第七章,旱地土壤管理

旱地土壤管理drylandmanage一.旱地的概念及其资源概况旱地的概念有两种解释：第一，人们将耕地划分为水田和旱地。凡是农田经常保持一定水层，以种植水稻为主的土地称为水田；凡经常不保持水层的农田，包括灌溉农田和旱作农田统称为旱地。第二，旱地是专指无灌溉条件，依靠天然降水的农田。也叫雨养农业。依据旱地的第一种概念，我国的旱地主要分布于秦岭及昆仑山以北。包括黑龙江、吉林、辽宁三省的中西部，河北、山西、北京、天津、内蒙古、甘肃、宁夏、青海、新疆等省（市、自治区）全部，山东、河南、陕西等省的北半部及安徽省以小部分。旱地总面积约542万平方公里，约占国土面积的53%。其中东北平原和黄淮海地区平原多呈连片分布，占全国旱地总面积60%左右；黄土高原和内蒙、甘肃、新疆等山前平原与绿洲，约占25%。其它15%零星的分布在江南丘陵红黄壤和水利条件较差的坡耕地上。灾害旱灾水灾地震雹灾风灾蝗灾歉饥疫灾霜灾总计次数107410587055505184824072612035285频率%20.520.213.010.59.99.27.85.03.9100中国自古以来就是各种自然灾害比较频繁。据统计，中国自公元前1766年至公元1937年，共3703年中，发生各种自然灾害达5258次。统计如下：可见,中国历史上的自然灾害,旱灾占首位。另外从旱灾发生的频率上看，从汉立国以后计算，次公元前206年至公元1936年，这2142年间，共有旱灾1035次，平均2年一次旱灾。由此可见，中国的旱灾不仅在各种自然灾害中占首位，而且其发生频率也是较大的。中国历史上自然灾害统计情况中国关中有“十年九旱”之说干旱缺水是一个世界性的问题。20世纪60年代以来，世界范围内干旱、半干旱和亚湿润干旱地区人口迅速增长和对地区土地开发日趋扩大，出现了人们史料未及的全球性土地荒漠化问题涉及各大陆的100多个国家，全球1/6的人口受到危害。截止目前，全球荒漠化土地面积为3600万平方公里，几乎等于俄罗斯、加拿大、美国和我国国土面积的总和，而且正以每年5~7万平方公里的速度扩大。世界干旱情况美国地球政策研究所曾发表的文章称，由于干旱，中国北部平原的地下水位每年递减1—3米，作为小麦和玉米主要产区的产量正在缩减，5年内谷物产量已减少了6600万吨，超过加拿大全年产量。粮食生产非常耗水，1吨谷物需用水近千吨，江河及地下水的70%都用于灌溉。缺水就意味着缺粮。菲律宾及美国农业部门的研究表明，在谷物生长季节，温度每升高1摄氏度，稻米、小麦和玉米的产量就下降10%.由于这几年温度偏高，世界粮食产量可能会缩减创记录的9200万吨，谷物库存将下降到30年来最低点。缺水就意味着缺粮世界上最潮湿的地方之一也因缺水而饱受干旱之苦。在印度东北部的哈西—希尔斯，正常年份，一年内的降雨量可达25400毫米—这绝对是世界纪录。但是现在部分专门用来运输石油的罐车已经改运淡水，因为当地居民却不得不从其他地方去运水以解缺水之苦。近几十年来，森林开始大面积消失，结果使切尔拉蓬吉在2001年全年的降水量比1861年一个月的降水量还要少，总共只有9220毫米。如果一直不下雨，这一地区的旅游观光者就会越来越少。这一状况引起当地政府的焦急不安，因为市政府从旅游观光者那里获得不少收入，许多旅游者都慕名来这里观光如画的风景。最潮湿的地方也闹干旱气候变暖造成全球干旱地区扩大日前，美国国家大气研究中心的华人科学家戴爱国等研究发现，从20世纪70年代至今，地球上严重干旱地区的面积几乎扩大了一倍，而导致这一现象的罪魁祸首则是全球变暖。戴爱国等人称，由于全球气温的升高，地表水分加速向空中蒸发，即使降雨量有所增加，多数地区也会形成干旱。他们根据这一思路编制了计算机模拟程序，并通过各种渠道收集世界各地气温和降雨量的资料，与计算机模拟结果互相印证后得到了一致的结果。研究者称，全球气候变化模型已经预言，当二氧化碳等温室气体排放增加导致气候变暖时，大多数陆地会出现干旱，他们的分析显示“这一干旱过程已经开始”。