钟山县主要水稻土利用与肥力变化研究

2023-01-26

耕地是农业生产的基础物质资料, 关系到人类的生存与发展。农业作为人类的第一产业, 其发展历史经历了漫长、曲折、复杂的过程, 只有农业的发展, 才能保证人类其他生产活动的延续, 才能有其他产业的生存和发展。我国是拥有十几亿人口的大国, 耕地面积在城镇化、工业化进程中逐年减少, 从中长期来看中国人增地减的趋势难以逆转[1]。更为严重的是, 耕地质量在掠夺式的耕作模式下不断退化。耕地质量预警始终是困惑耕地质量研究的难题, 其主要原因是耕地质量相关数据难以获取, 很难及时掌握耕地质量的变化, 因此难以预测其变化趋势。耕地是农业生产最基本的自然资源, 如果没有耕地的存在, 农业生产根本无从谈起。耕地虽然是一种可更新的资源, 但其前提条件是必须加以合理利用和妥善保护, 否则, 在人类生产活动作用下, 加速和扩大了自然因素作用所引起的土壤侵蚀, 从而破坏了土壤肥力, 危害农业生产, 土壤侵蚀还会使大量泥沙流入河川, 造成水库淤积、河道阻塞, 由此而引起下游沿岸泛滥成灾, 冲毁大片耕地, 使土壤资源受到严重损失。最后的结果必然是土壤肥力下降, 导致土地贫瘠, 甚至变成荒漠。土壤肥力是土壤生产力的基础。土壤质量的变化对农业的可持续发展影响最为直接、深刻和长远。土壤有机质含量和土壤中的氮、磷、钾等肥力因子是土壤质量的重要影响因子, 它们也是相对容易受人类活动 (如耕地的利用方式、利用水平、施肥种类和数量等) 作用改变的土壤质量因素[2]。

研究一定时段内主要水稻土利用与肥力因子的变化及其响因素, 揭示主要水稻土变化的方向和速率, 对于提高广西钟山县主要水稻土地质量, 弥补该县耕地数量不足, 是保证该县粮食安全的重要措施, 具有现代科学意义和生产实践价值。该县自2008年以来, 重点对辖区主要水稻土利用与肥力变化进行6年监测。其主要做法是:农民通过农业技术培训, 自主耕作, 定时记录其利用方式、施肥状况、产量水平;农业部门定期收集数据, 测定耕层土壤养分、监测数据统计分析和总结, 以掌握主要水稻土利用与肥力动态变化规律。观测结果可为今后合理保护与利用水稻土资源, 指导农民“科学、经济、环保”施肥, 提高肥料利用率, 降低农业生产成本, 促进农业节本增效和农民增产增收等提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 监测田概况

钟山县有水田1.2 8万h m2, 占耕地总面积73.83%, 是典型的商品粮生产基地县。从64个水稻土中选择4个面积最大并具代表该县主要水稻土作为土地利用与肥力变化定位监测点, 分布在4个乡镇4村。其中, 设在回龙镇泉岭村土地利用与肥力变化定位监测点土种为石灰性田 (F72) , 面积933 m2, 代表2333 hm2石灰性田;设在石龙镇石龙村土地利用与肥力变化定位监测点土种为潴育黄泥田 (B11) , 面积1133 m2, 代表4133 hm2潴育黄泥田;设在同古镇同古村土地利用与肥力变化定位监测点土种为潴育沙泥田 (B32) , 面积467 m2, 代表2333 hm2潴育沙泥田;设在燕塘镇燕塘村土地利用与肥力变化定位监测点土种为潴育杂沙田 (B51) , 面积667 m2, 代表1000 hm2潴育杂沙田。4个土地利用与肥力变化监测点基本反映了该县水稻土利用与肥力变化趋势, 体现该县对主要作物生产基地土地利用与肥力变化重点监测。

