新垦红壤旱地不同熟化方法效应研究

王 芳，谢庭生

（1. 湖南省经济地理研究所，湖南 长沙 410004；2. 衡阳市第九中学，湖南 衡阳 421007）

新垦红壤旱地不同熟化方法效应研究

王 芳1,2，谢庭生1

（1. 湖南省经济地理研究所，湖南 长沙 410004；2. 衡阳市第九中学，湖南 衡阳 421007）

为了选择新垦红壤熟化的适宜方法，以新垦红壤旱耕地为对象，当地旱地习惯经营为对照，采用田间大区对比试验，研究了种植绿肥翻埋、深耕+施有机肥、象草茎叶易地还田、配方施肥等熟化方法对新垦红壤的熟化效应。结果表明：各熟化方法实施3 a后的熟化效应明显，较对照年径流深减少8.1%～45.1%、年泥沙流失量减少12.1%～58.1%；水稳性大团聚体总量均高，尤其0.5～1.0 mm粒级的水稳性团聚体含量显著高；耕层有机质含量提高了3.9%～19.6%，除配方施肥处理外，其他3个处理极显著提高；玉米增产22.7～58.6 kg/667m2，增产7.3%～18.7%，差异分别达显著和极显著水平；产投比由1.75提高到2.20，提高25.7%。

新垦红壤；熟化效应；种植绿肥；深耕增肥；秸秆还田；配方施肥

我国红黄壤总面积约2.18×106km2[11]，其中山地丘陵红壤约1.05×106km2，低岗地红壤面积占42.99%，约10%的后备土地资源可供开垦；在严格保护现有耕地的基础上，各地都适度开发了不少红壤旱地，此种地称“新垦红壤旱地”。由于红壤普遍存在着“酸、瘠、板、旱、蚀”等障碍因子，因此，新垦红壤旱地急需提高土壤肥力，这一工艺称“新垦红壤旱地熟化”。有关新垦红壤旱地熟化的方法，有以种植绿肥翻埋，以地养地[2-4]；深耕结合施有机肥[5-7]；秸秆还田[8-11]；配方施肥等。试验选择红壤区新垦坡地为研究对象，设计以上4种熟化方法为处理，以当地习惯施肥为对照，对不同熟化方法的熟化效应进行了比较研究，以期为红壤地区新垦旱地快速熟化提供理论指导和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验地在湖南省衡南县谭子山镇炮公村柿江中上游黄土岭，位于东经112°11'23''～112°54'13''，北纬27°06'07''～27°57'12''。属亚热带湿润季风气候；地貌为低岗地，坡度5～10°，成土母质为第四纪红土，土壤为四纪红土红壤，种植制度为玉米-冬闲。

表1 试验前土壤基本性状

设5个处理：A1，种植绿肥翻麦；A2，深耕+增施有机肥；A3，象草茎叶易地还田；A4，配方施肥；CK，习惯施肥法；试验小区长20 m，宽7.2 m，面积144 m2，不设重复，大区对比。试验前土壤基本理化性状见表1。各处理具体操作过程如下。A1采用鸟瓦雀稗草+草木樨+白三叶+红三叶+小冠花+串叶松香草各0.5 kg，混匀于春季撒播，播种前种籽要拌溶磷菌和干淤泥粉，以溶解土壤中的磷和接种根瘤菌，播种后盖河沙，苗期追尿素5 kg，刈割后追尿素5 kg。A2于2010年8月玉米收获后套耕，套耕前铺一层河沙，约15 000 kg/667 m2，犁第1犁后施堆厩肥2 000 kg/667 m2于犁沟内，再套耕3～5 cm。A3是在2010年9月象草刈割后铺一层河沙，将象草的茎秆砍成10 cm左右长短撒入沟内。撒溶磷菌粉剂0.1 kg/667 m2，淋人畜粪尿水500 kg/667 m2。A4以玉米全生育期所需要的养分量和土壤养分供应量及肥料利用率计算玉米的施肥量，整地前地面铺一层河沙。Ck依历年旱土玉米施肥方法进行，地面不铺河沙。

1.2 研究方法

试验布置在坡度为5.3°～8.2°的缓坡地段同一坡面上，垂直坡面并排分设5个试验小区；小区边界将塑料板埋入地下1 m，以免受侧渗的影响；不同小区间用砖砌埂，一是起隔离作用，二是便于田间操作；小区坡底建径流收集池；每小区内部微地形均是技术地貌，厢面坡度6.5°，即当地多数坡耕地坡度，顺坡分厢，厢宽包沟2.4 m。各小区除熟化措施不同外，其他自然条件基本相同。2010年冬分小区采集耕层土样化验、建径流池、布置A1、A2、A3区。2011年春根据化验结果计算各处理用肥量（CK施肥按当地旱土种玉米施肥法进行），玉米整地，施基肥、播种（株行距0.6 m×0.28 m）、田间管理、收获。玉米收获后将秸秆覆盖于土表，开始笫2个试验周期，直到2013年秋，历时整3 a。

