[科普中國]-水土保持耕作與高效節(jié)水技術(shù)

山西省山區(qū)、丘陵區(qū)耕地面積約占總耕地面積的60％以上，多以梯田或坡地形式出現(xiàn)，以種玉米、小麥、糜子、谷子、馬鈴薯等旱地作物為主。山區(qū)及丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在的主要問題是土壤干旱和水土流失嚴(yán)重。受侵蝕土壤其有機(jī)質(zhì)含量一般在1％以下，作物產(chǎn)量偏低。在坡耕地上，土壤遭受侵蝕的原因雖然很多，但最普遍的因素主要是由于降雨徑流所引起。為了防止徑流的產(chǎn)生，興修梯田仍是很有效的水保工程措施。但興修梯田以后，土壤干旱問題仍沒解決。因此還必須采取高效節(jié)水技術(shù)。實(shí)際上山區(qū)丘陵區(qū)節(jié)水最簡單易行的辦法是由土壤保蓄天上降下的雨水供作物缺水時(shí)使用，其基本措施是通過蓄、蓋、攔、保、肥使土壤提高含水量。以下介紹幾種水土保持耕作與節(jié)水技術(shù)。 （一）耕作保水1.深松耕深松耕是用深松耕犁只疏松耕層而不翻轉(zhuǎn)耕層的一種土壤耕作方式。以往進(jìn)行翻轉(zhuǎn)耕層的深耕，固然有翻埋雜草、肥料、秸稈及減少病蟲等良好的作用，但在土壤翻耕的過程中亦將散失大量的土壤水分，尤其是在半干旱地區(qū)，這是很不利的。同時(shí)，翻耕時(shí)所消耗的牽引力較大，工作效率亦低，也不利于搶墑播種。故目前世界許多國家都采用有只松土而不翻土的深松耕法。深松耕法目前有兩種方式：①全面深松。應(yīng)用深松犁全面松土，松后耕層呈比較均勻的疏松狀態(tài)。此種方式所需動(dòng)力較大，適于配合農(nóng)田基本建設(shè)，打破耕層之下犁底層的硬土。松土層可達(dá)40公分，適合于土地休閑期采用，可大大增加土壤儲(chǔ)水層的厚度，為播種時(shí)土壤保水促苗創(chuàng)造有利條件。②局部深松。應(yīng)用桿齒、鑿形鏟、鏵形鏟等進(jìn)行松與不松間隔的局部松土，松后地面呈疏松帶與緊實(shí)帶相間存在的狀態(tài)。由于在耕層內(nèi)并列存在著疏松與緊實(shí)相間排列的條帶，有利于水分的迅速滲入，也有利于水分的上升，以供給作物根系的吸收利用。間隔深松在坡地上，更因其緊實(shí)帶的存在，可以防止已滲入耕層的水分，沿犁底層在耕層內(nèi)向坡下流動(dòng)。同時(shí)，疏松帶有利于土壤的通氣與好氣性微生物的活動(dòng)，可增加耕層中的有效養(yǎng)分。而緊實(shí)帶則有利于保持土壤水分滿足作物對(duì)水分的需要，使土壤狀況向有利于作物生長的方面轉(zhuǎn)變，有明顯的增產(chǎn)效果。2.溝壟耕作。這是在山區(qū)沿等高線進(jìn)行的一種耕作措施,即在坡面上沿等高線開犁,形成溝和垅，在溝內(nèi)種植農(nóng)作物。溝壟耕作法可用機(jī)耕犁作業(yè)，從原地面算起，一般溝深約20公分，壟高約20公分，溝底到壟頂?shù)母叨瓤蛇_(dá)30公分以上。溝壟相間形成小地形，起到蓄水?dāng)r泥，保水、保土、增產(chǎn)的作用。溝壟耕作法的作用：①蓄水保肥。溝壟耕作的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在小地形改變，受雨面積比較大，單位面積上的受雨量相對(duì)減少，雨水容易向溝內(nèi)匯聚后向下層滲透而使溝底土壤水分大大增加。即改變了小地形，顯著增加了洼蓄量。每一條垅起到一個(gè)小壩的作用，把雨水分散攔蓄在各個(gè)溝壟內(nèi)，使其就地下滲，因而有效地減少了徑流量以及沖刷量。若以土壤含氮0.02％計(jì)，每年每畝可減少氮素流失2.5千克；若以土壤(20厘米表層內(nèi))含有機(jī)質(zhì)0.5％計(jì)，可減少有機(jī)質(zhì)流失22.5千克，相對(duì)的增加了作物需要的養(yǎng)料。