中亚热带红壤丘陵集水区不同开发利用模式，本文主要内容关键词为：集水区论文,中亚论文,红壤论文,丘陵论文,开发利用论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
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1 研究区域概况与研究方法
地处110°51′～111°36′E、28°24′～29°24′N的湖南省桃源县，属典型的中亚热带湿润季风气候，土地总面积4458.4
，其中海拔500m以下的低山丘陵岗地等面积占79.2%，土壤以红壤为主（占45.8%），亦有部分黄壤和紫色土、水稻土等分布，适宜农林牧渔各业发展，历来是湖南省的重要农产品生产基地，粮、肉、油等进入了全国百强县行列，其丰富的地貌、土壤、生物和农业生产特点，使之成为我国中亚热带红壤丘陵区的一个缩影[1～5]。集水区是红壤丘陵景观中相对独立且整体性强的、最基本的地理生态单元，选择该县境内马家峪、王家垱、牛头湾3个地貌完整且地理条件基本一致的集水区为研究对象，进行不同垦殖模式的对比试验与分析，代表性与典型性强。
表1是3个集水区的土地构成。1992年以前，3个集水区的稻田均以“冬闲—早稻—晚稻”复种制为主（占55%以上），旱地几乎全是“油菜—棉花”，坡地生产则略有差异：马家峪以粗放经营的茶园为主（占坡地总面积的66.1%），兼有部分幼龄橘园(22.6%)、低产林地(8.5%)和坡耕地(2.8%)；王家垱以稀疏林地为主（占66.9%），还有部分中幼龄橘园(17.4%)、油茶林地(10.8%)和坡耕地(4.9%)；牛头湾则是林地（占91.3%）和荒坡地。3个集水区的水面，多处于“人放天养”的状态。
表1 集水区的土地构成
Tab.1 Land Constitution in Catchment Area
①非农用地包括道路、田塍、堤坝与宅基地等；②1993年后为0.81
；③1993年后为2.15。
1992～1994年，根据试验总体设计方案，对3个集水区进行了不同措施的垦殖与整治。在采用了高标准水保措施对马家峪坡地进行综合整治的基础上，对集水区内土地全部实行集约经营[4]：通过施肥改土和重修剪等措施改造老茶园，推广应用果树早产稳产技术促使幼龄橘园迅速挂果并丰产，扩种阔叶林种将稀疏林地改造成为速生工业用材林，实施高位换冠将低产油茶林改造成为高效经济林，坡耕地重点发展水土保持效果好的苎麻等经济作物；旱地主要发展蔬菜、瓜果和牧草，稻田在将0.68渍水田改造成为精养鱼池的同时，全面推广应用秸秆还田、快速催腐等技术；水面主要推广种草养鱼、沼渣（水）养鱼、谷芽催肥等技术。王家垱则在坡地开发利用过程中重点引进椪柑、板栗、油茶等优良苗木，普及推广柑橘和油茶高位换冠、果树优质丰产稳产、用材林速生丰产等技术，将坡度≤10°的坡地改造成为等高梯土撩壕的高标准果园，使果园面积增加到76.18，10°＜坡度≤15°的坡地改造成速生用材林(33.28)或高效油茶林(16.62)，坡度＞15°的则封山育林(37.74)，使46.5%的坡地实现了集约经营；旱地重点引进苎麻新品种，推广应用三季苎麻平衡增产技术(14.16)；潜育性稻田(5.06)全部推广“稻—萍—鱼”，其余的则推广应用测土配方施肥等技术。牛头湾坡地的植被较好，且塘堰南侧与水库干渠直接相通，非耕地尚未实现集约经营，重点保证耕地的集约经营。