1.2 监测方法

农民通过农业技术培训, 自主耕作, 定时记录其利用方式、施肥状况、产量水平与农田保护方法等。每年秋后, 农业部门定期收集数据, 测定耕层土壤养分, 对监测数据统计分析和总结。

2 监测结果

2.1 耕作制度

2008—2013年该县4个主要水稻土监测点的耕作方式为:稻—稻—冬闲, 稻—花生—冬闲, 稻—马蹄—冬闲, 春闲—稻—冬闲, 稻—大豆—冬闲, 稻—秋红薯—冬闲。

2.2 施肥水平

农业科学研究表明, 水稻所需营养的2/3靠地力提供[3], 当土壤中养分不能满足水稻生长发育的需求时, 须靠施肥来补充[4]。化肥对世界粮食生产的贡献达40%~60%。氮素是限制作物生长和产量形成的主要因素, 氮肥的管理是养分管理的核心和重点, 它不仅关系到作物的高产、优质, 而且使用不当还会给环境造成严重威胁;磷是植物生长过程中许多关键代谢功能必不可少的元素, 而且施磷过多过少, 都会产生严重不良后果;钾是植物生长所需的必需元素, 正常的钾含量有助于提高植物对冻害、干旱、高温、强光照等恶劣外部环境的抗逆性, 足够的钾供应也会减少病虫害的发生;有机肥含有机质和腐殖质, 可缓和土壤酸碱性变化, 能改良土壤结构, 协调土壤的水、肥、气、热, 增强土壤的通气透水能力和保肥、保水、供肥、供水能力, 对作物生长发育影响很大。

2.2.1 有机肥实物施用量

从年份来看 (见表1) , 2008—2013年该县4个主要水稻土监测点有机肥实物施用量最多的是2008年, 点平均为3750 kg/hm2, 最少的是2013年, 点平均为863 kg/hm2;从土种来看, 有机肥实物施用量最多的是B11, 年平均为5612 kg/hm2, 最少的是B51, 年平均为500 kg/hm2;从作物来看, 水稻作物, 石灰性田 (F72) 年平均施用猪粪灰700 kg/hm2;潴育黄泥田 (B11) 年平均施有机肥5163 kg/hm2;红薯作物, 潴育沙泥田 (B32) 造平均施用粪水分别为2875 kg/hm2;花生作物, 潴育杂沙田 (B51) 造平均施用施猪粪灰500 kg/hm2。

注:农家肥包括猪粪灰、粪水、干稻草。

2.2.2 化肥实物施用量

据统计 (见表2) , 2008—2013年该县4个主要水稻土监测点造平均化肥实物施用量714.4 kg/hm2, 比2008年造平均化肥实物施用量 (615.1 kg/hm2) 增加16.14%。其中:早稻 (23造次) 平均化肥实物施用量822.5 kg/hm2, 比2008年早稻化肥实物施用量 (748.1 kg/hm2) 增加9.95%;晚稻 (11造次) 平均化肥实物施用量848.9 kg/hm2, 比2008年晚稻化肥实物施用量 (703.5 kg/hm2) 增加20.67%;花生1造次施用化肥实物量375 kg/hm2;大豆1造次施用化肥实物量187.5 kg/hm2;马蹄3造次平均施用化肥实物量2100 kg/hm2;红薯2造次平均施用化肥实物量135 kg/hm2。

