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砂田是我国西北甘肃、宁夏等干旱、半干旱地区独特而传统的抗旱耕作形式, 是该地区农民群众长期与干旱作斗争的伟大创造和智慧结晶。由于砂田在农业生产上抗旱增产作用突出, 是干旱半干旱地区在不能进行灌溉的条件下, 稳产保收极其重要的措施。砂田是利用河湖沉积或冲积作用产生的卵石、砾、粗细砂的混合体或单体作为土壤表面的覆盖物,在地面铺设厚度不同( 5～16 cm) 的覆盖层的农田, 是种植瓜类等作物的抗旱耕作方式。它在我国农业生产中作为土壤覆盖的一种类型具有独特的价值。
1 砂田的起源与作用
砂田起源于我国甘肃省的中部, 面积达8 万hm2。近年宁夏砂田面积发展很快, 已达3.3 万hm2。关于砂田的起源, 据民间传说: 几百年前甘肃遭遇连年大旱, 赤地千里, 野无绿色, 粮食颗粒无收。有一位老农在山坡上发现一堆田鼠打洞时扒出来的砂石, 上面生长着几株穗粒壮实的小麦, 这启示老农仿效试验, 几经改良逐步推广开来, 流传至今。至于具体的起源时间众说纷纭, 都无确凿的根据。据农史专家考证, 甘肃中部历史上长期为少数民族经营的畜牧区, 直到元朝灭亡以后, 才逐渐发展为以汉族为主的农耕区, 可以肯定的说, 砂田起源不会在此之前。再据《洮沙县志》记载了一整套完备的砂田生产工具和耕作技术, 从包括作物布局、轮作休闲在内的耕作制度来看, 在古代历史条件下, 砂田要完成改进过程,绝非短期之功。由此可以认为, 甘肃的砂田应当起始于明代中叶, 距今约有四、五百年的历史。
砂田集中分布区属温带干旱、半干旱草原气候类型。年平均降雨量稀少, 在150～300 mm; 年变异率大, 季节分布不均, 7- 8 月份降水占总降雨量的60% 以上, 冬春干旱, 秋季暴雨多; 气候干燥, 年蒸发量为1 500～2 000 mm, 有的地区达3 000 mm; 冬季寒冷, 夏季较热, 昼夜温差大, 平均日温差为13～14 ℃; 无霜期短, 一般为150～180 d( 天) ; 日照充足, 全年平均日照长达2 600～2 700 h( 小时) , 夏季在14 h 以上。在上述气象条件下, 砂田在干旱、半干旱地区具有良好的抗旱、保温、压碱效应和稳产、增产作用, 它是在年降水量基本可以供给耐旱作物生长的条件下, 经过铺砂作用而达到减少蒸发、增加降水有效性, 从而获得农业收成的特殊农业技术措施,恰当地适应了这一干旱、半干旱地区的气候、地理、土壤等复杂的自然条件。它的作用归纳起来主要有6 个方面, 即: ( 1)蓄水保墒, 提高水分利用率; ( 2) 隔热保温, 提高地温; ( 3) 减轻有害盐分积累, 防止土壤盐渍化; ( 4) 减少地表经流, 保持水土; ( 5) 土壤速效养分损失较小, 有利于土壤在较长期内保持一定的肥力; ( 6) 抑制杂草滋生, 减轻病虫危害。由于砂田的功能有效地协调和改善了土壤水、热、气、肥等状况, 达到土壤和作物之间的生理协调, 为作物生长创造了较好的环境条件, 从而使作物达到稳产、早熟、优质、增产的目的。
2 砂田的耕作技术
