第五章 旱地农业蓄水保墒工程技术旱农地区水资源特点和土壤蓄水保墒机制旱农地区水资源特点6.doc

第五章 旱地农业蓄水保墒工程技术旱农地区水资源特点和土壤蓄水保墒机制旱农地区水资源特点6.doc 第五章 旱地农业蓄水保墒工程技术 第一节 旱农地区水资源特点和土壤蓄水保墒机制 一、旱农地区水资源特点 中国旱农地区水资源的基本特点是:降水有限，水资源数量少，作物水分亏缺量大;降水季节分配不均，春旱十分突出。且降水年变率和季变率大，旱灾频率高;降水强度大(洪涝威胁，水土流失严重;蒸发量大，蓄水保墒难;地形破碎，水低田高，用水难度大。但由于旱农地区面积大，水资源时空分布不均，差异大，因此旱农区内不同地区，不同地块上述特点的程度不同，应采用的措施也不尽相同。 (一)降水有限，水资源数量少，作物水分亏缺量较大 半干旱偏旱区多年平均降水量在250一350 mm之间，80,保证率的年降水量为200一250 mm。地上和地下水贫乏，每亩耕地和草地每年只有10m3左右水资源，仅为全国亩均水量(1753m3)的0.06%，作物平均亏缺100一130mm的水分。 半干旱区多年平均降水量为350一450 mm，80,保证率的年降水量为250一400mm。地上、地下水资源分布极不均匀(少的每年每亩平均仅为33.2m3，仅占全国亩均水量的1.9,;多的每年每亩平均为139.2m3:也只占全国亩均水量的7.9,。作物平均亏缺多的达60mm，较好的情况可略盈20 mm，但不稳定。 半湿润偏旱区多年平均降水量为450一600 mm，80,保证率的年降水量为400—500mm。黄河、海河和辽河流经本区，水资源较前两区丰富，但亩均水量也只有188—280m3，是全国亩均水量的11,一16,。 (二)降水季节分配不均，春旱突出;降水年变化率、季变化率大，旱灾频繁 中国绝大部分旱农地区内降水量集中在夏秋季，6—8月或7—9月3个月内的降水量占全年降水的50,一70,，而春、冬两季6个月内仅占10,一20,。从而造成春旱突出，一般春旱频率达70,，严重的达90,以上。另外，降水年变率和季变率大，一般来说，降水变率出东北至西北逐渐加大，如东北地区一般为15,一20,，华北地区为25,以上，西北内陆地区最大，可达30,一40,。各地最多与最少的年降水量的差异一般为2—3倍(如榆林地区，年降水量最多曾达578mm，最少则仅为192.2mm，相差3倍)，也有更大的，如呼和浩特，1959年降水量为929mm，而1966年仅为155.1mm，相差6倍之多。由于夏季季风的影响，不仅年降水变率大(也使季变率大。如榆林地区，7月平均降水为96.6mm，但最多年曾达213.6mm，而最少年仅为l 9.2mm(相差达10倍以上。由于年变率和季变率大，干旱必然频繁，因而有“十年九旱”、“三年两头旱”等说法。 (三)降水强度大，水土流失严重 旱农地区多暴雨，如黄土高原16个县市20一28年内共发生1710场暴雨，年暴雨次数少则1.32次，多达6.10次，最多年甚至达l2次。暴雨多集中在6—8月。单场暴雨持续历时在3小时以内的占70,一80,，历时1小时以内的暴雨强度大，出现的机会也多，是黄土高原水土流失主要降雨类型。暴雨造成黄土高原水土流失的面积高达81.4,,93.4,(其中强度流失面积占40%以上，土壤侵蚀模数达4000一 210000t,km:“三跑田”比比皆是。暴雨还引起严重的洪涝灾害。 (四)土壤水分蒸发量大，蓄水保墒艰难 我国旱农地区冬春季节，盛行干燥寒冷的西北风，因而土壤水分剧烈蒸发，蒸发量常成倍地大于降水量，致使春季平均相对湿度偏低。春季土壤大量失墒，影响春播作物发芽，甚至在半湿润偏早地区，春季土壤耕层水分也常常难以保证全苗。 1 (五)地形破碎，田高水低，有水难用 我国早农地区除部分是平整的川地和低塬外，多为丘陵沟壑地区，占旱农面积较大的黄土高原，高平原既少又高，河床深切，水面低下，高低相差几十米，甚至几百米，有水难利用。另外，有许多地区地下水埋藏很深，常达一、二百米，打深井提水灌溉也很困难。一些墚峁纵横的丘陵沟壑区，更不利于灌溉。 从上述各点看到我国旱农地区的水资源在数量上不足、不稳，而且利用难度大。因此，如何充分地利用全部的天然降水将其蓄于土壤中，以供作物生长发育之需，成为发展旱农生产、提高作物产量的重要课题。 二、早农地区全年土壤墒情季节性变化概况 我国旱农地区主要是雨养农业，作物需水依靠天然降水，但天然降水的数量和季节与作物生长的需要常常不相协调，因而严重地影响作物的产量。为了搞好旱地农田的蓄水保墒工作，提高降水的生产效率，给旱地作物创造良好的生长发育的土壤环境条件，就需要了解旱农地区土壤水分季节性变化规律。土壤水分季节性变化除了受气候上雨量分布的影响外(还受气温、地形、植被、土壤性质和耕作措施的影响，因而农田土壤水分的季节变化有与雨量分布不一致之处，如在冬季严寒、高纬皮地区，春季融冻返浆，几乎是一年小土壤最湿的时期，但在气候上春季却是旱季。我国北方早农地区土壤水分季节变化一般可分为:墒情相对稳定期或称冻结期，失墒期及墒情恢复期等几个主要时期，但因地理位置、土壤性质等因素，各地有所差异。一般说土壤墒情恢复期和失墒期由于各地雨季和暖季来临时间不同，自北而南，逐渐提早;冻结期或墒情稳定期也相应缩短。 下面介绍我国北方主要旱农地区农田土壤水分季节变化规律，以便因地制宜地进行土壤耕作。 (一)东北黑土地区 黑土地区年降水量为450一550mm，夏季温暖多雨，有利于作物生长，冬季严寒少雪，土壤冻结时间长，冻土层厚达1.5—2.0m，甚至更厚;地下水位深，一殷在20一30 m甚至100 m以下。所以水分主要来自降水，水分的循环也主要在大气与土壤之间进行。土壤水分季节变化可分4个主要时期: 1(春季融冻高湿期 从3月下旬到5月末。气候上是干旱时期，但土壤由于融冻而处于湿润返浆阶段，含水量达25,一30,，甚至更高。这一时期，土壤含水量的高低(持续时间的长短及是否出现旱象主要取决于前——年土壤合水量的多寡及是否进行顶凌耙地等保墒措施。保墒措施不及时会影响春播， 2(夏季失墒期 6一8月。尽管进人雨季，降水增加，但出于作物旺盛生长(蒸腾强烈，土壤水分人不敷出，贮水下降，达到一年内的最低水平。上层40 m土层可降至调萎湿度(15,一19,)，但深层处仍处于融冻——毛管湿润状态。 3(秋季聚水墒情恢复期 9一l0月。作物成熟，开始枯萎收获(耗水量大大降低、又由于气温下降，蒸发量减少，因而土壤水分可得到聚集、墒请可以恢复到田间持水量上下水平，土壤又出现高湿期，含水量达25,一30,或更高。这时期及时采取适当措施，保蓄好这些土壤水分，对下年春播保苗有重要意义。 4(冬季土壤水分冻结期 从11月到次年3月。土壤水分基本处于冻结状态，由于土层出现上冷下暖的温差，使下层土壤水分向表层移动积聚，因而融冻后土壤贮水量较冻结前有所增加，在1m土层中约可增加15一l9mm(见表5—1)(这些水分有利于第—年的春播。 2 (二)华北褐土地区 褐土地区地下水位较深，作物难以利用。