甘肃东部旱塬休闲期农田覆盖保墒耕作技术研究.pdf

甘肃东即旱塬低闲期农田覆善保墒 翮作技市研穷 王 ( 甘肃省农科院旱农所 勇 甘肃兰州7 3 0 0 7 0 ) 在半湿润偏旱的甘肃省东部旱作农业区，年降水量5 5 0 r a m 左右，降水变率大，年内季节分布不均。 年降水的6 0 分布在冬小麦收获后的夏休闲期，传统的早农耕作技术在以冬小麦生产水分保蓄为主的7 、 8 、9 三个月土壤水分蓄保效率仅达到3 0 一4 0 ，即同期降水近6 0 被土壤无效蒸发损失，致使冬小麦 产量常年波动幅度较大。同时，年降水量的近四分之一分布在冬初至春初，加之此期多风、少雪( 雨) ， 常出现严重的季节性干旱，造成春播作物因土壤墒情差难以适期播种或播后难保全苗，严重影响早区春播 作物持续增产及种植业结构调整。 因此，研究农田微地型覆膜集水保墒及就地拦蓄高效利用，提高播前土壤贮水，扩大土壤有效贮水库 容，实践证明是提高早区水资源利用效率和实现农业可持续发展的有效途径。 一、试验地概况 甘肃省农科院镇原旱农试验基地( 镇原县上肖乡) ，海拔1 2 9 7 m ，年1 3 照时数2 4 4 9 2 h ，年均温8 3 “ c ， 作物活跃生长期1 7 2 d ，干燥度1 1 9 。年均降水量5 4 9 1 7 m m ，7 、8 、9 三个月( 夏休闲期) 降水占年降水 的6 0 以上，冬、春季( 1 0 月至翌年4 月) 降水占年降水量2 5 1 。夏末秋初雨热同季，冬春季少雨多 风。 作物复种指数1 3 0 。1 3 5 。土壤为覆盖黑垆土。基本概况见表l 。 裹1 休雨期农田覆盖时期及降水情况 二、材料与方法 试验材料：普通薄膜、银灰膜、渗水膜；麦秸、保水剂等。随机区组法排列，小区面积长6 m ，宽依 集渗比例而定( 4 条地膜带) ，三次重复。 1 3 9 三、结果分析 f 一) 夏休闲期不同保墒材料和集渗比例下土壤水分的变化 1 不同保墒材料对土壤蓄水效率的影响夏休闲期歉水时段年份，覆膜前2 m 土层贮水2 4 7 5 n m a ，当 集渗比为1 ：o 4 时，2 m 土层贮水较露地夏闲( e k ：2 9 2 6 6 n ) 增加3 5 5 r m n ，土壤蓄水效率较对照 ( 3 3 5 4 ) 提高3 9 3 9 个百分点。在集渗比一定，采用人渗带间打孔的方法，蓄水效率较不打孔降低o 2 7 个百分点，2 m 土层贮水降低2 5 t r a n ，这主要是渗水孔一方面加快了降水的下渗，同时孔穴增大蒸发所致。 覆膜前2 m 土层贮水3 0 4 5 9 r a m ，集流区5 0 e m ，渗水区2 0 e m 的普通膜、渗水膜处理，蓄水效率分别较对照 ( 2 7 o ) 提高1 7 倍、1 5 倍，普通膜+ 膜间覆草、全地面3 0 乳化沥青喷雾分别提高1 4 倍、o 8 倍。 表明不同覆盏保墒处理均能有效提高土壤蓄水效率。渗水膜、普通膜+ 膜间覆草处理较同集渗比相同的普 通薄膜内贮水降低2 0 5 2 a r e a 、2 7 3 3 r a m ，主要是由于膜内的高湿蒸汽沿膜孔散失或膜、草带的水分梯度所 形成。全地面乳化沥青喷雾处理，虽在初期地面形成保护层，但经日光照射，昼夜地温交替变化，后期地 表覆盖层形成网状缝隙使土壤水分散逸，降低了蓄水效率。夏休闲期严重缺水时段年份，覆膜前2 m 土层 贮水3 2 8 2 2 h e n ，不同集水材料比较表明，在覆膜集流带5 0 e m ，入渗带2 0 c m 时，银灰膜、普通膜、渗水膜 其2 m 土层贮水量分别为3 5 1 2 6 n m a 、3 4 9 7 4 r r a n 、3 4 5 1 8 r a m ，蓄水效率较对照( 2 7 3 3 ) 提高3 7 7 5 、 3 3 4 6 、2 0 5 7 个百分点，银灰膜和普通膜表现出较高的蓄水效率。