第七章农田土壤保护与培肥

第七章农田土壤保护与培肥 第一节耕地土壤现状及存在的问题第二节农田保护第三节农田培肥第四节节水抗旱技术

本章提要 土壤次生盐碱化农田保护逆境土壤土壤侵蚀节水农业水分利用率概念与术语

本章重要问题 ⃟农田土壤存在的主要问题 ⃟农田保护的意义及主要措施 ⃟农田持久生产力理论与土壤培肥 ⃟节水农业与农田水分调控技术

土壤是宝贵的农业自然资源。农作物产量的高低、收成的多少，很大程度上取决于农田土壤生产力，取决于农田土壤肥力的高低。土壤是宝贵的农业自然资源。农作物产量的高低、收成的多少，很大程度上取决于农田土壤生产力，取决于农田土壤肥力的高低。农田养护包括地力培养和农田保护两个方面：地力培养要做到充分用地、积极养地、以用促养、以养保用。用养结合、用养协调，保持土壤“地力常、新、壮”. 农田保护指保护耕地面积和改善农田环境，减少土壤侵蚀和污染，减轻自然灾害的危害。做好农田养护，可以增强农业发展后劲，是农作物全面、持续高产稳产的重要基础。

第一节耕地土壤现状及 存在的问题一、耕地现状二、农田土壤存在的问题

一、耕地现状 耕地面积逐年减少。29年间净减少1560万hm2平均每年减少53.8万hm2。而在此期间人口却急剧增加，净增4亿多，人均占有耕地面积也因此减少到了0.092hm2，约有1／3的省份人均耕地面积下降到了667m2以下；近年来又实行了基本农田保护制度，耕地面积减少的势头得到了一定程度的控制，但每年减少量仍在30万hm2以上，土地的连年大量减少，已经成为我国经济持续稳定发展的主要限制因子之一。

耕地减少的原因主要有： ①农业用地内部调整，改为果园或改挖为鱼塘等，大多数年份由于农业内部用地调整减少的农田面积约占总农田面积减少量一半； ②城市建设、乡镇企业和农民建房及开发区建设占地严重； ③工矿用地面积增加，受开发热的影响，许多地方乱开采乱占地，使耕地遭到破坏； ④交通用地增加，如高速公路建设及其他道路修建占地等。应当指出，非农业用地一般具有不可恢复性，耕地一旦改为它用，很难再复原为农田。

二、农田土壤存在的问题 （一）水土流失我国是世界上水土流失比较严重的国家之一。从多年统计资料看，我国水土流失面积呈逐年增加趋势，新中国成立初期我国水土流失面积150万km2，目前已增加到183万km2，约占全国土地面积的1／5；我国每年因水土流失侵蚀掉的土壤总量达50亿t，大约占全世界土壤流失量的1／5；

⃟以黄土高原地区最为严重．该区耕地水土流 失面积占其总耕地总面积的70%以下； ⃟西南地区其次，耕地水土流失面积占总耕地面积50%以上； ⃟第三是东北地区，水土流失耕地面积占当地总耕地面积的40%。

(二)土地沙化 我国沙化土地面积约为33.4万km2，占全国土地面积的3.5%。还有具有沙漠化潜在危险的土地160.7万km2。我国土地沙漠化的形成除自然因素外，人为造成的草原植被破坏是土地沙漠化的直接原因。因此，沙漠化以农牧交错带最为严重。目前整个西北地区沙漠化面积以约每年10万hm2的速度扩展，其扩展方向是自西北向东南蔓延。

(三)土壤次生盐渍盐碱化 已有的统计资料表明，我国盐渍化(碱化)耕地面积总的变化趋势足逐年增加，已从1976年的706万hm2增加到了1992年的763hm2，约占总耕地面积的6%。造成土地次生盐渍(碱)化面积增加的原因主要有以下几4个方面： —是北方干旱半干旱地区的灌溉农田面积扩大，这一地区用于灌溉的水量有限，但蒸发量大，盐分向上移动大于下向淋洗的数量；