由于減小了徑流，土壤含水率較平作也有顯著的提高，特別是在20厘米以上的土層內(nèi)提高較多。秋作物以溝壟耕作法種植，在雨季攔蓄了足夠的水分，還能供給作物后期需要的水分，促進(jìn)作物正常生長發(fā)育，所以溝壟耕作具有抗旱作用．②加深耕作層。溝壟耕作比平作加深了耕作層，這樣，就有利于根系發(fā)育和馬鈴薯塊莖塊根的形成，再加上集中施肥和保住了水土，因而可以改善土壤的理化性狀，加速土壤熟化。培土還可防止作物倒伏。③適當(dāng)調(diào)節(jié)地溫。溝壟耕作對(duì)于提高土壤溫度和減小溫度日振幅的小氣候效率方面，都比平作好。在春季，由于接受陽光的面積較大，土溫升高很快，白天垅內(nèi)地表溫度一般高出平作2℃～3℃，故能提早出苗。夏季，溝壟耕作可以蓄積較多雨水，作物莖葉生長茂盛，地表被覆面積增加，能降低垅內(nèi)溫度。⑷可以實(shí)行密植。溝壟耕作土肥水保蓄的好，因此可以實(shí)行條播密植，增加單位面積株數(shù)，因此可以提高單位面積產(chǎn)量。（二）地面覆蓋保水覆蓋耕作法是將作物秸桿、草類或其他材料覆蓋在作物株行間或裸露的地表上，以達(dá)到減少徑流及土壤流失，增進(jìn)土壤水分含量，抑制雜草，減少中耕除草；調(diào)節(jié)地溫：增加土壤有機(jī)質(zhì)：減少土壤水分蒸發(fā)的目的。這方面的耕作技術(shù)有很多種，根據(jù)覆蓋材料的種類分為秸稈覆蓋、青草覆蓋、地膜覆蓋等。1．秸稈覆蓋。秸稈覆蓋材料主要是麥稈、玉米稈等對(duì)農(nóng)田進(jìn)行覆蓋。農(nóng)田覆蓋秸稈后，一方面可以使土壤免受風(fēng)吹日曬和雨淋的直接沖擊，保護(hù)表層土壤結(jié)構(gòu)，提高降水的入滲率，另一方面，可以隔斷蒸發(fā)表面與下層土壤的毛管聯(lián)系，減弱土壤空氣與大氣之間的交換強(qiáng)度，有效地抑制土壤蒸發(fā)。因此，以秸稈為材料進(jìn)行地面覆蓋，干旱季節(jié)可以保墑，多雨季節(jié)可以蓄水，是農(nóng)田蓄水保墑的好辦法。秸稈覆蓋材料主要是麥稈、麥糖和玉米稈等。據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象研究所的田間試驗(yàn)資料，0～100厘米土層的儲(chǔ)水量，休閑期秸稈覆蓋可增加18～23毫米，生育期覆蓋地，越冬期可增加13～l9毫米，返青期可增加10～l7毫米。雖然一定時(shí)期內(nèi)，覆蓋農(nóng)田的土壤含水量有明顯增加，但與對(duì)照農(nóng)田相比，總耗水量卻十分接近，主要因覆蓋減少的蒸發(fā)耗水可及時(shí)地被作物所利用，因而產(chǎn)量和水分利用效率都有明顯的提高．據(jù)山西農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)，覆蓋農(nóng)田小麥、玉米等作物水分利用效率一般提高了2.25～4.65千克(毫米·平方千米)。利用秸稈覆蓋有下列益處：①減少土面蒸發(fā)，增加土壤水分含量，促進(jìn)水分滲透量，減少地表徑流，增加土壤水分供給量；②保護(hù)土壤溫度，不致急劇升降，使作物免受霜害；③抑制雜草生長，減少除草中耕工作；④增進(jìn)土壤有效養(yǎng)分含量，改良土壤物理性和可耕性；⑤促進(jìn)土壤微生物旺盛活動(dòng)，同時(shí)，又可以減少病害。2.地膜覆蓋這是旱地農(nóng)作物節(jié)水保土提溫的一項(xiàng)革新，是行之有效的好方法?，F(xiàn)在全國不少省份，廣泛采用地膜覆蓋平面栽培玉米、花生等作物，均獲得明顯的增產(chǎn)效果。