基本信息
- 项目名称：
- 红壤坡耕地抗旱措施及其增产效益
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目利用特制有机质肥与工程措施相结合整地方式，通过静态与动态研究相结合，探讨土壤水库库容特性、蓄水能力及作物产量的变化，有利于深入了解土壤水库营建后其对土壤水分状况与产量的影响，阐明提高其有效供水能力的机制，为充分利用和改善土壤水库，提高其理水抗旱和增产功能提供科学依据。
- 详细介绍：
- 干旱已经成为全球性最严重的气象灾害之一。建国以来，干旱的受灾面积占总受灾面积的60%－70%，每年减产粮食100亿kg以上。干旱不仅仅发生在少雨地区，即使在年均降雨量大的南方省份，干旱问题也同样存在，例如自2009年秋季至2010年4月，西南五省（区、市）就遭受了严重的干旱灾害，受灾人口超过6000万；2011年1月以来，长江中下游地区降水达到50年来最低水平，主要江河累计来水量较多年同期偏少一至七成，造成多方用水困难，农田受旱严重。 红壤是**省分布最广、面积最大的地带性土壤。由于季节性干旱和水土流失交替发生，使得红壤区水土资源生产潜力无法充分发挥，农民经济收入低下。红壤坡耕地土地持续利用和农业水资源治理的核心是水土保持问题，一方面是水土流失造成水资源的大量浪费，另一方面伏秋干旱严重缺水。传统上应对干旱的措施无法解决水土流失问题，而通过营建“土壤水库”可以达到减少雨季地表径流冲刷与流失，抗御旱季干旱，使得水土流失和干旱问题有望同时解决。 随着土地生产力的提高，可以增加农民的经济收入和农业的经济产出，提高农村水土资源的可持续利用和环境的可持续维护能力，最终实现区域社会经济的可持续发展。 本项目采取不同的整地措施结合特制有机质肥进行坡耕地“土壤水库”的营建,通过全面衡量不同处理“土壤水库”的库容特征、水分动态、蓄水供水性能与经济产出的差异，对其所产生的效益进行综合评价，探讨提高其有效供水能力的机制，为坡耕地的抗旱保水和土地生产力的提高提供理论依据和实践基础。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本项目在**水土保持生态科技园设立试验地，以坡度6°左右不同整地措施的坡耕地作为研究对象，以花生和油菜作为供试作物，建立7块固定试验样地，采取不同的措施进行坡耕地“土壤水库”的营建。 通过全面衡量不同处理“土壤水库”的库容特征、抗御干旱、蓄水供水与经济产出的差异，对其所产生的效益进行综合评价，为坡耕地的抗旱保水提供技术支撑，从而得以提高土地生产力，增加农民经济收入。
科学性、先进性及独特之处
- 研究根据生产实际需要和前期研究发现进行选题。通过静态和动态研究相结合、野外定位观测和室内分析测试相结合的方式，室内分析借助**省重点实验室——水文水资源与水环境重点实验室的先进仪器，确保整个研究的科学性和先进性。 研究的独特之处在于，提出以坑穴法、柱孔法等整地和拌施特制有机肥相结合的方式，将两者紧密结合，从根本上解决红壤旱坡地土地持续利用和农业水资源治理中水土保持这个核心问题。
应用价值和现实意义
- 研究成果有利于揭示顺坡耕作土地退化特征与机制，提供坡耕地持续经营利用的简便、经济技术措施。为包括红壤在内各种土壤类型坡耕地的避旱和水土保持技术体系的建立提供借鉴和依据；同时也为下一步在更大范围的推广起到了重要的技术指导作用。 研究成果的应用，可以充分挖掘红壤区坡耕地的生产潜力，使作物获得稳产高产，提高单位面积土地的经济产出，获得良好的经济和社会效益具有很重要的现实意义。
学术论文摘要
- 红壤坡耕地季节性干旱与水土流失的交替发生严重制约了其土地生产力的充分发挥。本项目以顺坡耕作地为对照，不同土壤水库营建措施坡地为研究对象，对其土壤水库库容特性、蓄水功能和作物产量展开研究。结果表明：梯田Ⅰ、梯田Ⅱ、坑穴Ⅰ、坑穴Ⅱ、柱孔Ⅰ、柱孔Ⅱ土壤水库总库容分别比对照的高9.02%、8.76%、0.81%、11.02%、3.51%和4.33%；有效库容分别是对照的1.22、1.08、0.97、1.10、1.12和1.09倍。不同类型土壤水库的“库容”组成，均表现为有效库容> 死库容> 通透库容，坑穴Ⅰ、坑穴Ⅱ、柱孔Ⅰ、柱孔Ⅱ的蓄水量最大值和最小值分别比对照的高19.67%、32.14%、17.61%、17.17%和14.06%、16.46%、10.20%、11.82%。坑穴法、柱孔法、梯田法第一个生产年平均产值分别比对照高7701元每公顷、6523元每公顷、5427元每公顷，扣除整地和有机质肥成本，坑穴法、柱孔法、梯田法平均产值分别比对照高1327元每公顷、1625元每公顷、247元每公顷。坑穴法土壤水库蓄水量、产量都比柱孔法、梯田法高，表明其土壤水库储蓄水分总能力、增产效益高于后两者。
