朝阳地区沟植垄盖一膜两用气象实用技术应用研究

1引言 朝阳地区位于辽宁省西部,年平均降水量442.1一495.ornm,降水分布是东南多、西北 少,季节分配不均衡,雨量集中于7一8月份,春旱、伏旱、秋旱等旱灾经常发生,造成的危害最 大,占总经济损失的60%~70%。在解放后38年中,春旱出现20次,占53%;夏旱出现14次,占36.7%;秋旱出现18次,占47.4%。干旱使农作物不能正常生长发育,造成减产,是影响粮食产量年际波动及地区间差异的最主要因子。 在当前早作农业水平下,如何利用现有的降水资源,保持和增加土壤含水量,提高旱地降水利用率 ,成为农业生产面临的一大问题。沟植垄盖一膜两用气象实用技术,正是解决这一问题的一个行之有效的措施。2沟植垄盖一膜两用的概念及技术原理2.1概念沟植垄盖一膜两用是在开沟、起垄情况下,沟垄均种植作物的一项技术措施。这项措施是在系统研究 降水与产量定量关系基础上设计的,它使传统的间套作与现代地膜覆盖技术相结合,除具备两者所 具有的特点外,由于它改变了局部地形,使降水沿垄上微膜流入沟内,将自然降水进行了再分配, 提高了自然降水的有效利用效率,缓解了作物需求矛盾,又进一步改善了农田小气候和土壤气候,形成有利于作物生长的生态环境,见附图。2.2原理沟植垄盖田是由沟和铺有微膜的垄所组成的,虽从总体上看,旱作地区的土壤水分收入项—降水,与 平作一致,但由于起垄并覆膜,沟内在一次降水后,除得到直接降水外,还得到垄两侧坡面的流入量。附图沟植垄盖田示意图 设自然直接降水为R直,从垄上流入沟里的降水为R流,沟里的降水R总一R直+R流,集水表达为: w一R十业KrR(l) 7乙1式(1)中,W为沟内单位面积的平均输入量;R为直接降水;、:为垄水平宽;。、为沟宽 ;K;为坡面径流系数;坡面流入沟内的径流与坡面降水量的比值,若按要求起垄,K;可以近似为l,沟宽与垄宽之和为带幅。式(1)说明:一次降水沟内水分增量等于直接降水量与垄所占有水平面(垄宽)上的降水所形成水量的和,即沟内集水的多少仅是降水量和集水系数伽:/n!)的函数。 由于垄上覆盖地膜,一般地膜宽度即nZ为soem,从式(1)可以看出,集水系数(,:,/, 2,)随沟宽增大而减小。即在自然降水一定的情况下,沟宽越小则集水效果越好,但考虑到低田 可照时间、通风透光条件、田间生产操作方便及增收沟(或垄)作物产量的栽培目的等综合因子, 沟宽不能无限缩小,在不同地区及沟垄作物不同搭配,都有最适宜的作物搭配模式和带幅。为确定 我市沟植垄盖田最适种植方式、最佳作物搭配模式、田间小气候优势及沟植垄盖田的经济效益,我 们于1993年4月至1994年10月在建3,2观测方法平县太平庄乡进行了2年试验。监测 作物生长季不同处理沟内、垄面的土3沟植垄盖一膜两用试验设计及观测壤水分变化及作物生长发育状况,每年进行1方法次田间小气候观测。各处理分别考种进行产量3.1设计分析。试验在建平县太平庄乡五间房村,根据当4沟植垄盖田的效应地主栽作物为玉米、大力发展小麦生产 的实际4.1沟植垄盖田的集水增墒效应情况,设计作物搭配为沟里种小麦,垄上覆膜种由于沟植 垄盖田起垄覆膜,降水后,沟内不玉米(简称沟麦垄玉型)。带幅设3个处理,为但得到直接降水 ,而且增加了垄上径流的水分,12oem、16oem、18oem,即垄宽为soem,沟宽 为使沟内土壤水分含量增加。对太平庄乡沟植垄40cm、80cm、loocm的3个水平试验 ,对照为平盖田小麦生长季进行水分测定,测定深度为5作,试验小区为随机排列,重复2次,每个小区~IO0cm,不同处理及平作的各深度4~7月份面积为。.3亩。平均土壤湿度见图1。表14一7月份不同层次平均土壤湿度cmn:/n,5 10 20 30 40 50 6080/40 13.9 13.9 14.5 16.7 15.2 19.1 17.880/80 14.3 14.3 14.3 16.0 14.9 18.8 17.780/100 13.7 13.1 13.6 15.7 14.7 17.4 17.2平作12.1 13.2 14.1 15.1 14.8 19.1 13.970 80 90 10016.215.516.5 16.317.1 17.115.9 16.416.6 16.4︸匕Q自Q︻一了 .‘:门匕︻了亡J八曰11‘.1 11,.116.816.6 从表1中可以看到,沟植垄盖田的平均土壤湿度高于平作,以80/40、80/80为明显,特别是在小麦根系分布较多为5一40cm,土壤湿度增加显著,对小麦的生长很有利。 1994年6月14日太平庄乡降水11.3mm,对比观测降水前后平均土壤水分差值,结果沟植 垄盖田湿度差为3.24%,而平作仅为2.55%。如用土层厚度表示降水量,沟植垄盖田土壤 水分增量为35.