2013年观测径流泥沙流失量，测耕层理化性质，水稳性团聚体用湿筛法测定；土壤有机质、全N采用元素分析仪测定（Vario MAX CN，德国） ；全磷用HCIO-H2SO 消化-钼锑抗比色法测定；pH值采用pH计测定，土水比1∶2.5[12]；玉米生长量调查、测产。

2 结果与分析

2.1 不同熟化方法的减流减沙效应

将测定的A1、A2、A3、A4、CK等处理径流深、泥沙流失量结果加权平均，按月份统计列如表2。A1、A2、A3、A4处理年径流深分别为572.3、567.4、543.7、957.6 mm，较CK减少45.1%、45.6%、47.8%、8.1%；年泥沙流失量分别为10.29、10.2、9.71、20.38 t/hm2，较CK减少55.6%、56%、58.1%、12.1%。可见，A1、A2、A3处理减流、减沙效应明显。这是因为：一方面，新垦红壤经采用不同熟化方法，结构改善，耕层加厚，保蓄水能力提高；另一方面，休闲期地表有秸秆覆盖，雨滴的动能被秸秆吸收，径流发生延后，径流程度降低，且秸秆可保护土表免受降雨的冲击，稳定土壤疏松多孔的结构，增加降雨入渗。A4处理的减流减沙效应差，这是因为配方施肥所施肥料为化肥，因而土壤熟化程度低，潜在的水土保持功能也差。在9～12月、1～2月、3～6月和7～8月，4个处理的月径流深均值分别为10.21、19.55、120.61、44.21 mm，减流效应分别为69.0%、59.4%、25.6%、40.6%；月泥沙流失量均值分别为0.11、0.46、2.37、0.92 t/hm2，减沙效应为76.8%、69.5%、35.2%、50.6%。新垦红壤熟化处理减流、减沙效应随径流和泥沙流失量的增加而下降，这与在干旱和半干旱地区的研究结果相反。其原因是该试验地在湿润地区，气候与土壤特点不同，湖南3～6月降雨量大，明显影响减流减沙效应。

表2 不同处理径流深、泥沙流失量差异

2.2 不同熟化方法改善土壤理化性质的效应

2013年试验结束后，取样测定耕层土壤水稳性大团聚体（>0.25 mm），结果汇总如表3。从表3可知，A1、A2、A3、A4、CK等处理耕层土壤水稳性大团聚体含量分别为54.26%、52.75%、50.72%、49.15%、48.52%，各熟化方法的土壤水稳性大团聚体总量均较CK高。；土壤大团聚体含量的提高是土壤结构改善的重要体现，说明几种熟化措施改善新垦红壤结构效应明显。2013年试验结束后，取样测定耕层土壤养分含量，结果汇总如表4。

表3 不同处理耕层水稳性大团聚体差异

表4 不同处理耕层养分含量差异

从表4可知， A1、A2、A3）、A4等处理耕层有机质含量分别为11.7、11.3、12.2、10.6 g/kg，相对于CK分别提高了14.7%、10.8%、19.6%、3.9%，除A4处理外，其他3个处理极显著提高（P<0.01），其中A3处理有机质提高突出，3 a平均年提高6.53%。前人试验结果是， 红壤果园套种园明草5年能使0～20 cm土层土壤有机质提高7.4%[14]。该试验提高幅度高于前人试验，这是因为：试验中的绿肥、深耕施的肥、埋象草均未计算在玉米目标产量施肥量中（玉米目标产量施肥量均施化肥），这样，各处理施用的有机肥全部用于提高养分含量；A1、A2、A3处理减流、减沙效应明显，径流、泥沙流失少，相应养分流失也少。从表4还可以看出，提高耕层养分含量的效应A3>A2>A1，这完全是各处理年内有机物量的多少和材料养分含量高低起作用，与有机质的品质也有关，A3处理虽然有机质提高幅度大，但有机质品质稍差；A4处理土壤有机质含量与试验前本底值比较有不同程度提高；CK与试验前本底值比较略有下降。各处理全氮、全磷、pH值的改善状况的差异与有机质的差异完全一样。

2.3 不同熟化方法改善玉米主要农艺性状效应

将2013年测定的A1、A2、A3、A4、CK等5处理的玉米主要农艺性状调查结果列如表5。A1、A2、A3处理玉米的株高、穗长、穗行粒数、百粒重均极显著高于CK，茎粗、穗行数显著高于CK；3个处理株高、穗长、穗行粒数、百粒重的均值分别为2.91 m，15.9 cm，39.2，31.6 g；A4处理株高、穗长、穗行粒数、百粒重均显著高于CK。这是因为，A1、 A2、A3处理实施3 a后，土壤理化性质大改善，尤其是作物生长所需的水、肥、气、热、光中“肥”这一短线因子提高较多，土壤供肥强度提高，故玉米生长好；A4处理尽管土壤理化性质只是稍有改善，但施肥针对性强，提高了肥料利用率，有利作物生长。

