梯田土壤水肥的蓄积与农作物产量的动态变化刘和斌，年永录（甘肃省农科院旱农所兰州７３００７ ０）修建梯田是保持水土，培肥土壤，改造坡地低产田的一项根本性措施。从１９８６年起，甘肃 省定西县高泉村每年新修梯田４００亩左右，到１９９３年，共修建梯田２９９７亩，使梯田面积 占耕地面积的比率超过７０％。为了进一步探讨梯田的蓄水贮肥效应及作物产量的动态变化特点， 以便为梯田的效益评估及优化耕作栽培措施提供依据，１９９１～１９９３年我们在定西县高泉村 开展了该项研究。一、研究方法采用定位试验与多点调查相结合的研究方法。１．选择定西县高泉 村１９９０年新修的梯田作为定位试验地。修建梯田以前，该坡地的坡度约１０度。人工修建过程 中，耕作层＂活土＂还原２０ｃｍ左右。试验地挖方和填方量在与坡向的垂线上基本一致。土壤为 黄麻土，前茬小麦。２．定位试验设计：１９９１年按胡麻、豌豆、小麦、洋芋４种作物设置处理 ，重复３次，随机区组排列，共１２个小区。１９９２年按当地轮作习惯在原处理小区上种植下茬 作物。同期在相邻坡地定点设４个与处理面积相等，作物相同的坡地对照附区，以比较梯田各处理 土壤水分、养分及产量较当年坡地的动态变化。３．田间实施控制项目：（１）品种：各处理均采 用该地当家优良品种。其中，小麦为８１－３９；豌豆为绿豌豆；胡麻为６３－９８１；马铃薯为 渭薯一号。（２）施肥：化肥施量以各作物等量资金投入（２０元／亩）为互比控制条件，最佳氮 、磷配合比率为参数分别计算。农肥施量各处理（作物）相等，１５００ｋｇ／亩。（３）播种量 和种植方法：采用当地适宜招量和种植方法。（４）田间管理与大田相同。４．多点调查：选择５ 、１０、１５、２０、２５度的坡地小麦田和１９９２、１９９０、１９８８、１９８６以及１９ ８４年以前修建的梯田为多点调查观测点。小麦收获后分别对其土壤水分、养分及产量情况进行观 测。二、结果分析１．梯田的贮肥效应坡地建成梯田，减少了水土流失，农田养分含量随着施肥在 一段时期内逐渐增加．显然，梯田的贮肥过程因梯田建成后时间的长短呈动态变化；因施肥量、种 植作物及其长势的区别，同一年份修建的样田，养分含量也会有较大差异。１９９２年分别对定位 试验地及各观测点的土壤养分含量进行了取样分析结果表明：（１）修建梯田可以使农田土壤养分 含量显著增加。以１９８６年修建（建成梯田后第６年）的梯田为例，其土壤养分含量较２０度坡 地的相对增长率分别为：有机质６２．６５％、全氮６．９％、全磷５．９７％，速效氮１９．１ ５％，速效磷１６．６７％（表１）。（２）土壤养分含量随着梯田建成后耕种年限的增加而增加 （表１）。新修梯田０～５０ｃｍ土层养分含量略低于建前坡地，耕种两年后梯田养分含量可超过 坡地（见表２），耕种时间越长，养分含量越多。（３）农田坡度越大，修建梯田后保肥效果越好 。由于农田坡度的增大，水土流失加剧，土壤养分含量呈明显下降趋势。修建梯田后，使农田坡度 降至零度，相对来说，保肥效果更好（见表１）。（４）新修梯田种植不同作物对土壤养分的恢复 有不同的影响，不同的作物在生长季节里，长势差早很大，对养分的利用状况也不一样。为了尽快 使新修梯田的养分含量恢复到与建前坡地相同或超过坡他的养分水平，从化验土壤养分结果（表２ ）来看，应该种植养地作物。但是从试验的产量结果来说，豌豆的留茬虽然养分含量较高，但产量 较低。因此在制定新修梯田第１季和第２季作物种植计划时，要根据农业生产的需要综合考虑。２ ．梯田的蓄水效应有关研究结果表明，水平梯田可以减少９８％以上的坡地地表径流。梯田的保水 效果是不容置疑的。据试验观测结果分析，梯田的蓄水效应主要有以下特点：（１）新修梯田含水 量恢复快。在试区环境条件下，一般只需一个生长季节的时间。观测结果（表３）表明，１９９０ 年新修梯田因修建过程中掘动土壤造成散墒，土壤含水量明显降低。其１ｍ土层平均含水量，在１ ９９１年播种前为１４．６２％，同期坡地对照含水量为１７．２３％，两者相差２．６１个百分 点，农作物收获后观测结果，梯田为１１．７９％，坡地为１０．９９％。说明新修梯田的含水量 ，在种植农作物的第１年里就可超过坡地的土壤含水量。（２）梯田含水量与坡地含水量之间的差 异不因梯田耕作年代的增加而增加。与土壤养分的贮积过程不同，坡地修建梯田以后，土壤含水量 的回升过程主要发生在建成后的第１年。结果（表３）表明，建成８年后的梯田与建成２年的梯田 ，在含水量上没有太大差异。说明耕作两年以上的梯田，其土壤含水量在同一年份里，如果种植相 同的作物，差异较小。（３）新修梯田种植不同的作物，蓄水效应有较大差异。理论上讲，同一地 区的梯田在同一年内接纳的降水量是相等的。与坡度相同的坡地进行比较，减少的径流量也应该是 相等的。但是如果种植的作物不同，在生长季节里的耗水量差异较大，收获后土壤含水量观测值有 较大差异。布置于同一块梯田和同一块相邻坡地（对照）的试验观测结果（表４）表明，当年长势 好，产量高的处理，收后土壤水分含量较低。