2.2.3 肥料有效养分施用量

据统计 (见表3) , 2008—2013年该县4个主要水稻土监测点造平均施N 170.9 kg/hm2、P2O5 67kg/hm2、K2O 103.5 kg/hm2, N、P2O5、K2O之比为1∶0.39∶0.61, 比2008年该县4个主要水稻土监测点造平均施肥 (N 133.9 kg/hm2、P2O5 32.8 kg/hm2、K2O 85.3 kg/hm2) 增加N 27.63%、P2O5 103.96%、K2O 21.34%。其中, 2013年该县4个主要水稻土监测点早稻 (见表4) 平均施N 171.3 kg/hm2、P2O5 53.5kg/hm2、K2O 52.2 kg/hm2, N、P2O5、K2O之比为1∶0.31∶0.30, 比2008年该县4个主要水稻土监测点早稻平均 (N 160.9 kg/hm2、P2O5 30.8 kg/hm2、K2O92.7 kg/hm2) 增加N 6.46%、P2O5 73.70%、K2O-77.59%;2013年该县4个主要水稻土监测点晚稻平均施N 172.8 kg/hm2、P2O5 4.2 kg/hm2、K2O 121 kg/hm2, N、P2O5、K2O之比为1∶0.02∶0.70, 比2008年该县4个主要水稻土监测点晚稻平均施肥 (N 135.6 kg/hm2、P2O5 26.5 kg/hm2、K2O 108 kg/hm2) 增加N 27.43%、P2O5-84.15%、K2O 12.04%;花生1造次N、P2O5、K2O施用量分别为70.1 kg/hm2、72.8 kg/hm2、K2O 83.3kg/hm2, N、P2O5、K2O之比为1∶1.04∶1.19;大豆1造次施N 86.3 kg/hm2、P2O5 0.0 kg/hm2、K2O 0.0 kg/hm2, N、P2O5、K2O之比为1∶0∶0;马蹄3造次平均施N 327.5 kg/hm2、P2O5 288.8 kg/hm2、K2O 393.8 kg/hm2, N、P2O5、K2O之比为1∶0.88∶1.20;红薯2造次平均施N 74.5 kg/hm2、P2O5 9.6 kg/hm2、K2O 9.0 kg/hm2, N、P2O5、K2O之比为1∶0.12∶0.12。

2.3 产量

据资料统计 (见表5) 可以看出, 2008—2013年该县4个水稻土监测点水稻34造次平均 (早造23造次、晚造11造次) 产稻谷为6290.9 kg/hm2, 比2008年该县4个水稻土监测点水稻造平均产量 (6538.2 kg/hm2) 减产3.93%, 其中, 该县4个水稻土监测点早稻23造次平均产量为6579.8 kg/hm2, 比2008年早造稻平均产量 (7113.8 kg/hm2) 减产2.59%;晚稻11造次平均产量为6002.1 kg/hm2, 比2008年晚稻造平均产量 (5962.5 kg/hm2) 增产0.66%。花生1造产量为2250 kg/hm2, 黄豆1造产量为975 kg/hm2, 马蹄3造平均产量 (生) 为24250 kg/hm2, 红薯2造平均产量 (生) 为8475 kg/hm2。

2.4 土壤p H、有机质及氮磷钾养分状况变化

据资料统计 (见表6、表7) 可以看出, 2008—2013年该县主要水稻土壤p H、有机质及氮磷钾养分平均值与2008年平均值相比变化较大。耕层土壤p H、有机质及氮磷钾养分主要表现为“六升二降”, 即2013年耕层土壤平均值, p H=6.2, 含有机质35.4 g/kg、全氮2.12 g/kg、全磷0.51 g/kg、速效磷23.7 mg/kg、缓效钾167 mg/kg、全钾16.8 g/kg、速效钾53 mg/kg, 分别比2008年耕层土壤平均值上升8.77%、2.91%、12.17%、155.00%、33.15%0.60%、-5.62%、-10.17%。

注:土壤养分含量由广西壮族自治区土肥站测试中心采用常规分析测定 (下同) 。

2.4.1 p H

2013年该县4个水稻土监测点耕层土壤p H平均为5.8 (见表8) , 比2008年耕层土壤p H平均值 (5.7) 上升1.75%, 耕层土壤p H有了小幅度上升, 这与增施碱性肥料 (钙镁磷肥) 等有关。

2.4.2 有机质

2013年该县4个水稻土监测点耕层土壤有机质平均为38 g/kg (见表8) , 比2008年耕层土壤有机质平均 (34.4 g/kg) 上升10.47%, 耕层土壤有机质有了明显的积累。这与作物产量不断提高, 推广秸秆还田和商品有机肥工作力度不断加大等有密切关系。