夏休闲期农田浅埋麦秸和保水剂处理， 蓄水效率分别为3 9 6 7 、3 6 3 7 ，虽然2 m 土层贮水较露地( 3 3 7 9 n a n ) 提高3 1 9 4 3 6 h e n ，但蓄水效 率明显低于覆膜处理。夏休闲期丰水时段年份，在采用普通薄膜集流带1 2 0 e r a ，入渗带2 0 c m 时，2 m 土层 贮水较夏休闲期露地晒垡提高2 7 4 r m n ，蓄水效率较对照提高1 3 倍。 总之，不同年份的集水材料比较表明，普通薄膜具有较高的集流保水性能；渗水膜、银灰膜次之；膜 草等带覆盖、浅埋麦秸、乳化沥青喷雾、保水剂等其他各种覆盖保水材料亦具有一定的保水效果。从各年 份夏休闲期不同处理的平均蓄水效率看出，随着休闲期薄膜覆盖时间的延长，蓄水效率提高。同时，严重 缺水和丰水时段年份其蓄水效率明显低予欠水时段年份，表明歉水时段年份夏休闲期采用地膜覆盖集流抑 蒸效果优为显著。 2 夏休闲期不同集流带与入渗带比例对土壤蓄水效率的影响歉水时段年份，采用普通膜在集流带 5 0 e m ，人渗带2 0 、2 5 、5 0 时，其蓄水效率分别为7 2 9 3 、6 1 9 7 、5 3 4 9 ，表明集渗比例提高，土 壤蓄水效率降低。在入渗带2 0 e m 时，集流带8 0 e r a 、l l o c m 、1 2 0 e r a ，其蓄水效率分别达到7 4 2 、 7 5 0 、7 6 3 ，差异较小。但集流带由5 0 e m 增加到8 0 e m ，其蓄水效率增加8 9 8 个百分点，表现山较大 差异。缺水时段年份，同一集流带随着入渗带宽度的增加( 或渗水带占榘渗带比例的增大) ，2 m 土层贮水 量减少，蓄水效率降低。当集流带宽度为1 2 0 c m ，人渗带宽度分别为2 0 e m 、3 0 e r a 、4 0 e m 时，2 m 土层贮水 分别为3 5 1 3 3 t r m a 、3 4 8 8 3 m m 和3 4 4 9 2 n e n ，较对照( 3 3 7 9 m m ) 增加1 3 4 3 r a m 、1 0 9 3 h e n 、7 0 2 m m ，誓水 效率较对照( 2 7 3 3 ) 提高3 7 9 4 、3 0 8 9 和1 9 8 3 个百分点；同一人渗带( 2 0 e m ) 集流带宽度为5 0 e r n 、 8 0 e m 、l o o e m 和1 2 0 c m 时，蓄水效率分别为6 0 7 9 、6 1 6 7 、6 3 8 、6 5 2 7 ，随着集流带宽度的增 加，蓄水效率提高，但2 m 土层贮水量之间变幅较小。另外，丰水时段年份在集渗比例一定范围内，蓄水 效率变化很小。 总之，在半湿润偏早区夏休闲期降水量相对较少年份。农田集渗适宜采用的集流带和入渗带宽度分别 为8 0 1 2 0 、2 0 。3 0 e r n ，即以集流带入渗带以1 ：o 2 5 一o 4 为宣。可确保旱地夏休闲期农田最大限度就地 拦蓄人渗，扩大土壤有效贮水库容，提高蓄水效率。 3 夏休闲期集流带与入渗带土壤水分变化同一集流带不同入渗带土壤水分的横向入渗变化：歉水 时段年份同一集流带不同人渗带0 一l o o e m 土壤水分测定表明，随人渗带宽度的减少，膜内土壤贮水提高， 当集流带宽为5 0 e m ，渗水带宽2 0 、2 5 、5 0 e r a 时，膜内i r a 土壤贮水分别为2 2 0 3 5 m m 、2 0 8 5 5 r r a n 、 1 9 6 0 4 m m 。说明同一集流面应采用人渗区较小的集渗比例，尽可能的减少裸露蒸发面积。从渗水带土壤 水分的横向分布来看，1 m 内土壤贮水量随距集流带侧距离的增加而减少，至入渗带中土壤含水率达最低 1 4 0 值。i 司时，人渗带中的土壤含水率低于集流带内，这主要是增大了入渗带比例的同时亦使土壤蒸发面积增 大所致，人渗带水分的横向分布呈现出沿膜边向膜间入渗带渐次降低。 n - - a 渗带不同集流带土壤水分的动态变化：n - - a 渗带不同集流带0 。