【摘要】：我國南方坡耕地約有1330萬hm~2,其中紅壤坡耕地占旱地面積的70%以上。紅壤坡耕地分布區(qū)水熱資源豐富,具有巨大的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力和明顯的區(qū)位經(jīng)濟優(yōu)勢,是我國南方熱帶和亞熱帶經(jīng)濟及糧食作物的重要生產(chǎn)基地。然而,由于紅壤本身存在酸、粘、瘦、保水性差等特點以及南方嚴重的季節(jié)性干旱、酸雨等自然因素,加上長期不合理的耕作和施肥等人為活動因素,紅壤坡耕地已出現(xiàn)整體地力衰退、水土流失、水旱災害頻繁發(fā)生等嚴重現(xiàn)象,導致坡耕地作物產(chǎn)量不斷下降。土壤耕層是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質條件,而耕層質量直接關系到糧食安全和人類健康,隨著人地矛盾的不斷加劇,生態(tài)環(huán)境日益惡化,當前迫切需要科學認識和評價坡耕地耕層質量。因此,探討紅壤坡耕地耕層質量特征及其調控技術,對加強紅壤坡耕地耕層土壤有效管理,改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件,提高坡耕地生產(chǎn)力具有重要的指導意義。本文通過坡耕地野外調查及室內文獻查閱,以甘蔗耕層為主要研究對象,結合花生耕層和玉米耕層,研究紅壤坡耕地甘蔗耕層質量變化特征及驅動因素,對比分析紅壤坡耕地不同類型耕層特征差異性;通過野外剖面調查和室內理化性質測定,研究了紅壤坡耕地甘蔗耕層土壤理化性質、耕性特征、入滲及持水性能,分析紅壤坡耕地不同類型耕層質量差異性;采用耕層質量適宜度指數(shù)法評價了紅壤坡耕地甘蔗耕層質量適宜度,分析了紅壤坡耕地甘蔗合理耕層質量指標適宜度,揭示了紅壤坡耕地不同類型耕層質量適宜度差異性;研究了紅壤坡耕地甘蔗耕層質量障礙因素及合理耕層調控途徑,提出紅壤坡耕地甘蔗耕層質量調控技術。主要結論如下:(1)近30年甘蔗耕層耕層質量變化明顯。甘蔗坡耕地田面坡度減少3°,耕層厚度和土壤容重分別增加9.31 cm、0.18 g/cm~3,土壤有機質減少4.36 g/kg,全氮、有效磷和速效鉀含量分別增加0.14 g/kg、16.09 mg/kg和45.03 mg/kg。紅壤坡耕地不同類型耕層特征及驅動因素差異明顯,其中甘蔗耕層土壤有機質、全氮和有效磷含量為中等水平,速效鉀含量處于低等水平;花生耕層土壤有機質、全氮、有效磷含量為低等水平;玉米耕層土壤有機質、全氮、速效鉀為含量中等水平,有效磷處于低等水平。農(nóng)業(yè)機械化、大量使用化肥和土壤侵蝕是甘蔗耕層質量變化的主要驅動因素,花生耕層和玉米耕層質量變化的主要驅動因素為農(nóng)業(yè)機械化、大量使用化肥、順坡耕作與集中降雨。甘蔗間套種或輪作可改善紅壤坡耕地耕層質量,長期農(nóng)業(yè)機械化壓實導致坡耕地甘蔗耕層土壤容重增加,土壤通氣性能變差,造成耕層土壤退化。(2)紅壤坡耕地甘蔗耕層土壤理化及耕性特征差異顯著。不同土層土壤容重依次為底土層(1.27 g/cm~3)心土層(1.16 g/cm~3)耕作層(1.05 g/cm~3),土壤總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度依次為為耕作層心土層底土層,其中耕作層土壤總孔隙度分別是心土層的1.08倍和底土層的1.16倍,1 mm水穩(wěn)定性團聚體含量為耕作層(34.34%)心土層(30.45%)底土層(28.10%);不同土層土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀含量表現(xiàn)為耕作層心土層底土層,pH為4.23~6.72,土壤偏酸性;土壤貫入阻力和抗剪強度分別為39.90~202.16 kPa、3.70~19.52 kg/cm~2,土壤貫入阻和抗剪強度均隨著耕層深度增加呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。(3)紅壤坡耕地不同類型耕層土壤理化及耕性特征差異明顯。