褐土主要分布在燕山、太行山、吕梁山与秦岭等山地及关中、晋南、豫西等山麓及盆地之中。以其县为例，常年平均降水621.7mm，而蒸发量高达2020.5mm，是半湿润偏旱地区。土壤水分季节变化可分6个时期: 1、初春土壤“返浆”黑墒期 褐土区冻土层浅，一般不超过50cm，2月上旬开始化冻(到3月初完全化通，土壤墒情达到高峰，即“黑墒”期。这阶段是春季保墒最有利的时机(一股为10天左右。 2、春季强烈失墒期 2月中旬到5月上旬，返浆过去，气温升高，地表蒸发加强、出现干土层(土壤水分由黑墒进入黄墒阶段。这时由毛管运来的水分已不能达到地表，而在于土层以下就汽化，通过于土层散失。此时宜进行耱地碎土，减少土壤大孔隙，以降低土壤水分的气态损失: 3、初夏严重缺墒期 5月下旬到6月中旬。继春季失墒后，旱情继续发展，干土层逐渐加厚，直至0一40 cm或0一50 cm底层的有效水分完全丧失，土壤严重缺墒，可使小麦青干枯死、夏播作物不能播种(甚至形成“卡脖旱”:能否顺利渡过此时期，关键在于前期蓄水保墒及当年雨季来临的迟早。 4(雨季底墒蓄积期 6月下旬到9月上旬，是全年降水最多的时期。此时止值秋作物生长盛期。此时期的中心任务是利用雨季多蓄水，蓄足水(尽量把降水蓄存于土壤之中(以供冬春旱季利用。 5、秋季快速蒸发失墒期 9月中旬到l0月中旬，此时是秋季作物生长末期及冬小麦的播种时期。雨季已过，降水减少，但气温尚高，所以土壤失水仍较强烈。 6(冬季凝集冻结期 11月下旬到次年2月中旬。此时冬小麦矮小，叶面蒸腾少(但裸露的地面蒸发未停止。土壤中的下层水分，以气态向上扩散，受地面低温的影响而凝集于上层，使上层土壤含水量增大，形成较厚的陈土层，墒差的地块，冻结得较慢，也较迟缓，干土石冻结。 (三)西北黄土地区 西北黄上地区多属半干旱或半湿润偏旱地区，大致是呼和浩特至兰州一线以西以北属半干旱气候，年降水量在400 mm以下;此线以东以南届半湿润偏旱气候(年降水量为400一600 mm，全年蒸发量在1200一1800 mm。我国黄土地区范围很广，自阴山山脉以南、秦岭以北，太行山以西，日月山以东均有大面积的黄土分布。雨量与温度大体上自北而南，由西向东逐渐增加和升高。降雨主要集中在夏秋季节，占全年降水总量的70,一80,以上。土壤水分季节变化基本上与降水季节分布一致，可分4个时期: 3 1、融冻春旱失墒期 2月中旬至6月中旬。冻土层深度在区内的北部及西部为50,60?(东部和南部不过l0一20 cm。黄土透水性较好(土壤湿度在冬前巳降至田间持水量以下，所以剖面上冬季水分再分配现象不十分明显，但春季解冻后土壤退潮现象仍有，只是因大气干燥、温度回升快、风大雨少(由融冻水分而潮湿的地表，很快就出现干土层，另外，融冻后冬麦很快进入旺盛生长期，耗水量急剧增加，虽有少量雨水，但失多于入，因而干土层不断加厚。此阶段进行耕作保墒很重要。此时期末(5月底，6月上旬)正值越冬作物收获期，一般土壤贮水量出现年内最低值。而春播作物的农田上土壤水分往往稍高于越冬作物收获后的农田， 2夏秋雨季增墒期 6月中旬到10月上旬，此时期为雨季，土壤水分开始恢复与积累，随着雨水下渗，墒层逐渐加厚，到此时期末期整层土壤贮水量达到年内最高慎。上层蓄水的多少(入渗的深度与当年降水量多少密切相关(也与地形地貌、土壤性质及耕作保墒措施有密切关系。这—时期是黄土地区蓄墒的重要阶段。 3(秋冬缓慢失墒期 l o月上旬到11月下旬。此时期地面温度还高于0?(加上雨季后土壤含水量较高，天气多风，因而土壤水分仍有少量损失，平均净损失量可达20一30mm。应尽可能保好这些冬前墒情，以防春旱。 4(冬季冻结稳墒期 12月至2月上旬。气候特点是干旱，气温—般均在0?以下，降水很少;土壤封冻后，随着冻层的加厚凝聚着一定量的固态水，土壤表层有厚薄不等的干土层，整层土壤水分呈稳定状态。在此时期应尽量减少土壤表面大孔隙反裂隙，以减少这部分土壤水分的损失。 黄土地区土壤水分季节变化(一般均有上述4个时期，但由于各地气候不同，土壤性质各异(因而各时期出现的早晚和时间的长短很不一致。 (四)内蒙古东部栗钙土地区 栗钙土主要分布在内蒙古高原的东部相南部(鄂尔多斯高原东部，呼伦贝尔高原西部及大兴安岭东南麓的丘陵平原地区。根据内蒙古农业科学院作物所栗仲兴等在兴安盟乌兰浩持(科尔沁右前旗)早坡耕地上的观测;年平均降水足416(9mm(1951—1985年)，雨量集中于6—8月，占全年降水量的74.4,，年平均蒸发量为1800 mm，属半干旱气候。根据1984一l956三年来的观测，该地区土壤水分季节变化基本趋势是两谷两峰型，其土壤水分季节变化可分为5个时期: 1(春末夏初跑墒期 3月中旬至6月上旬。春季气温逐渐升高(土壤自上向下解冻，但由于风大风多，土壤水分蒸发强烈，此时期土壤贮水量最低，—舷低于植物生长阻滞含水量(形成第一谷。 2( 夏秋蓄墒期 6月中旬至7月中旬和8月中旬至9月下旬。夏秋雨季来临(降水量增加(土壤水分不断得到补充，在6月中旬至7月中旬出现第一次高峰。秋初(8月中旬至9月下旬)，降水虽有减少，但气温逐渐降低，土壤蒸发和作物蒸腾也降低，土壤贮水量出现第二次高峰。这一时期是土壤水得到补充的主要时期，是年内土壤贮水量最大的时期，一般达到田间持水量水平。 3.夏伏低贮量时期 7月下旬至8月上旬。夏季伏天气温最高，此期内降水虽不少(但蒸发蒸腾也强烈，土壤贮水量急剧下降，可降至植物生长阻滞含水量水平，形成第二谷。第二谷持续时间短，且不同年份出现时期不相同。此期若降水少，则会出现伏旱。农业生产上能否减轻伏旱，与在第一次高峰期采取的农业措施有关，一般在6月中旬至7月中旬进行1次中耕探松，使多接纳降水，以提高土壤水分含量。 4(秋末冬初土壤水分缓慢衰减期 10月上旬至11月上旬。秋末以后(降水减少(气温下降，土壤水分的消耗也随之减缓，土壤水分一般处于田间持水量与植物生长阻滞含水量之间。 5(结冻土壤水分稳定期。11月中旬至3月上旬。入冬后，土壤水分冻结，处于基本稳定状态。 4 三、土壤蓄水保墒机制 土壤在农业生产中不仅为作物提供了生长的场所和营养物质，而且能贮蓄天然降水和灌溉水，以满足作物生长对水分的需求，科学家们称农田深厚的土层为“土壤水库”。“土壤水库”库容量很大，1m探的黄土层一般可蓄存250一300 mm深的水层，即每亩在1m深的 3黄土层内可蓄存160一200 m的水分(2m深的黄土层内即可蓄存全年500一600mm的降水量。因此早地农业生产中—定要搞好“土壤水库”的蓄水工作。但水是怎样被保蓄在土层中的呢?就要了解“土壤水库”的蓄水性能。 (一)土壤水存在的形态 农田土壤是多孔体，各种大小不同的颗粒之间，存在着或大或小、或多或少的孔隙，当降雨或灌溉之后，水分受重力作用沿土壤内的孔隙下渗、在下渗过程中、水因土粒分子引力或毛细管引力的作用而被保持在土体内。一般5一10 mm的降水量约可湿润土层2(5—5cm，渗入深度约为降水量的4—5倍。水分在土壤中存在的形态有固态、气态和液态3种。