木薯种植地水土保持研究进展_李静
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摘 要 木薯生长过程中， 水土流失会影响木薯生长以及最终产量， 能否采取良好并且积极的措施进行木薯种 植地的水土保持是实现木薯丰产的重要保障。 文章归纳了目前木薯种植地水土保持采取的免耕法、 有机质补偿 以及种植生物绿篱等技术手段的类型和特点， 概述了水土流失的主要原因以及对木薯生长和产量的影响， 并对 未来木薯种植地水土保持的种植以及遥感技术的应用等进行了展望。 关键词 木薯 ； 水土流失 ； 水土保持 ； 种植地 分类号 Ｑ９４５
２０１１ 年 １１ 月 Nov． 2011
热带农业科学 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE
第 ３１ 卷第 １１ 期 Vol．31, No．11
木薯种植地水土保持研究进展①
李 静② 陈秀龙 毛亚福 冯朝阳 覃新导③ （中国热带农业科学院广州实验站 广东广州 510140）
② 李 静（１９８１～）， 女 ， 山 东 泰 安 人 ， 助 理 研 究 员 ， 博 士 ， 主 要 从 事 入 侵 生 态 学 研 究 、 植 物 生 理 生 态 学 研 究 。 ③ 通 讯 作 者 ： 覃 新 导（１９６９～）， 男 ， 研 究 员 ， 中 国 热 带 农 业 科 学 院 广 州 实 验 站 站 长 。
水土流失会使大量肥沃的表层土壤丧失， 降低
土壤肥力以及土壤持水量， 使土壤保水保肥力以及 耕作力变差， 影响木薯生长， 目前是导致木薯减产 的主要原因之一。 木薯叶片对水土环境非常敏感， 流失严重的环境会刺激木薯叶片细胞增殖、 细胞扩 张， 最终延迟木薯生长［２］。 在平缓地， 不施肥连作 ３ 年的土地上， 华南 ２０５ 由于土壤肥料不足鲜薯减 产达 ５０％［６］。 土壤 水肥缺乏， 会 引 起 植 物 生 长 过 程 中的生长弱势， 叶片变黄， 病虫害增多， 生长点畸 形等一系列问题， 最终结果导致木薯减产。 另外， 水土流失还会降低和限制木薯对土壤的补偿能力［7］，
木薯种植地的气候因素包括降雨的频度、 强 度、 降雨年分布、 风速、 日照长短等都与土壤地表 月 平 均 温 度 、 降 水 量 、 以及蒸发量紧密相 关[32]， 直 接影响到木薯种植地水土流失的程度， 进一步影响 土壤肥力的时空变化[33]。 因此， 水土流失程度随旱 季和雨季呈周期性变化[18]。 另外， 木薯种植地周围 的植被量、 植被种类也是评价水土流失的重要因素。 2. 2. 4 木薯本身特点
斜坡种植农作物是引起水土流失、 土壤肥力下 降的另一个 主要因素 ， [26-28] 为 防止这一现 象， 一般 不主张在大于 25°以上坡度的山地种植木薯， 在小 于 25°坡度的山坡地种植木薯， 也应采取水土保持 措施[29] 。 如在印度， 在斜坡上一般采取木薯与木本 植物混合种植的方法。 因为木本植物提高土壤理化 性质以及保水保肥性， 这样可以降低斜坡水体流失 的程度[30] 。 有学者曾利用 ＤＥＭ（digital elevation model）模 型绘制斜坡的水土流失的空间数据图， 产生斜坡环 境下的空间截留图， 发现斜坡上不同位置、 不同时 间水土流失率存在差异[18]。 与其它农作物混种， 也 能在一定程度上降低斜坡水土流失， 与不同种类的 农作物混种防治水土流失的效率是不同的[20]。 泰国 曾以缓坡上木薯与其他作物的土壤流失量作比较， 发现在 ２ 年内木薯种植地每公顷流失干土量远远高
李 静 等 木薯种植地水土保持研究进展
于玉米、 高粱、 花生和菠萝这些短期作 物[6]。 这主 要与植物本身的生长特性以及栽培管理方式有关。 2. 2. 2 土壤质量
土壤是被侵蚀的主要对象， 土壤本身的结构包 括粒级、 透水性、 透气性、 抗冲性都直接影响着水 土流失的程度。 土壤致密性越强， 表层渗透能力越 弱， 往往水土 流失越严重 。 [21,31] 斜坡上土 壤 砂 质 也 是水土流失的主要原因[18]， 土壤有机质含量是评价 水土流失的一个重要指标， 一般来说， 有机质含量 越低， 越容易引起水土流失。 2. 2. 3 环境气候