研究者认为，在人类活动导致全球变暖的前提下，他们的研究成果敲响了全球干旱的“警钟”。中国多数地区出现了暖干化趋势中国气象局专家丁一汇研究员说，中国许多地区出现了暖干化趋势，尤其是华北地区。中国的气候与全球气候变化的总趋势是一致的。近百年中国气温上升了0.4至0.5℃，略低于全球平均的0.6℃。中国气候变暖最明显的地区在西北，华北，东北地区，特别是西北的陕、甘、宁、新地区变暖的强度高于全国平均值。长江以南地区变暖趋势不显着。从1985年以来，中国已连续出现了16个全国大范围的暖冬，其中1998年冬季最暖。中国降水从50年代起逐渐减少，尤其是华北地区，这些地区由于自然降水减少而导致的水资源缺乏已成为一个突出的问题。根据国际上先进的气候模式和中国区域气候模式看，中国气候将继续变暖。中国西北地区气温可能上升1.9至2.3℃度，西南可能上升1.6至2℃，青藏高原则可能上升2.2至2.6℃。另外，华北和东北南部地区将出现继续变干的趋势。旱区农业从古至今均占有重要的地位。当今，由于世界性水资源和能源的紧张，对如何有效地利用现有水资源发展旱区的农业生产，引起许多国家的高度重视，并在一些国家和地区取得了成功的经验。如美国中西部旱区17个州，生产高梁占全国高梁总产量的90%、小麦和羊占全国的80%、棉花和牛占全国的45.2%。加拿大地处半干旱地区的三个省生产的小麦占全国粮食总产量的97%。这些均说明旱区的农业生产蕴藏着很大的增产潜力。我国干旱、半干旱地区的面积占全国土地面积半数以上。位于昆仑山-秦岭-淮河-线以北，大致包括北方15个省、市、自治区。是全国粮、棉、油总产量分别占各类全国总产量的37.5%、58%和40%，木材年产量占全国总产量的57%。并有名目繁多的土特产，驰名中外，此外野生动植物资源也相当可观。该区的石油、煤炭、水力、风力和太阳能等能源资源也十分丰富。目前该区大部分尚属待开发的落后地区，工农业的生产潜力很大。重视该区的进一步开发，必将对我国社会主义现代化建设具有重要的战略意义。旱地土壤管理的巨大意义关于旱区的划分，至今尚无统一的标准。通常认为，年降水量在200-250毫米以下的地区为干旱地区，年降水量250-450毫米的地区为半干旱地区。450-650毫米的地区为半湿润易旱地区。由于半湿润的地区大多亦属旱区，所以，可用年降水量小于650毫米做为旱区划分指标。一般采用大范围划分法，将旱区分为干旱、半干旱以及半湿润易旱地区三个主要类型。1.干旱区干旱区包括内蒙西北大部、宁夏回族自治区北部、甘肃省西部、青海大部以及新疆维吾尔自治区除伊犁盆地外的全部。总面积约占全国总土地面积的30%。年降水量小于200-250毫米，光资源丰富，气温日较差大。如有灌溉条件，即有可能获得较高的产量和优质的产品。所以从农业生产角度，视有无灌溉条件，该区又可分牧区和灌溉农业区（即绿洲农业）两大类型。牧区内高山、沙漠、戈壁分布较广。草地面积仅占本区总面积的21%，天然草场多属于旱草原、半荒漠和荒漠草原，生产力很低，亩产鲜草仅数十公斤。放牧的牲畜主要是山羊、绵羊、马、牛和骆驼等。经营管理粗放，抗灾能力弱。由于放牧过度，加速了草场的退化。北方旱区干旱类型及农业生产现状北方旱区干旱类型及农业生产现状2.半旱地区半干旱地区自东北向西南斜跨13个省和自治区，大致包括东北西部、冀北、晋北、陕北、甘肃中西部、内蒙部分地区、河北平原中部、青海部分地区及新疆伊犁盆地等。总土地面积约占北方旱区的29%，其中耕地、林地和牧地分别约占本区土地面积的15%、10%和42%，年降水量平均为250-450毫米。由于地势和纬度等不同，气候差异很大，年平均气温从0℃或0℃以下到8-10℃，≥0℃的积温从1500℃到近5000℃，无霜期100-200天，有的地区少于100天。自然灾害主要有干旱、风沙、低温、霜冻、干热风等，低平地还有夏涝的危胁。本区在我国旱区农业中占有重要地位，具有悠久的旱地耕作栽培历史。