微集水种植对土壤水分蒸散和作物需水量的影响

　　摘要：微集水种植技术能提高北方农业旱区对降水资源的利用率，改善作物的生长环境，提高作物产量。本研究引入了农田实际蒸散量、作物需水量两个参数评价微集水种植技术的保水效果。研究结果表明：作物生育期内，微集水种植的农田实际蒸散量、农田作物需水量小于传统种植技术，其中垄上覆膜沟内覆盖秸秆种植的农田实际蒸散量、作物需水量最小。

　　关键词：微集水；农田实际蒸散量；作物需水量

　　微集水种植技术通过在田间修筑沟垄，重新构建农田地形，并利用薄膜覆盖土垄，使得降雨尽可能由农田垄面向垄沟内汇集。这种技术能够将干旱地区有限的、时空分布不均的降雨尽可能集中汇集到地形改变后的蓄水区域内，从而提高土壤水分含量。在以降雨为主要供水方式的干旱农业区，利用微集水种植技术不但能够减少土壤地表径流损失，还能抑制农田水分的无效蒸发，满足作物生长对水分的需求。经过多年的科学研究和生产实践证明，微集水种植技术既可以显著改善干旱地区土层水分环境，又能够提升地表温度，从而增加干旱地区农作物产量，有效控制田间水土流失，直接提高水分利用效率，间接提高养分利用效率，微集水种植技术的核心功能为集雨、蓄水、保墒［１－３］。

　　１试验设计和研究方法

　　１．１试验地概况

　　本试验区域位于辽宁省朝阳市干旱种植试验区（东经１２１°５５′，北纬４２°１０′），该处农业试验时间为５—９月份，日照时间（作物生长季节）为１２００～１３００ｈ，年平均气温达到了７～８°C，其中１０°C以上有效积温达为２７００～３４００°C，气候无霜期１３２～１６３ｄ。该地区年降水量仅为３００～５００ｍｍ，降水变化较大，旱灾频繁发生，该区土壤耕层的基本理化性质见表１。

　　１．２试验设计

　　本试验供试作物为玉米，品种为先玉３３５号。试验采用随机区组方式进行，设计了４种微集水种植模式，分别为：ＣＫ处理———传统平作种植，作物种植行距为５０ｃｍ，株距为３５ｃｍ；Ｔ１处理为垄上覆膜沟内种植，耕地先进行垄沟处理，其中，沟宽为６５ｃｍ，垄宽为３５ｃｍ，垄高为１５ｃｍ，在土垄上方覆盖薄膜（塑料薄膜采用厚度为０．０８ｍｍ的微薄膜），沟内种植两行玉米，作物种植行距为５０ｃｍ，株距为３５ｃｍ，两行植株距离两侧最近土垄距离均为７．５ｃｍ，如图１；Ｔ２处理为垄上覆膜沟内覆膜种植，在Ｔ１处理的基础上，在作物种植沟内的中间地带（蓄水带）进行覆膜处理，覆膜宽度为３５ｃｍ，如图２；Ｔ３处理为垄上覆膜沟内覆盖秸秆种植，在Ｔ１处理的基础上，在沟内蓄水地带覆盖秸秆，如图２。试验过程中，每个处理设置３次重复，每个重复种植区面积为１００ｍ２，小区四周埋设１ｍ深的防水板，以防止小区水分互相渗透，并设置１ｍ隔离带，以防止田间径流和土壤水分的侧向渗漏。该试验于２０１３年、２０１４年和２０１５年进行，降雨量分别为４６１．１ｍｍ，２７０．４ｍｍ，３９３．９ｍｍ。播种时施磷酸二铵和三元复合肥各１５０ｋｇ／ｈｍ２作为种肥，播种后覆膜或秸秆，秸秆覆盖量为６０００ｋｇ／ｈｍ２，覆膜栽培出苗后人工放苗，拔节期打孔追施尿素４５０ｋｇ／ｈｍ２，其他管理正常。

