干旱地區如何提高土壤水分利用率?
農業生產無論在世界范圍或在我國,除了內陸干早地區以灌溉為主外,在季風區主要是雨養農業為主,也就是說,作物(或林草)一生中所需水分大部分是靠大氣降水供給。我國干早半干旱地區年降雨量多在300--500mm之間,受自然、經濟等條件的限制,80%以上的拼地在相當長的時間內難以解決灌溉問題,基本上處于靠天吃飯。但該地區水熱協調,太陽總幅射量大,光能資源充沛。適于不同地區的作物、畜禽生態類型眾多等有利條件,旱卻成為影響農業生產的主要不利因素。因此,進行早地土壤水分的研究,乃是發展農業生產非常重要的間題。
本文從早地土壤狀況的研究、農業措施對早地土壤水分模式等幾個方而,說明了我國早地土壤水分研究的狀況,并提出了我國旱地農業今后發展的建議。
旱地土壤水分動態規律的研究大氣降水是早地土壤水分的主要來源。早地土壤水分的變化與氣侯因素息息相關,無論是季節變化或是垂直變化,均受季節改變的影響,現在普遍認為,土壤對作物的供水性能不僅取決于土壤本身特性,而且還依賴于植物特性和氣侯條件。目前,通過較長期的定位或半定位觀測,對黑土、白漿土、棕壤、潮土、上、磚紅壤、栗鈣土、鹽堿土和風沙土進行了較系統的水分狀況研究,積累了大量有價值的土壤水分季節性動態變化資料,并將這些水分季節性動態變化規律應用于農田水分調控等生產實踐。
土壤水分的年內季節性變化土壤水分狀況受季節性降水、氣溫、光照等影響,大量資料表明,土壤水分年內季節性變化一般分為4個時期;3-季早春緩慢蒸發期此期剖面土壤水分相對穩定,因土壤凍層發育微弱,且土壤濕度于冬前已低于田間持水量,剖面內缺乏明顯的冬季水分重新分配現象。
晚春初夏干濕交替期此期降水增加,但受燕發消耗,千濕交替頻繁。
雨季恢復補充期本階段降雨相當于全年降雨-〕勺600,0--7000,此期土壤濕度可恢復到田間持水量,豐水年還可補充深層儲水。
晚秋上移蒸發期此時雨季已過,土壤內有效水多,移動性弧。
關于土壤水分狀況的年內季節性變化,雖然各研究者的劃分時期不盡相同,但內容大致相近。
土坡水分的垂直變化規律土壤水分在各層土壤中的分布,隨各層土壤的性質,根系的多少和時間變化等要素而變化。根據土壤水分在各土層中的含量變化,研究者一般將其劃分為3層:
動層表層土壤或耕層,受氣侯因素和人為活動影響,土壤水分變化很大。
活躍層受人為活動影響小,但降水的下滲補給和蒸發的損耗,以及大多數作物的根系能延伸到此層,土壤水變化幅度較大。
1.2.3相對穩定層受自然降水垂直下滲、蒸發作用的向上移動和植物根系的影響均很微弱。
各層劃分的厚度依環境條件、土壤類型、作物等因素的不同而有差異。為了定量地研究,把土壤剖面水分變化的強弱依變幅變化表示為:在干早期的30d內,增(減)值大小變化小于1%的為相對穩定層,在1%-3%之間為次活躍層,3%--5%為活躍層,大于b%為速變層3-。這樣,就可統一劃分各層次的標準,便于統一和比較。
2旱地土壤水分狀況與作物生長將水分動態變化規律應用于土壤改良和農田水分調控等生產實踐,是我國土壤工作者的貢獻。早地農業土壤水分的變化主要受兩個方面的影響,水分蓄積(雨水、地下水供應和水分凝積)和水分消耗(地面蒸發、莖葉面蒸騰、水分流失等),另外;也受土壤質地和耕作制度等的影響也很大。研究土壤水分狀況是為作物生產提供依據,研究作物生產與土壤水分的關系就是把降水、土壤、作物三者處于同一個系統的觀點,研究土壤蓄水、供水對作物生長的適應狀況,找出規律,以調整作物布局,選擇適宜的作物,確定合理的輪作,間套種植制度,把早地土壤水分的非生產性損耗降低至最小。目前研究較多的是麥田土壤水分狀況及小麥需水規律,對玉米、谷子、黍子等耐早作物需水規律及土壤水分狀況也有很多報道。
我國土壤工作者對早地麥田土壤水分狀況研究較多,尤其是對渭北早原、甘肅半干早區、青海干早山區、潮土區、壩一F淡栗鈣土以及黃土區的麥田土壤水分狀況、小麥耗水規律、土壤貯水量、小麥耗水量與小麥產量的關系等都作了較詳盡的研究。
結果表明,底墑是渭北早t原冬小麥穩產的基礎條件,冬小麥播前7,8,9,10,四個月合計降雨“摸擬”底墑與冬小麥籽實產量的線性關系為:壤上層貯水,生育后期,主要消耗同期降水和土壤深層貯水。隨小麥生育期的向后推移,耗水土層逐漸加深,對土壤深層貯水的利用量逐漸增大;同時,小麥一生有其自己的需水規律,找出小麥需水與土壤水分變化間的關系,提高小麥產量。
另外,對于谷子、黍子、馬鈴薯等其它耐早作物需水規律、耗水狀況與土壤水分狀況的研究也很明確,蓄足底墑,是來年作物穩產高產的基礎。通過選用不同作物---輪作、間作、套種等種植制度、充分利用土壤水分。
不同作物根系在土壤中伸展的深度頗不相同,因而對土壤深層水分的利用也有明顯區別。研究表明8,所有作物對土壤中。--50cm深度的水分都有強烈的利用,特別是在生長前期,作物根系主要分布在土壤上層,所以上層土壤中水分的消耗待別明顯。50--100cm土層中的水分所有作物也都能利用,尤其是小麥及大豆生長后期對這個深度水分的一刊用強度明顯地超過了生長前期,但某些作物,如馬鈴薯等的根系較淺而且衰亡較早,所以生長后期對這層土壤水分利用極少。對于100--150cm深度的土壤水分,看來除根系強大的小麥、大豆等尚可少量利用外,玉米和馬鈴薯等作物均很少有利用可能。另據張家口壩下農科所對冀西北低產土壤研究結果認為`3苗期主要吸收。--30cm土層的水分,以綠豆、菜籽混種的利用的多;谷子、大豆少;豆類作物對30--50cm土層利用水分多,其它作物基本未利用;到生長旺期,谷子對。一30cm土層水分繼續利用很多,對50--100cm土層水分利用最小;綠豆對30--50cm土層水分利用甚少,對50---100cm土層水分利用最多,大豆次之,這完全是根系伸展不同所致。因此,根據作物根系在土層中的空間分布差異,優選當地作物,充分利用土壤水分,提高作物產量。
因此,早區農業水分管理和利用應通過對地上部作物和各土類水分狀況的研究,找出適合本區的水分利用管理途徑。如東北土壤凍層儲水的利用,是通過豐富的凍融水補給春小麥所需的水分;西北黃土區,-土分布廣,土層深厚,可充分蓄納水,使降水滲到2m或更深處儲存,在降水較少或分布不均的年分,采取有效的耕作,施肥措施,使作物有強大而深扎的根系,能充分利用深層儲水。