铺压砂田是一项重要的农田基本建设, 要求地要整平,施足底肥, 砂质纯而净, 厚度均匀, 排洪渠道坚固畅通。选择压砂的地块要土层深厚、盐碱轻、土壤肥沃、理化性状良好,最好是伏天耕翻曝晒, 熟化土壤, 秋天晒后耙耱收墒保墒, 达到地绵墒足、无杂草。在整地的同时, 修好防洪沟渠, 严防洪水涌漫砂田。选砂要求含土量少、颜色深、松散、石块表面棱角小而圆滑扁平, 砂与石块的比例以6 ∶4 或5 ∶5 为好。块石一般直径在10 cm 以下。铺砂要均匀铺满地面, 铺砂厚度水砂田10～12 cm、旱砂田13～16 cm。铺砂时间以冬季为好, 在土壤表层冻结后, 不会因铺砂时人畜践踏、车辆行驶而破坏平整好的地表, 造成砂土混合, 降低砂田功能。铺砂切忌选在雨天或铺在冰雪覆盖的地面, 以免冰雪融化后拌成泥, 再加践踏, 破坏耕层结构, 使其变得地僵硬板结。为了保证土壤毛管作用良好, 下层土壤中盐碱不致于上升, 砂田铺好后最好用齿耙耙1 次, 把大石块耙到砂表面, 拣去过大的石块, 以后耕作不致挡耧。砂田是一种典型的覆盖免耕方式, 由于砂砾层的特殊结构, 所以砂田具有与一般农田不同的耕作方式和耕作机具。
旱砂田使用的工具有: 耖耧有双脚耧和三脚耧2 种, 耧脚可装小铧, 耖耧对清除杂草有较好的效果。铲耧的作用是前耖后铲, 对清除杂草的功效显著。齿耧对疏松砂层和清除杂草的效果不如前2 种耧。施肥使用的工具有刮板、扫帚、铁铣、锄、齿耙、喂粪耧等。播种使用双脚宽耧、双脚耧、窄籽耧以及播种施肥两用耧。砂层耕作主要是耖砂疏松砂层, 破除板结, 以便接纳雨水, 减少蒸发和消灭杂草, 在夏季、秋季的雨后进行。雨后及时耖砂比雨前耖砂的土壤平均含水量可提高2.66%。新砂田耖1～2 次或不耖, 中、老砂田1 年内耖3～5次, 休闲的砂田耖5～7 次。收获后及时耖砂比收后半月耖砂的土壤平均含水量可提高0.3%。新砂田因肥力好, 一般不再施肥。施肥方法有穴施、条施和通施, 一般大田作物采用条施和通施。通施是一行紧挨一行扒开砂层, 施肥面积在90% 以上。条施是隔一行施一行, 施肥面积达50%~70%。穴施是在当年春季与播种同时进行, 即在瓜类作物的播种位置, 扒开宽窄15～30 cm 的砂层施入经过腐熟的肥料。还可用耧随播种时施入有机肥和化肥。
砂田多用于种植西瓜、甜瓜。适宜砂田栽培的西瓜品种有西北生态型、美洲生态型、俄罗斯生态型、华北生态型的品种, 以及利用这些生态型品种作亲本育成的F1 代种, 这些适于在干旱大陆性气候条件下种植的品种都可在砂田栽培, 如鲁抗6号、金城5 号、西农8 号、高抗冠龙等品种, 在砂田栽培表现都很优良。甜瓜中的薄皮甜瓜、厚皮甜瓜两大类型都有一些品种适宜在砂田中栽培, 其中不乏著名品种, 如薄皮甜瓜有金塔寺、盛开花、白棒子等, 厚皮甜瓜有白兰瓜、玉金香、白玉甜、银帝等品种, 在砂田中栽培表现都很好。
3 甘肃、宁夏2 个砂田区的不同特点
甘肃、宁夏2 个砂田区属同一气候带, 但在西瓜、甜瓜栽培技术上各有特点。
3.1 作物轮作
在砂田西瓜、甜瓜集中产地是瓜类作物之间进行轮作。压砂当年, 在甘肃砂田区因降雨量较多, 多种耐旱的薄皮甜瓜和麻醉瓜; 而在宁夏砂田区则雨量偏少, 底墒不足, 当年就不能种西瓜、甜瓜, 因为遇到干旱, 新砂田的瓜会严重减产甚至绝收。
3.2 砂田施肥
在甘肃砂田区多采用宽窄行条施。宽行1.5 m, 为“白行”, 即不施肥; 窄行50 cm, 为“粪行”, 施肥时扒开窄行砂砾,扫净细砂把肥料翻入土中, 再覆还砂砾。追肥采用穴施, 即在 离植株15 cm 处, 扒开沙砾挖穴施入, 再覆还砂砾。宁夏砂田区因降雨量在200 mm 左右, 更为干旱, 为避免跑墒, 多采用穴施或耧耖施。
3.3 种植密度