也就是说当年生长量大，对梯田土壤水分利用率高的 农作物，留茬含水量较少。３．梯田的增产效应修建梯田可以减少水土流失，积累农田养分，增加 土壤含水量，培肥土壤，另一方面可以显著地提高农作物产量。新修梯田由于土壤养分在土层中有 利于作物生长的分布规律被打乱，修建过程中对土层的翻动散墒造成土壤水分下降等原因，建成梯 田后的第１季农作物一般是减产的，但如果能在修建梯田的施工过程中，还原２０ｃｍ的表层＂活 土＂，建成梯田后种植的第１茬作物，则可以不减产或略有增产（见表５）。从前文分析结果可见 ，新修梯田土壤养分含量的降低程度小于土壤水分的降低程度。表明还原２０ｃｍ表层＂活土＂的 人工修建梯田过程，对土壤的不利影响主要在于使含水量严重降低。因此试验处理中，那些生长期 与定西试区降水集中期重叠较多的作物表现为当年增产，例如洋芋和胡麻。由于这类作物在梯田建 成后的第１年长势较好，对当年土壤水分、养分利用率较高，因此下茬作物的产量相对较低。１９ ９３年选择试区种植面积最大的作物（小麦）为指示作物，对不同年份修建的梯田及不同坡度坡地 的产量情况进行多点调查。结果（表６），建成３年以上的梯田较１０度左右的坡地每亩增产小麦 ２０％以上。随着建成梯田后耕作年代的增加，产量有增加的趋势。５～２５度坡地产量观测结果 表明，随着坡度的增加，其产量显著下降。据观测结果计算，在定西试区条件下，农田坡度每增加 ５度，其亩产量降低１６．６ｋｇ左右。换一句话说，坡度越大的坡地修建梯田后增产效果更显著 。三、试验小结３年来的试验研究和观测分析结果表明，在梯田蓄水保肥、培肥土壤与作物生长对 土壤水肥利用的共同作用下，梯田贮肥蓄水效应和动态变化主要有以下特点：１．刚建成的梯田， ０～１００ｃｍ土层的土壤含水量与建前坡地相比，均低２～３个百分点。人工修建梯田，部分还 原耕层＂活土＂，０～５０ｃｍ土层的土壤养分含量与坡地差异不大。２．梯田建成后的第１年和 第２年，农作物的产量与坡地差异较小。梯田贮肥蓄水效应以上壤中含水量和养分含量的迅速增加 ，最终显著超过坡地为主要特征。３．建成３年以上的梯田，其贮肥蓄水效应以农作物产量的显著 增加为主要特征。其中土壤含水量与坡地的差异保持在一个相对稳定的数值上，养分含量有持续增 长的趋势。梯田土壤水肥的蓄积与农作物产量的动态变化@刘和斌，年永录$甘肃省农科院旱农所 （对照）的试验观测结果（表４）表明，当年长势好，产量高的处理，收后土壤水分含量较低。也 就是说当年生长量大，对梯田土壤水分利用率高的农作物，留茬含水量较少。３．梯田的增产效应 修建梯田可以减少水土流失，积累农田养分，增加土壤含水量，培肥土壤，另一方面可以显著地提 高农作物产量。新修梯田由于土壤养分在土层中有利于作物生长的分布规律被打乱，修建过程中对 土层的翻动散墒造成土壤水分下降等原因，建成梯田后的第１季农作物一般是减产的，但如果能在 修建梯田的施工过程中，还原２０ｃｍ的表层＂活土＂，建成梯田后种植的第１茬作物，则可以不 减产或略有增产（见表５）。从前文分析结果可见，新修梯田土壤养分含量的降低程度小于土壤水 分的降低程度。表明还原２０ｃｍ表层＂活土＂的人工修建梯田过程，对土壤的不利影响主要在于 使含水量严重降低。因此试验处理中，那些生长期与定西试区降水集中期重叠较多的作物表现为当 年增产，例如洋芋和胡麻。由于这类作物在梯田建成后的第１年长势较好，对当年土壤水分、养分 利用率较高，因此下茬作物的产量相对较低。１９９３年选择试区种植面积最大的作物（小麦）为 指示作物，对不同年份修建的梯田及不同坡度坡地的产量情况进行多点调查。结果（表６），建成 ３年以上的梯田较１０度左右的坡地每亩增产小麦２０％以上。随着建成梯田后耕作年代的增加， 产量有增加的趋势。５～２５度坡地产量观测结果表明，随着坡度的增加，其产量显著下降。据观 测结果计算，在定西试区条件下，农田坡度每增加５度，其亩产量降低１６．６ｋｇ左右。换一句 话说，坡度越大的坡地修建梯田后增产效果更显著。三、试验小结３年来的试验研究和观测分析结 果表明，在梯田蓄水保肥、培肥土壤与作物生长对土壤水肥利用的共同作用下，梯田贮肥蓄水效应 和动态变化主要有以下特点：１．刚建成的梯田，０～１００ｃｍ土层的土壤含水量与建前坡地相 比，均低２～３个百分点。人工修建梯田，部分还原耕层＂活土＂，０～５０ｃｍ土层的土壤养分 含量与坡地差异不大。２．梯田建成后的第１年和第２年，农作物的产量与坡地差异较小。梯田贮肥蓄水效应以上壤中含水量和养分含量的迅速增加，最终显著超过坡地为主要特征。３．建成３年以上的梯田，其贮肥蓄水效应以农作物产量的显著增加为主要特征。其中土壤含水量与坡地的差异保持在一个相对稳定的数值上，养分含量有持续增长的趋势。梯田土壤水肥的蓄积与农作物产量的
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