根据《水土保持试验规范》[6]要求，在地形基本一致的坡地上设置了鹅掌楸(Liriodendron Chinense Sargent.)、湿地松(Pinups elliottii Engelm.)、湿地松＋鹅掌楸(Liriodendron Chinense Sargent.+Pinus elliottii Engelm.)、油茶(Camellia oleifera Abel)、茶叶(Camellia sinensis O.Ktze.)、柑橘(Citrus reticulata Blanco.)、板栗(Castanea mollissima Blume)、苎麻(Boehmeria nivea Gaudich)、玉米等旱粮作物(Zea mays Linn.et.al)9个投影面积≥1300
的综合试验观测场，选择40块坡地（≥0.30／块）、32丘旱地（共4.48）、20丘稻田（共3.09）、6口养殖塘堰（共3.88）和王家垱水库作为长期定位观测点，从1992年开始，定期（作物1季1次，林果等1年1次）调查其投入产出结果，常年观测水土流失、土壤含水量等的变化状况，并4次取样（1991、1995、1999、2001年）分析测定各定位观测场（点）0～20cm表层土壤的主要理化性质。
2 主要研究结果
2.1 不同垦殖模式的土壤肥力演变特点与土地生产力
集水区的农、林、牧、渔等生产用地的投入水平，相当或超过当地耕地平均投入水平的面积占农业生产用地总面积的比重，称为集水区的集约经营度，它是评价集水区开垦利用程度的主要指标[4]。2000～2002年，集水区的集约经营度均值，马家峪为96.2%，王家垱为49.0%，牛头湾为25.5%，与基期（1989～1991年，下同）相比，分别提高了87.5%、150.0%与2.8%。
随着农业用地集约经营度的不断提高，集水区内的坡地、旱地和稻田的土壤有机质、全N与速效N量稳步增加，坡地、旱地的土壤贮水量显著提高，土壤侵蚀模数明显下降（表2）。
由于马家峪的旱地重点发展经济作物，稻田主要推广秸秆还田、快速催腐技术，投入的有机肥料多，耕地的土壤肥力增加快，各项指标增幅均在20%以上；且坡地全部采用高标准水保措施进行了综合整治，集水区的土壤年侵蚀模数已由1992～1993年的712.2t/降到2000～2002年的434.6t/，低于500t/·a的土壤允许流失值[7～9]，坡地的各项肥力指标亦提高了10.9%～14.4%；王家垱由于潜育性稻田面积大，且以发展坡地的柑橘为主，其投入大多流向了柑橘生产，耕地的各项肥力指标增幅(10.8%～19.6%)远不如坡地橘园(20.5%～33.9%)，使得橘园的土壤肥力水平明显高于旱地(P<0.05)，土壤侵蚀模数也因近50%的坡地实现了集约经营而大幅下降，基本接近土壤允许流失值。牛头湾坡地种植的是效益较低的湿地松，因而只有重视耕地生产，耕地的各项肥力指标均以较大幅度(12.1%～39.0%)增加，而坡地则基本维持原状且呈下降趋势，肥力水平显著低于耕地(P<0.01)。
坡地0～20cm土层的土壤贮水量，试验刚开始（1992～1993年）时，3个集水区之间的差异并不显著，随着“改梯”等工程的全面实施和土壤有机质的增加，差异迅速增大：1994～2002年，3者贮水量之比为1.44:1.37:1，以马家峪数量最多，王家垱次之，牛头湾最少，分别比1992～1993年增加了35.7%、21.6%和3.5%。
旱地0～20cm土层的土壤贮水量，3个集水区之间的差异并不显著，但随着集约经营水平的不断提高，旱地的土壤有机质显著增加，土壤贮水量亦大幅增加：1994～2002年3个集水区旱地的贮水量均比1992～1993年的增加了20%以上（表2）。
表2 集水区土壤肥力与土壤侵蚀变化概况（注：除土壤年侵蚀模数外，其余均为“5%置信限”的数据；）
Tab.2 Soil Fertility and Soil Erosion Change in Catchment Area
②“n”为样点数或丘块数；③为老果园的数据；④土壤贮水量为历年7～9月少雨季节的平均值，每月5日、15日和25日测定1次。