宁夏砂田区, 旱砂地露地栽培采用稀植, 一般每667 m2种植200～400 株, 而水砂地上的塑料大棚内种植900 株左右, 露地种植600 株左右。甘肃砂田区, 旱砂地甜瓜和小果型西瓜每667 m2 种植1 100 株左右, 水砂地种植1 200 株左右, 唯栽培大果型西瓜品种时则种植300～500 株。
3.4 整枝方式
宁夏旱砂西瓜、甜瓜采用放任生长, 不整枝, 西瓜1 株留1 瓜, 甜瓜每株留6～10 个瓜。甘肃砂田区的整枝方法比较多,旱砂田西瓜中、小果型品种采取放任生长, 不整枝, 平均每株留1.6 个瓜; 大果型品种则均采用两蔓整枝, 每株留1 个瓜。甜瓜采用12 蔓式整枝, 薄皮甜瓜每株留3～5 个瓜, 厚皮甜瓜小果型品种每株留2～3 个瓜, 大果型品种每株留1 个瓜。
4 砂田与地膜覆盖的异同
砂田与地膜覆盖都是覆盖栽培, 其相同之处都具有增温效应, 但地膜覆盖的增温效应大于砂田, 砂田土壤温度的增高是经砂砾受热增温后再向土壤传导而增温, 砂砾是传热的导体。而地膜覆盖下的土壤可以直接吸收太阳辐射而增高地温, 所以增温效应比砂田快而高。2 种覆盖栽培的土温日变化规律基本相似, 但土层间温差地膜覆盖比砂田大。2 种覆盖栽培不同之处在于砂田的土壤保水力高于地膜覆盖, 在没有灌水条件的旱地主要矛盾是水, 而砂田有接纳自然降水、保水、稳水功能, 且地下盐分又不易上升, 故有明显的压碱作用。而地膜覆盖则不能直接接纳自然降雨, 而且水分的蒸发损失很大, 还由于盐分随土壤水分上升而造成土壤盐渍化。但地膜覆盖操作简便、省工、增温效果又好, 如把两者结合起来, 下有砂田保水、压碱, 上有地膜覆盖增温, 则其促进西瓜、甜瓜早熟效果必将更为显著。
5 砂田栽培存在的问题及发展前景
2 个砂田区降水量都较稀少, 一旦遭受旱灾, 轻则减产,重则绝收, 这是砂田栽培存在的问题。再有在砂田耕作中还难以做到精细耕作, 易造成砂土混合, 加速砂田老化, 降低砂田功能。
砂田在西北干旱地区仍将是比较理想的耕作方式, 且2种覆盖方式只能互补, 不能取代, 加之土地资源丰富, 砂田还将会不断发展。如能充分利用水资源, 实行节水灌溉, 将会更好地发挥砂田的作用, 提高农作物产量, 增加农民收入, 促进砂田发展。
1 砂田的起源与作用
砂田起源于我国甘肃省的中部, 面积达8 万hm2。近年宁夏砂田面积发展很快, 已达3.3 万hm2。关于砂田的起源, 据民间传说: 几百年前甘肃遭遇连年大旱, 赤地千里, 野无绿色, 粮食颗粒无收。有一位老农在山坡上发现一堆田鼠打洞时扒出来的砂石, 上面生长着几株穗粒壮实的小麦, 这启示老农仿效试验, 几经改良逐步推广开来, 流传至今。至于具体的起源时间众说纷纭, 都无确凿的根据。据农史专家考证, 甘肃中部历史上长期为少数民族经营的畜牧区, 直到元朝灭亡以后, 才逐渐发展为以汉族为主的农耕区, 可以肯定的说, 砂田起源不会在此之前。再据《洮沙县志》记载了一整套完备的砂田生产工具和耕作技术, 从包括作物布局、轮作休闲在内的耕作制度来看, 在古代历史条件下, 砂田要完成改进过程,绝非短期之功。由此可以认为, 甘肃的砂田应当起始于明代中叶, 距今约有四、五百年的历史。