－ １７ －
２０１１ 年 １１ 月
热带农业科学
第 ３１ Biblioteka Baidu第 １１ 期
破坏土壤动物和微生物结构， 土壤生物与营养元素 之间相互影响［８］， 这种破坏与土壤质地变化又形成 恶性循环［９］。
水土保持是木薯生长过程中研究的重要内容之 一。 随着近年来木薯产品需求量不断增加， 木薯种 植面积的逐渐扩大， 木薯种植地水土保持工作也越 来越受到人们的重视， 未来将会出现更为先进、 高 效、 可行的方法和技术应用于木薯种植地的水土保 持。 本文着重综述了目前木薯种植地水土保持的技 术手段以及水土流失的成因和对木薯生长的影响， 展望了未来木薯种植地水土保持研究的新技术。
水土流失受到植物本身生长特性的影响。 Ｔｈｉｅｎｓｕｋｈｏｎ 比较在砂质土壤上种植牧草和木薯， 发 现种植木薯更容易降低土壤有机碳和有机氮含量[34]。 山地土壤上， 木薯比甘蔗更容易降低土壤有机质含 量， 因为甘蔗比木薯具有更高的有机质还田能力 [19]。 木薯生长时期也影响水土流失程度， 种植初期 如果雨量较大， 一般会导致严重的水土流失。 木薯 一般在 ３～５ 月雨季种植， １２ 月左右收获， ５～７ 月 份是最易遭受土壤水土流失的阶段， 也是土壤养分 损失最多的阶段。 木薯属于全株收获的植物， 这种 收获方式对土壤表层造成极大的破坏， 严重增加了 表 层 土 壤 被 侵 蚀 的 程 度 [18]。 木 薯 是 一 种 喜 阳 的 植 物， 由于木薯本身种植所要求的行间距较大， 地被 植物覆盖率较低， 全世界木薯种植以混合种植为主 ， [35-36] 研 究 认 为 更 贴 近 地 面 生 长 的 植 物 如 马 铃 薯 、 花生等作物要比长茎作物如玉米的水土流失量要低 [18]。
Guangdong 510140)
Abstract Soil erosion can influence the growth and production of cassava. It is important to take positive measures to keep soil and water conservation which is necessary for the high yield of cassava. The paper summarized the technology presented in soil and water conservation of cassava cultivation including no-tillage, organic matter compensation and bio-hedgerow planting, elucidated the main reason which lead to soil erosion and its impact on the cassava. Finally, the application of the remote sensing technology, as well as soil and water conservation in cassava plantation in future is recommended. Keywords cassava(Manihot esculenta crantz) ; soil and water loss ; soil and water conservation ; planting field
