坡旱地集水深蓄耕作技术研究张定一，王姣爱，徐兆飞支虎明（山西省农科院小麦研究所临汾０４１ ０００）（山西省农科院隰县试验站０４１３００）摘要１９９０～１９９４年在地处黄土高原的 山西隰县坡旱地进行了集水深蓄耕作效应研究。结果表明：与常规耕作相比，采取耕翻地孔或耕翻 深松，０～２００ｃｍ土层贮水量增加５０．８ｍｍ和５４．８ｍｍ；地面径流量减少５７．８％ 和５２．８％，土壤侵蚀量减少５８．０％和５３．５％；降低土壤温度０℃和１．２℃；连续覆 盖４年，土壤有机质提高了１．７ｇ／ｋｇ，速效钾提高了１５．９ｍｇ／ｋｇ；小麦单产提高２ ３．５％和２７．７％；水分利用率提高了０．０４３ｋｇ·（ｍｍ－１·亩－１）和０．０６８ ｋｇ·（ｍｍ－１·亩－１）。关键词土壤耕作，浅耕深松，
秸秆覆盖，坡旱地，蓄墒，冬小麦坡 旱地是黄土高原面积最大，分布最广的低产田，约占总耕地面积７０％以上。水土流失，干旱瘠薄 是坡旱地小麦生产的主要限制因子。针对上述限制因子，在坡旱地麦田休闲期，通过水土保持耕作 和秸杆覆盖，达到截流深蓄，覆盖保墒［１］，培肥地力，提高坡旱地生产力。１材料和方法试验 １９９０～１９９４年在山西隰县进行。当地年降水量４００～５００ｍｍ，７、８、９三个月降 水占全年降水量的６０％以上，年蒸发量是降水量的３．２倍。无霜期１５０ｄ左右，一年一作， 粮食作物以小麦为主，麦田休闲期正逢雨季，有效的水土保持耕作尢为重要。试验地土壤为黄绵土 ，前茬小麦。６月中旬小麦收获，立即进行耕作处理后夏休闲，９月中旬播种小麦。试验采用裂区 设计，以耕作方法为主处理，秸秆覆盖为副处理。１９９０年仅设两个处理（表１），初步观察耕 翻地孔的产量效应和土壤生态效应。１９９１～１９９４年在耕翻地孔的基础上，增设耕翻深松处 理。主处理为：（１）
常规耕作：灭茬深翻（耕深１２ｃｍ）耙平，雨后耙地保墒。（２）耕翻地 孔：用畜力翻转犁作业。沿与坡向相垂直的等高线每５０ｃｍ做一个垄沟，垄沟耕作带宽２５ｃｍ ，空拼带宽２５ｃｍ，耕后翻土覆盖于空耕带１０ｃｍ高，耕深１２ｃｍ。在犁底层用自制的打孔 器每隔２５ｃｍ，打一个孔径５ｃｍ，深３５ｃｍ的地孔，使径流渗入深层土壤。（３）耕翻深讼 ：用自行研制的翻转耕松犁作业。沿与坡向相垂直的等高线每５０ｃｍ作一个垄沟、垄沟耕作带宽 ２５ｃｍ，空耕带宽２５ｃｍ、耕深２０ｃｍ、耕后翻土覆盖于空耕带１５ｃｍ高，沟内深松１０ ｃｍ。这样在坡耕地沿坡向形成一个个宽５０ｃｍ，深３５ｃｍ左右沟垄相间，虚实并存的垄截沟 ，蓄Ｕ型水平贮水沟。副处理为：（１）秸秆覆盖，耕后立即覆盖麦草，覆盖量４５００ｋｙ／ｈ ｍ＋２（３００ｋｇ／亩）。（２）不覆盖，耕后地面裸露。试验小区面积８ｍ×４ｍ，坡度１０ °３１′，随机排列，重复３次。试验期间，在各小区四周镶上水泥板，并在下方布设一个容积为 １ｍ３的径流池，发生径流降雨后，测定径流量和泥沙量。烘干法测定土壤含水量。曲管地温计测 定土壤温度。同年９月，小麦播种前１０～１５ｄ，亩施碳铵，过磷酸钙（１４％Ｐ２Ｏ５）各５ ０ｋｇ，耕翻耙平，小麦播种时仅耙不耕。２试验结果与分析２．１产量效应与水分利用效率从３ 年的立量结果（表１）可以看出：２．１．１秸秆覆盖具有明显的增产效果，覆盖较不覆盖的３年 平均增产２２．７ｋｇ·亩－１，增产幅度为２４．２％。２．１．