砂田集中分布区属温带干旱、半干旱草原气候类型。年平均降雨量稀少, 在150～300 mm; 年变异率大, 季节分布不均, 7- 8 月份降水占总降雨量的60% 以上, 冬春干旱, 秋季暴雨多; 气候干燥, 年蒸发量为1 500～2 000 mm, 有的地区达3 000 mm; 冬季寒冷, 夏季较热, 昼夜温差大, 平均日温差为13～14 ℃; 无霜期短, 一般为150～180 d( 天) ; 日照充足, 全年平均日照长达2 600～2 700 h( 小时) , 夏季在14 h 以上。在上述气象条件下, 砂田在干旱、半干旱地区具有良好的抗旱、保温、压碱效应和稳产、增产作用, 它是在年降水量基本可以供给耐旱作物生长的条件下, 经过铺砂作用而达到减少蒸发、增加降水有效性, 从而获得农业收成的特殊农业技术措施,恰当地适应了这一干旱、半干旱地区的气候、地理、土壤等复杂的自然条件。它的作用归纳起来主要有6 个方面, 即: ( 1)蓄水保墒, 提高水分利用率; ( 2) 隔热保温, 提高地温; ( 3) 减轻有害盐分积累, 防止土壤盐渍化; ( 4) 减少地表经流, 保持水土; ( 5) 土壤速效养分损失较小, 有利于土壤在较长期内保持一定的肥力; ( 6) 抑制杂草滋生, 减轻病虫危害。由于砂田的功能有效地协调和改善了土壤水、热、气、肥等状况, 达到土壤和作物之间的生理协调, 为作物生长创造了较好的环境条件, 从而使作物达到稳产、早熟、优质、增产的目的。
2 砂田的耕作技术
铺压砂田是一项重要的农田基本建设, 要求地要整平,施足底肥, 砂质纯而净, 厚度均匀, 排洪渠道坚固畅通。选择压砂的地块要土层深厚、盐碱轻、土壤肥沃、理化性状良好,最好是伏天耕翻曝晒, 熟化土壤, 秋天晒后耙耱收墒保墒, 达到地绵墒足、无杂草。在整地的同时, 修好防洪沟渠, 严防洪水涌漫砂田。选砂要求含土量少、颜色深、松散、石块表面棱角小而圆滑扁平, 砂与石块的比例以6 ∶4 或5 ∶5 为好。块石一般直径在10 cm 以下。铺砂要均匀铺满地面, 铺砂厚度水砂田10～12 cm、旱砂田13～16 cm。铺砂时间以冬季为好, 在土壤表层冻结后, 不会因铺砂时人畜践踏、车辆行驶而破坏平整好的地表, 造成砂土混合, 降低砂田功能。铺砂切忌选在雨天或铺在冰雪覆盖的地面, 以免冰雪融化后拌成泥, 再加践踏, 破坏耕层结构, 使其变得地僵硬板结。为了保证土壤毛管作用良好, 下层土壤中盐碱不致于上升, 砂田铺好后最好用齿耙耙1 次, 把大石块耙到砂表面, 拣去过大的石块, 以后耕作不致挡耧。砂田是一种典型的覆盖免耕方式, 由于砂砾层的特殊结构, 所以砂田具有与一般农田不同的耕作方式和耕作机具。
旱砂田使用的工具有: 耖耧有双脚耧和三脚耧2 种, 耧脚可装小铧, 耖耧对清除杂草有较好的效果。铲耧的作用是前耖后铲, 对清除杂草的功效显著。齿耧对疏松砂层和清除杂草的效果不如前2 种耧。施肥使用的工具有刮板、扫帚、铁铣、锄、齿耙、喂粪耧等。播种使用双脚宽耧、双脚耧、窄籽耧以及播种施肥两用耧。砂层耕作主要是耖砂疏松砂层, 破除板结, 以便接纳雨水, 减少蒸发和消灭杂草, 在夏季、秋季的雨后进行。雨后及时耖砂比雨前耖砂的土壤平均含水量可提高2.66%。新砂田耖1～2 次或不耖, 中、老砂田1 年内耖3～5次, 休闲的砂田耖5～7 次。收获后及时耖砂比收后半月耖砂的土壤平均含水量可提高0.3%。新砂田因肥力好, 一般不再施肥。施肥方法有穴施、条施和通施, 一般大田作物采用条施和通施。通施是一行紧挨一行扒开砂层, 施肥面积在90% 以上。条施是隔一行施一行, 施肥面积达50%~70%。穴施是在当年春季与播种同时进行, 即在瓜类作物的播种位置, 扒开宽窄15～30 cm 的砂层施入经过腐熟的肥料。还可用耧随播种时施入有机肥和化肥。
