，以結(jié)合春灌施用為佳。

4.3.4? ? 灌水? ? 利用現(xiàn)有的灌溉水渠，將沙化土地平整后進(jìn)行播前春灌。灌溉渠水流量以大于80 m3/h為佳，并結(jié)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(zhì)要求符合GB5084 — 2021農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［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(yè)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(nèi)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(yè)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(jìn)行分散、溶解，并交聯(lián)形成水凝膠，最終流進(jìn)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。基肥以施入優(yōu)質(zhì)農(nóng)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(dāng)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(diào)理劑 分類》及《NY/T 496 — 2010 肥料合理使用準(zhǔn)則 通則》要求［25 - 26 ］。

4.5? ? 第1茬作物選擇

沙化土地經(jīng)改良處理后可覆膜也可不覆膜，采用常規(guī)種植方法，選擇耐旱、抗病、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)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(shí)現(xiàn)用地和養(yǎng)地結(jié)合。

4.6? ?播種

應(yīng)選擇高抗優(yōu)質(zhì)作物品種，播前精選種子，保持純度高于98%，發(fā)芽率達(dá)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(shù)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(jié)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(jìn)入營養(yǎng)生長中期時，可根據(jù)作物生長需要結(jié)合灌溉適當(dāng)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(huán)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(diǎn)是菌核病。根據(jù)病蟲害發(fā)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(jìn)行防治。

使用化學(xué)農(nóng)藥時應(yīng)執(zhí)行《GB/T 8321 農(nóng)藥合理使用準(zhǔn)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(jù)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(jī)質(zhì)含量，改善和提高土壤質(zhì)量。

5? ?改良效果

此沙化土地改良技術(shù)操作1次多年受益（7 a）。復(fù)合交聯(lián)有機(jī)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(tuán)粒結(jié)構(gòu)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(chǎn)力，經(jīng)改良后的沙化土地馬鈴薯、油葵、蓖麻、玉米等作物第1茬當(dāng)年增產(chǎn)可達(dá)10%以上［28 - 30 ］。

改良后種植3 a的沙化土地耕層沙土顆粒機(jī)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(yǎng)分利用率提高16%～50%；玉米3年后折合產(chǎn)量達(dá)到15 300 kg/hm2，小麥3年后折合產(chǎn)量穩(wěn)定在6 000 kg/hm2的水平，馬鈴薯產(chǎn)量達(dá)到30 000 kg/hm2左右，油葵折合產(chǎn)量水平達(dá)到了? ? ? 4 500 kg/hm2。

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［30］ 張朝巍，姜小鳳，張國平，等.? 高分子聚合物對沙化地玉米水分利用效率和產(chǎn)量的影響［J］.? 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2015（11）：49-52.