复垦地是因采掘、 丢荒、 建材工业发展和其他 工矿废弃物堆积等被占用或破坏的土地， 通过整治 改造， 使失去的生产力得到恢复， 并再利用的一种 土地。 由于木薯耐瘠性较强， 能够扎根土壤深处吸 收 养 分[23] ， 在 肥 力 较 弱 以 及 酸 性 土 壤 上 也 能 取 得 较好的产量[24]， 具有较强的适应性， 近年来很多复 垦地用于种植木薯。 但由于复垦地土地质量较差， 用于进行土壤改良所用的经费投入不足， 在复垦地 上种植木薯往往造成水土流失， 并且经济效益不 高。 而较低的土地生产力与上涨的木薯价格使得土 地利用程度加高， 但土壤肥力和木薯产量持续下 降， 并形成恶性循 环[4]。 另外， 有些 工矿废弃 物复 垦地往往含有较高浓度的重金属污染物， 水土流失 还会造成木薯种植地地表土壤以及地下水的污染[25]。 2. 2 自然因素 2. 2. 1 斜坡
Advances of Research on the Soil and Water Conservation
of Cassava Cultivation
LI Jing CHEN Xiulong MAO Yafu FENG Chaoyang QIN Xindao (Guangzhou Experimental Station of Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Guangzhou,
① 基 金 项 目 ： 现 代 农 业 产 业 技 术 体 系 建 设 专 项 资 金 资 助 （Ｎｏ．ＣＡＲＳ－１２）； 海 南 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目（Ｎｏ．３１１０６１）； 中 央 级 公 益 性 科 研 院 所 基 本 科 研 业 务 专 项 资 金（中 国 热 带 农 业 科 学 院 热 带 作 物 品 种 资 源 研 究 所）资 助 项 目（Ｎｏ．ＰＺＳ０４０）。 收稿日期： ２０１１－０８－２２； 责任编辑／黄 艳； 编辑部 Ｅ－ｍａｉｌ： ｒｄｎｋ＠１６３．ｃｏｍ。
2 水土流失成因分析 木薯种植地水土流失是人为和自然因素共同作
用的结果。 2. 1 人为因素 2. 1. 1 耕作方式较为落后
不同的土地管理方式导致不同的水土流失程 度， 主要导致土壤有机质以及土壤肥力下降程度的 差异 。 ［１８－１９］ 当前木薯的种植方式相对比较单一， 虽 然也有一些木薯间套种的耕作方法， 总的来说， 还 是以木薯单种为主。 木薯茎杆可以当作种茎使用，
－ １８ －
植 物 残 留 物 很 少 还 田[20] ， 另 外 ， 农 民 只 考 虑 当 前 利益， 化肥施用量远远超过农家有机肥的使用， 最 终使得养地以恢复地力的速度远远低于种地对土地 的消耗速度。 这样导致土地收支失衡， 越来越瘦的 后果[12]。 另外， 一些较重的机械农具的田间操作也 会增加土壤的紧实性， 加剧水土流失的程度[21]， 这 些不恰当的土地利用方式都会加剧土壤有机质含量 的 下 降 [22]。 2. 1. 2 复垦地
木 薯（Manihot esculenta crantz）是 一 种 具 有 高 产潜力的作物， 是亚洲、 非洲和拉丁美洲等发展中 国 家 重 要 的 农 作 物 和 食 物 资 源 ， ［１－２］ 并 且 是 引 起 非 洲 ２０ 世 纪 农 业 生 产 力 变 化 的 最 主 要 的 农 作 物 ［３］。 当前木薯生产遇到的最大问题是土壤肥力下降所导 致的农业生态系统生产力的不可持续性［４］。 木薯具 有强大的吸收水肥的能力， 能够从土壤中吸收并带 走大量营养。 研究表明， 在连续种植木薯的砂质土 壤上， 有机碳以每年 ０．２４ ｇ／ｋｇ 土壤的速度流失[5]。
1 水土流失对木薯的影响 土壤有机质含量是农业用地最重要的评价指
标， 也是土壤退化程度的评价指标， 与植物营养可 获得性、 土壤 理化和生物 性质紧密相 关 。 [10-11] 水土 流失之后土壤的物理性质会发生变化， 土壤孔隙度 减少， 持水量和保肥性减弱， 最后使得土壤耕作性 变差。 对土壤有机质以及土壤结构的破坏会严重影 响土地生产力的发挥和高效生产， 对经济效益产生 直 接 影 响 。 [12-14] 水 土 流 失 带 走 大 量 土 壤 营 养 之 后 ， 土壤养分贫瘠对木薯的生长以及生理都会产生不利 影响［１５］， 其中氮含量是土壤有机质含量的标志， 是 影响木薯生长最重要的营养元素[16]， 土壤中的有效 氮含量能够 决定木 薯 种 植 地 产 量 的 高 低[17]。 另 外 ， 严重的水土流失导致的恶性循环， 不仅影响当季木 薯的生长和产量， 严重的会最终导致耕地质量严重 下降甚至无法耕作。 总的来说， 木薯种植地水土流 失造成的木薯直接和间接的经济损失是巨大的。