获奖情况
- 1、第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛**赛区 二等奖； 2、第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛校级竞赛 一等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] 黄荣珍,李凤,谢锦升,岳永杰,杨玉盛.福建闽江上游不同林地类型土壤水库蓄水量动态变化[J].水土保持学报,2006, 20(6)：50-53 [2] 黄荣珍,杨玉盛,谢锦升,等.福建闽江上游不同林地类型土壤水库“库容”的特性研究[J]. 中国水土保持科学, 2005, 3(2): 92- 96. [3] 王燕.江西干旱特点、成因及防旱抗旱对策[J].江西农业大学学报，2005， 27(5)：964-967 [4] 黄道友，王克林，黄敏，陈洪松，吴金水，张广平，彭廷柏.我国中亚热带典型红壤丘陵区季节性干旱[J].生态学报， 2004,24(11)：2516-2523 [5] 郭庆荣，钟继洪，张秉刚，谭军，黄湘兰.南亚热带丘陵赤红壤区农业可持续发展的土壤水分管理探讨[J].水土保持通报，2004,24(1):53-56 [6] 杨艳生，王明珠.南方水土流失区水资源生态库恢复重建研究[J].水土保持研究，2000，7(3）:131-133 [7] 熊德祥，武心齐.减缓丘陵红壤旱地季节性干旱影响的综合配套技术[J].水土保持通报，2000，20(4）:31-32 [8] Six J., Paustian K. , Elliott E.T.,et al.,2000. Soil Structure and Organic Matter，I. Distribution of Aggregate-Size Classes and ggregate-Associated Carbon. Soil Sci. Soc. Am. J. 64:681–689
同类课题研究水平概述
- 国外对“土壤水库”的研究主要在于利用土壤水库的调蓄功能与植物吸收水分相互关系，进行植物水分的需水、节水管理与决策：植物需水量计算、灌水时间与频率决策、每次灌水定额与总灌水量预算、以及建立土壤水库水分平衡模型等。在减少地表径流、增加土壤入渗方面主要采取水土保持工程技术（梯田、水平沟、集水面整地等）和耕作技术（免耕少耕、耕作轮休）。在抗旱方面主要有覆盖技术（利用覆盖抑制蒸发，延长水在土壤水库中的集蓄时间）及集流技术（利用自然和人工营造集流面把降雨径流收集到特定场所），后者包括集水、贮水、高效利用等方面，其中吸水剂、保水剂、抗旱剂等作为作物集水保墒和促进作物增产得到广泛应用。国内最早把土壤当作“水库”进行研究是在北方平原农田上，认为土壤水库中的水是一种重要的水资源，不仅贮量丰富，而且对作物供水有显著的调节功能。 近几年，研究者也提出了一些拦蓄暴雨径流、改善土壤水分状况的土壤水库建立的方法和措施，包括：全方位深松、旋耕深松、营造根坯暗沟、挖抗旱丰产沟等。对于亚热带的红壤坡耕地“土壤水库”，研究者也进行了初步的探索。全斌（2002）等对福建红壤旱地土壤水库容状况及水分问题进行研究，结果表明，红壤旱地的贮水性能比黑土和潮土低很多，并提出了深松、工程和生物措施拦蓄地表径流、采用复合农林业技术、增施有机肥及改进灌溉技术等措施，调控红壤旱地特殊的水分物理性质，以解决伏秋旱土壤水分亏缺、植物易受旱害问题。黄道友（2004）也提出等高梯土、深沟撩壕、挖竹节沟、梯面覆盖作物秸秆、凋落物结合“整梯”工程入土深埋、梯埂设置生物篱等改善和强大“土壤水库”的坡地水土保持措施，可以起到良好的贮水、减少地表径流、增加抗旱能力等作用。综上所述，当前国内外所研究的“土壤水库”，在实际应用中常常伴随着大量的工程整地措施，成本投入过大。而通过坑穴法、柱孔法等简约整地和拌施特制有机肥相结合的方式所营建的“土壤水库”，可以达到解决坡耕地干旱和土壤侵蚀的简约经营方式，与其他抗旱保水措施相比具有一定的优势。 本项目的研究，有利于揭示顺坡耕作土地退化特征与机制，提供坡耕地持续经营利用的简便、经济技术措施，为红壤坡耕地的避旱和水土保持技术体系的建立提供借鉴和依据，可在生产上大面积推广应用，获得良好经济及社会效益。