集水区农业生态环境的显著改善，大幅度提高了作物和林果茶等的产量与效益。试验后3年（2000～2002年，下同）与基期相比，水稻年产量平均提高了1924.5kg/（增产20.8%），苎麻单产提高了675.5kg/（增产28.5%），茶叶单产提高了1066.5kg/（增产101.6%），柑橘单产提高了18.0t/（增产155.0%），油茶单产提高了67.5kg/（增产145.2%），林地活立木蓄积量达52.5（增加218.2%）。同时，通过调整农业生产结构，集水区的水面养殖也得到了长足发展，鲜鱼产量亦成倍增长。据调查统计，集水区农业生产用地基期的年均产出率，马家峪的为6167.5元／，王家垱的为2311.2元／，牛头湾的为2759.1元／（按湖南省统计局提供的2000年可比价计，下同）；在研期间（1992～2002年，下同），3个集水区的则依次为14631.9元／、6024.2元／与3849.2元／，分别提高了137.2%、160.7%和39.5%。
2.2 集水区土地开发利用的潜力与演变趋势
集水区按不同地理部位和经营内容可分为坡地、旱地、稻田、水面4个部分（表3）。在研究期间，马家峪、王家垱、牛头湾3个集水区农业生产用地的年均投入量之比为3.40:1.59:1、年均产出值之比为3.80:1.57:1，说明以集水区为基本地理生态单元的土地产值，随着投入量的增加而做等比例的提高，边际生产率大，有很大的开发潜力。
调研结果表明（表3）：(1)耕地的产、投状况基本处于同等水平。3个集水区耕地的投入与产出均值为4180.2元／、13614.4元／，比基期提高了24.1%和39.5%。但其中稻田的投入比旱地高出36.9%，产值却比旱地低14.1%，且旱地的产、投增量之比明显高于稻田(P<0.05)，旱地的生产效率比稻田高；(2)坡地的产、投差别大。集水区坡地的投入与产出均值，马家峪的为3785.5元／与13280.9元／，比基期增加36.2%和185.6%；王家垱的为1641.8元／与5297.3元／，增加了66.7%和249.7%；牛头湾的为153.6元／与450.9元／，与基期的基本持平。试验前后3年坡地的产出增量与投入增量比，马家峪的为8.46:1，王家垱的为16.54:1，显著高于其旱地(6.59～6.79:1)和稻田(4.28～4.51:1)，坡地的边际生产率甚高；(3)水面的产、投差别相当大。牛头湾的水面处于半荒芜状态，投入与产出极低；王家垱的开发才起步，投、产水平均较低；马家峪的实行精养，投入均值为4372.7元／、产出均值为20735.5元／，比基期高出88.1%与533.1%，试验前后3年的产、投增量比高达23.55:1，保持着相当高的边际生产率。表明集水区土地开发利用的潜力是水面＞坡地＞旱地＞稻田。
调研结果还表明（表3），当非耕地的单位面积投入达到或超过耕地时，其产值将大大超过耕地。如2000～2002年，马家峪坡地的投入均值比同期该集水区耕地高出6.0%、产值比耕地高出21.2%，水面投入均值比耕地高出17.0%、产值比耕地高出82.4%。同时，当产出与投入比值渐趋稳定后，增加投入的增产效果并不理想（图1与表3）。
注：稻田和旱地系3个集水区的均值，坡地－1和水面－1系马家峪的非耕地，坡地－2和水面－2系王家垱的非耕地
图1 不同土地类型的产出与投入比值
Fig.1 Ratio of Output and Input in Different Land Types
表3 集水区不同地理部位土地的投入与产出概况（元／）
Tab.3 Input and Output of Land in Different Geographical Sites(Yuan/)
