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土壤侵蚀导致了土地生产力降低,对农业生产构成了严重的威胁。东北黑土区是我国重要的粮食生产基地,但由于长期的耕作和土地不合理利用,水土流失严重。研究黑土区土壤侵蚀导致的土地生产力降低对于采取合理的水土保持措施具有重要的参考价值。
研究采用了调查、试验的方法,获得了不同厚度黑土的土壤理化性质和作物产量数据,研究了土壤侵蚀对土地生产力的影响,并探讨了ALMANAC模型在这方面的应用。根据文献提供的黑土区土壤、气候和作物产量数据,建立了作物产量与土壤、气候因素的关系,对黑土区土壤侵蚀对土地生产力影响进行了评价。并使用试验的方法探讨了耕作措施对作物产量和水土流失的影响。
研究主要得出了以下几条结论:
土地生产力随土壤侵蚀厚度增加而加速降低。黑土厚度从40cm降低到30cm、20cm、10cm时,产量降低率依次为7.4%,9.0%和18.4%每10cm土壤;而黑土厚度大于40cm时,产量的增加速度比较缓慢,平均每增加10cm土壤,大豆产量仅增加1.82-4.62%,因此40cm黑土厚度可能是产量降低的突变点。描述土壤厚度与作物产量关系的反应曲线为上凸型曲线(对数曲线),这说明作物产量随侵蚀加重的降低速度是增加的。
使用耕层土壤配土试验的方法可以获得比较可靠的土壤侵蚀对土地生产力影响的数据。研究采用了盆栽的方法探讨了作物产量与土壤侵蚀厚度的关系。第一年试验结果显示,每侵蚀10cm土壤,产量降低率为8.5-19.6%;第二年试验结果显示,每侵蚀10cm土壤,产量降低率为4.1-5.5%。考虑到第一年某些下层土壤突然出露的不利影响,认为第二年的试验结果可能更接近实际情况。但应当注意的是盆栽以同样的方式阻碍了根系生长,可能会缩小产量降低率。
使用生产力变更方法计算了侵蚀导致的经济损失,认为当前黑土再侵蚀30cm土壤时,总收入将降低27.0%,纯收入将降低43.3%。增加施用化肥后可以恢复土壤的肥力,但可能难于弥补侵蚀的经济损失。
ALMANAC模型在评价随土层厚度降低作物产量变化时,可能会取得较好的结果,模拟误差一般在10%之内。但模型尚无法准确模拟气候波动对粮食产量的影响。
根据文献资料确定了不同黑土土种对侵蚀的敏感性。研究发现黑龙江省黑土有机质、粘粒含量与光温生产潜力是作物产量的主要影响因素,吉林(包括辽宁)省黑土厚度与光温生产潜力是作物产量的主要影响因素。研究根据这种情况构造了包括光温生产潜力和土壤因子的统计模型,对黑土的侵蚀敏感性进行了分析。认为黑龙江地区双城油黑土、油黄黑土和水岗黑土对侵蚀的反映敏感程度略低,破皮黄土、砾黑土、黑油砂土、粘锈黄黑土和棕砾黑土对侵蚀的反映敏感程度较高;吉林(含辽宁)省的黑土以二洼油黑土、大黑土等敏感性较低,然后为二黄土、二洼黑土、平西二洼黑土、粘砾黑土、油黑土、肥黑土、黄黑土和暗黄黑土依次升高,而白馅黄黑土、破皮黄黑土和二洼瘦黑土敏感性为最高。统计方法与ALMANAC模型方法的评价结果虽然数量上有所差异,但规律比较一致,只有对油黄土的评价,二者产生了较大分歧,尚待进一步的研究。
不同的耕作措施对作物产量和水土保持都有影响。针对等高耕作、免耕和顺坡耕作三种措施的研究结果发现,等高耕作利于防止水土流失、提高作物产量,免耕次之,顺坡耕作最差。这说明在黑土区推广等高耕作和免耕等保护性耕作措施是可行的。
研究还存在一些尚未解决问题:根据农田产量调查,在使用盆栽的方法进行土壤侵蚀—土地生产力影响研究时,试验用盆深度少于40cm时,可能会限制作物生长,缩小了产量的降低率;ALMANAC模型的模拟精度尚待进一步提高;统计方法分析不同地区黑土侵蚀的敏感性,还需要配合一些试验研究方能更加完备。