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人类活动影响下土壤水动态演变及其高效利用

吴庆华  
【摘要】: 水是人类赖以生存的物质基础,是社会经济发展的保障。随着工业的发展,社会的进步,对淡水资源需求剧增,地表水和浅层地下水污染严重,淡水资源紧缺愈来愈严峻。在河北省农业用水约占总用水量的83.5%,解决农业用水问题是缓解该地区淡水资源紧缺的核心任务。开辟新的淡水资源,推行农业节水措施是目前解决农业用水供需矛盾的根本途径之一。秸秆覆盖是目前采用最广、使用最方便的农业节水措施之一。研究秸秆覆盖对土壤水动态的影响及其高效利用,揭示土壤水动态演变规律,为合理利用土壤水资源、制定精确农业作物灌溉制度提供科学依据,为解决我国农业用水紧张提供科学参考。 在中国科学院石家庄农业现代化所河北栾城试验场开展了为期5年的土壤水分监测试验,设有秸秆覆盖试验点和对比试验点。结合室内土壤参数实验,以秸秆覆盖前后期土壤水动态资料分析两试验点之间系统差异,以秸秆覆盖试验资料研究秸秆对土壤水动态的影响及其演变规律,查明土壤水资源的来龙去脉及秸秆覆盖对其影响规律,提出土壤水潜在可利用量、实际调蓄量、调蓄系数、土壤水高效利用率等参数并用以评价土壤水高效利用及秸秆覆盖对其的影响,在此分析基础上提出精确灌溉制度。 研究表明,秸秆覆盖对土壤水动态的影响主要与降雨条件、气候情况、作物生长状态、土壤深度以及土壤初始含水量水平有关。覆盖对土壤含水量的影响主要表现在0~-180cm深度范围内,随土壤深度增加而减弱,-180cm~-340cm深度范围内基本上不受地表覆盖条件的影响。干旱期覆盖试验点含水量明显高于对比点,在丰水期只有-10cm处覆盖试验点略高,其它点含水量基本相当。通过对土壤水势资料的分析表明:在干旱期秸秆覆盖有利于浅层土壤涵水;在相对丰水期土壤水动态受秸秆覆盖影响微弱,且秸秆覆盖对降雨或灌溉水入渗具有一定的阻碍作用。 秸秆覆盖对地表蒸发作用、土壤水下渗、储存量、潜在可利用量影响强烈。当蒸发以地表裸间蒸发为主时,秸秆覆盖高效抑制土壤水无效蒸发;当蒸发以植被蒸腾作用为主时,秸秆覆盖明显促进植被的蒸腾作用。秸秆覆盖对土壤深层下渗量具有一定的影响:干早期不利于深层土壤水入渗而丰水期入渗速率明显高于对比点。秸秆覆盖试验点土壤储水量、潜在可利用量明显偏高于对比试验点。 土壤调蓄能力与土壤前期含水量和土壤水利用速度有关,研究表明研究区调蓄能力较强。但其土壤水分利用率低,仅为50%左右。作物生长中期,覆盖试验点土壤水利用效率略高于对比试验点。大降雨(大于20mm)或灌溉降低土壤水分利用率,而小降雨(小于20mm)则促进土壤水高效吸收。根据以上研究综合分析,本文最后调整灌溉制度,将灌溉次数调整为5次,次灌溉量为20mm,节约灌水90mm,土壤高效利用效率增加15%。此灌溉制度应根据实际作物产量情况进行修正,最终确定最优的节水、高产的灌溉制度,达到缓解农业用水紧张之目的。


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