综上所述，牛头湾的开垦利用仅停留在传统的耕地开发上，属低效益的耕地开发型；王家垱在发展耕地集约经营的同时，重点开发与集约经营了近50%的坡地，水面开发才起步，属中等效益的半集约开发型；马家峪坡地的投入水平与耕地的基本一致，水面投入超过了耕地，成为高效益的全面集约开发型。它们代表了集水区开发利用的三个发展阶段，即集水区的开发利用将由耕地集约向土地半集约、继之向土地全面集约方向发展。据对研究基地所在村的73个集水区的调查表明，集水区的开发利用目前大都处于土地半集约型的发展阶段（占82.2%）。
2.3 开垦利用模式的成因与发展机制
2.3.1 生产要素容量大小 农业生产项目在一定时期内的生产要素容量不同，增加生产要素投入获得农产品产值增量的边际效应亦不相同。目前，在水稻品种和栽培技术没有取得新的突破性进展的情况下，加大稻田投入的边际生产卑较低；旱地后备资源数量大、种植技术普遍低，无论发展旱粮或经作，加大投入都有较大的开发潜力；坡地林、果、茶和塘堰养鱼等的开发，有着广阔的空间、巨大的市场和较高的效益，增加投入可保持相当高的边际生产率。因此，开发或培植空间大、发展前景广阔并保持较高边际生产率的主导产业或项目，便可大量吸引和容纳劳动力、资金、物质、技术等生产要素的投入，引发集水区开垦开发利用模式的改变。
2.3.2 比较利益高低 生产要素一般会主动流向比较利益高的生产项目或产业，使之迅速扩大，从而驱动集水区产业结构的改变。马家峪土地全面集约型与王家垱土地半集约型等集水区开垦利用模式的形成，就是因为蔬菜、茶叶、果树、渔业等生产项目或产业的比较利益高，生产、经营规模很快扩展，从而推进了整个集水区经济结构的改变和发展。
2.3.3 科技进步推动 运用R W Solow模型[10]来分析和度量技术、资金、劳力对集水区3个主要生产项目的经济增长贡献率，结果发现：三者对水稻的贡献率是44.6%、34.8%与20.6%，对柑橘的是78.5%、18.0%与3.5%，对塘堰精养的是83.1%、14.2%与2.7%。这表明在提供科技转化中介和一定的资金、物资等条件下，科学技术在生产要素容量大、比较利益高、现有技术水平低的主导产业或项目上有更大的推动作用。
3 结语与讨论
(1)集约开发经营型的马家峪、半集约开发经营型的王家垱和耕地集约经营型的牛头湾3个集水区，三者耕地的产、投水平基本一致，但非耕地的产、投差别大，形成了显著不同的土壤肥力演变特点、生物产量和经济效益，即随着农业用地集约经营度的不断提高，集水区的土壤侵蚀模数明显下降，已接近或低于土壤允许流失值，坡地和耕地的土壤有机质、N含量等均稳步增加（增幅＞10%），坡地和旱地的表层土壤贮水量在少雨季节可增加20%以上；农作物大幅增产（增幅＞20%），林、果、茶、鱼等的产量以及土地生产率成倍增长。3种类型代表了集水区开垦利用的三个发展阶段，即红壤丘陵集水区的开垦利用将由耕地集约型向土地半集约型（耕地集约＋50%左右的非耕地集约）、土地全面集约型（耕地集约＋非耕地集约）方向发展，发展进程的快慢主要取决于主导产业或项目的生产要素容量大小、比较利益高低和科技进步推动等的作用机制。
(2)以集水区为单元的土地产值，随着投入量的增加而做等比例的提高，边际生产率高，有很大的开发潜力，其大小是水面＞坡地＞旱地＞稻田；当非耕地的单位面积投入达到或超过耕地时，其产值将大大超过耕地，边际生产率更高。合理开垦利用集水区内的非耕地土地资源，效益巨大。
(3)目前，红壤丘陵集水区的开垦利用大多处于土地半集约型的发展阶段，选准一个生产要素容量大、比较利益高的主导产业或项目，增加投入，特别是增加科技投入尤为重要，这对协调集水区水、土资源之间的矛盾，提高土地生产力，加快集水区的开发利用等具有极大的促进作用。
收稿日期：2003-02-17；修回日期：2003-11-21