２０１１ 年 １１ 月 Nov． 2011
热带农业科学 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE
第 ３１ 卷第 １１ 期 Vol．31, No．11
木薯种植地水土保持研究进展①
李 静② 陈秀龙 毛亚福 冯朝阳 覃新导③ （中国热带农业科学院广州实验站 广东广州 510140）
② 李 静（１９８１～）， 女 ， 山 东 泰 安 人 ， 助 理 研 究 员 ， 博 士 ， 主 要 从 事 入 侵 生 态 学 研 究 、 植 物 生 理 生 态 学 研 究 。 ③ 通 讯 作 者 ： 覃 新 导（１９６９～）， 男 ， 研 究 员 ， 中 国 热 带 农 业 科 学 院 广 州 实 验 站 站 长 。
水土流失会使大量肥沃的表层土壤丧失， 降低
土壤肥力以及土壤持水量， 使土壤保水保肥力以及 耕作力变差， 影响木薯生长， 目前是导致木薯减产 的主要原因之一。 木薯叶片对水土环境非常敏感， 流失严重的环境会刺激木薯叶片细胞增殖、 细胞扩 张， 最终延迟木薯生长［２］。 在平缓地， 不施肥连作 ３ 年的土地上， 华南 ２０５ 由于土壤肥料不足鲜薯减 产达 ５０％［６］。 土壤 水肥缺乏， 会 引 起 植 物 生 长 过 程 中的生长弱势， 叶片变黄， 病虫害增多， 生长点畸 形等一系列问题， 最终结果导致木薯减产。 另外， 水土流失还会降低和限制木薯对土壤的补偿能力［7］，
木薯种植地的气候因素包括降雨的频度、 强 度、 降雨年分布、 风速、 日照长短等都与土壤地表 月 平 均 温 度 、 降 水 量 、 以及蒸发量紧密相 关[32]， 直 接影响到木薯种植地水土流失的程度， 进一步影响 土壤肥力的时空变化[33]。 因此， 水土流失程度随旱 季和雨季呈周期性变化[18]。 另外， 木薯种植地周围 的植被量、 植被种类也是评价水土流失的重要因素。 2. 2. 4 木薯本身特点
斜坡种植农作物是引起水土流失、 土壤肥力下 降的另一个 主要因素 ， [26-28] 为 防止这一现 象， 一般 不主张在大于 25°以上坡度的山地种植木薯， 在小 于 25°坡度的山坡地种植木薯， 也应采取水土保持 措施[29] 。 如在印度， 在斜坡上一般采取木薯与木本 植物混合种植的方法。 因为木本植物提高土壤理化 性质以及保水保肥性， 这样可以降低斜坡水体流失 的程度[30] 。 有学者曾利用 ＤＥＭ（digital elevation model）模 型绘制斜坡的水土流失的空间数据图， 产生斜坡环 境下的空间截留图， 发现斜坡上不同位置、 不同时 间水土流失率存在差异[18]。 与其它农作物混种， 也 能在一定程度上降低斜坡水土流失， 与不同种类的 农作物混种防治水土流失的效率是不同的[20]。 泰国 曾以缓坡上木薯与其他作物的土壤流失量作比较， 发现在 ２ 年内木薯种植地每公顷流失干土量远远高
李 静 等 木薯种植地水土保持研究进展
于玉米、 高粱、 花生和菠萝这些短期作 物[6]。 这主 要与植物本身的生长特性以及栽培管理方式有关。 2. 2. 2 土壤质量
土壤是被侵蚀的主要对象， 土壤本身的结构包 括粒级、 透水性、 透气性、 抗冲性都直接影响着水 土流失的程度。 土壤致密性越强， 表层渗透能力越 弱， 往往水土 流失越严重 。 [21,31] 斜坡上土 壤 砂 质 也 是水土流失的主要原因[18]， 土壤有机质含量是评价 水土流失的一个重要指标， 一般来说， 有机质含量 越低， 越容易引起水土流失。 2. 2. 3 环境气候
－ １７ －
２０１１ 年 １１ 月
热带农业科学
第 ３１ Biblioteka Baidu第 １１ 期
破坏土壤动物和微生物结构， 土壤生物与营养元素 之间相互影响［８］， 这种破坏与土壤质地变化又形成 恶性循环［９］。
