红壤坡耕地甘蔗耕层质量特征及调控技术研究

发布时间：2020-05-27 12:19

【摘要】：我国南方坡耕地约有1330万hm~2,其中红壤坡耕地占旱地面积的70%以上。红壤坡耕地分布区水热资源丰富,具有巨大的农业生产潜力和明显的区位经济优势,是我国南方热带和亚热带经济及粮食作物的重要生产基地。然而,由于红壤本身存在酸、粘、瘦、保水性差等特点以及南方严重的季节性干旱、酸雨等自然因素,加上长期不合理的耕作和施肥等人为活动因素,红壤坡耕地已出现整体地力衰退、水土流失、水旱灾害频繁发生等严重现象,导致坡耕地作物产量不断下降。土壤耕层是农业生产的重要物质条件,而耕层质量直接关系到粮食安全和人类健康,随着人地矛盾的不断加剧,生态环境日益恶化,当前迫切需要科学认识和评价坡耕地耕层质量。因此,探讨红壤坡耕地耕层质量特征及其调控技术,对加强红壤坡耕地耕层土壤有效管理,改善农业生产条件,提高坡耕地生产力具有重要的指导意义。本文通过坡耕地野外调查及室内文献查阅,以甘蔗耕层为主要研究对象,结合花生耕层和玉米耕层,研究红壤坡耕地甘蔗耕层质量变化特征及驱动因素,对比分析红壤坡耕地不同类型耕层特征差异性;通过野外剖面调查和室内理化性质测定,研究了红壤坡耕地甘蔗耕层土壤理化性质、耕性特征、入渗及持水性能,分析红壤坡耕地不同类型耕层质量差异性;采用耕层质量适宜度指数法评价了红壤坡耕地甘蔗耕层质量适宜度,分析了红壤坡耕地甘蔗合理耕层质量指标适宜度,揭示了红壤坡耕地不同类型耕层质量适宜度差异性;研究了红壤坡耕地甘蔗耕层质量障碍因素及合理耕层调控途径,提出红壤坡耕地甘蔗耕层质量调控技术。主要结论如下:(1)近30年甘蔗耕层耕层质量变化明显。甘蔗坡耕地田面坡度减少3°,耕层厚度和土壤容重分别增加9.31 cm、0.18 g/cm~3,土壤有机质减少4.36 g/kg,全氮、有效磷和速效钾含量分别增加0.14 g/kg、16.09 mg/kg和45.03 mg/kg。红壤坡耕地不同类型耕层特征及驱动因素差异明显,其中甘蔗耕层土壤有机质、全氮和有效磷含量为中等水平,速效钾含量处于低等水平;花生耕层土壤有机质、全氮、有效磷含量为低等水平;玉米耕层土壤有机质、全氮、速效钾为含量中等水平,有效磷处于低等水平。农业机械化、大量使用化肥和土壤侵蚀是甘蔗耕层质量变化的主要驱动因素,花生耕层和玉米耕层质量变化的主要驱动因素为农业机械化、大量使用化肥、顺坡耕作与集中降雨。甘蔗间套种或轮作可改善红壤坡耕地耕层质量,长期农业机械化压实导致坡耕地甘蔗耕层土壤容重增加,土壤通气性能变差,造成耕层土壤退化。(2)红壤坡耕地甘蔗耕层土壤理化及耕性特征差异显著。不同土层土壤容重依次为底土层(1.27 g/cm~3)心土层(1.16 g/cm~3)耕作层(1.05 g/cm~3),土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度依次为为耕作层心土层底土层,其中耕作层土壤总孔隙度分别是心土层的1.08倍和底土层的1.16倍,1 mm水稳定性团聚体含量为耕作层(34.34%)心土层(30.45%)底土层(28.10%);不同土层土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量表现为耕作层心土层底土层,pH为4.23~6.72,土壤偏酸性;土壤贯入阻力和抗剪强度分别为39.90~202.16 kPa、3.70~19.52 kg/cm~2,土壤贯入阻和抗剪强度均随着耕层深度增加呈现逐渐增加的趋势。(3)红壤坡耕地不同类型耕层土壤理化及耕性特征差异明显。