２秸秆覆盖的增产效应在不同 年份表现不尽一致。干旱年份较一般降水年份增产幅度大。１９９１年属一般降水年份，增产幅度 ２１．１％，达到显著水平。而严重干旱的１９９２年，增产３１．９％，达到极显著水平。２． １．３不覆盖的条件下，采取不同的耕作方法，其增产幅度因降水（主要是７、８、９三个月降雨 量）年份不同具有明显的差异。１９９１年耕翻地孔增产幅度为２７．１％，达到显著水平，而严 重干旱１９９２年，增产幅度仅１１．８％，未达到显著水平。２．１．４秸秆覆盖条件下，不论 是一般降水年，还是歉水年，两种耕作方法都有显著的增产效果，说明秸秆覆盖与耕作方法具有显 著的正交互效应。２．１．５耕翻深松比耕翻地孔增产２．０５ｋｇ·亩１，增产仅１．８３％。 未达到显著水平。２．１．６分析不同耕作方法对小麦产量构成因素的影响（表２）。亩穗数变化 最大，耕翻地孔较常规耕作增加３．３２万，耕翻深松增加４．２２万，穗粒数变化次之，千粒重 比较稳定。２．１．７不同覆盖耕作水分利用率明显不同。１９９１年７月～１９９２年６月降水 ３９７．７ｍｍ，秸秆覆盖比不覆盖的水分利用率高０．０６９ｋｇ·（ｍｍ－１·亩－１）。耕 翻地孔比常规耕作水分利用率高０．０４３ｋｇ·（ｍｍ－１·亩－１），耕翻深松比常规耕作水 分利用率高０．０６８ｋｙ·（ｍｍ－１·亩－１）。２．２蓄水保墒效应水分是旱地小麦生产的 主导因素，覆盖耕作能增强土壤蓄水保墒能力，提高水分利用率，为旱地小麦高产稳产提供了首要 条件［２］。２．２．１秸秆覆盖具有很强的蓄水保墒能力。常规耕作条件下，夏闲期秸秆覆盖， ０～３０ｃｍ土体内贮水５．７ｍｍ（表３），１００ｃｍ深的土体内多贮水２５．８ｍｍ，２０ ０ｃｍ土体内多贮水４５．３５ｍｍ，分别达到显著水平，这对深根作物旱地小麦生长发育十分有 利。２．２．２不同耕作方法的保水效果随土壤层次变化而有不同（表４）。耕翻地孔多蓄的水分 主要发生在１００～２００ｃｍ土层，约占到总贮水量５２．７％。耕翻深松多蓄的水分主要发生 在２０～１００ｃｍ和１００～２００ｃｍ土层，分别占总贮水量５５．９％和３６．６％。增加 麦田土壤深层的贮水量，无疑丰富了麦田的底墒，有利于小麦返青后的生长发育，从而为旱地小麦 增产稳产提供了基础条件。２．２．３土体中蓄水多少与土壤水分入渗性能有关。１９９２年８月 ３０日连降暴雨，共降水８５ｍｍ，２４ｈ后测定不同耕作方法的土壤含水量（图１），３种耕作 处理６０ｃｍ土层含水量无显著差异，而在６０ｃｍ土层以下，土壤含水量依次为：耕翻地孔＞耕 翻深松＞常规耕作，特别是１００ｃｍ土层以下耕翻地孔的土壤含水量显著高于另两处理。这是由 于耕翻地孔耕作，创造了水分进入土壤深层的通道，从而有利于土壤深层蓄水。２．３截流拦沙效 应水土流失是坡旱地小麦生产的主要障碍因素。集水深蓄耕作能够有效地截留拦蓄降雨，减少径流 和水土流失。２．３．１坡度相同的情况下，秸秆覆盖的降雨入渗性能较好，覆盖径流量和土壤流 失量显著低于不覆盖的（表５）。在降雨１５ｍｍ，历时３０ｍｉｎ，１０°的坡耕地，覆盖较对 照减少径流量２ｍ３亩１，土壤侵蚀量４．３５ｔ·ｈｍ－２；２５°的坡地，可以减少径流量４ ．３ｌｍ３·亩－１，土壤侵蚀量１１．８ｔ·ｈｍ－２。即降雨的入渗量覆盖比对照高。２．３ ．２不同的耕作方法，具有明显不同的水土保持效应［３］。