二是灌溉不合理，过量灌溉不仅浪费了宝贵的水资源，也引起地下水位上升，地下水借助毛管作用能够上升至地表，水分被蒸发掉后盐分留在了土壤中，导致表层土壤盐分积聚；二是灌溉不合理，过量灌溉不仅浪费了宝贵的水资源，也引起地下水位上升，地下水借助毛管作用能够上升至地表，水分被蒸发掉后盐分留在了土壤中，导致表层土壤盐分积聚；三是近十多年来水利设施特别是农田水利工程设施老化，排灌不畅，地下水位难以得到及时有效的控制；四是农田耕作、土壤培肥不合理，土壤物理化学性质劣化，肥力下降导致土壤盐碱危害加重.

（四）耕地土壤贫瘠化 耕地土壤贫瘠化是指耕地在利用过程中，投入到耕地中的养分物质数量不足以弥补同期由于作物收获、水土流失等原因造成的从耕地中移走的养分物质数量，从而导致土壤肥力和土地生产力下降的现象。土壤有机质作为土壤肥力的基础物质，在协调水、肥、气、热各肥力因子之间关系方面起着十分重要的作用，它含量高低在一定程度上代表土壤肥力的高低，决定着土地的生产力水平.

而且长期以来，施入农田的肥料品种单一，表现出氮肥多、磷肥少、钾肥不足，导致作物对土壤中某些营养元素，如钾素等的耗竭。此外，由土壤侵蚀引起肥沃的表土流失，也是导致土壤肥力水平下降的另外一个重要原因。而且长期以来，施入农田的肥料品种单一，表现出氮肥多、磷肥少、钾肥不足，导致作物对土壤中某些营养元素，如钾素等的耗竭。此外，由土壤侵蚀引起肥沃的表土流失，也是导致土壤肥力水平下降的另外一个重要原因。特别是在贫困地区。由于这些地区的生态环境尚处在恶性循环之中，当地燃料短缺，人们将秸秆等物质大量地用做燃料而导致向农田有机物质投入减少，土壤培肥变得很困难。

(五)土壤污染 土壤污染不仅对农作物及农田生态环境造成危害，污染物通过食物链最终进入人体，还会危害人体健康。造成农田土壤污染的原因主要有：工业和乡镇企业排放的各类废弃物、农用化学物质的过量使用以及畜禽粪便和生活垃圾的不适当堆放等。尤其要指出的是，从20世纪50年代开始，我国就在部分地区推广污水灌溉，至今已有40多年的历史。

近年来，每年排放的污水约有20%被用于农田灌溉。污水灌溉缓解了农业用水不足，有时还可为作物提供养分物质。但同时也将大量的污染物质带入农田，这些污染物质除对农作物造成急性危害外，其中的重金属等一旦进入土壤就很难被移走，由此可能造成长期性环境污染。近年来，每年排放的污水约有20%被用于农田灌溉。污水灌溉缓解了农业用水不足，有时还可为作物提供养分物质。但同时也将大量的污染物质带入农田，这些污染物质除对农作物造成急性危害外，其中的重金属等一旦进入土壤就很难被移走，由此可能造成长期性环境污染。因此，保护农田土壤，使之免受污染是当前保护农村生态环境、加强生态建设的重要任务之一。

第二节农田保护 一、农田土壤水蚀状况二、农田水土流失的治理三、农田土壤风蚀的治理四、农田土壤盐碱的治理五、污染土壤的改良利用

农田保护指农田不受自然与人为的破坏，防止跑土跑水跑肥，保护作物正常生育。农田保护指农田不受自然与人为的破坏，防止跑土跑水跑肥，保护作物正常生育。世界上许多国家的不少地区，人们滥用土地的做法，每年都使大片土地受到侵蚀，使土地成为逆境土壤，使土地资源受到严重损失。逆境土壤通常是指存在着对植物生长有各种限制因素的土壤，即那些受干旱、盐碱、洪涝、污染、养分缺乏等因素胁迫，影响植物正常生长的土壤。逆境土壤包括沙漠及沙漠化土地，受侵蚀的土壤、盐渍土、受各种污染物质污染的土壤以及养分严重缺乏的土壤。其形成是各种自然因素和人为因素综合作用的结果。