固态水是土壤结冻后，水分在土粒间隙中结为冰晶的一种形态;气态水是以水汽的形态存在于土壤大孔隙内的空气之中;液态水主要存在于土粒周围、接触点及毛管孔隙之内。3种形态可随外界环境条件的改变而相互转化，但对植物根系吸收作用有重要意义的是液态水。由于存在的不同形态及与土粒间的不同的理化特性，土壤水可氛围以下几种类型: 1.吸湿水 受土壤颗粒表面吸附作用，束缚在土粒表面的水分。吸湿水所受的分子引力很大，可达几干甚至上万个大气压力，因而被有力地吸附在土壤颗粒表面上，水分子十分密 3集，分子间的距离小于液态水分子间的距离，接近固态性质，密度可达1.4—1.7g/cm，不能呈液态流动，冰点下降到一78?，汽化温度为l05—110?，对溶质无溶解能力，导电性 3极低甚至不导电，热容量低达2.09—3.35J/cm。由于吸湿水的上述特性，因而不能被植物根系吸收利用。 土壤吸湿水的多少，决定于单位质量土壤的表面积、胶粒的比例和可溶性物质的量。土壤质地愈粘重，胶粒愈分散，吸附力就愈强，吸湿水含量就愈高。另外还与空气相对湿度成正比，空气相对湿度大，吸湿水含量高，当空气相对湿度达到饱和时，吸湿水达最大值，此时的土壤含水量称为吸湿系数或最大吸湿量。不同质地的土壤吸湿系数不同，细砂土最低为0.034,，粘土为5.40,，而泥炭土可达18(42,。此外，土壤含盐量及盐的成分对吸湿水也有影响，土塌含盐;量及盐的成分对吸湿水也有影响，土壤含盐高，尤其是吸湿性强的盐类，如氯化钙、氯化镁、吸湿系数较大。 2.薄膜水 即吸湿水外面的水膜。当土壤湿度达到吸湿系数时，虽然分子引力不能再从空气中吸附水分子(但土粒表面仍有剩余的分子引力，如遇外面降雨，土粒与液态水接触时，剩余分子引力可把液态水继续吸到土壤颗粒周围，在吸湿水的外面形成—层膜状的液态水，称薄膜水。薄膜水所受的分子引力小，约为31—6(25个大气压力。薄膜水从内层向外，所受引力逐渐下降，随着薄膜水的厚度增加，逐渐过渡到自由的液态水(因而其性质介于自由 3水与吸湿水之间，水分子排列较紧密，密度大于1g/cm，冰点为—15?上下，粘滞性较高，没有溶解性。当2个水膜厚度不同的土粒水膜接触时，薄膜水受表面张力的作用能缓慢地从水膜厚的地方移向水膜薄的地方，速度为0.2一0.4mm/h。由于上述特性。薄膜水可部分放植物根系吸收利用，因一般作物根毛的吸水力约相当于15个大气压，所以薄膜水中所受引力大于15个大气压的那部分不能被植物吸收利用，而小于15个大气压的那一部分可被利用。 5 但由于移动非常缓慢，常会在薄膜水尚未消耗完时，作物就会因缺水而凋萎。薄膜水达最大值时称为土壤的最大分子持水量。 3.毛管水 即由毛管力(表面张力)吸持在土壤的细小孔隙中的水分。土壤颗粒间存在着细小的孔隙，孔隙直径为0.01一0.001mm内，毛管作用最明显，孔隙直径小于0.001mm时，孔隙为薄膜水所充满，不起毛管作用。土粒对毛管水的吸力为6.25一0.08个大气压，全部可供作物吸收利用，有溶解养分能力，受毛管力的影响也可上下移动，不断供应作物的需要。所以，毛管水是对农业生产有意义的土壤水分，是旱农保水系统中最主要的部分。毛管水又可分为毛管悬着水和毛管支持水。 (1)毛管悬着水 当地下水位很深，在降雨或灌溉之后借毛管力保持在土壤中的毛管水不与地下木相连，且与下面的干土层有明显的界限，就象悬在毛管中一样(故称毛管悬着水，是高原旱地农作物能够吸收利用的最主要的土壤水形态。毛管悬着水达最大数量时称田间持水量。 (2)毛管支持水 地下水位高，地下水借毛管作用可以上升而进入土壤，被毛管力保持在土壤中的水分称毛管支持水(毛管上升水)，它与地下水有水压上的联系。不同土壤毛管支持水所能上升的高度也不同，在黄土地区—般最高可达200 cm以上。毛管支持水达最大数量时，称毛管持水量。 4.重力水 在重力的作用下，沿非毛管下渗的水分。当进人士壤的水分超过土境所能保持的田问持水量时，那些超出的水分已超过土壤颗粒的分子引力和毛管力的作用范围，不能被土壤所保持，而在重力作用下沿土壤非毛管孔隙下渗，这部分水为重力水。重力水虽也能为作物利用，但很快就会下渗到根系范围以外，所以对作物持续供水作用不大。在地下水位较高的地区，重力水最后将转人为地下水，使地下水位上升。在地下水位深的地区，重力水在下渗过程中会逐渐转化为毛管悬着水或薄膜水而保留在深层土壤中(而且在下渗过程中会引起肥料的流失。因而在旱作灌溉过程中要避免根系层以下出现下渗的重水。 实际上(各种类型的土壤水分在各种力的作用下处于不断运动和变化之中，各类型的水分之间是可以相互转化，相互联系的。 (二)土塌台水量及土壤水分常数 1(土壤含水量 上壤含水量是上壤水的数量指标，又称土壤含水率，它是指土壤中水和土的比率。常用的表示方法有: (1)重量含水率(即土壤中水的重量与烘干(在105—110?下烘干)后土壤固体重量的百分比。其表示式为 W(,),W,W×100,; 水土 (2)体积含水串(即土壤水分体积占土体总体积的百分比。其表示式为 Qy(,) ,V,V×100, 水土 重量含水率与体积含水率可互相换算，即 Qy(,),W(%)xρ 式中: Qy为体积含水率;w为重量含水率;ρ为土壤容重(g,cm’)。 重量含水率是最基本的又是最常用的表示方法，但其缺点是，当土壤容重有变化的土壤， 3用重量含水率表示就不够全面准确。如土壤表层容重为1.0g/cm，而犁底层的容重为1.5 3g/cm，测得重量含水率均为20,，但换算成体积含水率时，则表层为20,，而犁底层却为30,，二者相差50,。体积含水率能科学地表达容重变化较大的土壤含水量，也能了解土壤孔隙被水充填的程度。 (3)贮水深度，即一定厚度土层中含有的水量折算成水层深度可将土壤含水量与降水量及作物耗水量进行比较。其表示式为: h(mm) ,Q×H,W×ρ×H v 式中: h为贮水深度(mm);H为土层厚度(mm)。 6 (4)相对含水量，即重量含水率与田间持水量的百分比。在作物栽培学中一般用此种表示法(以便看出土壤含水量对作物的影响，一般以土壤相对含水量为60,一80,时作物生长最好。 2(土壤水分常数 土壤水分常数是指在一定条件下土壤中某种类型水分的最大值(也是表示土壤水性质的转换点，它与作物生长发育和农作物排灌有关。常用的土壤水分常数有以下几种: (1)吸湿系数又称最大吸湿水量，即土壤吸湿水达最大数量时的土壤含水量。这部分水完全不能被植物利用，是无效水。 ( (2)凋萎系数或称凋萎含水量(即植物因缺水而开始出现水久凋萎特征时的土壤含水量。由于蒸散作用，土壤水分不断消耗，当土壤水下降到一定程度，不能满足作物的需要时、作物开始萎蔫。若及时补充水(作物的叶子又舒展开来，这种凋萎称临时凋萎。若补充水后，叶子仍不能恢复，则称永久调萎。凋萎含水量包括吸湿水和部分薄膜水(它是作物生长和发育所需最低水分极限。凋萎系数约为叹湿系数的1.5—2.0倍。 (3)毛管联系断裂含水量(植物生长阻滞含水量)，土壤毛管悬着水随着作物根系的吸收和土壤表面的蒸发而不断降低，至一定限度(约为田问持水量的65,)，毛管悬着水的联系断裂时的土壤台水量。