砂田多用于种植西瓜、甜瓜。适宜砂田栽培的西瓜品种有西北生态型、美洲生态型、俄罗斯生态型、华北生态型的品种, 以及利用这些生态型品种作亲本育成的F1 代种, 这些适于在干旱大陆性气候条件下种植的品种都可在砂田栽培, 如鲁抗6号、金城5 号、西农8 号、高抗冠龙等品种, 在砂田栽培表现都很优良。甜瓜中的薄皮甜瓜、厚皮甜瓜两大类型都有一些品种适宜在砂田中栽培, 其中不乏著名品种, 如薄皮甜瓜有金塔寺、盛开花、白棒子等, 厚皮甜瓜有白兰瓜、玉金香、白玉甜、银帝等品种, 在砂田中栽培表现都很好。
3 甘肃、宁夏2 个砂田区的不同特点
甘肃、宁夏2 个砂田区属同一气候带, 但在西瓜、甜瓜栽培技术上各有特点。
3.1 作物轮作
在砂田西瓜、甜瓜集中产地是瓜类作物之间进行轮作。压砂当年, 在甘肃砂田区因降雨量较多, 多种耐旱的薄皮甜瓜和麻醉瓜; 而在宁夏砂田区则雨量偏少, 底墒不足, 当年就不能种西瓜、甜瓜, 因为遇到干旱, 新砂田的瓜会严重减产甚至绝收。
3.2 砂田施肥
在甘肃砂田区多采用宽窄行条施。宽行1.5 m, 为“白行”, 即不施肥; 窄行50 cm, 为“粪行”, 施肥时扒开窄行砂砾,扫净细砂把肥料翻入土中, 再覆还砂砾。追肥采用穴施, 即在 离植株15 cm 处, 扒开沙砾挖穴施入, 再覆还砂砾。宁夏砂田区因降雨量在200 mm 左右, 更为干旱, 为避免跑墒, 多采用穴施或耧耖施。
3.3 种植密度
宁夏砂田区, 旱砂地露地栽培采用稀植, 一般每667 m2种植200～400 株, 而水砂地上的塑料大棚内种植900 株左右, 露地种植600 株左右。甘肃砂田区, 旱砂地甜瓜和小果型西瓜每667 m2 种植1 100 株左右, 水砂地种植1 200 株左右, 唯栽培大果型西瓜品种时则种植300～500 株。
3.4 整枝方式
宁夏旱砂西瓜、甜瓜采用放任生长, 不整枝, 西瓜1 株留1 瓜, 甜瓜每株留6～10 个瓜。甘肃砂田区的整枝方法比较多,旱砂田西瓜中、小果型品种采取放任生长, 不整枝, 平均每株留1.6 个瓜; 大果型品种则均采用两蔓整枝, 每株留1 个瓜。甜瓜采用12 蔓式整枝, 薄皮甜瓜每株留3～5 个瓜, 厚皮甜瓜小果型品种每株留2～3 个瓜, 大果型品种每株留1 个瓜。
4 砂田与地膜覆盖的异同
砂田与地膜覆盖都是覆盖栽培, 其相同之处都具有增温效应, 但地膜覆盖的增温效应大于砂田, 砂田土壤温度的增高是经砂砾受热增温后再向土壤传导而增温, 砂砾是传热的导体。而地膜覆盖下的土壤可以直接吸收太阳辐射而增高地温, 所以增温效应比砂田快而高。2 种覆盖栽培的土温日变化规律基本相似, 但土层间温差地膜覆盖比砂田大。2 种覆盖栽培不同之处在于砂田的土壤保水力高于地膜覆盖, 在没有灌水条件的旱地主要矛盾是水, 而砂田有接纳自然降水、保水、稳水功能, 且地下盐分又不易上升, 故有明显的压碱作用。而地膜覆盖则不能直接接纳自然降雨, 而且水分的蒸发损失很大, 还由于盐分随土壤水分上升而造成土壤盐渍化。但地膜覆盖操作简便、省工、增温效果又好, 如把两者结合起来, 下有砂田保水、压碱, 上有地膜覆盖增温, 则其促进西瓜、甜瓜早熟效果必将更为显著。
5 砂田栽培存在的问题及发展前景
2 个砂田区降水量都较稀少, 一旦遭受旱灾, 轻则减产,重则绝收, 这是砂田栽培存在的问题。再有在砂田耕作中还难以做到精细耕作, 易造成砂土混合, 加速砂田老化, 降低砂田功能。
砂田在西北干旱地区仍将是比较理想的耕作方式, 且2种覆盖方式只能互补, 不能取代, 加之土地资源丰富, 砂田还将会不断发展。如能充分利用水资源, 实行节水灌溉, 将会更好地发挥砂田的作用, 提高农作物产量, 增加农民收入, 促进砂田发展。