不同土層一作物的干旱研究

王　石　李素霞　趙紅梅

摘要：我國(guó)南方紅壤地區(qū)存在嚴(yán)重的季節(jié)性干旱，研究干旱程度并確定土壤一作物系統(tǒng)干旱闞值對(duì)干旱評(píng)價(jià)和土壤水分管理具有很重要的意義。在眾多作物受早研究中，基于土壤分層水分變化研究的較少。針對(duì)此問(wèn)題，在紅壤上進(jìn)行了遮雨條件下花生干旱試驗(yàn)，設(shè)持續(xù)干旱4～25d共7個(gè)處理。每日監(jiān)測(cè)各個(gè)土層基質(zhì)勢(shì)，收獲后測(cè)量生物量。主要研究結(jié)果如下：土壤干旱到一定程度后，花生與土壤干旱均存在閾值反應(yīng)，干旱超過(guò)12d后，生物量明顯下降；土層O-30cm水分變化可以代表測(cè)簡(jiǎn)土層O-60cm的水分變化，同時(shí)該土層的水勢(shì)在干旱12d的時(shí)候降至最低，與產(chǎn)量閾值反應(yīng)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果說(shuō)明，通過(guò)監(jiān)測(cè)或模擬恰當(dāng)土層的水分動(dòng)態(tài)變化可以反映土壤的干旱程度和作物的受旱狀況。這一結(jié)果為土壤和作物干旱評(píng)價(jià)和田間灌溉提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：干旱土壤分層闞值反應(yīng)花生紅壤

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)中，水分是重要的生態(tài)因子之一。但水資源短缺已成為主要的環(huán)境問(wèn)題，如何用好有限的水資源滿(mǎn)足需求是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題。植物干旱時(shí)有形態(tài)的表現(xiàn)，也有生理的表現(xiàn)；評(píng)價(jià)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)干旱的指標(biāo)有簡(jiǎn)單的，也有綜合性指標(biāo)。當(dāng)前的評(píng)價(jià)干旱的指標(biāo)大多針對(duì)作物，涉及的參數(shù)較多，需要的數(shù)據(jù)量大，獲得比較困難。而土壤指標(biāo)簡(jiǎn)單宜行，是土壤一作物系統(tǒng)水分變化的綜合，且技術(shù)已經(jīng)成熟。但是土壤指標(biāo)應(yīng)用多數(shù)是單層的研究，而分層次的研究土壤水分的研究不多，其中對(duì)南方地區(qū)的研究更少。我國(guó)南方地區(qū)水資源充沛，但降雨分配不均，再加上紅壤特有的物理性質(zhì)如有效水含量低、低水量時(shí)導(dǎo)水能力低等，在每年的7～9月份經(jīng)常發(fā)生季節(jié)性干旱，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極為不利。本文通過(guò)花生在不同干旱程度下不同層次土壤水分變化情況，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生態(tài)生產(chǎn)提供依據(jù)。

一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)

本試驗(yàn)在湖北省咸寧地區(qū)進(jìn)行。供試土壤為粘性紅壤，飽和導(dǎo)水率值比較小，田間持水量值較大，同時(shí)永久萎蔫點(diǎn)的含水量值也比較大，有效含水量比較低，有機(jī)質(zhì)含量比較小，呈微酸性。

2005年6月～10月，在遮雨的條件下進(jìn)行了筒栽花生干旱試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)7個(gè)水分處理，分別干旱4d、8d、12d、16d、19d、22d和25d，分別記作D4、D8、D12、D16、D19、D22和D25，每個(gè)處理設(shè)5個(gè)重復(fù)。材料為直徑200毫米的PVC圓筒，兩端均無(wú)底。土樣風(fēng)干過(guò)約icm的篩，裝滿(mǎn)，每筒裝土35，Okg。管子豎放地上，下端約5厘米埋在土中。在PVC圓筒高為100cm，在5cm、15cm、25cm、35cm、45cm和55cm處鉆孔，平插張力計(jì)。每日7：00左右讀取0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm、40-50cm和50-60cm土層的張力計(jì)讀數(shù)。干旱處理開(kāi)始之前，所有的處理灌水至接近田間持水量，各處理的灌水量相同，干旱處理結(jié)束后復(fù)水。花生收獲后進(jìn)行產(chǎn)量構(gòu)成和產(chǎn)量分析。數(shù)據(jù)用SAS數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析?；ㄉ囼?yàn)的肥料處理為N：P:K=1:1:1，氮肥為尿素，磷肥為磷酸二氫鈣，鉀肥為氯化鉀，施用量依次為3.76g、4.96g和2.56g，作基肥一次性施入。在花生幼苗期與花期葉面噴施濃度為O.2％的鉬酸銨和硼酸溶液等微肥。