不同類型耕層土壤容重表現(xiàn)為花生耕層(1.46 g/cm~3)玉米耕層(1.27 g/cm~3)甘蔗耕層(1.16 g/cm~3),土壤總孔隙度大小依次為甘蔗耕層(56.22%)玉米耕層(52.04%)花生耕層(44.95%),0.25 mm土壤水穩(wěn)定性團聚體含量依次為花生耕層(76.47%)玉米耕層(74.73%)甘蔗耕層(68.22%);土壤有機質含量表現(xiàn)為甘蔗耕層(22.14 g/kg)玉米耕層(14.43 g/kg)花生耕層(8.56 g/kg);在0-20 cm耕作層,土壤貫入阻力表現(xiàn)為花生耕層(196.40 kPa)玉米耕層(77.64 kPa)甘蔗耕層(55.86 kPa),土壤抗剪強度為花生耕層(7.87 kg/cm~2)玉米耕層(7.01 kg/cm~2)甘蔗耕層(5.43 kg/cm~2)。紅壤坡耕地耕層質量特征指標之間具有顯著相關關系,其中土壤有機質與含水率、粘粒含量、全氮、有效磷、土壤抗剪強度呈極顯著正相關,而與土壤容重、pH、貫入阻力呈極顯著負相關。(4)紅壤坡耕地甘蔗耕層土壤入滲及持水性能差異顯著。土壤初始入滲率、穩(wěn)定入滲率、平均入滲率分別在0.90~148.75 mm/min、0.38~12.80 mm/min、0.53~19.56 mm/min之間變化,與0-20 cm耕作層相比,20-40 cm心土層和40-60 cm底土層土壤入滲速率分別減小了89.85%~98.62%、92.36%~99.10%;土壤總庫容、滯洪庫容和最大有效庫容表現(xiàn)為耕作層心土層底土層,其中與耕作層相比,心土層與底土層的最大有效庫容分別減小4.72%、21.59%。紅壤坡耕地不同類型耕層土壤入滲及持水性能差異顯著,不同類型耕層土壤入滲率表現(xiàn)為甘蔗耕層(19.56 mm/min)玉米耕層(18.39 mm/min)花生耕層(17.37 mm/min),總庫容依次為甘蔗耕層(1087.82 t/hm~2)玉米耕層(831.37 t/hm~2)花生耕層(762.43 t/hm~2),最大有效庫容為甘蔗耕層(904.92 t/hm~2)玉米耕層(761.22 t/hm~2)花生耕層(620.30 t/hm~2)。紅壤坡耕地耕層土壤入滲及持水性能對季節(jié)性干旱影響顯著,其中穩(wěn)定入滲率、總庫容、興利庫容及最大有效庫容與土壤干旱指數(shù)呈極顯著正相關。(5)紅壤坡耕地甘蔗耕層質量適宜度指數(shù)為0.40~0.81,適宜度整體處于“勉強適宜”等級。不同土層坡耕地耕層質量適宜度指數(shù)差異明顯,0-20 cm耕作層耕層質量適宜度指數(shù)明顯大于20-40 cm心土層和40-60 cm底土層,耕層質量處于“中等適宜”等級;20-40 cm心土層和40-60 cm底土層耕層質量適宜度均處于“不適宜”等級,表明0-20 cm耕層質量適宜作物生長程度較好。紅壤坡耕地不同類型耕層質量適宜度指數(shù)差異顯著,在0-20 cm耕作層,不同類型耕層質量適宜度指數(shù)大小依次為甘蔗耕層(0.76)花生耕層(0.71)玉米耕層(0.69),表明甘蔗耕層質量適宜度最好,花生耕層次之,玉米耕層最差。而在40-60 cm底土層,耕層質量適宜度指數(shù)大小表現(xiàn)為花生耕層(0.44)玉米耕層(0.43)甘蔗耕層(0.41),耕層質量均處于“不適宜”等級。(6)紅壤坡耕地甘蔗耕層質量主要障礙因素為耕層淺薄化、土壤養(yǎng)分貧瘠化及土壤酸化。紅壤坡耕地甘蔗耕層質量調控途徑主要包括三個:一是增加坡耕地耕層厚度,二是提高坡耕地耕層土壤養(yǎng)分含量,三是調節(jié)坡耕地耕層土壤酸堿度。紅壤坡耕地甘蔗耕層質量調控技術主要包括機械化深耕深松技術、蔗葉還田技術、甘蔗間套種技術等。機耕粉碎蔗葉還田技術是紅壤坡耕地甘蔗合理耕層構建技術的重要集成模式。
【圖文】：

1860 h 左右，無霜期 284~320 d，≥10℃有效積溫 6135~6699℃以上。土壤類型以第四紀紅壤分布最廣，土壤質地粘重，透水性差，保水保肥力性較差。表 2-1 坡耕地采樣點基本情況Table 2-1 Basic situation of sampling points of slope farmland地區(qū) 經(jīng)緯度海拔(m）田面坡度（°）田面坡長（m）種植作物 種植制度廣西來賓108°57，

本文編號：2683525