有机质含量、地形坡度对土壤保水效果及作物产量的影响

刘建华 李铭亮 苏剑波 彭太平 汤楚军 罗志波 伍超吾 匡凯

摘 要：以湖南省沅江市新湾村为供试地，选择不同土壤（不同有机质、不同地形）为研究对象，对土壤属性、土壤含水量和作物生长发育及产量、品质进行观测。结果表明，土壤含水量与土壤有机质丰缺、地形坡度密切相关：有机质丰富和地形坡度小的土壤，土质结构良好，使土壤容重下降，加快降水入渗，减少地表径流，增加土壤含水量，增强保水能力，相应地作物产量大幅度提高。建议平整土地和增施有机肥，保持水土，培肥地力，提高抗旱能力，增加作物单产，提高品质。

关键词：土壤条件；土壤含水量；作物产量；影响

中图分类号：S147.1 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2017）01-0016-03

Abstract：Taking different conditions of soil （organic matter content， terrain slope） as the research objects， the soil properties， soil water content and crop growth development， yield and quality were observed. The results showed that the soil water content was closely related to the abundance of soil organic matter and the slope of the terrain. The richer the organic matter and the lesser the gradient， the better the soil structure， and the soil bulk density decreased， accelerate the precipitation infiltration， reduce runoff， increased soil moisture content and enhance water retention capacity and corresponding crop yields greatly improve. Some measures were suggested such as conserving soil and water， increasing soil fertility by leveling land and increasing application of organic fertilizer， which will improve the capacity of drought resistance， increase crop yield and quality.

Key words：soil condition； soil moisture； crop yield； effect experiment

“南方旱作節水栽培技術研究”是湖南省“十五”农业发展战略重点研究课题，沅江市农业局10多年来一直坚持研究。针对湖南省旱土资源适种区多、但利用率不高、产出量低和干旱严重的现状，研究高效旱作节水技术，对于提高水资源利用率，充分挖掘旱土的增产潜力具有十分重要的意义。试验在不同有机质含量、不同地形坡度土壤条件下观测保水效果，分析土壤容重、土壤含水量、作物生长发育及产量、品质等与土壤有机质丰缺、地形坡度关系，以期为相应作物产量的大幅度提高提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与试验设计

试验在沅江市新湾镇新湾村进行。供试作物为西瓜；供试土壤为第四纪红土母质发育而成的熟红土。试验分为地形保水试验（陡坡18°58′、中坡12°50′、缓坡1°15′）和有机质保水试验（高有机质30.5 g/kg、中有机质18.9 g/kg、低有机质9.4 g/kg）两个方面。每个处理小区面积为66.7 m2。各设置3个处理，每个处理1个重复。试验前测定各处理试验地的农化性状（表1）。

1.2 试验管理与取样测定

各试验的不同处理均在同一地块进行，各处理供试作物均为西瓜，不同地形和有机质含量的施肥方式不同，但单个试验不同处理施肥量相同（见表2），定期观察记载各作物的生长情况，作物收获时均按小区单收单计产。其他管理按作物高产栽培技术进行。

试验前在试验地采集0～20 cm土样供分析，测定各处理土壤容重、总孔隙度、毛细管水、田间持水量和饱和持水量等物理现状指标，以及土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效钾、pH值等指标。试验期间每隔10 d（遇雨相应推迟5 d），于各小区分别采取0～10 cm和10～20 cm土层的土样，测定土壤含水量。

2 结果与分析

2.1 不同土壤条件对土壤容重的影响

土壤容重不仅是反映土壤肥力的重要指标，也是反映土壤保水能力强弱的基本参数之一。结果表明：不同有机质含量、不同地形，土壤容重都有明显差异。

（1）随土壤有机质含量的增高，土壤容重降低。高有机质、中有机质、低有机质土壤容重分别为：1.18、1.27、1.33 g/cm3。高有机质的土壤容重平均比中有机质的下降0.09 g/cm3，比低有机质的下降0.15 g/cm3，土壤有机质含量与土壤容重呈现线性负相关（Y=-0.007 1X+1.399 8，R2=0.996 7）。

（2）土壤坡度越大，土壤容重越大。陡坡、中坡、缓坡的土壤容重分别为：1.46、1.39、1.22 g/cm3。陡坡的土壤容重比中坡的高5%，比缓坡的高19.6%，且坡度度数与土壤容重呈现正相关（Y=0.014 1X+1.207 9，

