湿地农田低产土壤改良利用的试验研究

湿地农田低产土壤改良利用的试验研究

四湖地区位于长江南岸，江汉平原以南。它是一个盆地，由湖泊洪水冲积而成。它也是中国亚热带湿地的一个例子。区内自然条件优越,生产潜力巨大,是发展农牧渔多种经济的重要基地。但是由于境内的地势低洼,降水集中,农田易遭涝渍,土壤渍潜、粘结、砂漏,低产土壤面积大,全区有低产土壤163333.33hm2,占耕地面积的37.8%,作物产量低且不稳,严重影响了农作物大面积平衡增产。我们于“七五”、“八五”期间以四湖地区的监利县新兴垸试验区为研究基点,进行湿地农田低产土壤改良利用的试验研究,现将研究结果报道如下。1渍潜型农田土地质地新兴垸位于监利县城西郊,系长江与西流河绕的低洼地区,是四湖地区的一个缩影。试验区系湖垸同体、盆碟形地貌,洪涝渍害频繁,排水困难,低产土壤广泛分布于涝洼地低平原的低湖田及缓冲坡平原的低田、渍水田、土内夹青泥等排水不良田,以及沿江河两岸的滩地及溃田附近的台地等砂田(土)。低产土壤的形成是农田受气候、水文、地貌和母质等自然因素及人为经营不当综合作用的结果。据土壤调查,新兴垸试验区渍潜型土壤占水稻土的48.7%。大面积渍潜型土壤的存在,除了当地江、河、湖床淤积、水位抬高,导致地下水位升高外,还有以下3个原因:该区大部分农田只有排水干沟,而缺乏配套的三级、四级或五级排灌沟渠,积水难于排出。同时大部分沟渠排灌两用,处处拦水筑坝,且长期年久失修,沟渠淤塞,渍水难排,造成渍害。由于当地雨汛同期,灌期缺乏统一经营管理,各自为“政”,串灌串排,只灌不排现象十分严重,促进土壤潜育化。大部分农田长期板田过冬或冬浸。而冬耕田或冬种田大部分采取水耕水整,易形成“牛皮田”;烂耕烂耙,破坏土壤结构,增厚和压紧犁底层,加剧了土壤潜育化。2渍水状态的低产土见表1根据低产土壤的成因、特性、肥力及障碍因素等条件,将低产土壤归纳为如下3个类型:这是受水渍害潜育而成的一类低产土壤,约占低产土壤的65%以上,包括青泥田、湖泥田和蒿渣田等。这类土壤主要分布于中心坦荡平原低湖田,由于所处地势低洼,地下水位高,并极易涝渍,土体长期处于渍水状态,并经常为水分所饱和,土中囊水、滞水潜育,土壤水、肥、气、热不协调,水温泥温低,通气不良,还原物质积累,土粒分散度大,土粘泥烂,结构不良,潜在肥力虽高,但速效养分含量低。这是土中含粘粒过多而土质粘韧板结的一类低产土壤,约占低产土壤的20%左右,包括淤泥田、夹青泥田和潮泥土等。这类土壤大多分布于缓坡平原和低湖平原,由于粘粒含量高,物理性粘粒60%以上,土质粘重,结构性差,干时收缩,坚硬结块;湿地膨胀,泥泞湖烂,粘结性和粘着性强,土层浅薄,耕作困难,养分缺乏。这是土壤中含砂粒和粗粉粒过多的一类低产土壤,约占低产土壤的15%,包括灰砂田、灰砂土和潮砂土等。这类土壤主要分布于沿江地带的高亢平原。土壤砂多泥少,质地较轻,孔隙度大,土壤疏松,通透性好,漏水漏肥,元素迁移性大,肥料分解快,养分含量低,保水保肥性能差,且易受洪水冲刷,土壤肥力低。3低产土壤障碍因素(1)渍害对农田的影响这是湿地农区低产土壤的主导障碍因素。据监利县气象资料,新兴垸年降水量为1225.8mm,年均径流量2.046万m3,且降水大多集中在夏季。如1989年4、5、6月份降水量分别达165.1、198.2、207.5mm,三个月降雨量合计占全年降水量的46.5%。地表径流量大,加之地势低洼,江河水位常高出垸田3～6m,常常出现客水压境。洪涝渍害,大体是五年三遇,历年受害面积约占水田的52%,占低湖渍害田的80%,严重影响农业生产。在受渍害影响下,农田土壤性状恶化。据测定1993年5月中旬低湖田的水温比非低湖田的水温要低1.1～1.8℃而泥温要低1.5～2.3℃。低湖田(青泥田)在耕作层和青泥层中的氧化还原电位分别比非低湖田低60和160mv,还原物质总量分别比非低湖田多0.39和4.17cmol/kg。低湖田的理化生物性状不良,影响有机养分的矿化和释放,以致土壤速效养分含量低,水稻易僵苗,低产。(2)砂粒及粘粒据新兴垸试验区几种低产土壤颗粒分析结果(表1)表明,由于江湖水流分选冲沉积对土壤质地的影响,一般沿江高亢平原的土质较砂,土壤含砂量多,砂粒含量达60%以上,质地较轻,呈疏松粒状结构,易漏水漏肥,保肥能力差。