一、农田土壤水蚀状况 水蚀对土壤影响十分严重。土壤微粒在水的作用下可产生垂直或沿地表的横向运动。据美国农业部估计，由于土壤侵蚀，美国1.67亿hm2农田平均流失16.8t／hm2，超过了允许流失的限额。在自然情况下，形成25.4mm表层土壤，需历时300-1000年，甚至还更长，土壤的消失是最难以挽回的。

我国目前水土流失面积已达367万km2，每年损失土壤逾50亿t。严重的水土流失造成土壤肥力衰退，水旱灾害频繁，农作物产量低而不稳，人民生活受到严重影响。我国目前水土流失面积已达367万km2，每年损失土壤逾50亿t。严重的水土流失造成土壤肥力衰退，水旱灾害频繁，农作物产量低而不稳，人民生活受到严重影响。在多雨地区，土壤颗粒在水力的作用下，被冲积到江河、湖泊和海洋中去。据报道，中等雨滴直径为6mm、降水强度10cm／h的暴雨，在1m2的土壤表面可产生1.2W的动能，承受的动能将是800W／hm2，其对土壤的冲击作用是巨大的。此外，暴雨造成的地表径流也是土壤侵蚀的重要因素。

坡地农田“三跑”是低产的主要原因。“跑水、跑土、跑肥”的主要方面是“跑水”。坡地农田“三跑”是低产的主要原因。“跑水、跑土、跑肥”的主要方面是“跑水”。坡地土壤在一般情况下大气降雨落至地表后，其中一部分渗入土体，大部分沿斜坡径流，特别在降雨强度较大与覆被率极低的情况下，地表径流的出现尤为迅速。不同坡地上的水土流失与坡度成正比。据陕西绥德水土保持试验站观测，若以坡度140的径流量与土壤流失量为100，当坡度为200—230时径流量为137、流失量为131，坡度增至280—290时，径流量为140、流失量为252。

四川省水利科学研究所的观测证明，坡度愈大，水土流失也愈大。由于水土流失，坡地土壤水分状况恶化，干早就成为坡地低产的重要原因。四川省水利科学研究所的观测证明，坡度愈大，水土流失也愈大。由于水土流失，坡地土壤水分状况恶化，干早就成为坡地低产的重要原因。水土流失与坡度的关系因此，对坡地农田必须采取水土保持措施，控制“三跑”，增强“三保”(即保水、保土、保肥)能力，从而使坡地土壤的有效肥力不断提高。

二、农田水土流失的治理 水土流失，是指在陆地表面由外力引起的水土资源和土地生产力损失和破坏作用。水土流失遍及范围很大，严重区在西北黄土高原和南方丘陵山地。黄土高原由于植被破坏和土壤质地松软，土壤侵蚀最重，不少面积的土壤侵蚀模数高达5000t／km2以上。

长江中上游等一些山区，森林覆盖率由20世纪50年代的40%左右，到目前已降为20%左右，甚至更低些。有些流域土壤侵蚀模数也达1200—3000t／km2。长江中上游等一些山区，森林覆盖率由20世纪50年代的40%左右，到目前已降为20%左右，甚至更低些。有些流域土壤侵蚀模数也达1200—3000t／km2。对长江的某些大支流流域计算，以当地生产粮、油、糖总产量与土壤流失总量相比，每生产1kg粮油糖是以47-53kg土壤泥沙流失为代价换取的。另一方面，随着植被破坏和土壤流失，土壤贮水的能力大大下降，造成中旱大灾，流失的土壤在平原河床堆积，影响河水宣泄能力，又出现中雨大灾，加重了水旱灾害的频度与强度。

（一）保护性作物种植 1.保护性作物布局农作物按它们的水土保持效能分为三大类： (1)中耕作物如玉米、高粱、棉花、马铃薯、烟草等，行株距较大，植株对地面的覆盖度小，经常中耕松土，连年种植常促使土壤结构破坏，导致径流量和冲刷量加大，而引起土壤侵蚀。