‘64mm,而平作为28.osmm,相差7.59mm,即相同降水量,沟植垄盖田比平作水层厚度增加7.59mm,提高了降水利用率,集水增墒效果明显。沟植垄盖垄上田由于覆膜,蒸发量明显减小,加上沟内土壤水分的水平方向运动,一定时期内,垄上 也有增墒作用,满足玉米生长发育需要。4.2沟植垄盖田的小气候效应4.2.1沟植垄盖田的辐射平衡为了探讨不同带幅沟植垄盖田的辐射平衡状况,我们进行了2次田间小气候观测:不同带幅的沟植垄 盖田接受太阳总辐射均大于平作,太阳辐射强时差异大,辐射弱时差异小。辐射平衡日变化以80 /80最为明显,极值出现在12时左右,比平作多0.4J/min·emZ;各处理的辐射平衡日总量见表2。表2辐射平衡日总量J/c mZ·d nZ/nl 80/40 80/80 80/100平作 6月30日970.8 1003.2 871.2 972.0 7月l日876.0 894.0 862.8 841.2 从表2可以看到:辐射平衡日总量以80/80最大,其他处理与平作相比没有优势。80/80处 理平均日总量为948.6J/emZ·d,比平作增加42.OJ/emZ·d。4.2.2沟植垄盖田的热量平衡农田吸收辐射能量B后,主要以三种方式进行再分配,一部分用于湍流交换尸,一部分用于蒸散耗热LE,第三部分是下传即土壤热通量QS。不同带幅及平作的热量平衡各项计算结果见表3。沟植垄盖田湍流热通量比平作减少,以80/80最明显,与平作相差26. ZJ/emZ·d;蒸散耗热比平作增加(80/100与平作相近),80/80一18一IJAONI六『G心XIANG《辽宁气象》1995;l表3热里平衡各t日平均值J/c mZ·d nZ加,80/40 80/80 80/100平作 B 923.4948.6867.0906.6 尸260.0 239.8 265.6 266.0 乙石510.2 513.6 444.4 454.6 Q夕153.2 195.2 157.0 186.0处理比平作增加59.叮/cm“·d;土壤热通量8。/8。处理大于平作,其他处理小于平作。 从热量平衡各量的分配来看,8。/8。处理的沟植垄盖方式形成的田间小气候最优,湍流耗热、蒸 散耗热、土壤热通量分别占辐射平衡的25.3%、54.2%、20.6%,平作的则为29. 3%、50.1%、20.5%,沟植垄盖田湍流耗热比平作减少4.0%,蒸散耗热增加4.1 %,即用于作物本身的热量增加了,无效耗热减少,对作物生长有利。4.2.3沟植垄盖田作物生长状况沟植垄盖田改变了平作时的群体结构,形成了有利于作物生长发育的田间小气候条件,使小麦生长呈现一定优势,1993年6月28日小麦生长状况调查见表4。 表46月28日小麦生长最调查 ,2加1 80/4080/8080/100平作 高度(em)87.2 89.7 87.0 78.2 叶片(个)6.0 6.0 6.0 5.8 穗长(em)6.9 7.3 6.9 6.9 小穗数(个)15.1 15.3 14.4 13.9无效小穗数(个)1.5 1.4 1.1 1.8 叶面积(emZ)51.4 53.7 51.4 49.7 调查结果表明:沟植垄盖田小麦比平作株高穗长、穗多、叶面积增大。综合生长量各项,亦为80/80种植方式最好。 表5小麦考种结果件充足,对玉米灌浆成熟形成产量极为有利。4.2.4沟植垄盖田产量及效益分 析沟植垄盖田小麦、玉米考种结果见表5和表6表6玉米考种结果nZ/n,穗长单穗重百粒重折合亩产(kg)(g)(kg)O曰户00.奋tn刃nl匀户O勺‘O口J任尸O八O亡J︵乙月任 …月任J让4八j八口八j八己曲任一匕11八/一11 …0 0080/4080/8080八00(em)19.219.719.5注:折合亩产即混合面积产量。 从考种各项看出,小麦折合亩产和玉米折合亩产均以80/80处理的沟植垄盖田为最好,说明该种植方式适宜我市,收益最佳。 按当地市价计算沟植垄盖田与平作亩收益见表7。 表,沟植垄盖田和平作效益比较小麦玉米nz加,折合亩产效益折合亩产效益 (kg/亩)(元)(kg/亩)(元)nZ/ni80/4080/8080/100单株成穗数穗粒重千粒重折合亩产 (个)(g)(g)(kg)0。931 .020‘8434.2148.7210.6159.1月任连︸1甘QU月任乃JO口 …乃乙O‘1︷一卫人︸.1,1 对垄上玉米生长状况调查结果是:沟植垄盖田在苗期一拔节时,与平作相似,但小麦收获后,生长优势极为明显,通风透光良好,水分条 80/40 148.7 110.0 460.8 258.0 368.0 80/80 210.6 155.8 526.6 294.9 450.7 80八00 159.1 117.7 395.0 221.2 338.9 平作305.7 226.2 420.4 235.