二、結(jié)果分析

(一)花生生物量對(duì)土壤干旱的反應(yīng)

處理D1-D7的花生干生物量分別為22.5、22.1、22.9、19.2、19.1、18.8、17.5(g)。隨土壤干旱程度的增加，單株花生的生物量逐漸減小，而且處理間的生物量差別顯著(F=966.28**)。處理D4、D8、D12間的生物量差異不顯著，它們其他處理的生物量差異顯著；處理D16、D19、D22之間的生物量的差異不顯著；處理D25與其它所有處理生物量的差異顯著。與處理D4的生物量相比，其余處理D8～P25的降幅分別為1.2％、9.0％、17.3％、22.6％、29.4％和43.4％。處理D25過(guò)度干旱，其干生物量下降幅度最大。與干旱程度輕的處理相比，處理D16的生物量下降幅度突然增大，因此可判干旱時(shí)間超過(guò)12d，花生生物量大幅減少，復(fù)水之后不能恢復(fù)到干旱時(shí)間較短的處理水平。結(jié)果說(shuō)明，干旱超過(guò)12d花生生長(zhǎng)受到的影響不可逆轉(zhuǎn)，所以處理D12的干旱程度可能是花生的干旱閾值點(diǎn)。花生的干旱變化，生物量可以很好的反應(yīng)花生的干旱情況，可以作為花生的作物干旱指標(biāo)。

(二)土壤干旱過(guò)程中花生土水勢(shì)變化

花生不同干旱處理各土層的土壤水勢(shì)變化如圖所示。干旱脅迫開(kāi)始時(shí)，各個(gè)土層的水勢(shì)基本相同，土壤含水量較高，之后0.10cm處水勢(shì)開(kāi)始快速下降，隨后是土層10-20cm和20-30cm的水勢(shì)開(kāi)始下降并且很快低于土層0-10cm的水勢(shì)，這應(yīng)該與花生根系在此深度處密集有關(guān)；而土層40-60cm的土壤水勢(shì)在干旱10d以后才有明顯下降。干旱到8d時(shí)候，土層0-10cm的水勢(shì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，大約在70KPa左右：干旱到10d時(shí)候，土層lO-20cm的水勢(shì)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，大約在80ZPa左右；干旱到12d時(shí)候，土層20-30cm的水勢(shì)到一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值，大約在85KPa左右；干旱到15d、18d、22d時(shí)候，土層30-40cm、40-50cm、50-60cm的水勢(shì)相繼達(dá)到穩(wěn)定，其數(shù)值均在90KPa左右，此時(shí)整個(gè)土體已經(jīng)非常干旱?？梢?jiàn)，干旱脅迫不嚴(yán)重時(shí)，土壤上層水勢(shì)低而下層水勢(shì)仍較高；干旱嚴(yán)重時(shí)，下層水勢(shì)也很低，甚至比上層更低。大約在12d的時(shí)候開(kāi)始，各土層中O-30cm土層水勢(shì)已經(jīng)降至最低，因?yàn)榛ㄉ到^大部分集中在土層0—30cm內(nèi)，土層O-30cm以?xún)?nèi)的土壤水分最容易被根系吸收利用。所以，土層O-30cm的土壤變化可以代表筒栽花生的土壤水分變化。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，干旱12d之后，土壤供水能力明顯降低，此時(shí)花生發(fā)生了閾值反應(yīng)，表明監(jiān)測(cè)土層O～30cm的水分狀況可以反映地上部花生干旱狀況。

三、結(jié)論

由本試驗(yàn)可知在土壤不斷的干旱過(guò)程中，土壤水分與花生產(chǎn)量指標(biāo)存在閾值反應(yīng)，且二者存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。花生在干旱超過(guò)12d，生物量明顯下降，其中土層O-30cm的土壤水分變化可以代表花生的土壤水分變化。這些結(jié)果說(shuō)明，通過(guò)監(jiān)測(cè)或模擬恰當(dāng)土層的水分動(dòng)態(tài)變化可以反映土壤的干旱程度和作物的受旱狀況。