保护性作物布局 (2)密植作物如小麦、大麦、莜麦、谷子、糜子、大豆、花生等禾谷类和豆类作物，保持水土的作用较好。 (3)二年生与多年生牧草如草木樨、苜蓿、沙打旺、小冠花等，覆盖面积大，时间长，能缓冲雨滴冲击地面，根系能穿插挤压土壤，形成团聚体，有大量有机质还田，改良土壤结构，使土壤具有良好的渗透性，水土保持作用最大。

在种植制度中栽培密植作物、多年生牧草等有利于水土保持。在作物布局中，应尽可能避免防侵蚀能力差的中耕作物长期连作。在可能条件下，最好把防侵蚀作用强的牧草同一年生作物结合起来。在种植制度中栽培密植作物、多年生牧草等有利于水土保持。在作物布局中，应尽可能避免防侵蚀能力差的中耕作物长期连作。在可能条件下，最好把防侵蚀作用强的牧草同一年生作物结合起来。美国研究资料表明，中耕作物插入密播作物，在中等坡地上能有效地控制径流和侵蚀，每年土壤侵蚀模数，休闲为140t／hm2，连作棉花为50t／hm2，玉米与覆盖作物二年轮作为25t／hm2，玉米、棉花、小麦与胡枝子轮作为20 t／hm2。

我国甘肃天水水土保持试验站进行草田轮作对比试验，轮作地的冲刷量平均减少26.2%。我国甘肃天水水土保持试验站进行草田轮作对比试验，轮作地的冲刷量平均减少26.2%。在一个山区坡地上，为了保持水土，—般是坡上部造林，中下部种植果树，坡底种植一年生作物。

2.间作、混作和套作 间混套作可以增加地面覆盖度，延长覆盖时间减轻水土流失，是山区丘陵保持水土的重要措施。据陕西延安水土保持站研究，苏丹草单作时，覆盖度为70%，与草木樨间作时，覆盖度为90%，覆盖度的增加可减弱雨水对土壤的冲击，减少水土流失。据天水水土保持试验站测定，扁豆与青稞混作比扁豆单作时的水土流失量要少90%。

在平原风沙区，建立农田防护林体系； 营造刺槐等薪炭林，发展泡桐实行农桐间作； 发展苹果、梨、葡萄、枣、桃、杏等果树，实行果农间作； 发展紫穗槐、柠条、簸箕柳、沙柳等灌木，乔、灌、草等相配合，种植绿肥牧草； 发展沙打旺、草木樨、苜蓿、田菁、柽麻等，选择适沙性较强的避风沙较好的小麦、谷子、棉花、花生、瓜类等作物，实行粮、经、菜、肥间作轮作。

建立起林草农复合层片生物结构，增加植被覆盖，利用植物防风固沙，改善田间小气候，稳定近地面大气层水热动态，是风沙区农田保护的根本措施。建立起林草农复合层片生物结构，增加植被覆盖，利用植物防风固沙，改善田间小气候，稳定近地面大气层水热动态，是风沙区农田保护的根本措施。平原风沙区种植绿肥牧草，实行粮肥间作，也是稳产增收的有效措施。河南开封县刘堂牧场在800hm2飞沙地上种植沙打旺，产鲜草量1000～2000kg／hm2，适应性好，生命力强，在风沙危害严重的情况下，不少禾苗干枯，而沙打旺却生长茁壮。

3.带状种植 带状种植就是条带种植，是沿着坡地等高线划分成若干条带，在各条带上交互和轮流种植密生作物与疏生作物或牧草。在空间上是带状间作，在时间上是草田轮作。保护性作物覆盖着地面，能防止雨水对地面的冲击，减缓径流，拦截泥沙，阻拦疏生作物带冲下来的水土，防止土壤侵蚀。

带状种植的条带最好符合于等高线，在坡度较大时，最好和梯田相结合。带状种植的条带最好符合于等高线，在坡度较大时，最好和梯田相结合。在地陡、雨量多而强度大、土壤紧实吸水性能小的地区，条带窄一些。相反，条带应宽一些。如坡度为120—150时，可设置10—20m宽的条带；坡度为150—200时，条带宽度只宜5—10m。

