臨夏市玉米田土壤墑情監(jiān)測淺析

陳健 丁明禮 馬文勝

摘要：選擇臨夏市不同土壤類型的玉米田，建立10個土壤墑情監(jiān)測固定點，定期對各監(jiān)測點0～20 cm、20～40 cm土層土壤墑情進行測定。結(jié)果表明，土壤墑情的變化規(guī)律與自然降水量、地區(qū)氣溫變化、作物的生長期及生長規(guī)律密切相關(guān)。土壤墑情總體上隨降水量的增多而增加，土壤體積含水量的變化與本區(qū)域的降水規(guī)律相吻合。不同時期各監(jiān)測點20～40 cm土層土壤體積含水量高于0～20 cm土層。

關(guān)鍵詞：土壤墑情；玉米田；體積含水量；監(jiān)測；臨夏市

中圖分類號：S152.7 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-1463（2017）09-0021-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2017.09.007

Benefit Analysis of Potato Intercropping with Soybean

in Northwest Irrigation Areas

YANG Guo 1， CHEN Guangrong 2， 3， WANG LiMing 2， 3， YANG Ruping 2， 3， DONG Bo 2， 3， ZHANG Guohong 2， 3， Li Chende 4 ， YANG Guifang 5

（1. Jingyuan Farming and Animal Husnbandry Bureau， Jingyuan Gansu 730600， China； 2. Institute of Dryland Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China； 3. Key Laboratory of Northwest Drought Crop Cultivation of Chinese Ministry of Agriculture， Lanzhou Gansu 730070， China； 4. Gansu Institute of Agriculture Technology， Lanzhou Gansu 730020， China； 5. Gansu Central Keya green agriculture Technology Ltd， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：Field experiments are conducted in Northwest irrigation districts along Yellow river from 2013 to 2016. The concept related to yield equivalent and value of output equivalent is proposed， using various quantitative standards such as land equivalent ratio， yield equivalent， and value of output equivalent， the efficiency and the economic benefit. The physiological effect and micro ecological benefit on photosynthetic properties， soil microorganism populations， crop quality and weed control in intercropping systems are studied systematically. Early potato and soybean intercropping could significantly improve illumination effective utilization， ≥10 ℃ temperature effective utilization， rainfall effective utilization during green period and ground cover effective utilization. Intercropping significantly improved the land use efficiency， the unit area yield and the unit area value are 1.53 and 1.49 times of sole cropping. Intercropping also significantly improved soil microbial structure and crop quality， and therefore alleviated the obstacles of continuous cropping. Early potato and soybean intercropping is an effective cultivation method with great ecological and economic benefits. In addition to Labor， soil， heat and water resource intensively utilizing temporally and spatially， Early potato and soybean intercropping could increase the crop yield per unit area greatly， which could be extended at large scale.

Key words：Potato/ Soybean；Northwest Irrigation areas；Continuous croppingbostacle；Quality；Yield effect；Ecological benefit

墑就是土壤的濕度，北方農(nóng)民通常把土壤中含水量的多少稱為土壤墑情[1 ]。西北地區(qū)是典型的干旱、半干旱地區(qū)，自然條件本身呈現(xiàn)降水稀少、水資源貧乏等特征，因此土壤含水量的多少對農(nóng)作物的生長顯得尤為重要[2 ]。由于受傳統(tǒng)耕作習(xí)慣等因素的影響，臨夏州灌區(qū)灌溉仍以經(jīng)驗判斷為主，缺乏農(nóng)田墑情、作物水情等信息的應(yīng)用。土壤墑情監(jiān)測就是針對不同區(qū)域、不同土壤、不同作物的特點，對農(nóng)田用水和灌溉情況、農(nóng)作物長相長勢、天氣狀況和土壤水分狀況等涉及農(nóng)作物需水和用水規(guī)律的相關(guān)因素進行觀測調(diào)查和分析評價，指導(dǎo)因墑種植、測墑灌溉、結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣，提高水資源的生產(chǎn)效率[3 ]。隨著近年旱作農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的大面積推廣，開展土壤墑情監(jiān)測，及時掌握墑情變化規(guī)律和作物需水狀況，已成為當(dāng)前做好農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)、指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)灌溉、推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)和保障。為此，基于臨夏市的實際情況，我們分別在不同土壤類型上選擇種植模式一致的、有代表性的玉米田建立10個土壤墑情監(jiān)測固定點，定期開展了實時監(jiān)測，以實現(xiàn)土壤墑情監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)化，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