2.4.3 全氮

2013年该县4个水稻土监测点耕层土壤全氮平均为1.93 g/kg (见表8) , 比2008年该县耕层土壤全氮平均 (1.89 g/kg) 上升2.12%, 耕层土壤全氮有了微少积累。这与2008年以来推广测土配方施肥技术, 促进该县施肥技术不断提高, 氮磷钾配方作物专用肥和商品氮肥推广应用, 加大氮肥施用量或施用次数等有密切关系, 使农田氮得到及时充分补充, 导致土壤中作物可利用的氮资源积累。

2.4.4 全磷、速效磷

2013年该县4个水稻土监测点耕层土壤全磷平均为0.59 g/kg (见表8) , 比2008年耕层土壤全磷平均 (0.20 g/kg) 上升195%;2013年该县4个水稻土监测点耕层土壤速效磷平均为36.5 mg/kg, 比2008年耕层土壤速效磷平均 (17.8 mg/kg) 上升105.56%。耕层土壤全磷、速效磷有了明显的积累。这与2008年以来推广测土配方施肥技术, 促进该县施肥技术不断提高, 氮磷钾配方作物专用肥和商品磷肥推广应用, 加大磷肥施用量或施用次数等有密切关系, 使农田磷得到及时充分补充, 为磷素在土壤中积累提供物质基础。

2.4.5 全钾、速效钾与缓效钾

2013年该县4个水稻土监测点耕层土壤全钾平均为18.4 g/kg (见表8) , 比2008年该耕层土壤全钾平均 (17.8 g/kg) 上升3.37%;2013年该县4个水稻土监测点耕层土壤速效钾平均为73 mg/kg, 比2008年耕层速效钾平均 (59 mg/kg) 上升23.73%;2013年该县4个水稻土监测点耕层缓效钾平均为109 mg/kg, 比2008年耕层缓效钾平均 (166 mg/kg) 下降34.34%。2013年该县4个水稻土监测点耕层土壤全钾有了微小提升, 速效钾有了明显提升。这与2008年以来该县推广测土配方施肥技术, 促进该县施肥技术不断提高, 氮磷钾配方作物专用肥和商品钾肥推广应用等有密切关系, 使农田钾得到及时充分补充, 为土壤中作物可利用的钾资源积累提供物质基础。

3 小结与讨论

3.1 施肥量和土壤质量发生明显的变化

2008—2013年钟山县主要水稻土利用与肥力变化监测结果表明, 该县主要水稻土耕层土壤造平均施N 170.9 kg/hm2、P2O5 67 kg/hm2、K2O 103.5 kg/hm2, 比2008年主要水稻土耕层土壤造平均增长N 27.63%、P2O5 103.96%、K2O 21.34%;土壤p H=6.2, 含有机质35.4 g/kg、全氮2.12 g/kg、全磷0.51 g/kg、速效磷23.7 mg/kg、缓效钾167 mg/kg、全钾16.8 g/kg、速效钾53 mg/kg, 分别比2008年上升8.77%、2.91%、12.17%、155.00%、33.15%、0.60%、-5.62%、-10.17%。由此可见, 土壤全氮、全磷、速效磷与施N、P2O5量呈正相关, 土壤全钾、速效钾与施K2O量呈负相关。