此时，作物虽仍能从土壤中吸收水分，但因补给不足而生长迟缓，又称临界含水量。 (4)田间持水量，即在灌溉或降水条件下，在田间一定深度的土层中所能保持的最大毛管悬着水量。它是植物利用有效水的上限，也是计算灌溉水量的重要参数。田间持水量包括吸湿水、薄膜水和毛管悬着水。—般认为从凋萎含水量到田间持水量之间的水分是作物可利用的水分，称有效水量。不同土壤，田间持水量也不同。表5一2列出几种土壤的田间含水量。 表5—2 不同质地土壤的有效含谁量 质地 地区和土壤 ,0.01mm颗粒(%) 田间持水量 凋萎系数 有效含水量 细砂土 辽西风砂土 2.8 4.5 1.8 2.7 面砂土 辽西风砂土 2.7 11.7 4.2 7.5 砂粉土 嫩江黑土 12.8 12.0 6.6 5.4 粉土 晋西黄锦土 25.0 17.4 6.4 11.0 粉壤土 蒲城垆土 — 20.7 7.8 12.9 粘壤土 武功油土 50.8 19.4 9.2 10.2 粘壤土 武功油土 57.2 20.0 12.6 7.4 粉黏土 嫩江黑土 67.8 23.8 17.4 6.4 (刘才良，1984) 表5—3 华北平原不同质地土壤的几种水分常数 质地名称 最大吸湿量 凋萎系数 田间持水量 饱和含水量 紧砂土 — — 16-22 — 砂壤土 1-2 4-6 22-30 30-40 轻壤土 1-2 4-9 22-28 28-40 中壤土 2-3 6-10 22-28 30-38 重壤土 2-3 6-13 22-28 28-38 轻黏土 — 15.0 28-32 32-40 中粘土 — 12-17 25-35 35-40 重粘土 — — 30-35 38-42 7 (5)饱和含水量，即土壤中所有孔隙都充满水时的土壤含水量。它表示土壤最大的容水能力，在土壤改良时，可用来确定盐土洗盐的灌水定额。 以上各种土壤水分常数都随土壤质地不同、耕作和施肥情况不同而变化。表5—3列出华北平原不同质地土壤的几种土壤水分常数。 (三)降水的入渗和再分配 旱农地区土壤水库的水源主要就是天然降水。雨水落到地面后。一部分成为地面径流，一部分渗入士壤，入渗土壤中较浅的部分又会通过地面蒸发而返回到大气，只有入渗较深的水分保留在土壤水库中供植物利用，而地面径流和地面蒸发对种植业来说都是水分利用中的损失。地面径流、蒸发和入渗3部分的比例，取决于降雨量、降雨强度、地面坡度、土壤吸水渗水性能及地面和天气情况等。因而，对旱农地区来说(就要通过各种措施，以增加入渗，减少地面径流利蒸发，尽可能地为增加土壤蓄水、提高作物对水分利用的生产效率创造条件。 1.降水入渗 即在降雨过程中，水分通过土壤孔隙向下运动的现象。在非饱和土壤中，水分下渗一般是在土壤的吸力梯度和水分的重力梯度联合作用下进行的。当土壤很干燥时(土壤吸力大，将水分子吸附在土壤颗粒周围，形成吸湿水和薄膜水。薄膜水满足后(吸力梯度下降，土隙空间可产生表面张力，以毛管形式下渗形成毛管水，毛管水满足后，土间空隙产生自由水，以后就在重力梯度的作用下入渗。入渗情况可用图5-1来说明。 人渗的第一阶段是土表湿润阶段，开始时表土含水量小，人渗速率大，随着持续降雨，表土含水量增加，到土表的入渗速率(I)等于降雨强度，此段为通量控制阶段。土表饱和后进入第二阶段，这时入渗速率随时间增加而逐渐减少，土表开始积水，甚至发生径流。经过比较长时间后进入第三阶段，这时人渗速率趋于稳定，接近一个极限值(等于或接近饱和导水率(Ks)。这一阶段为剖面控制阶段，渗透率由土壤性质决定。降雨强度大，入渗速率大，但维持这种速率的时间短，以后就迅速减小;降雨强度小，入渗速率小，但维持时间长，较长时间后，入渗速率才逐渐减小，其间降水也都能渗入土壤。不管降雨强度大小，在长时间后，人渗速率都趋向一个极限值，即最终入渗速率。在降雨强度小于入渗速率时，入渗速率主要受降雨强度控制，即图5一l中的通量控制阶段。当降雨强度超过入渗速率后，入渗速率即受土壤性状控制，即图5—1中的剖面控制阶段。 土壤性状对土壤水入渗速率的影响，主要是土壤孔隙状况和团聚程度及其稳定性，土壤中孔隙大及高孔隙率有利于渗透。土壤孔隙体系的持续稳定，才能持续保持其渗透速度，但这种孔腺体系往往是很脆弱的，尤其是土壤表层，易受暴雨影响，在暴雨冲击下，土粒会从团块上分离下来，堵塞大孔隙、或形成表面结壳，影响水分渗入。所以水分渗入量的多少及快馒，常与形成水稳性团粒的有机质含量及土壤表层团块的聚合状态有关。一些农业措施加深耕、深松等可改变土壤耕层的孔隙状态，增加大孔隙量，从而可以创造易渗透的地表状况。 2.土壤水的再分配 水分在人渗过程中形成具有饱和层、传导层、湿润层和湿润锋的水分剖面(见图5—2)。水分入渗以后，在剖面中继续运动，进行水分再分配。在地下水较高或雨量较大的情况下、湿润锋不久即达到地下水位或原先湿润的土层，此时剖面中的水分主要在重力影响下向下运行，称内排水。直到水力梯度为零时，排水就停止。若地下水无排水出路，则地下水位不断升高。在地下水位很深的情况下，剖面中的水分在重力和土壤吸力涕度共同作用下进行再分配。湿润锋下移，湿润层不断加厚(此时土壤水分流动速度决定于再分配开始时上层土坡的湿润程度和下层土壤的干燥程度，以及它们的导水性质。开始时湿润深度浅而下层土壤又相当干燥，则吸力梯度大，土壤水移动就快，若开始时湿润，深度深，下层又较湿润，则吸力梯度小，再分配主要在重力作用下进行，速度就慢，但不管怎样，再 8 分配速度是随时间增加而减小。当降雨量小时，水分下渗和再分配的水量不能使湿润锋与原地下湿润土层相接，则中间就会出现一层于土层，这对作物生长不利。若在土壤剖面中有透水性差的土层存在(如犁底层)，则土壤水分向下再分配速度将明显降低，影响土壤蓄水，故在旱地中应避免形成犁底层。 土壤水分再分配的另一方面是蒸发和蒸腾。蒸腾是土体内的水分向根系移动，为植物输送养分，最后返回空中，这是作物生长发育必需的水分;蒸发是土体内的水分向表层移动。由土表蒸发而返回空中，是旱农耕地土壤水分损失的主要环节，应该通过各种措施，尽可能地减小这种损失。 另外，我国旱农地区冬季都能形成厚薄不一(100一200 cm)，时间长短不同(1—6个月)的季节性冻层，土壤水分也随之进行又一次再分配。不同地区对春旱有不同程度的影响。季节冻土的冻融过程大致可分为3个阶段。第一阶段是表上夜冻昼融，为不稳定冻结阶段，表土不断积聚水分，由于多次冻融，使表土疏松;日平均温度下降到0?以下时，进入第二阶段，即上层土壤日间也不解冻，为稳定冻结阶段，随着气温下降，冻层不断向深层发展，土层中水分继续移向冻层;当最大冻结深度出现后，即开始进人第三阶段一—化冻阶段，开始表土尚未化冻，但来自深层土壤热量使下冻结面开始化冻，当地面温度超过0?则自上向下解冻。春季融冻过程虽比结冻过程快得多，但也非很短时间可以化通，当表层已开始解冻，但上下层尚未通透时，表层土壤可积聚较多的水分，称反浆。这时如果技术措施得当，则这部分反浆水可在一定程度上和缓春早。若措施不当，会使反浆水白白蒸发损失，从而增加春早的严重程度。 