　　２结果与分析

　　２．１微集水种植对农田实际蒸散量的影响

　　图３为各年份不同微集水种植技术对农田实际蒸散量变化的影响。２０１３年为丰水年，微集水种植的农田实际蒸散量小于ＣＫ处理，由于各微集水种植覆盖方式不同，其实际蒸散量也存在一定的差异，统计表明：各处理平均日蒸散量由大到小的顺序为：ＣＫ＞Ｔ１＞Ｔ３＞Ｔ２，玉米生育周期内，Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３农田实际蒸散量相比ＣＫ处理下降低了４．７８％，９．９７％，９．０７％。２０１４年为枯水年，微集水种植的实际蒸散量也小于ＣＫ处理，统计表明：各处理平均日蒸散量由大到小的顺序为：ＣＫ＞Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３；Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３农田实际蒸散量相比ＣＫ下降了８．７８％，１７．９７％，１９．０７％，ＣＫ处理的农田实际蒸散量与Ｔ２和Ｔ３处理差异达到显著。２０１５年为平水年，微集水种植在平水年的实际蒸散量也小于ＣＫ处理，生育周期内，Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３农田实际蒸散量相比ＣＫ处理下降了５．５２％，１２．２８％，１３．３５％，其中Ｔ２和Ｔ３处理的农田实际蒸散量最低，与ＣＫ处理的差异达到显著。

　　２．２微集水种植对作物需水量的影响

　　图４为各年份不同微集水种植技术对作物需水量的影响。由图可知，同一时期，不同微集水处理之间作物需水量存在差异。统计表明：２０１３年作物生育周期内，各处理作物需水量由大到小的顺序为：ＣＫ＞Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３，Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３生育期内需水量相比ＣＫ处理减少了４８．４５ｍｍ、６９．２０ｍｍ和８１．６６ｍｍ，Ｔ２和Ｔ３处理的作物需水量与ＣＫ处理差异达到显著。２０１４年作物生育周期内，ＣＫ处理的作物需水量也大于微集水种植处理，各处理作物需水量由大到小的顺序为：ＣＫ＞Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３，Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３生育期内需水量相比ＣＫ处理减少了５４．９８ｍｍ，８５．０１ｍｍ，８９．０１ｍｍ，各微集水处理的作物需水量与ＣＫ处理的差异达到显著。２０１５年玉米生育周期内，作物需水量从大到小的顺序为：ＣＫ＞Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３；相比ＣＫ处理，Ｔ１、Ｔ２和Ｔ３农田作物需水量分别减少４０．８６ｍｍ、７５．０９ｍｍ、８０．３５ｍｍ，Ｔ２和Ｔ３处理的作物需水量与ＣＫ处理差异达到显著

　　３结论

　　对于不同降雨年份，由于气候条件、作物生长情况不同，各处理之间的蒸散规律也不尽相同。在作物生长发育周期内，微集水种植条件下，农田实际蒸散量要小于ＣＫ处理，这是由于微集水种植的覆盖材料能够在作物生长发育前期有效减少太阳辐射对土壤表面的影响，降低表层水分的散失。垄上覆膜沟内覆秸秆处理的农田实际蒸散量最小，这是由于秸秆覆盖不但能有效减少太阳直接辐射作用，还能适当降低土壤表层温度，减少农田水分损失。微集水种植能够显著改善土壤水环境，所以，微集水种植条件下，农田作物需水量也小于ＣＫ处理，垄上覆膜沟内覆秸秆处理的作物需水量最小。

　　参考文献：

　　［１］任小龙．模拟雨量下微集水种植农田土壤水温状况及玉米生理生态效应研究［Ｄ］．杨凌：西北农林科技大学，２００８．

　　［２］于亚军．北方旱作农田水肥高效利用调控技术研究［Ｄ］．杨凌：西北农林科技大学，２００５．

　　［３］韩娟．模拟降雨量下微集水种植对玉米光合生理特性的影响［Ｄ］．杨凌：西北农林科技大学，２００８

　　李访

《微集水种植对土壤水分蒸散和作物需水量的影响》

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