水土保持是木薯生长过程中研究的重要内容之 一。 随着近年来木薯产品需求量不断增加， 木薯种 植面积的逐渐扩大， 木薯种植地水土保持工作也越 来越受到人们的重视， 未来将会出现更为先进、 高 效、 可行的方法和技术应用于木薯种植地的水土保 持。 本文着重综述了目前木薯种植地水土保持的技 术手段以及水土流失的成因和对木薯生长的影响， 展望了未来木薯种植地水土保持研究的新技术。
水土流失受到植物本身生长特性的影响。 Ｔｈｉｅｎｓｕｋｈｏｎ 比较在砂质土壤上种植牧草和木薯， 发 现种植木薯更容易降低土壤有机碳和有机氮含量[34]。 山地土壤上， 木薯比甘蔗更容易降低土壤有机质含 量， 因为甘蔗比木薯具有更高的有机质还田能力 [19]。 木薯生长时期也影响水土流失程度， 种植初期 如果雨量较大， 一般会导致严重的水土流失。 木薯 一般在 ３～５ 月雨季种植， １２ 月左右收获， ５～７ 月 份是最易遭受土壤水土流失的阶段， 也是土壤养分 损失最多的阶段。 木薯属于全株收获的植物， 这种 收获方式对土壤表层造成极大的破坏， 严重增加了 表 层 土 壤 被 侵 蚀 的 程 度 [18]。 木 薯 是 一 种 喜 阳 的 植 物， 由于木薯本身种植所要求的行间距较大， 地被 植物覆盖率较低， 全世界木薯种植以混合种植为主 ， [35-36] 研 究 认 为 更 贴 近 地 面 生 长 的 植 物 如 马 铃 薯 、 花生等作物要比长茎作物如玉米的水土流失量要低 [18]。
Guangdong 510140)
Abstract Soil erosion can influence the growth and production of cassava. It is important to take positive measures to keep soil and water conservation which is necessary for the high yield of cassava. The paper summarized the technology presented in soil and water conservation of cassava cultivation including no-tillage, organic matter compensation and bio-hedgerow planting, elucidated the main reason which lead to soil erosion and its impact on the cassava. Finally, the application of the remote sensing technology, as well as soil and water conservation in cassava plantation in future is recommended. Keywords cassava(Manihot esculenta crantz) ; soil and water loss ; soil and water conservation ; planting field
复垦地是因采掘、 丢荒、 建材工业发展和其他 工矿废弃物堆积等被占用或破坏的土地， 通过整治 改造， 使失去的生产力得到恢复， 并再利用的一种 土地。 由于木薯耐瘠性较强， 能够扎根土壤深处吸 收 养 分[23] ， 在 肥 力 较 弱 以 及 酸 性 土 壤 上 也 能 取 得 较好的产量[24]， 具有较强的适应性， 近年来很多复 垦地用于种植木薯。 但由于复垦地土地质量较差， 用于进行土壤改良所用的经费投入不足， 在复垦地 上种植木薯往往造成水土流失， 并且经济效益不 高。 而较低的土地生产力与上涨的木薯价格使得土 地利用程度加高， 但土壤肥力和木薯产量持续下 降， 并形成恶性循 环[4]。 另外， 有些 工矿废弃 物复 垦地往往含有较高浓度的重金属污染物， 水土流失 还会造成木薯种植地地表土壤以及地下水的污染[25]。 2. 2 自然因素 2. 2. 1 斜坡