不同类型耕层土壤容重表现为花生耕层(1.46 g/cm~3)玉米耕层(1.27 g/cm~3)甘蔗耕层(1.16 g/cm~3),土壤总孔隙度大小依次为甘蔗耕层(56.22%)玉米耕层(52.04%)花生耕层(44.95%),0.25 mm土壤水稳定性团聚体含量依次为花生耕层(76.47%)玉米耕层(74.73%)甘蔗耕层(68.22%);土壤有机质含量表现为甘蔗耕层(22.14 g/kg)玉米耕层(14.43 g/kg)花生耕层(8.56 g/kg);在0-20 cm耕作层,土壤贯入阻力表现为花生耕层(196.40 kPa)玉米耕层(77.64 kPa)甘蔗耕层(55.86 kPa),土壤抗剪强度为花生耕层(7.87 kg/cm~2)玉米耕层(7.01 kg/cm~2)甘蔗耕层(5.43 kg/cm~2)。红壤坡耕地耕层质量特征指标之间具有显著相关关系,其中土壤有机质与含水率、粘粒含量、全氮、有效磷、土壤抗剪强度呈极显著正相关,而与土壤容重、pH、贯入阻力呈极显著负相关。(4)红壤坡耕地甘蔗耕层土壤入渗及持水性能差异显著。土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率分别在0.90~148.75 mm/min、0.38~12.80 mm/min、0.53~19.56 mm/min之间变化,与0-20 cm耕作层相比,20-40 cm心土层和40-60 cm底土层土壤入渗速率分别减小了89.85%~98.62%、92.36%~99.10%;土壤总库容、滞洪库容和最大有效库容表现为耕作层心土层底土层,其中与耕作层相比,心土层与底土层的最大有效库容分别减小4.72%、21.59%。红壤坡耕地不同类型耕层土壤入渗及持水性能差异显著,不同类型耕层土壤入渗率表现为甘蔗耕层(19.56 mm/min)玉米耕层(18.39 mm/min)花生耕层(17.37 mm/min),总库容依次为甘蔗耕层(1087.82 t/hm~2)玉米耕层(831.37 t/hm~2)花生耕层(762.43 t/hm~2),最大有效库容为甘蔗耕层(904.92 t/hm~2)玉米耕层(761.22 t/hm~2)花生耕层(620.30 t/hm~2)。红壤坡耕地耕层土壤入渗及持水性能对季节性干旱影响显著,其中稳定入渗率、总库容、兴利库容及最大有效库容与土壤干旱指数呈极显著正相关。(5)红壤坡耕地甘蔗耕层质量适宜度指数为0.40~0.81,适宜度整体处于“勉强适宜”等级。不同土层坡耕地耕层质量适宜度指数差异明显,0-20 cm耕作层耕层质量适宜度指数明显大于20-40 cm心土层和40-60 cm底土层,耕层质量处于“中等适宜”等级;20-40 cm心土层和40-60 cm底土层耕层质量适宜度均处于“不适宜”等级,表明0-20 cm耕层质量适宜作物生长程度较好。红壤坡耕地不同类型耕层质量适宜度指数差异显著,在0-20 cm耕作层,不同类型耕层质量适宜度指数大小依次为甘蔗耕层(0.76)花生耕层(0.71)玉米耕层(0.69),表明甘蔗耕层质量适宜度最好,花生耕层次之,玉米耕层最差。而在40-60 cm底土层,耕层质量适宜度指数大小表现为花生耕层(0.44)玉米耕层(0.43)甘蔗耕层(0.41),耕层质量均处于“不适宜”等级。(6)红壤坡耕地甘蔗耕层质量主要障碍因素为耕层浅薄化、土壤养分贫瘠化及土壤酸化。红壤坡耕地甘蔗耕层质量调控途径主要包括三个:一是增加坡耕地耕层厚度,二是提高坡耕地耕层土壤养分含量,三是调节坡耕地耕层土壤酸碱度。红壤坡耕地甘蔗耕层质量调控技术主要包括机械化深耕深松技术、蔗叶还田技术、甘蔗间套种技术等。机耕粉碎蔗叶还田技术是红壤坡耕地甘蔗合理耕层构建技术的重要集成模式。
【图文】：

1860 h 左右，无霜期 284~320 d，≥10℃有效积温 6135~6699℃以上。土壤类型以第四纪红壤分布最广，土壤质地粘重，透水性差，保水保肥力性较差。表 2-1 坡耕地采样点基本情况Table 2-1 Basic situation of sampling points of slope farmland地区 经纬度海拔(m）田面坡度（°）田面坡长（m）种植作物 种植制度广西来宾108°57，

本文编号：2683525