带状间作 农作物带状间作就是用疏生作物(玉米、高粱、棉花等)和密生作物(小麦、大麦、谷子、糜子等)成带状相问种植。带的宽度一般3—5m。草田带状间作就是用牧草与农作物成带状相间种植。玉米地对水土流失的控制力较差，苜蓿地可截留较多的水土，玉米与苜蓿成带状交替种植，减少水土流失的效果显著。据辽宁阜新市水土保持站观测，实行草田(苜蓿、草木樨)与高粱带状间作后，径流量比高粱单作减少78%，冲刷量减少92%。

(二)保护性土壤耕作 1.等高耕作法在坡耕地上，耕作播种沿等高线进行，所形成的等高小垄与作物作为减缓水向下流动的障碍物，可以减少径流，减小水蚀，增加土壤水分，起到保土保水的作用，在缓坡地作用较大. 美国许多研究资料表明，等高耕作比顺坡上下耕作水蚀减少25%—76%。

陕西延安水平沟种植法： 沿等高线用山地犁开沟，沟深0.27—0.33m，幅宽0.53—0.66m，可以加深耕作层，拦截径流，减少土壤冲刷，起到保水、保土、保肥、保墒和抗旱、抗寒、抗倒伏的作用。据测定，当坡面小于200时，在普通降雨情况下，水平沟与平作比较，径流减少80%，土壤冲刷减少90%左右。它适用于250以下的山坡地，宜种糜谷、小麦、豆类、马铃薯等作物。这种耕作法投资小，方法简单，见效快，易普及推广.

2.沟垄耕作法 通过耕作在地面上形成较大的沟和垄，能更有效地控制土壤侵蚀的一类耕作法。它一般也是按等高线进行，适于在较大坡度的耕地采用。我国的沟垄种植法，适宜于川台塬坝和水平梯田。此法需深耕起垄，顺沟种植，深播浅盖，播后镇压。据陕西汉中水保站多年试验，横坡等高沟垄种植可减少径流64%，减少泥沙冲刷92.9%，一般作物增产30%。

3.残茬覆盖耕作法 在地表保留足够数量的作物残茬或秸秆，以保护土壤，减少大量的土壤损失。植物残留物缓和了雨滴冲击地面的力量，减少了地面板结的可能性。残留物吸收大量地面水，延迟了地表的水流，这使水分有更多的时间渗入地下。美国威斯康星州研究，在60坡地上，头年用切碎的玉米秆部分覆盖地面，第二年减少土壤侵蚀77%。

国外一般是在联合收割机上装上秸秆切碎机和撒布机，在收割作物的同时就把秸秆切碎，撒在地面上，然后用相应的农机具进行耕作。国外一般是在联合收割机上装上秸秆切碎机和撒布机，在收割作物的同时就把秸秆切碎，撒在地面上，然后用相应的农机具进行耕作。控制土壤侵蚀所需要作物残茬量随土壤和坡度而不同，一般约需小谷物残茬3360—6720kg／hm2。小谷物、牧草残茬的效果是玉米残茬的2倍。我国不少地区也在试验研究残茬覆盖耕作法。

4.免耕法 免耕法由于留有作物残茬保护地面，可降低地表风速，防止土壤迅速干燥，又不翻动土层，土壤受风蚀影响较少。美国俄亥俄州试验结果表明，在坡地上用免耕法种植玉米，对土壤的保持作用几乎与草地的效果相当。

表7 各种不同处理农田土壤流失量

5.防风防蚀耕作 防风保土保水保苗是风沙土耕作的重要问题。因此，在风沙土区应特别讲究防蚀抗旱耕作，如垂直主风向耕翻，保持犁沟与垡垄不平整，以增加地表粗糙度，减弱近地面风力。华北平原对风沙上的耕作经验是：一般不进行秋耕，并高留作物的残茬(玉米、高粱、谷于)作为风障，以降低风速，预防风蚀。

