微集水种植技术的农田水分调控效果模拟研究

分类：论文范文 发表时间：2021-05-10 09:07

　　摘要：农田微集水种植技术是提高旱区农田作物生产力的一项重要的技术选择，带型（沟垄的宽度比例和数值）的优化设计是其研究和开发所面临的关键问题之一。该研究利用模拟降水等方法，通过降水在沟垄间的分配比例、在沟土中水平分布的不均匀程度，在沟内的最大下渗深度及在沟内的垂直分布特征值４个描述降水在沟垄间分布特征参数对同一沟垄宽度比例的不同宽度值处理对农田水分调控的效果进行了比较分析。结果表明：各种降水处理下，对同一沟垄宽度比值，随着带型的窄化（宽度变窄），降水向垄中的侧渗作用增强，在沟内水平分布的不均匀性降低，在沟内的垂直下渗略有减弱；在蓄水保墒效果上，窄带型要优于同一沟垄比值下的宽带型。

　　关键词：微集水种植；农田水分调控；带型；模拟研究

　　引言

　　农田微集水种植技术是一种地块内集水农业技术，它适用于缺乏径流源或远离产流区的旱平地和缓坡旱地，其基本原理是通过在田间修筑沟垄，垄面覆膜，作物种在沟里，使降水由垄面向沟内汇集，改善作物水分供应状况，提高作物产量［１－３］。多年的科学研究和生产实践表明，农田微集水种植技术不仅可显著增加作物产量，提高降水和肥料利用效率，有效控制田间水土流失，且有一次起垄多年不变，操作简便，易于推广等优点，已成为提高旱区农田作物生产力的一项重要的工程技术措施［１－６］。

　　1材料与方法

　　1.1试验处理与取样方法

　　本研究采用模拟试验方法，于２０００～２００１年在宁南旱农试验区（海原）利用自行研制的简易模拟降水装置实现，并辅以自然降水后的实证观察。试验土壤为黄绵土，按沟垄宽度比为１∶１，设三种带型处理：沟＋垄＝３０ｃｍ＋３０ｃｍ为处理I，沟＋垄＝４５ｃｍ＋４５ｃｍ为处理II，沟＋垄＝６０ｃｍ＋６０ｃｍ为处理III。人工起垄覆膜，垄高１５ｃｍ，操作精细，沟垄比例、集水效果符合设计要求；薄膜下端与沟面垂直，膜下端距沟表面约３～５ｃｍ。以不起垄平地不覆膜为对照。

　　1.2模拟降水试验方法

　　降雨量及降雨强度的控制由自行研制的简易模拟降水装置实现，该装置为底部密布７号注射针头（每７．５×６ｃｍ２一枚）的木水箱，其工作的基本原理是：依据针头出水速度牤（ｍｍ燉ｈ）与水箱内水面高度牎（ｍｍ）间的线性关系（该装置为牤＝１．８４２＋０．１８３牎）通过控制水面的高度和降水时间实现不同的降水强度和降雨量。为增强模拟实效，本试验以海原县３０ａ的降水资料为基础设计降雨量及平均降雨强度处理（见表２～４）。本试验在傍晚进行模拟降水，其后沟垄表面覆膜，以减小蒸发对降水入渗的影响。

　　2、结果分析

　　2.1降水在沟垄间的分配比例

　　各种降水处理下不同带型的爲牊牜值列于表１，从中可以得出：同一带型不同雨量处理，其爲牊牜值随着降雨量的增加而减少，即降水在垄中的分配量爲牜占总降水量的比重增加，侧渗作用加强。以带型Ｉ为例，该带型在４、１２和２０ｍｍ降雨量下，不同降雨强度的爲牊牜平均值依次为２．３７、１．７８和１．１８，依次降低且最小者（１．１８）约为最大者（２．３７）的一半。表明随着降雨量的增加，降水向垄中侧渗作用增强，蓄水效果得到强化。

　　2.2降水在沟内的水平分布特点

　　不同带型各种降水处理下，降水在沟内水平分布不均匀性的特征值爺列于表２，从中可以得出如下结论：同一带型不同降雨量下，爺值随着降雨量的增大而减小。以带型III为例，其４ｍｍ降雨量下，各降雨强度处理下爺的平均值为４９．１％，１２ｍｍ降雨量下爺的平均值为２５．４％，较之减少了近一半，而该带型在２０ｍｍ降雨量处理下，爺的平均值仅为１３．３％，又较１２ｍｍ降雨量处理减少了近一半。表明随着降雨量的增加，降水在沟内的水平分布趋于均匀。

　　3论与讨论

　　3.1讨论

　　同一沟垄比例，不同沟垄宽窄处理间的集水效果基本相同，但其蓄水、保墒效果各异。各种降水处理下，带型III、II和I的爲牊牜的平均值分别为３．０１、２．５５和１．７８，犻牕的平均值分为２９．５、２８．６和２６．５ｃｍ，爺的平均值分别为２９．２７％、１９．２０％和１７．０３％。这些数据表明，随着带型的窄化，降水向垄内的侧渗作用增强，垄内降水的分配量逐渐增加（爲牊牜减小），又因为垄内土壤水分的蒸发因垄面覆膜而被抑制，再分配至垄内的降水得以最大保存，故在此种意义上，带型的窄化利于蓄水、保墒；但犻牕值的变化趋势表明，随着带型的窄化，降水在沟内的垂直下渗减弱，而相对集中分布在易于蒸发的浅土层（犻牕减小），这样，窄带型的蓄水、保墒效果就可能比宽带型差。考虑到：爲牊牜减小既意味着垄内降水分配量的增加，又意味着沟内可供土壤无效蒸发水量的减少，并且带型间爲牊牜值的差别要明显大于犻牕值的差别，因而，在比较带型间农田水分调控效果时应以爲牊牜值为主要参考，同时兼顾犻牕值。笔者依此提出：在蓄水保墒方面，窄带型要优于同一沟垄比例下宽带型。此外，降水在沟内水平分布的不均匀性爺对其后沟内土壤水分蒸发也会有一定的影响，值得进一步研究。

　　3.2结论

　　本试验在特定的气象、土壤条件下，得到如下有关微集水种植农田水分调控效果的经验性结论：对某一带型，随着降雨量的增加，降水向垄中的侧渗作用增强（爲牊牜减小），在沟内水平分布的不均匀性降低（爺减小），在沟内的垂直下渗得以增强（犻牔、犻牕增加）；对某一带型，降雨量一定时，随着降雨强度的增加，降水向垄中的侧渗作用增强（爲牊牜减小），在沟内水平分布的不均匀性降低（爺减小），但在沟内的垂直下渗减弱（犻牔、犻牕减小）；相同的降水处理下，对同一沟垄比值，随着带型的窄化，降水向垄中的侧渗作用增强（爲牊牜减小），在沟内水平分布的不均匀性降低（爺减小），在沟内的垂直下渗减弱（犻牔、犻牕减小）。

　　［参考文献］

　　［１］王俊鹏，韩清芳，王龙昌，等．宁南半干旱区农田微集水种植技术效果研究［Ｊ］．西北农业大学学报，２０００，２８（４）：１６－２０．

　　［２］王俊鹏，马林．宁南半干旱地区谷子微集水种植技术研究［Ｊ］．水土保持通报，２０００，２０（３）：４１－４３．

　　［３］王俊鹏，张久成．宁南半干旱区春小麦微集水种植技术研究［Ｊ］．干旱地区农业研究，１９９９，１７（２）：８－１３

　　韩清芳１，李向拓１，王俊鹏１，蒋骏１，丁瑞霞１，刘正辉２，贾志宽１

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