3.2 有机肥投入不足

2008—2013年钟山县主要水稻土利用与肥力变化监测结果表明, 该县主要水稻土有机肥的施用量不多, 与高产农田施有机肥量15000~22500 kg/hm2相比差距较大, 表现为“重用轻养、重无机轻有机、不合理施肥、施肥质量差”。有机肥施用量不足, 必将会造成土壤有机质入不敷出, 从而导致土壤有机质欠缺, 土壤的物理性状和化学性状向不良的方向发展, 使耕地质量下降, 对作物生产安全构成威胁, 也对农民的增产增收和农业的可持续发展极为不利。针对有机肥投入不足的现状, 必须立即行动起来, 采取切实可行的措施来应对: (1) 政府要积极采取行之有效措施, 因地制宜地恢复和发展粮肥轮作、豆科绿肥压青和冬种双低油菜或蚕豆等经济绿肥兼用型作物, 改变过去种植专用绿肥的传统, 使农民种一造双低油菜或蚕豆等获得经济和绿肥双丰收; (2) 推广机械化收割作物, 使作物秸秆能直接还田或用秸秆覆盖种植; (3) 政府补贴推广商品有机肥, 解决农民“施商品有机肥贵”的问题; (4) 相关部门要加强利用现代化宣传工具宣讲增施有机肥的益处、举办有机肥应用技术培训以及建立有机肥应用示范片等措施, 以促进土壤有机质含量不断提高。

3.3 N、P2O5、K2O施用比例不够合理

该县农业科学研究表明, 每生产100 kg稻谷需从土壤中吸收N 1.6~2.5 kg、P2O5 0.6~1.3 kg、K2O1.4~3.1 kg, N、P2O5、K2O之比为1∶0.5∶1.3。而该县2008—2013年主要水稻土利用与肥力变化监测结果表明, 6年造平均施N 170.9 kg/hm2、P2O5 67 kg/hm2、K2O103.5 kg/hm2, N、P2O5、K2O之比为1∶0.39∶0.61, 这表明N、P2O5、K2O比例不够协调, 长此以往, 必将导致土壤氮磷钾收支不平衡, 出现“多氮低磷少钾”现象。究其原因, 主要是还有部分农民的施肥观念不够正确, 存在重氮轻磷忽钾的思想。因此, 政府相关部门应加大力度, 有针对性地开展农业技术培训活动, 向农民讲清本域耕地地力家底, 使农民准确掌握当地耕地养分变化情况;大力推广测土配方施肥, 科学简化施肥程序, 方便农民合理施肥;根据不同土壤和作物适当增加磷 (钾) 的投入量或施用次数, 控制氮肥施用量或施用次数, 使氮磷钾施肥水平和土壤供肥能力达到平衡, 为作物提供足够养分, 防止耕地肥力下降。

3.4 推广高产、高抗水稻新品种, 提高水稻产量

2008—2013年钟山县主要水稻土利用监测结果表明, 该县主要水稻土水稻产量略降低的原因是由杂交稻改种优质常规稻。虽然优质常规稻遗传性状相对稳定, 农民在生产过程中可以自己留种, 节约水稻种子投资。但是, 优质常规稻在丰产性和抗病性上普遍存在不足, 尤其是对稻瘟病、纹枯病、白叶枯病的抗性相对较弱, 导致其产量不高, 平均产量在5250~6300 kg/hm2, 比杂交稻或超级稻的产量低15%~25%。因此, 为了提高水稻产量和品质, 必须适当减少优质常规稻种植面积, 扩大种植优质高产、抗病抗逆能力强、稻米品质达到国家或自治区标准的优质杂交稻或优质超级稻新品种 (组合) 的面积, 提高水稻产量和品质, 增加种粮效益。

摘要：为了研究广西钟山县主要水稻土利用与肥力变化情况, 在回龙、石龙、同古、燕塘等镇做了该县主要水稻土利用与肥力变化监测研究。结果表明, 2008—2013年钟山县主要水稻土每hm2造平均施N 170.9 kg、P2O5 67 kg、K2O 103.5 kg, 分别比2008年造平均施肥增加27.63%、103.96%、21.34%;6年平均土壤p H=6.2, 含有机质35.4 g/kg、全氮2.12 g/kg、全磷0.51 g/kg、速效磷23.7 mg/kg、缓效钾167 mg/kg、全钾16.8 g/kg、速效钾53 mg/kg, 分别比2008年上升8.77%、2.91%、12.17%、155.00%、33.15%、0.60%、-5.62%、-10.17%。

关键词：水稻土,耕作利用,耕作制度,肥力变化,广西钟山县