2 0 0 c m 土壤含水率及贮水量 测定表明，在人渗带宽度一定( 2 0 c m ) 时，1 m 土层贮水薰各集流带宽度，膜外土壤贮水明显高于膜内集 流带，呈现出土壤水分在人渗带的暂时驻留与向集流带的扩散现象，但在2 m 土层贮水量差异上无论集流 带的宽窄膜内贮水高于膜外，表明土壤水分随降水在集流带的汇聚从入渗带向集流带的动态变化。 总之，当渗水区一定时，考虑到集水与作物栽培管理相结合各因素的综合关系，在集流带宜采用8 0 1 2 0 c m ，以较好的集流保墒。 ( 二) 冬、舂闲期地膜覆盖保墒土壤水分变化 1 冬春闲期覆膜对土壤蓄水效率的影响在填闲复种小秋作物收获后，冬前( 1 0 中下旬) 施肥覆膜， 历经冬、春闲期1 8 0 余天的覆盖保墒，至春播前( 4 月中旬) 测定2 m 土层的土壤含水率表2 表明：在歉 水时段年份，覆膜前2 m 土层平均土壤含水量为1 3 29 9 k g 的基础水分条件下，播前测定其膜内、膜外的 土壤水分含量，5 0 覆盖度的普通薄膜内较膜外贮水量提高1 0 3 2 r a m ，平均蓄水效率达到7 1 8 3 ，较对 照( 4 8 4 5 ) 提高0 4 8 倍。b o 覆盖度膜、内外贮水量差为1 2 7 7 r r m a ，平均蓄水效率较对照提高0 5 6 倍。在缺水时段年份，覆膜前2 m 土层平均土壤含水率为1 1 1 7 9 k g 时，8 0 覆盖度较5 0 覆盖度播前贮 水增加2 15 8 m m ，蓄水效率提高近3 倍，尤其是播前测定裸地处理的2 m 土层含水率较冬前降低1 7 r a m ，表 明在多风干旱的冬春闲期若对裸地不采取覆盖保护措施，不但降水难以蓄保，而且还造成原有土壤水分的 大量散失。丰水时段年份，播前测定膜内和膜间的土壤贮水差异较小，其平均蓄水效率较对照( 4 0 2 ) 提高3 4 3 个百分点。因此，采用秋覆膜处理具有明显的蓄水保墒性能，春播前耕层的土壤含水率接近 1 5 ，有效地解决了春旱造成的春播作物难以适时播种的问题。 表2 冬闲覆膜对土壤贮水量和蓄水效率的影响 2 不同秋覆膜材料、覆盖度对土壤贮水的影响早地秋覆膜对冬春闲期土壤水分的减蒸效果显著。 在歉水时段年份秋覆膜后，播前( 4 月中旬) 测定2 m 土层各层( 2 0 c m 为一土层单位) 的土壤水分变化情 况表明：覆盖宽膜能有效保水，尤其对l o o c m 以内的土壤水分保蓄效果更为明显。覆盖度为5 0 时，普 通膜( o0 0 5 m m ) 秋覆后。播前l m 土层的平均含水率较裸地( 1 0 2 3 9 , k g ) 提高3 1 6 个百分点，贮水增加 4 1 0 8 r r m ；覆盖度8 0 时，等厚度( o 0 0 5 m m ) 渗水膜秋覆后，播前l m 土层的平均含水率与普通覆膜接 近；同时，不同覆盖度亦表现在l m 土层的贮水差异上，当田间覆盖度由5 0 增加到8 0 ( 5 0 ：5 0 增加到 1 2 0 ：3 0 ) 覆盖后，l m 土层贮水增加2 0 1 5 r a m ，2 m 土层贮水提高2 4 1 8 n n n 。表明秋覆膜主要以1 m 土层保墒 为主，在材料上宜选择普通地膜或渗水膜。 3 秋覆膜保墒带土壤水分变化旱地秋覆膜保墒带土壤水分的横向变化，丰水年份播前膜上每间隔 l o 。测定0 2 0 0 c m 土壤贮水量表明，随膜边向膜内( 中) 的渐进，土壤贮水量呈现“阶梯状”上升的趋 势，2 m 土层的贮水量分别较露地( 未实施秋覆膜) 依次增加1 6 0 2 n m a 、1 8 3 1 n m a 、2 1 5 8 r a m 、3 2 8 9 r a m 、 3 9 7 6 r r m a 、4 4 0 2 m m ，表明土壤水分的运行方向是从膜内向膜闻移动散失。这与夏闲覆膜集流带内土壤贮 】4 1 水的变化规律完全相反，表明旱地秋覆膜主要以地膜的保墒为主，尽可能的覆盖保蓄降雨高峰期后的土壤 贮水。而夏覆膜则以地膜的集流和抑蒸为重