１９９１年７月～１９９２年９月试 验期间，共产生径流降雨５次。各次径流及泥沙量测定结果（表６）表明：常规耕作区水土流失量 最多，年平均径流量９．８１ｍ３·亩－１，折年损失降雨１４．７２ｍｍ，表土３０．８３ｔ· ｈｍ－２，统计检验表明：显著高于耕翻深松和耕翻地孔的径流量和表土流失量。耕翻深松的径流 量和表土流失量仅比耕地孔多１１．８４％和１０．８９％。未达到显著水平。说明在黄土高原的 山坡地，推广这两种水土保持耕作技术都有良好的作用。２．４土壤温度效应２．４．１作物秸秆 覆盖土壤表面，具有降低土壤温度，减少土壤蒸发的作用［２］。据夏闲期测定（表７），不论早 上、中午、下午，还是那一层土壤，覆盖后土壤温度均比不覆盖的低。一般早上差异较小，下午次 之，中午最大，极值温差达２～６℃。２．４．２不同土层范围内，温差不同。２５ｃｍ土层范围 内温度差较小，相对稳定。１５ｃｍ土层范围内温差最大，覆盖后土壤温度比不覆盖的低１～３℃ 。２．４．３不同耕作方法对土壤温度影响不同。常规耕作最高，耕翻地孔次之，耕翻深松最小。 耕翻地孔土壤温度比耕翻深松高１～２℃，其易变层位于１５ｃｍ土层范围内，这是由于地孔增加 了土体中热量交换，导致深层土壤温度升高。２．５培肥土壤效应覆盖耕作有利于增加土壤有机质 和土壤养分含量，尢以有机质和速效钾含量增加最为显著。连续覆盖耕作４年，０～２０ｃｍ土层 内土壤有机质含量提高了１．１７ｇ／ｋｇ，速效钾含量提高了１５．９ｍｇ／ｋｇ（表８）。土 壤物理性状也得到明显的改善，土壤容重由１．２０ｇ／ｃｍ３降至１．１２ｇ／ｃｍ３，土壤空 隙度增加３．８％，改善了土壤结构，提高了土壤肥力。。３小结与讨论３．１坡旱地麦田休闲期 ，采取秸杆覆盖耕翻地孔和耕翻深松水土保持耕作法，都有良好的增产效应，可明显地提高降水的 利用率。３．２耕翻地孔耕作保持水土效果优于耕翻深松，径流量和表土流失量减少１１．８４％ 和１０．８９％；并明显地增加了１００～２００ｃｍ深层土壤贮水量，约占总贮水量的一半。耕 翻地孔的不足之处是加剧了深层土壤的热量交换，导致土壤温度升高，加大土壤水分蒸发，其０～ ２００ｃｍ上层较耕翻深松少贮水４．０ｍｍ，产量和水分利用率低于耕翻深松。３．３耕翻地孔 和耕翻深松两种水土保持耕作法，都基于保持水土，增加深层土壤贮水量。但在推广中，由于耕翻 地孔机具无法配套，所以只能小面积应用。耕翻深松耕作法，已研制的小四轮牵引翻转耕松犁，经 １９９２～１９９３年大面积推广应用，已取得明显的效益。参考文献｜｜１李旭升．新型聚流农 业生产技术研究．中国水土保持，１９９３１（１）：３６～３８２２逢焕成，杨春峰．旱地覆盖 耕作对土壤境的影响．莱阳农学院学报，１９８９；６（３）：１７～２２３Ｋ·Ｈ，ｙｏｏｅｔａｌ．ＲｕｎｏｆｆａｎｄＳｏｉｌｌｏｓｓｂｙｃｒｏｐｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅｃｏｔｔｏｎｔｉｌｌａｇｅｓｙｓｔｅｍｓ．Ｊｏｕｒｒａｌｏｆｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，１９８９，４４：２２５～２２８ＴｉｌｌａｇｅＴｅｃｈｎ
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