缓坡及低湖平原成土母质颗粒较细,土层深厚,粘粒成分多,质地粘重,土壤粘粒含量高,物理性粘粒62.2%～83.3%(表1),颗粒比表面积大,孔隙发育不良,排水不畅,湿时,软、烂、滞水;干时,粘韧坚硬,耕作困难,生产力低。(3)立地条件对作物生长发育的影响研究表明,低产土壤一般土壤速效养分含量缺乏。特别是低湖田潜育化土壤的潜在养分虽然含量较高,但速效养分含量低(表2),土壤供肥性能差,影响作物正常生长发育,还易发生僵苗。4低产土壤改良利用的关键技术(1)“三沟”配套区地下水位和限制一个地区的资源量研究表明,试验区以垸片田为单元,采取开主沟、支沟和厢沟(包括厢沟和围沟等田中临时沟)等配套排水系统,并与灌溉系统相结合。这样既可排除土内外渍水治理土壤潜育,又可以消灭串灌,改善土壤水、肥、气、热状况,为作物生长发育创造良好的环境条件。研究结果,“三沟”配套区的地下水位比单主沟区和对照区(CK1)分别多降低4.4和35.7cm;土壤容重分别增加0.01、0.18～0.19g/cm3;土壤通气孔隙分别增大0.7%～0.18%和0.56%～2.20%;土壤Eh值分别高25～60mV和100～245mV;土壤还原物质总量分别低0.43～0.87cmol/kg和3.03～4.66cmol/kg;土壤速效养分N分别高17.8和39.2mg/kg,速效P分别高1.3和5.3mg/kg,速效K分别高17和49mg/kg;稻谷产量分别增加7.7%和29.1%。试验区4年来开挖整修各种排水沟31条,共长45km,起到了防浸、排渍、降低地下水位、改善土壤理化性状作用,增加土壤速效养分,为建设高产稳产高效农田打下了基础。(2)作物营养元素试验结果表明,施用肥料能增产30%以上,且随着肥料多元素的增加,稻谷可增产高达57.6%。渍潜田施钾45kg/hm2和75kg/hm2处理的土壤还原物总量分别比对照低0.35cmol/kg和0.31cmol/kg,活性还原物质含量分别比对照降低0.32cmol/kg和0.57cmol/kg,水稻产量增加262.5kg/hm2和367.5kg/hm2。早稻施锌增产7.9%～22.6%,其中重壤土增产15%,轻壤土增产22.8%。水稻、油菜及蔬菜等作物进行施高美施(高浓缩有机腐殖酸多元素液肥),以协调平衡作物营养元素,研究结果表明,水稻增产15.1%～22.5%,油菜增产14.8%,蔬菜增产18.5%～43.2%(其中黄瓜增产43.2%,辣椒增产18.5%,番茄增产23.4%,大白菜增产35.7%)。渍潜田水稻采用氮、磷、钾优化配方施肥比习惯施肥法增产25.5%。(3)活性还原物质含量试验结果,在潜育化土壤上施用CaO237.5kg/hm2和75kg/hm2,土壤还原物质总量分别比对照降低0.89cmol/kg和0.57cmol/kg,降低率分别为13.5%和21%,活性还原物质含量分别比对照降低1.32cmol/kg和0.96cmol/kg,降低率分别为34.0%和24.7%;土壤Fe2+含量分别降低40.7mg/kg和31.7mg/kg,降低率分别为23.3%和29.9%,水稻比对照分别增产15.8%和13.5%。(4)选择水稻品种选用适应性和抗逆性强、高产优质水稻良种,配置到各自的生态位,促使作物(品种)与生态环境条件有机地协调起来,充分发挥土壤—作物(品种)的生产潜力,增加作物产量。在不同类型土壤上进行水稻品种筛选试验结果,早稻产量6001.5～7128kg/hm2,比当地品种增产20.0%～42.5%;中稻产量9860kg/hm2,比当地品种增产40.8%。(5)对土壤速效养分含量的影响湿地农田实行水旱轮作,改善了土壤理化和生理性状,增强了土壤通气透水性,加速了土壤有机质矿化和肥料分解,土壤速效养分增加。水旱轮作后土壤速效氮、磷、钾均比对照不同程度的提高,特别是油—稻和豆—稻处理的土壤速效养分含量增加更为明显。油—稻处理的土壤速效氮、磷、钾含量,分别比对照(闲—稻)增加28.7、9.82和22.4mg/kg;豆—稻处理的分别增加38.4、10.04