栽培作物主要有小麦、玉米、高粱、谷子、大麦、莜麦、马铃薯、花生、向日葵、甜菜及豆类等。多为一年一熟，少许地区二年三熟，产量低而不稳，有些地区甚至不能做到粮食自给。野生植物资源较丰富，如枸杞、黄芪、党参、当归等。水浇地面积约占本区耕地面积的1/4，分布不均。北方旱区干旱类型及农业生产现状3.半湿润易旱地区本区包括黑龙江省中部偏西地区、吉林中部、辽宁西南-中北部、华中低平原、燕山、太行山、太岳山地部分地区、关中平原、山西省临运盆地及陇中黄土高原南部等地。面积只占北方旱区总面积的13.5%。地形地貌比较复杂，著名的松嫩平原、辽河平原、华北大平原、关中平原、临运盆地及长治盆地等成为本区重要的农业基地。多年平均降水量450-650毫米，为北方旱区降水较多的地区。唯年际变化较大，年内分配不均，不同程度的旱涝灾害时有发生。光热资源较丰富（东北北部除外），但有低温、霜冻及干热风等自然灾害。无霜期南北差异很大，大致为90-220天。除东北偏北地区及一些丘陵山地一年一熟外，其余地区可两年三熟到一年两熟，是北方旱区粮棉重要生产基地。此外，经济作物中的大豆、烤烟、芝麻、向日葵、甜菜、油菜等是区内不同地区的重要产品。与北方旱区的干旱、半干旱区相比，本区地表水和地下水资源均比较丰富。灌溉面积约为本区耕地面积的40%，对本区主要粮食、经济作物的产量起到了一定保证作用。二.旱地土壤基本特性(一）旱地土壤的共同特点我国旱地分布面积很广，所包含的土壤类型也非常复杂，大体上包括褐土、塿土、黑垆土、黄绵土、黑钙土、栗钙土、棕钙土、灰钙土，荒漠土等，其中以褐土、黑垆土和栗钙土在农业生产中最为重要。这些土壤都有差异非常大的成土条件和成土过程，土壤的各项性状都有许多的不同之处。但它们之间仍有许多共同的特点，以区别于水田土壤。归结起来旱地土壤的共同点主要有以下几个方面：1．土壤剖面均有石灰及石膏的聚集现象，有程度不同的石灰反应，属于石灰性土壤类。由于受到水分条件限制，淋溶作用比较差缘故。因为碳酸钙和石膏的溶解度不同，旱地土壤中碳酸钙的聚集比石膏的聚集更为常见。但旱地土壤能否聚集碳酸钙，还要看土壤上部的石灰淋溶情况和成土母质的碳酸盐含量，后者决定着可淋溶的石灰数量。许多半干旱地区土壤可能整个剖面都有很高的石灰含量，但却没有明显的石灰汇聚积层。二.旱地土壤基本特性2．pH值偏高，属于中性到微碱性和碱性反应的土壤旱地土壤的粘土矿物以蒙脱石和伊利石为主，阳离子代换量高，基本上属于盐基饱和度较高的土壤。水分条件影响，剖面上盐基离子淋溶程度弱，丰富的碳酸盐含量，决定了旱地土壤的pH比较高，大多在7.0～8.5左右，个别土壤达到8.5～10.0，成为碱化土或碱土。降雨量大小往往是影响土壤pH值重要因素之一。在湿润地区石灰使用可以增加土壤pH已是生产上普遍采用的技术。科罗拉多州东部某些土壤类型和降雨量的pH平均值土壤类型年降雨量（mm)430~480380~430330~280壤质砂土砂质壤土壤土-6.56.77.07.16.87.17.47.0二.旱地土壤基本特性3．表土层有时有积盐现象，土壤含盐量相对偏高。因为土壤水分以蒸发上升型为主的缘故。我国盐渍土主要分布在干旱的西北地区就是特殊的气候特征所决定。土壤积盐程度也与成土母质和地下水情况有密切的关系。只是在旱地土壤中盐分表聚的几率非常高。特别是在一些地区土壤中，Na+的饱和度非常高，土壤的物理性质与化学性质发生着明显的变化。4．旱地土壤一系列物理特性中，最为重要的是土壤的水分特性。我国旱地除黑土分布区年降水量较高外，个别年份可出现土壤水分淋失，水分状况类型可归属周期性淋失型外，其余旱地土壤的水分状况均属非淋失型，亦即水分在土体内的迁移循环深度一般不超过2～3m。黄绵土和黑垆土土层深厚疏松，渗水力极强，土壤水分的循环深度可深达4～5米，但下移水分也远不能进入地下水。因此，我国北方旱地农田土壤几乎不存在养分淋失进入地下水的条件。频繁的土壤缺水干旱(尤其是耕作层)也是本地区土壤十分突出的共同特征。二.旱地土壤基本特性5．旱地