水分下渗及其在土体中的再分配的运动规律是旱农就地苦水保墒的主要理论依据，旱农技术措施必须尽可能地保证土壤水分的状况长期处在对作物生长发育有利的最佳状态。 (四)土壤垂直剖面中的水量及各层有效水的利用 1(根系的吸水 植物生长发育所需要的水分和养分都是经根系从土壤中吸入。植物对水分的吸收有2种情况:渗透吸水(主动吸收)和蒸腾吸水(被动吸收)。 渗透吸水即由根系细胞汁液的浓度所造成的水势梯度使土壤溶液进入根系。这种吸收能力很低，只有在蒸腾速度低的情况下才能被察觉，吸水量只占总吸水量的10,或更少。当土壤水势小于-0.1或-0.2MPa时，渗透吸水即不起作用了。 蒸腾吸水即由植物叶面的蒸腾作用所引起的张力而形成的水势梯度使土壤水被吸收，这种吸收是植物吸收水分的主要方式，吸水量占总需水量的90,以上。 植物根系主要吸取液态水，但在蒸腾强度很大，土壤中液态水来不及移动到根系附近土壤中，则根系也能对存在于土壤孔隙中的气态水进行少量的吸收。 根系吸收水分的区域主要在根尖，因根尖后面不远处根毛最发达，吸水最快:根毛是植物与土壤间保持液相连续性的重要通道。为了充分利用土壤水库中各个层次的水分、作物根系向深层发展很重要(因根系向土壤下层扎得越深，分布越广，开辟土壤水源就越多。根系就能吸收土壤水库中各层次的水分、以满足作物生长发育的需要，这尤其对土层深厚的黄土高原地区，更为突出。据李玉山等测定:冬小麦冬前根系一般不超过60cm，返青后下伸至250一280 cm(收获前可达320 cm;另据李焕章等报道黄土高原旱地小麦，冬前壮苗最深可达240 cm(抽穗期可达460 cm。总之，在旱农地区的农业生产中，采取措施培育发达的根系，同时改善深层土壤物理状况，就能增强作物的抗旱能力。 2(土壤垂直剖面中水量的变化 土壤水分垂直剖面变化是指早地农田土壤在自然环境及生产条件下，由降水人渗、地表蒸发、根系吸收等多种作用力综合影响所表现出来的不同层次的水分变化特征。一般来说可分3层: (1)墒情活跃层。此层厚度约为0一60 cm，特点是受大气影响大，水分非常活跃，湿度变化范围大，上限可达饱和含水量以上，下限能到凋萎湿度。按其水分变化活跃的程度。 9 又可分3层:上层或表层(0一5cm或10 cm土层)受大气影响最大，干湿变化幅度最大(频率也最高，水分一般不易被作物利用，但对下层土壤墒情影响大，需要经常控制和调节其土壤物理状况，以控制土壤水库整体的水分含量;下层又称耕层(5或10cm一25或30 cm土层)，干湿变化幅度仅赂小于上层，是作物根系的主要分布层，也是保证播种出苗、幼苗生长和分蘖生育所需水分的重要给源，是抗旱保墒的重点层次;底层(耕层以下50一60cm的土层)，其特点是，干旱时水分可以上升。补充耕层水分的不足，也可供下伸根系直接吸收利用，对作物起一定的保证作用，所以这层土壤水分贮量的多少对作物生长影响很大犁底层的存在影响底层的贮水，采用深耕、深松等耕作措施，打破犁底层，可增加底墒和深层贮水。 (2)墒情缓变层 此层从50或60 cm以下到150一160 cm，陕西关中的搂土为200cm左右。特点是受气候影响较小，作物耗水强度较低，湿度变化范围小(5%—10%)，其变幅可由饱和持水量降到田问持水量以下。随着雨季的来临，由于上层水分下渗，土壤水分可提高、因此层的土壤湿度与降水季节变化有很大关系。在作物生长后期及干旱无雨时这一层贮存的水分是作物需水的重要给源。 (3)墒情基本稳定层 此层一般在120—l 60 cm以下，受大气蒸发影响更小，主要受降水入渗及作物根系深层吸收酌影响。干湿变化幅度小(5,以下)，水分长年保持相对稳定状态，几乎不随下湿季节变化(一直稳定在田间持水量水平。这层水分对农业生产也十分重要，它不但可直接为深根作物供水，也可向上层土壤输送水分，以补充其水分的消耗，同时还有一定的调节丰水年和欠水年土壤水分余缺的作用，因此，采用有效措施增加这一层贮水量，对改善土壤水分状况(稳定农业生产有一定的作用，仍不可忽视。 不同层次的墒情，作物对其利用程度也不相同。根据不同层次间土壤水分少化的特点，采取不同的耕作保墒措施，对早农来说是十分重要的。 第二节 旱地蓄水保墒土壤耕作的理论基础 一、土壤耕性 土壤耕性是土壤耕作过程中所表现出来的性质，是对土壤物理机械性质的综合应映，与耕法应用和作物生长密切相关。耕性与耕法相互影响，它们调控土壤水、肥、气、而影响作物产量， 土壤耕性是指待耕作的土壤对施加其上的农机具的反映及耕作后的土壤状况。分为耕作前的土壤耕性、耕作中的土壤宜耕状况和耕作后的土壤耕性3个方面; (一) 耕作前的土壤耕性 1. 土壤耕性的分类 根据土壤农业性状及其物理机械组成，将土壤耕性分为3种类型。 (1)疏松型 土壤质地为砂土，宜耕期不限。一般耐涝、怕旱，不易保苗。非毛管孔隙大于10,，适耕含水量—般在10,一15,，粘着力、桔结力、坚实度的大小范围依次为10% 222一15,g,cm，3—12g/m和2—4g,cm。这种类型的土壤其肥力调节稍难。 (2)适宜型 土壤质地为壤土，宜耕期为3—20天。耐旱、耐涝，易保苗。非毛管孔隙 22占10,一25%，适耕含水量为10,一25,，粘结力为12—24g,cm(坚实度为1,7kg,cm。该型土壤肥力调节比较容易。 (3)紧实型 土壤质地为粘土，宜耕期短，一般只有2—3天。怕旱又怕涝，不易保苗。土壤的物理机械性质不良，非毛管孔隙只有5,一10,，适耕含水量为20%一30,。粘着力、 222粘结力分别高达20一25g/cm和24—32g/cm，紧实度达7—10kg,cm。土壤肥力较难调节. 2(土壤耕性的影响因素 土壤耕性的好坏直接受土壤质地、有机质含量及土壤台水量的影响。 10 (1、土壤质地 土壤机械组成是决定土壤耕性好坏最基本的前提。在土壤中(土壤颗粒越细小、其表面积就越大;表面积越大，土粒间的结持力越大。土壤与外物接触时，土粒越小其粘着力越大，可塑性越强。 土壤粘结力和可塑性在耕作时表现为土壤抵抗农具压碎和裂开的能力;土壤粘着性表现在湿耕土壤颗粒粘附在农具表面上的能力。这两种力都能对农具产生阻力，生产上称之为土壤比阻。所以，含粘粒多，粒径小的粘重土壤其比阻大;相反，砂壤土的比阻小(表5——4)。 (2)有机质含量 有机质的粘结力小于粘粒而大于砂粒，所以增加有机质能使粘质土变得疏松些，粘结力、粘着力和可塑性减弱些;而对砂质土壤则能提高其粘结性。另一方面，土壤有机质含量高，有效腐殖质的量也会相应增加，从而促进土壤团聚化作用(使土壤结构得到改善(表5—5)。结构良好的土壤，土粒之间的接触面积小，其相互间的粘结力小，土壤疏松，利于耕作。 (3)土楔含水量 土壤含水的多少直接影响到土壤物理机械特性，从而影响到土壤耕性好坏。土壤在由于变湿的过程中，土粒的表面会形成一层水膜，水膜的存在可以改变土粒间接触的性质，重粘土的粘结力在一定范围内与含水量呈负相关，砂土的粘结力受含水量影响不大。 土壤含水量对粘着性的影响。水分很少时，主要产生粘结力而没有余力去粘附外物。当水分含量增加到一定程度，才产生粘着力，在一定范围内呈正相关。