（1）塑料地膜覆蓋根據(jù)覆膜栽培能保土、保水的這一特點(diǎn)，把它應(yīng)用到坡耕地耕作當(dāng)中，曾在坡地上搞了芝麻地膜覆蓋栽培試驗(yàn)，全年降雨量為298.15毫米，一次最大降雨量35.5毫米，經(jīng)過測(cè)試表明沒發(fā)生水土流失。水分沒流失可能是一次最大降雨量沒達(dá)到流失程度，不過降雨量再大，只能有水的部分流失，表土不易沖走。地膜覆蓋栽培能防止水土流失的原理，是整個(gè)栽培地塊的地面全用塑料膜覆蓋上了，降雨時(shí)雨滴不能直接擊濺在地表面，只是落到塑料膜上，雨水落后順垅溝膜隙滲入土里，所以不易產(chǎn)生水土流失，達(dá)到了保持水土的目的。地膜覆蓋的經(jīng)濟(jì)效益也是顯著的，曾在同一塊地，在同等條件下，進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，覆蓋的芝麻的畝產(chǎn)96千克，未覆膜的芝麻畝產(chǎn)55．5千克，覆膜的是未覆膜的1.7倍。每畝塑料膜成本是40元錢，每畝覆蓋用工兩個(gè)，種地用工四個(gè)，覆膜栽培不用中耕，減少了鏟地和趟地的人工和犁工，未覆種的一畝地平均種地用一個(gè)人工，鏟地用兩個(gè)人工，犁地用一個(gè)犁工。通過計(jì)算(每斤芝麻按八角錢，犁工按八元錢計(jì)算)覆蓋的比未覆膜的平均每畝增加收入31．23元。一般采用的是先覆膜后種的方法。播種后根據(jù)地形在垅溝里堆上了不等距的土檔，避免水向低處流，造成集中后流失和大風(fēng)掀膜的現(xiàn)象。注意事項(xiàng)：①要選擇15°坡以下，而且土壤疏松，滲透性好的地塊。②在坡耕地上覆膜一定要配合修一些土擋和地埂等工程。土擋一定低于壟臺(tái)，防止降雨多，水向低處集中越壟臺(tái)流失。（2）液態(tài)地膜覆蓋塑料地膜覆蓋的缺點(diǎn)之一是長期大量使用會(huì)產(chǎn)生殘留導(dǎo)致“白色污染”，對(duì)農(nóng)田土壤產(chǎn)生破壞。解決的辦法是采用多功能可降解液態(tài)地膜。它是以腐植酸與植物秸稈和其他有機(jī)化合物為原料生產(chǎn)的環(huán)保產(chǎn)品。具體方法是秋耕后噴一遍黑色液態(tài)地膜；或者春天播種后耙平地面，先噴一遍除草劑，再噴一遍黑色液態(tài)地膜。噴后40天內(nèi)應(yīng)避免踐踏。其優(yōu)點(diǎn)是：（1）可現(xiàn)場(chǎng)噴施造膜，省工省時(shí)，操作簡單，對(duì)地形地貌適應(yīng)能力強(qiáng)；（2）農(nóng)作物出苗時(shí)，不用人工放苗，可自然出苗，節(jié)省了大量的人力和物力。（3）經(jīng)過對(duì)作物的試驗(yàn)過程進(jìn)行調(diào)查，反映出噴施腐植酸可降解液態(tài)地膜有明顯的增溫、保墑、保苗、增產(chǎn)以及改善土壤環(huán)境的效果。地面噴灑液態(tài)地膜可以使土壤提高溫度，抑制蒸發(fā)，土壤含水量提高幅度大，土壤容重降低，土壤中水穩(wěn)性團(tuán)粒數(shù)量增加，作物生育期提前8～10天。（4）施用后沒有塑料地膜的“白色污染”，屬環(huán)保型產(chǎn)品。（5）春播時(shí)使用本液態(tài)地膜，節(jié)水抗旱效果明顯，可提早出苗，提高出苗率。（6）液態(tài)地膜具有明顯的抗寒、增溫、節(jié)水作用和增產(chǎn)效果，可使作物增產(chǎn)15%～20%以上。（7）降解性能好，成本低，在土壤中可降解為肥料。還有較強(qiáng)的粘附能力，分解后成為土壤改良劑，可將土粒連結(jié)成團(tuán)聚體。編輯：石慧芳審核專家：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)教授?? 王曰鑫