臨夏市地處黃土高原與青藏高原、中原農(nóng)區(qū)與高原牧區(qū)、溫帶與寒帶過渡地帶的中心和樞紐位置，位于黃河上游，平均海拔1 800 m，屬內(nèi)陸性中溫帶氣候，氣候濕潤。年平均氣溫8.1 ℃，年日照時數(shù)2 520 h，全年無霜期163 d以上，年平均降水量484 mm，蒸發(fā)量1 343 mm。全市地域平坦，其中川塬灌區(qū)占89%，主要經(jīng)濟作物有小麥、玉米和豆類。

1.2 監(jiān)測點的選定

臨夏市全境耕地89%為可灌溉川谷地，土壤類型主要有川谷地黃麻土、川谷地黑麻土和川谷地麻紅土3種。市區(qū)周邊范圍內(nèi)共有4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)包括枹罕鎮(zhèn)、南龍鎮(zhèn)和折橋鎮(zhèn)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。其中枹罕鎮(zhèn)全年降水量較多，土壤類型主要為川谷地黑麻土和川谷地黃麻土；南龍鎮(zhèn)地處大夏河和牛津河兩岸，土壤沙化形成障礙層，土層薄，土壤類型為典型的川谷地麻紅土，土壤水分蒸發(fā)快，保墑能力差；折橋鎮(zhèn)是臨夏市海拔最低的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，常年氣溫和地下水位高于其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)，土壤類型為川谷地黃麻土。基于以上情況，在不同土壤類型區(qū)選擇種植模式一致、有代表性的玉米田上建立了10個土壤墑情監(jiān)測固定點，分別為枹罕鎮(zhèn)銅匠莊村監(jiān)測點、石頭洼村監(jiān)測點、江牌村監(jiān)測點、馬家莊村監(jiān)測點；南龍鎮(zhèn)徐家村監(jiān)測點、楊家村監(jiān)測點、妥家村監(jiān)測點；折橋鎮(zhèn)折橋村監(jiān)測點、大莊村監(jiān)測點和陳馬村監(jiān)測點。土壤墑情監(jiān)測覆蓋全市主要玉米生產(chǎn)區(qū)。

1.3 監(jiān)測方法

監(jiān)測數(shù)據(jù)采集時主要用到的儀器有SU-LB智能微機型土壤水分儀[4 ]、GPS定位儀。同時還需要土壤采樣工具包括鐵鍬、測量尺、記錄本、交通工具等。每月10日、25日定期測定土壤體積含水量，如數(shù)據(jù)采集日遇降水，日降水量小于25 mm時降水后3 d取樣測定；日降水量大于25 mm時降水后5 d取樣測定；采集日前后遇連續(xù)降雨則不取樣測定。冬季土壤封凍后暫停取樣測定。同時在農(nóng)作物關(guān)鍵生育期或旱情發(fā)生嚴重時，如春旱、卡脖旱等，增加數(shù)據(jù)采集次數(shù)。數(shù)據(jù)采集時，首先在已確定的地塊中以GPS儀定位點為中心，長方形地塊采用“S”法，近似長方形田塊則采用“X”法或棋盤形采樣法，向四周輻射確定多個數(shù)據(jù)采集點，每個監(jiān)測點數(shù)據(jù)采集點不少于3個，求平均值。數(shù)據(jù)采集時，用鐵鍬在確定的采集點挖出深度為40 cm的土坑，放入測量尺，分為0～20 cm、20～40 cm兩個層次，在測量尺所對應(yīng)的土坑10 cm和30 cm處分別插入土壤水分儀探針，通過水分儀表面測定鍵開始測定土壤體積含水量，待顯示屏數(shù)據(jù)穩(wěn)定后按確定鍵保存數(shù)據(jù)。此外，對農(nóng)作物生育期、作物生長表象、降水及灌溉等數(shù)據(jù)進行采集和記錄。

2 結(jié)果與分析

2.1 各監(jiān)測點土壤墑情變化情況

由圖1、圖2所反映的臨夏市4 — 11月10個監(jiān)測點0～20 cm、20～40 cm土層土壤體積含水量的變化曲線可以看出，4月上旬至5月下旬，2個土層土壤體積含水量逐漸升高，到5月底達到全年的最高峰；5月下旬至6月下旬土壤體積含水量下降明顯，6月底降至階段性最低值；6月下旬至8月中下旬，土壤體積含水量緩慢升高，到8月底達到階段性最高值；8月下旬至9月下旬，土壤體積含水量急速降低，至封凍期前土壤體積含水量一直保持較低水平，這一時期20～40 cm土層土壤體積含水量降低幅度較0～20 cm土層大，土壤體積含水量低于6月底階段性最低值。