黑土表现出粘着力的土壤含水量大约为20%一45,。若水分过多，水膜过厚，粘着性降低，此时与含水量又呈负相关。过饱和时、当水分超过75,(粘着力又会消失。 土壤可塑性的大小，除决定于土壤表面的大小和性质外，与土壤含水量关系最密切(见图5—3)。 土壤含水量直接影响土壤的比阻，土壤极于燥时，比阻最大，随着含水量的增加，上壤比阻逐渐降低;当土壤含水量在50,一65,时，土壤比阻最小;当含水量超过70,时(土壤比阻又急剧增大(图5—4)。 (二)耕作中的土塌宜耕状况 11 1(耕作的难易 耕作时，土壤对农具产生阻力的大小，既反映耕作的难易程度，也会直接影响到劳动效率的高低。土壤耕性在土壤普查中称“口性”，不同口性的土壤耕性大小不相同(见表5—6)。 2(适耕性 土壤适耕性主要取决于土壤含水量。土壤水分与适耕性及土壤性状列于表5—7中。一般经验是，当土壤表面发白(俗称白背)，干湿相间呈斑状，脚踏土块能散碎，或手捏成土团，平拳松手下落易碎时，均为适宜耕作的标志。 3(宜耕期 土壤最适耕作的含水量范围为宜耕期。干燥的粘土，在含水量较低时。其粘结力、抗剪阻力、坚实度、比阻等都很大，难于耕作。强行耕作不仅耗能，而且耕后易形成不易破碎的“土疙瘩”，耕作质量不良。在土壤含水量较高，处于塑性值下限时(土壤的粘结力、抗剪阻力、被压实程度都达到最大值，也不宜耕作。当土壤水含量处于塑性范围时。土壤的坚实度、抗剪阻力等都较小，但土壤的粘结力还很大，粘着力达到最人值(耕作阻力大(耕后成粘条，泡不宜耕作。当土壤含水量处于饱和时，土壤粘结力、粘着力、抗剪阻力、坚实度等都很小，但机具易下陷(通过性差，难于耕作。在旱地土壤中含水量稍低于塑性下限时，土壤粘结力，粘着力、抗剪阻力、抗压阻力都很小，土壤易酥碎或形成团粒结构，拼作员省力，质量也最好，是最适宜的耕作期。 除水分外，土壤质地对宜耕期也有显著影响、粘土宜耕朗短,壤土宜耕期居中,砂土宜耕期不受水量的限制。 表5—7 土塌水分与适耕性及各要素关系 (三)耕作后的土壤耕层结构 农业土壤在耕作前后都是会呈现紧实和疏松两种状况，都会程度不同地影响土壤水、肥、气、热和作物生长。为了便于讨论，从农耕界采用的“上虚下实”、“虚实共存”中引进“虚”和“实”两个术语来土壤耕性。 1.虚、实的渊源及含义 虚、实来源于我国先民对耕作土壤性的认识相描述。从“地虚”、虏燥”、”肥虚”、“湿实”归纳提出“虚实相间”(清光绪《丰润县志》1858年)。目前，“上虚下实”、“虚实并存”、“虚”、“实”巳为我国农民和农业科技工作者广泛接受和采用。 虚、实含意从不同角度看，有不同含意，但其本质是表明高孔隙度的好气性土壤环境和低孔隙度的嫌气性土壤环境(表5—8)。 2(虚实变化，改变耕性 多年测定表明，随着虚实(孔隙度大小)递变，耕层土壤水气、热、养分也呈规律性变化。 (1)水分 从虚到实，即土壤孔隙度从64,递减到39,时，耕层自然含水量相差50mm，占可容量最大值的44(6,。并呈现不同形态水含量规律性递减，毛管饱和水量相差80(5mm(变幅为65. 7,;提高速度相差1(6mm/h，变幅为58(2,;渗水速度相差0.68mm/h时，变幅达78(8,。呈现虚土提墒和渗水快而多，有利于水分上下运行。 (2)温度 8月份地面最高温度可相差4.57?(变幅为9.0,。日较差可相差5.74?，变幅17.5%。9月份0一50 cm土层均温、最高和最低温度分别相差0.79，0.6和0.26?， 12 变幅分别为2(45,(4(39,和2(84,。呈现虚土白天增温高，夜间降温低，日较差大;而实土的变化规律与此相反。 (3)养分 从虚到实、有机质、全氮和全磷分别差0.219,，0.007,和0.008,，变幅为6(8%。16(6,和6(4,。呈现虚土养分含量低，实土含量高的变化规律， 表5—8 从不同角度看虚实土塌 3(种典型耕层结构的耕作性状: (1) 全虚耕层 全虚耕层的主要特征:疏松(虚)耕层具有渗水快、蓄水多的作用。使水分呈“表润底湿、水分深蓄”的分布特点，其上层透水、通风好，相对含水量多、绝对含水量少(故容积热量小，导热慢，增温快，造成一个好气性土壤环境，加强了好气性分解，增加了作物所需的速效养分供应。其下层蓄水多，容积热量大，成为“水热库” 然而，这又导致了它贮水好、提墒供水和底层热不好的矛盾。同时，也不利于嫌气件土壤微生物的生长话动和作物根系发育、养分分解太快、太多，作物吸收不了，造成非生产性消耗太多。在生长发育上“发老苗，不发小苗”(易造成贪青晚熟。为了创造全虚耕层而全部耕动土壤(一遇透雨又易回实，后效小，而且经济效益低，成本高。 (2) 全实耕层 全实耕层的主要特征:具有提墒快、供水性能好的作用，使水分呈”毛管浸润连续分布”。因而导热好(底层增温高;绝对含水量较充足、热容量大于全虚耕层上部，温度变化平缓(有利于作物根系生长发育。同时造成了相对嫌气性土壤微生物增殖和好气分解作用，进而减弱了土壤潜在养分的分解释放，促进了腐殖质合成，相对保存了养分，起到了相对养地(减少了消耗)的作用。然而这又导致了它蒸发强(渗透慢、易产生径流。保水、贮水不好，以致产牛不利于保存水分、速效养分供应少，满足不了作物需要的弱点、在生长发育上‘发小苗，不发者苗”，早衰产量低。 由于紧实土壤可自然形成，因此免耕或原茬种即可实现，后效作用大其经济效益高，成本低。 (3)虚实并存耕层 虚实并存耕层的主要特征:耕层的虚部深蓄水，成为耕层内的“土壤水库”实部提墒供水，由于毛管浸润和蒸发动力，具有“抽水机”的作用，协调了水分贮与供的矛盾。可以抗春旱，防夏涝，秋墒春用，其渗透强度为13.5,一40.2%，在12小时内70mm降雨强度时(不产生径流，最终增加耕层有效水4.0,一5.6,。由于水分特征的改变，使耕层土壤各部分的通气性和温热性随之变化。虚部上层孔隙度增加约10%，表面地温提高达2.0?。上层水分比底层减少9(3,，成为好气环境，微生物矿化分解活动加强。使有机质分解提高5(7,。实部底层温度提高0.3?，日较差减小0.5?(上、下层水分含量仅差0.2,，有效水含量高于全虚、全实，成为嫌气性环境。腐殖化合成活动相对加强(有机质含量提高0.2,‘对作物是“既发小苗，又发老苗”，早熟高产 创造虚实并存耕层只需在1,4的虚部动土，3,4的实部免耕，是局部耕作，一方面省工高效，利于深耕。另一方面由于有实部做“骨架”，不易回实，又增加了后效。因而具有高效、低耗，动土量小。利于深耕，后效作用长，利于合理轮耕。 4.三种典型耕层的耕性 多年科研与生产实践表明，虚实并存耕层是用稳产，较为科学合理的耕层结构(表5—9) 表5—9 三种典型耕层之耕性 13 二、耕层构造理论 土壤耕作理论研究的对象是耕层，它的构造与水气热状况决定农作物产量和土壤肥脊变化，即决定了用地与养地这个农业生产的核心问题。 耕层构造是调节耕层土壤肥力变化的重要决定性因素之一。土壤耕作是人类对土壤进行加工的力学手段。它的运用合理与否，主要从对土壤肥力、作物生长发育和产量等的影响，以及由此所获得的经济效益高低来衡量。