R2=0.995 8）。

2.2 不同土壤条件对土壤保水效果的影响

由表3可知，随土壤有机质含量的提高，土壤保水能力增强；随地面坡度的降低，土壤保水能力增强；平地的土壤保水效果最好。

试验表明，土壤含水量与土壤容重、地面坡度密切相关：高有机质的土壤含水量比中有机质的平均高2.02%，比低有机质的平均高4.72%，且有机质含量與含水量呈现线性正相关（Y=0.221 9X+17.120 4，R2=0.980 4）；缓坡的土壤含水量比中坡的平均高3.25%，比陡坡的平均高5.39%，且坡度度数与土壤水含量呈现线性负相关（方程式Y=-0.309 5X+23.034， R2=0.997 2）。

2.3 不同土壤条件对作物生长的影响

由表4可知，在不同土壤条件下，土壤有机质含量高或者地形坡度小时，作物生长较好，而土壤有机质含量低或者地形坡度大时，作物生长相對较差。高有机质的西瓜蔓长比中有机质的长74～80 cm，比低有机质的长105～180 cm，茎粗、叶片数、叶面积的差异也同样明显，且有机质含量与蔓长（Y=8.569 6X

+35.814，R2=0.979 2）、茎粗（Y=0.058 5X+1.285 4，R2=0.911 5）、分蔓数（Y=0.112 8X+1.677 4，R2=0.892 7）、

叶片数（Y=1.966 1X+1.645 9，R2=0.996）、叶面积（Y=0.079 8X+13.802，R2=0.975）等都呈现线性正相关。

2.4 不同土壤条件对作物产量的影响

由表5可知，不同有机质条件下，据西瓜收中取样考种结果，西瓜的生物产量和经济产量都与土壤有机质丰缺成正相关（Y=87.949X+582.14，R2=0.897 1）。高有机质区的营养体、瓜果重量（鲜）均明显重于中有机性质区和低有机质区的。土壤有机质含量较低的，其生物产量和经济产量则相对较低。

由表6可知，不同坡度条件下，西瓜产量差异显著。缓坡的比中坡的高将近1倍，比低坡的高出1倍多。西瓜的含糖量变化趋势亦是如此。

3 结论与讨论

已有研究表明，土壤的容重、含水量与土壤有机质丰缺密切相关[1-7]。该试验研究结果也支持这种结论。有机质丰富的土壤，土质结构良好，使土壤容重下降，加快降水入渗，减少地表径流，增加土壤含水量，增强保水能力。在相同的耕作制度和方法下，地形坡度对土壤容重和土壤含水量有很大的影响，这是由于坡度越大，降水形成径流越大，洗涮冲击力就越大，土肥流失越严重，导致土壤贫脊，土层浅溥，土壤保肥保水能力减弱。土壤有机质含量越高，地面坡度越小，则土壤的保水性越好。

有机质含量丰富的土壤，作物生长良好、枝繁叶茂，可以避免雨水直接打在土面上，从而有效地减少地表径流，在晴天时，由于匍匐茎基本覆盖地面，能减少土壤水分蒸发，增强土壤的蓄水保墒能力。地形对作物生长发育及产量影响都很大，这主要是影响土壤结构和土壤肥力所致。坡度越小，地表径流难以形成，降水入渗快，土肥流失少，土质松厚肥沃，土壤结构较好，这样有利于作物的生长发育，同时也使土壤的保肥、保水能力增强。

综上所述，平整土地和增施有机肥是保持水土、培肥地力、提高抗旱能力、增加作物单产和品质十分重要的农业基础性工作。因此，首先应终止数千年遗留下来的顺坡翻耕习惯，对坡度25°以上的实行退耕还林还草；对3°～25°之间的坡耕地实行平梯改土，千方百计保持水土，既培肥土壤，增强地力，又提高抗御自然灾害的能力。

参考文献：

[1]蒋 平，危长宽，周魁铁. 不同有机质含量的菜园土保水效果研究[J]. 作物研究，2005，（4）：234-235，238.

[2]黄智磊. 湘西保靖县耕地土壤有机质和全氮现状及其影响因素研究[D]. 长沙：湖南农业大学，2012.

[3]宗萍萍. 不同旱作保水措施对龙廷杏梅产量和品质的影响研究[D]. 济南：山东农业大学，2007.

[4]董贤春. 兴山烟区土壤肥力保持技术研究[D]. 武汉：华中农业大学，2007.

[5]车明轩，宫渊波，Muhammad N K，等. 不同雨强、坡度对秸秆覆盖保持水土效果的影响[J]. 水土保持学报，2016，（2）：131-135，142.

[6]韩 宾. 保护性耕作措施对农田土壤健康状况的影响及作物响应研究[D]. 济南：山东农业大学，2007.

[7]廖兴勇. 重庆丘陵山区土地整理模式及其关键技术研究[D]. 重庆：西南大学，2012.

（责任编辑：夏亚男）