表5 2013年不同处理玉米主要农艺性状差异

3.4 不同熟化方法提高经济效益的效应

将A1、A2、A3、A4、CK等5个处理的各项经济效益指标列如表6。

表6 不同处理经济效益差异

从表6可知：（1）A1、A2、A3、A4处理提高玉米产量效应明显，与CK比较，增产22.7～58.6 kg/667m2，增产7.3%～18.7%，差异达显著和极显著水平。这是因为，种植绿肥翻压后能提高土壤养分，改善土壤通透性，降低土壤容重，促进土壤酸碱度趋于中性，能使土壤得到快速培肥改良[14]。深耕结合增施有机肥，能改善土壤的理化性质，增加作物产量[6]。2009年调查玉米秸秆粉碎翻埋4 a后作物产量，施用化肥+100%玉米秸秆粉碎翻埋处理较单施化肥增产25.47%[15]。实践证明，测土配方施肥技术，可以提高化肥利用率5%～10%，增产率一般为10%～15%，高的可达20%以上[17]。试验采用了种绿肥翻埋、深耕改土加增施有机肥、象草粉碎加粪水翻埋、配方施用化肥等措施，加速了新垦红壤的熟化[17]，因而玉米产量提高。（2）提高产量的效果A2>A1>A3>A4，很显然，这是熟化方法间的差异。（3）经济效益提高明显，A1、A2、A3和A4的产出分别为997.92、1039.36、984.2和938.84元/667m2，与CK比较，产投比由1.75提高到2.20，提高25.7%。投入减少，产出增加。

3 讨 论

新垦红壤尽管有酸、瘦、粘、旱、蚀等缺点，底子差，但采取种植绿肥翻埋等熟化方法后，可以减少径流和泥沙流失量，增加土壤大团聚体数量，改善土壤结构，提高土壤有机质等养分含量，供肥强度增大，且土壤pH值趋于中性，作物适生环境得到优化。在熟化的新垦红壤上种植玉米，增产7.3%～18.7%，产投比由1.75提高到2.20，提高25.7%。因此，可以认为，种绿肥翻埋等方法是快速培肥新垦红壤的重要而有效的措施，应在红壤岗丘区及类似地区应用推广。从试验的综合效应来看，以种植绿肥翻埋，以地养地方法较好，简单易行，改土效果好；深耕+增施有机肥改土效应最优，但用工作所需物料较多，只可在劳力充足的地方实施；象草易地还田改土效应好，尤其是提高土壤有机质含量效果突出，在种象草、篁草（造纸原料）的地方及周边地区可普遍应用，以减少污染源；配方施肥能增产，减少投入，提高产投比值，对新垦红壤熟化有一定的作用，各地应积极应用推广，以减少氮的用量，增加磷钾的用量，使养分供需平衡。新垦红壤在成土过程中，由于具有良好缓冲性能的表土层在大规模的工程实施中消失，加上短时间内人为高强度的搅动（整地、中耕），施用化学肥料，破坏了土壤团粒结构，加速了土壤的酸化趋势和有机质的分解速率。因此，在新垦红壤熟化改良过程中，除增加有机物的投入外，应尽量做到免耕、少耕、覆盖、留荏、间种、套种、带种、轮种等，以降低有机质的矿化率及降雨对土壤的侵蚀作用，以利于土壤养分物质积累。

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（责任编辑：高国赋）

Effects of Different Curing Methods on Newly Reclaimed Red Upland Soil

WANG Fang1,2，XIE Ting-sheng1
（1. Hunan Economic Geography Research Institute, Changsha 410004, PRC; 2. Hengyang No.15 Middle School, Hengyang 421007, PRC）

In order to select a proper way to cure the newly reclaimed red soil, this study has been conducted to test the curing effects of ploughing in grown green manure, deep tillage with organic fertilizer use, elephant grass returning to f eld ex situ and the formula fertilization on newly reclaimed red upland soil with the local upland conventional management as the control and by field regional contrast. The results indicate that the curing effects of the different curing methods practised for 3 years have been signif cant, the annual runoff has been decreased by 8.1%～45.1% and the annual sediment loss has been reduced by 12.1%～58.1%, compared with the control. The amount of soil water-stable macro-aggregate has been high, especially the 0.5～1.0mm-level soil water-stable macro-aggregate. The organic matter content in the arable layer has been increased by 3.9%～19.6% signif cantly with the other 3 treatments except the formula fertilizer treatment. The corn yield has increased by 22.7～58.6 kg per 667m2, up 7.3%～18.7%, signif cantly or more. The input-output ratio has increased by 25.7% from 1.75 to 2.20.

newly reclaimed red soil; curing effect; grown green manure; deep tillage for higher fertility; straw turnover; formula fertilization

S567

：A

：1006-060X（2015）11-0060-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.11.019

2015-07-06

国家自然科学基金项目（2014-4121192）；湖南省科技支撑计划项目（2009JT4013）

王 芳（1971-），女，陕西昔阳县人，副研究员，主要从事地理学教学和土地利用研究。