不同的耕法及所使用的耕具创造出不同的耕层构造，而不同的耕层构造又创造出耕层土壤的不同水、肥、气、热状况。这方面决定了作物生长发育状况和经济产量;另一方面又决定了地力衰退和提高的程度;同时也影响到经济效益。因此，耕层构造是决定耕作方法好坏的根本标志，而耕作方法则是选择和决定配套耕具的重要依据。因而评价和选择最合理、最科学的耕层构造就成为土壤耕作研究中要解决的重大课题之一。 1(耕层构造的概念及作用 耕层构造是由耕作土壤及其复覆物所组成，是人类耕作加工土壤后形成的犁底层、内部结构、表面形态及覆盖物的总称。 耕层构造的表面形态与覆盖物，决定着大气与土壤的水、气、热交换;犁底层决定看耕层与底土间水、气、热交换，也就是在起着耕层的“盖”与“底”的作用。其内部结构则是蓄纳和协调水、气、热，造成好气、嫌气性土境环境，进而控制好气、嫌气性生物学过程，是使耕层土壤养分的消耗积累进程发生变化的主要因素。由于上述耕层构造各构成部分组合的多样性和复杂性，决定了各种不同的耕层构造分别不同程度地适应大自然中千变万化的气候、土壤、地形条件，调控土壤的肥力，向着肥变瘠或瘠变肥的进程发展。 按用地养地进程可把耕层内部结构分为3种最基本的类型，即:一是只用地不养地(用,养)，由肥变瘠，利于作物不利于土壤;二是只养地不用地(用,养,，山瘠变肥，利于土壤不利于作物;三是用养结合(用,养，略大于养)保持地力，肥瘠变化不大，土壤趋于稳定变肥，既利于作物又利于土壤。 耕层构造和底土结构共同决定耕层的水、气、热环境及肥力的高低，以及土壤自身肥瘠的变化趋势。但由于农作物的根系多分布于耕层内，加上在外部大气影响下，一般耕层内或土体表层的水、气、热变化多较剧烈。特别是由于耕层是耕作土壤肥力变化的主要场所，而土壤肥力的自然规律是上肥下瘠，40一50cm以下土壤的水、肥、气、热变化与上层相比则很微弱，微生物活动大受限制，生物学过程与上层相比也很微弱。因此。耕层构造是调控耕层土壤肥力变化重要的决定因素之一。 2(耕层构造与土体构造的区别 耕层构造与土体构造(或土壤构造)是两个不同的实体。耕层构造是人类进行耕作直接作用所涉及到的部分，它不包括组成土体构造的心土层和底土层两部分。从宏观看，耕层是整个土体的—部分、作为土体的表层被包括在土体构造之中，它是区别耕作土体和自然土体(也称荒地土体)的标志;从微观看，耕层构造是独立于自然界，有它自己独立的表面、内部、底层结构的人工产物。荒地依赖自然植被。进行上面与外面大气间的物质交换，土壤耕作则依靠农作物、耕层表面或覆盖物与外部大气间进行物质交换。耕层底部由于耕具底端的不同，形成不同形状的犁底层，使其与底土间的物质交换有别于自然土体，这是自然土壤与耕作土壤(农业土壤)本质区别之一。耕层与其下部底土结构的关系极为密切。底土结构的好坏，决定耕层保蓄和协调耕层内水、肥、气、热能力的强弱。反过 14 来，耕层构造的状况，又决定整个土体与外界交换水、肥、气、热能力的高低。总之，二者是互相促进、互相制约，又是相辅相成的。 3.良好耕层构造的 良好的耕层构造应该是:(1)从用养结合的标准讲，能最大限度地蓄纳井协调耕层中水、气、热状况，从而一方面能为作物提供良好的土壤环境，更好地促进耕层中矿质化作用，加速养分释放，让作物“吃饱、喝足、住好”;另 一方面，能更好地促进腐殖化作用，保存和积累腐殖质，培肥地力。(2)从经济效益讲，在实现上述标准的同时，能最大限度地保持耕作后效，降低耕作成本，又可延长轮耕周期，为建立合理的土壤耕作提供依据。 第三节 旱地农业蓄水工程技术措施 根据旱农地区天然降雨的季节分布，为了能最大限度地把天然降水蓄于“土壤水库”之中，尽量减少农田内的各种径流损失，需要田时因地及时采取各种适宜措施。在我国北方旱地农业中常用的主要的土壤蓄水工程技术有以下几项: 一、深耕翻 深耕翻是加深耕层，疏松土壤，增加土壤中的大孔隙，以增强雨水人渗速度和数量。避免产生地面径流;打破犁底层，熟化土壤，创造一个深厚的耕作层，促进根系生长发育，山西屯留旱农试验区的莲村、高店等4个村，于夏休闲一冬小麦种植方式中，在夏休期伏前进行深耕(25一28cm)、浅耕(16—18cm)、耙茬(12一14cm)3种耕法试验。在伏雨仅占正常年份的57%的少水年(1987年)(深耕休闲使伏雨下渗到1m土体以下，把同期降雨的18.2%并蓄存于土体内，麦播前2n、土体贮水量比浅耕多30(8mm。1988年是丰水年(夏闲期降雨454mm)，麦播前2m土体的贮水量3种处理(即l987年深耕，1988年仍深耕的深一深处理和浅一深、深—浅处理)分别比连续浅耕区多贮水13.8，14.3和9.4cm，夏闲期降雨保蓄率分别为41.0%，39.9%和35.8,，较浅耕提高12.4%—13.5%。这是由于深耕打破了原有的犁底 3层，使土层容重下降(10一30cm土层容重下降0.17g/cm左右)、孔隙度增加所致。深耕使产量增加，因为深耕土体蓄纳有效水多，根系生长好，数量多。使小麦每亩有效穗数比浅耕、耙茬处理的多2—4万。少水年深耕比其它耕法增产16.1—37.0 kg/亩(12.8%一41.2%)，丰水年则增产45(4%—53.8%kg/亩(15.8,一16.0,)。试验还表明，深耕休闲还具有一定后效，隔年深耕休闲效率为35.8,(多水年)，较浅耕高8.3%，增产10.9,以上。第3年后效果不明显。 深耕的时间应与当地雨季的来临相吻合。旱农地区夏季作物收后夏闲地深耕的时间一般应在当地雨季开始之际，以便充分接纳雨水。如甘肃省农业科学院在庆阳彭厚乡蔡家咀生产队试验结果:7月上、中、下旬深耕的农田比8月上句深耕的，在0一100 cm上壤中的贮水量分别高出20.63，22.7与11.75mm。其中以7月中旬头伏耕地的效果最佳。西北农学院1973年一1974年度在蒲城县椿林公社护难大队所作试验的结果是:伏前耕翻的小左亩产260kg，头伏耕翻的为225kg，中伏耕翻的为2l0kg，三伏耕翻的为176kg，伏后耕翻的只有160kg。伏前最好，比伏后增产62(4,。以上例证说明伏耕需要早(早能把伏天的降雨大部分蓄人土壤中(迟了雨季过了，蓄墒作用即降低。如果地多，耕不过来，可先进行浅耕灭茬或耙地灭茬，打破地表板茬，以利降雨下渗。秋耕时间一般于秋作物收获抓紧进行:据青海省农业科学院的湟中县上新庄的测定:秋收后及时深耕的，0一100 cm的土层中蓄水达293cm;收获后第4天耕翻的(蓄水即减少29(6mm;第7天耕翻减少56.0mm;而收后10天尚未耕翻的则要减少65.6mm。由此看出秋耕时间也要尽早，因为耕翻能切断毛管，减少地表蒸发，还可接纳部分秋季降水。早农地区一般不宜板茬越冬。据甘肃省农业科学院在庆阳温泉乡观测的结果:春季0—30 cm的土壤湿度，头年进行秋耕的地块为16.05%(谷茬)和17(97,(糜茬)，而未秋耕的则各为12(2,和14(63,。秋耕地的土壤水解氮含量也较未 15 秋耕的高6(8PPm，种植高梁其产量也高11(1,。如特殊原因无法进行秋耕的(只好进行春耕，春耕一般宜浅不宜深，宜早不宜迟。