通過對圖1、圖2的分析，結(jié)合臨夏市的氣象規(guī)律及玉米各生育期的生長特點可知，土壤墑情的變化與自然降水量、地區(qū)氣溫變化、作物的生長期及生長規(guī)律密切相關(guān)。自然降水是土壤水分的主要來源，降水量的多少成為土壤墑情變化的決定因素。土壤墑情變化總體上隨降水量的增多而增加，土壤體積含水量的變化與本區(qū)域的降水規(guī)律相吻合。4月中下旬到5月下旬，降水量逐漸增加，土壤體積含水量隨之升高；6月至8月下旬進入秋季多雨季節(jié)，降水量一般占全年降水的70%以上，土壤體積含水量也達到階段性高峰值；此期也是土壤蓄墑的關(guān)鍵時期，玉米生長也進入需水更多的抽穗期、灌漿期，土壤水分含量達到作物生長的需水量，墑情適宜。9月以后降水減少，土壤進入緩慢失墑階段。此時玉米生長由蠟黃期進入成熟期，需水不多，土壤墑情適宜。地區(qū)氣溫的變化通過影響土壤中水分的蒸發(fā)，也會對土壤墑情變化產(chǎn)生重要的影響。4月至5月下旬，由于早春氣溫慢慢回升，土壤凍層中聚集的返漿水隨土壤解凍深層水分回升，雖然降水較少，但通過土壤的自身調(diào)節(jié)，土壤含水量慢慢升高，緩和了春旱，土壤墑情適宜；5 — 6月份，氣溫繼續(xù)升高，地表水分蒸發(fā)加快，加上作物蒸騰作用增強，而這一階段的降水往往彌補不了土壤水分消耗，土壤含水量降低明顯，此時玉米正值大喇叭口期及拔節(jié)期，是正常生長需水較多的時期，各監(jiān)測點的玉米生長出現(xiàn)干旱缺水、葉片卷曲等癥狀，土壤墑情適宜偏旱。6月下旬以后降水增多，至7月中旬進入雨季，土層中下滲蓄水增加，土壤含水量逐漸升高，達到階段性最高值；9月上旬至11月中旬封凍期，氣溫逐漸降低，降水、蒸發(fā)變化趨于平緩，土壤水分消耗降低；冬季低溫時土壤表層封凍，受凍后聚墑的影響，水分向下流動，土壤較深土層失墑較上層幅度大。

2.2 土壤體積含水量

將監(jiān)測點0～20 cm和20～40 cm土層土壤體積含水量（圖3）比較發(fā)現(xiàn)，不同時期各監(jiān)測點20～40 cm土層土壤體積含水量高于0～20 cm土層土壤體積含水量，這是因為地表水分蒸發(fā)強烈，淺層土壤受溫度、降水等因素的影響變化較大，而較深層土壤水分變化較小，故呈現(xiàn)深層含水量高于淺層含水量的現(xiàn)象。11月10日各監(jiān)測點20～40 cm土層土壤體積含水量相比0～20 cm土層數(shù)值差異較其他時期要明顯，這主要是因為冬季來臨，深層水分保持穩(wěn)定的向下水流，使較深土層土壤體積含水量明顯高于淺層土壤體積含水量。

3 小結(jié)

土壤墑情評價主要依據(jù)土壤水分測定結(jié)果和不同作物不同生長階段的需水要求[5 ]，參照土壤田間持水量、土壤性狀、降水和土壤水分同期記載，分別分析土壤墑情對作物生長及產(chǎn)量可能帶來的影響、降水和同期土壤水分變化等[6 ]。本試驗結(jié)果表明，臨夏市的土壤體積含水量的變化與本區(qū)域的降水規(guī)律相吻合，土壤墑情隨降水量、氣溫、作物需水規(guī)律的變化而變化。臨夏市全年土壤墑情總體評價為適宜。只是在5 — 6月份，氣溫回升明顯，玉米正值大喇叭口期及拔節(jié)期，是需水較多的時期，而此時的降水往往彌補不了土壤水分消耗，土壤含水量降低明顯，各監(jiān)測點玉米生長出現(xiàn)干旱缺水、葉片卷曲等癥狀，墑情適宜偏旱。不同時期各監(jiān)測點20～40 cm土層土壤體積含水量高于0～20 cm土層土壤體積含水量，這是因為地表水分蒸發(fā)強烈，淺層土壤受溫度、降水等因素的影響變化較大，而較深層土壤水分變化較小。

參考文獻：

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