Advances of Research on the Soil and Water Conservation
of Cassava Cultivation
LI Jing CHEN Xiulong MAO Yafu FENG Chaoyang QIN Xindao (Guangzhou Experimental Station of Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Guangzhou,
① 基 金 项 目 ： 现 代 农 业 产 业 技 术 体 系 建 设 专 项 资 金 资 助 （Ｎｏ．ＣＡＲＳ－１２）； 海 南 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目（Ｎｏ．３１１０６１）； 中 央 级 公 益 性 科 研 院 所 基 本 科 研 业 务 专 项 资 金（中 国 热 带 农 业 科 学 院 热 带 作 物 品 种 资 源 研 究 所）资 助 项 目（Ｎｏ．ＰＺＳ０４０）。 收稿日期： ２０１１－０８－２２； 责任编辑／黄 艳； 编辑部 Ｅ－ｍａｉｌ： ｒｄｎｋ＠１６３．ｃｏｍ。
2 水土流失成因分析 木薯种植地水土流失是人为和自然因素共同作
用的结果。 2. 1 人为因素 2. 1. 1 耕作方式较为落后
不同的土地管理方式导致不同的水土流失程 度， 主要导致土壤有机质以及土壤肥力下降程度的 差异 。 ［１８－１９］ 当前木薯的种植方式相对比较单一， 虽 然也有一些木薯间套种的耕作方法， 总的来说， 还 是以木薯单种为主。 木薯茎杆可以当作种茎使用，
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植 物 残 留 物 很 少 还 田[20] ， 另 外 ， 农 民 只 考 虑 当 前 利益， 化肥施用量远远超过农家有机肥的使用， 最 终使得养地以恢复地力的速度远远低于种地对土地 的消耗速度。 这样导致土地收支失衡， 越来越瘦的 后果[12]。 另外， 一些较重的机械农具的田间操作也 会增加土壤的紧实性， 加剧水土流失的程度[21]， 这 些不恰当的土地利用方式都会加剧土壤有机质含量 的 下 降 [22]。 2. 1. 2 复垦地
木 薯（Manihot esculenta crantz）是 一 种 具 有 高 产潜力的作物， 是亚洲、 非洲和拉丁美洲等发展中 国 家 重 要 的 农 作 物 和 食 物 资 源 ， ［１－２］ 并 且 是 引 起 非 洲 ２０ 世 纪 农 业 生 产 力 变 化 的 最 主 要 的 农 作 物 ［３］。 当前木薯生产遇到的最大问题是土壤肥力下降所导 致的农业生态系统生产力的不可持续性［４］。 木薯具 有强大的吸收水肥的能力， 能够从土壤中吸收并带 走大量营养。 研究表明， 在连续种植木薯的砂质土 壤上， 有机碳以每年 ０．２４ ｇ／ｋｇ 土壤的速度流失[5]。
1 水土流失对木薯的影响 土壤有机质含量是农业用地最重要的评价指
标， 也是土壤退化程度的评价指标， 与植物营养可 获得性、 土壤 理化和生物 性质紧密相 关 。 [10-11] 水土 流失之后土壤的物理性质会发生变化， 土壤孔隙度 减少， 持水量和保肥性减弱， 最后使得土壤耕作性 变差。 对土壤有机质以及土壤结构的破坏会严重影 响土地生产力的发挥和高效生产， 对经济效益产生 直 接 影 响 。 [12-14] 水 土 流 失 带 走 大 量 土 壤 营 养 之 后 ， 土壤养分贫瘠对木薯的生长以及生理都会产生不利 影响［１５］， 其中氮含量是土壤有机质含量的标志， 是 影响木薯生长最重要的营养元素[16]， 土壤中的有效 氮含量能够 决定木 薯 种 植 地 产 量 的 高 低[17]。 另 外 ， 严重的水土流失导致的恶性循环， 不仅影响当季木 薯的生长和产量， 严重的会最终导致耕地质量严重 下降甚至无法耕作。 总的来说， 木薯种植地水土流 失造成的木薯直接和间接的经济损失是巨大的。