[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，翻耕時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，可大大增加土壤儲水層的厚度，為播種時土壤保水促苗創(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。同時，疏松帶有利于土壤的通氣與好氣性微生物的活動，可增加耕層中的有效養(yǎng)分。而緊實帶則有利于保持土壤水分滿足作物對水分的需要，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。每一條垅起到一個小壩的作用，把雨水分散攔蓄在各個溝壟內(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，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，可減少有機(jī)質(zhì)流失22.5千克，相對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可以實行密植。溝壟耕作土肥水保蓄的好，因此可以實行條播密植，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資料，0～100厘米土層的儲水量，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。雖然一定時期內(nèi)，覆蓋農(nóng)田的土壤含水量有明顯增加，但與對照農(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，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，同時，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，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，是整個栽培地塊的地面全用塑料膜覆蓋上了，降雨時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)行了對比試驗，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，種地用工四個，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人工，鏟地用兩個人工，犁地用一個犁工。通過計算(每斤芝麻按八角錢，犁工按八元錢計算)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：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，防止降雨多，水向低處集中越壟臺流失。（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產(chǎn)生殘留導(dǎo)致“白色污染”，對農(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)場噴施造膜，省工省時，操作簡單，對地形地貌適應(yīng)能力強(qiáng)；（2）農(nóng)作物出苗時，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)過對作物的試驗過程進(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