秋播小麦时，一般采用两种办法： 一种是隔一定距离(3—5m)留高茬，在高茬风障间进行条播。另一种是进行一般的密播，则每隔一定距离(3—5m)用玉米秆设立风障。飞沙土耕翻不宜过深，一般不超过30cm，以防漏水漏肥。风沙区播种正值春季大风季节，要讲究播种技术，采取局部动土、适当深种、种后踏垄、风口留茬等措施，以防风保苗。

(三)梯田种植法 土壤侵蚀受坡度、降雨、风力、植被以及水上保持措施等多种因素影响。梯田种植法在一定程度上消除了坡度的影响，因而有较高的水土保持能力。据牛文元报道，黄土高原坡耕地上的水土流失量为梯田的7.7倍。 Spomer在美国Iowa州东南部坡度为180、年降水量810mm的地区的集水域连续8年测定了土壤的流失量得出，玉米地达15—34t/hm2，草地和梯田式种植玉米的农田不到3t／hm2。

(四)农林结合，建立农田防护林 种植业与林业均是第一性植物生产，两者都是独立的生产部门。成片、成带的森林对附近的农田保护可带来一些有利的影响，但也有一定的副作用。与—年生作物间的群体关系相似，农林复合群体也存在着互补与竞争两个方面。

森林对近农田的主要有益作用是： 第一，在山区坡地上保护水土。植树造林由于增加了植被覆盖率，可以减弱地表径流，降低雨水对地面的冲击，减少水土流失，涵养水源。据调查，在森林覆盖下，树冠的截雨率(截雨量占降雨量的百分比)可达10%以上，地表的枯枝落叶有强大的吸水力，1kg的枯枝落叶可吸收2—5kg的水。

第二，减低风速，抗御风沙灾害。风沙区农田风蚀严重，易旱易热，漏水漏肥，地力瘠薄，必须采取措施，造林种草，防风固沙，培养地力，增强土壤的保水保肥能力。一般在林带下风向4—15倍树高距离可减低风速10%～40%。第二，减低风速，抗御风沙灾害。风沙区农田风蚀严重，易旱易热，漏水漏肥，地力瘠薄，必须采取措施，造林种草，防风固沙，培养地力，增强土壤的保水保肥能力。一般在林带下风向4—15倍树高距离可减低风速10%～40%。第三，改变了农田小气候。由于林带使风速和涡流交换显著减弱，因而降低了带间农田的可能蒸发量，土壤含水量显著增加，林带和作物蒸腾水分损失较少，空气湿度相应提高，平均提高3%～5%。

林带对农田不利的影响表现在： 第一，“胁地”作用。即高大树木遮荫下，附近农田受光时间短，热量减少，水分养分消耗多，因而减低了附近农作物的产量。胁地表现不同，—般林带东侧受威胁>西侧，北侧>南侧，秋作物>夏作物，旱地>水浇地，瘦地>肥地；不同作物耐胁程度是：水稻>蔬菜>小麦>玉米>大豆>棉花>谷子>甘薯。

第二，农田小气候改变，对作物有正作用，也有副作用。林下农田温度降低，对玉米、棉花等喜温作物的生长发育是不利的。由于树木蒸腾水分比大田作物一般多1倍以上，因而造成了近林带处作物的生理干旱。第二，农田小气候改变，对作物有正作用，也有副作用。林下农田温度降低，对玉米、棉花等喜温作物的生长发育是不利的。由于树木蒸腾水分比大田作物一般多1倍以上，因而造成了近林带处作物的生理干旱。

至于森林是否有助于增加降水，这是一个有争议的问题。至于森林是否有助于增加降水，这是一个有争议的问题。多数学者认为，大范围内的降水决定于太阳辐射和大气环流，森林增加的水汽是微不足道的。黄秉维提出，大气中水汽含量并不是降水的决定因素，水汽进入上空后，平均经过8—12d才向地表下降。他得出，如果地球上的森林全部消失，蒸发量减少只相当于全球蒸发量的1.5%。

第七章 农田土壤保护与培肥