总之，深耕的时间是伏耕优于秋耕。早耕优于迟耕。根据各地区土壤水分季节变化不同，深拼时期也有所差异如;东北黑土地区，从8月下旬到10月是秋季聚水墒情恢复期，生产实践和研究工作证明，在此时期进行耕翻，土壤水分含量明显高于春耕地，一般高1,一2,;华北褐土地区(6月下旬到9月上句是雨季底墒蓄积期。是秋季作物生长盛期(试验证明此时进行深中耕(18—20 cm)。土壤含水量比浅中耕(10 cm)的高7(5,;西北黄土地区，在6月中旬至10月上旬是夏季雨季增墒期，应在此时期对夏休闲地及时进行深松或深耕，在秋作物生长的田间进行深中耕;内蒙古东部栗钙土地区，在雨季高峰期(以蓄水为中心(进行伏深松(麦茬伏翻和秋田作物的深中耕等。 深耕的适宜深度是变化的。据各地经验，耕层越厚、越疏松，越有利于雨季贮水蓄墒，耕层厚而疏松。通气性强，有利于热空气的输入和养分的矿化。但并不是越深越好(耕翻越深，土壤大孔隙增多，自下而上的提墒能力减弱，尽管耕翻后进行耕、压(但其作用深度只限于表上层(形成上实下虚耕层构造，反而影响种子发芽和幼苗生长(显现出旱情;耕翻过深(有机肥埋压在深土层，只有待作物根系伸展到深土层时才能利用肥效:耕深过深将生土翻到地面上来，对幼苗生长不利。深耕深度还与土壤特性有关，黑土土层厚(粘土质地粘重(盐碱土耕层紧实易返盐，则翻地宜深些;砂土则不宜过深，冈为砂土通气性好，雨水下渗快;下层有机质多、肥力高、结构好的土壤，则宜采用上翻下松深耕法，一般耕深为20一22cm(较深的可达25cm。采用大铧后面带深松铲进行上翻下松探耕法(则可加深到25—30 cm。土层薄，心土有卵石层、砂僵层或白浆层时，也宜采用上翻下松的办法加深耕层。耕深还要考虑耕翻期间的天气和种植作物等条件。如雨季前耕翻，可加深耕翻，以充分蓄纳降雨，如翻耕后持续下旱(又无水源补偿，则耕深宜适当浅些。 深耕一般均用有壁犁(铧式犁)进行耕作。 二、深松耕 深松耕是只疏松土层而不翻转土层的一种土壤耕作方式。深耕翻虽有消灭杂草、翻埋肥料、桔秆及减少病虫害的良好作用，但在翻耕过程中亦将散失大量水分，这对干旱和半干旱地区是很不利的。另外，翻耕所消耗的牵引力大，工作效率低。深松可克服深耕翻的缺点:但不能翻埋肥料、杂草、秸秆及减少病虫害，这是其不足之处。 深松有全面深松和局部探松2种(全面深松是用深松犁全面松土，这种方式适用于配合农田基本建设(改造耕层浅的粘质土。局部深松则是用杆齿、凿形铲或铧进行松土与不松土相间隔的局部松土，即是日前推广的深松少耕法。 深松耕法早在20年代就已开始试验研究，并逐渐推广。在试验推广深松耕法过程中陆续出现了多种深松少耕措施，如全面深松、间隔深松、浅翻深松、灭茬深松、中耕深松、垄台深松、垄沟深松等。试验表明，这些深松耕法在土壤松土效果、土壤蓄水能力及作物产量等方面部比深松翻好。 (一)深松耕法 l982一l984年中国农科院土肥所晋东南基点(山两长子县和屯留县)深松耕法试验结果: 1.深松法比翻耕法的土壤容重降低0.044一0.26g,cm’; 2.土壤贮水多少还与大气降水有关。1983年7，8两个月降雨偏少，仅为常年同期的46.7,和74(2,，因此9月3日测得深松区的土壤贮水比翻耕区少13mm，而9月降水较多(仅9月中旬降水87(1mm，所以9月29日测得深松区总贮水比翻耕区高1I mm: 3.由于深松比翻耕的土壤结构好，土壤贮水多，所以深松区小麦产量普遍比翻耕区高，在麦收后夏闲期进行深松，可使后作小麦比翻耕的田块增产5(9,一29(6%。 (二)浅耕深松和耙茬深松 1985年中国农科院农业遗产研究室和陕西省农科院合阳基点(合阳县黑池农场)进行夏收作物夏闲期浅耕深松和耙茬深松的试验结果:麦收后夏闲期 16 采用浅耕深松和灭茬深松法除0—10cm表土层的容重比传统翻耕法略高外(10一30 cm土层的容重均较低(见表5—l0);土壤贮水在少雨时段0一100 cm土层浅耕深松和耙茬深松比翻耕法分别增加12mm和21mm，0一200cm土层分别增加6mm和15mm;多雨时段0一100 cm土层分别增加7mm和12mm(0一200 cm土层分别增加15和20 cm;同时，土壤中的有效水分在0一200 cm土层增加12—16mm。 表5—10不同耕法的土壤容重 (三)中耕深松 在以秋作物为主的地区，进行中耕深松，也能创造大容量的土壤水库，以蓄积夏季的降水。中国农科院农业遗产研究室与辽宁省农科院阜新基点(阜新县他本扎兰乡扎兰衬)进行玉米苗期机械中耕深松试验结果: 1(深松15(20，25cm 3种情况下(测得垄沟和垄帮的土壤容重比对照的分别降低0.07 3—0(18g/cm和0.09—0(28g,cm’; 2(中耕深松后耕作层的土壤含水率提高0.51,一4(74,。平均提高2(28,，底土层(50一80 cm)含水率增加1(54,一3(03,，平均增加2(2,; 3(中耕深松后，深松区玉米穗长和穗重均优于对照区，穗长和稳重分别比对照区增加0.87cm和0.165kg(深松15—25cm的平均值)，而深松15—20 cm的亩产平均比对照区提高8,一13.9%。 (四)间隔深松 间隔深松优于全面深松。因为间隔深松创造虚实并存的耕层构造，虚部在降雨时可使雨水迅速下渗，雨后又有利于土壤通气及好气微生物活动，促进好气分解，使土壤养分有效化，土壤矿质化较强;实部则保证土壤水上升，满足作物生长需要，其通气性较差(促进嫌气分解，土壤腐殖化较强。因此，间隔深松在协调蓄水和供水矛盾、耕层土壤矿质化和腐殖化的矛盾，调节耕层土壤水、肥、气、热状况等方面有良好效果。若在山坡地上沿等高方向进行间隔深松，则其紧实带还阻止已渗入的水分在耕层内向坡下移动(减少坡地的地下径流。 黑龙江省牡丹江垦区从1973年开始推广深松耕法，到1988年15年时间里通过试验和生产实践证明，用小铧杆尺深松犁(即用五铧犁架子，原装小铧位置仍装小铧、原装大铧位置装凿形深松杆尺)进行浅翻间隔深松(浅翻7—8cm，间距35cm，深松20一25cm)。其增产效果稳定，抗旱、抗涝效果好，还可减轻土壤风蚀和水蚀。1980一1985午在八五一O农场种小麦12个点次试验、调查，浅翻间隔探松比平翻亩增产9一65.75kg，平均增产34(35kg增产幅度1.2,一44(2,;平均增产21(6,;种大豆5个点次，亩增产5.15—51(75kg，平均增产27(15kg，增产幅度4(71%一33.4,，平均增产15(5,。各场的生产实践都有同样的增产趋势。浅翻间隔深松，创造了表土在上，虚实并存的耕层构造。由于表土在上，表层土壤结构好，并有秸秆残茬均匀混拌在0一10 cm的表层内，增强了接纳雨水、保墒抗旱的能力‘间隔深松，打破了犁底层，增加了土壤库容，耕层下部渗水能力强;虚实并存、实的沟墙的阻力作用，使降水能原地均匀迅速下降。因此，浅翻间隔深松、通旱能上保下供，遇涝则上跑下渗，其抗旱防涝效果比其他耕作措施都好。如1983年冬雪少(4月26日前滴雨未下，各试验点上土壤水分测定结果证明比全松耕层好(见表8一11)，比苗期早l一6天，出苗数多2—6(4万株。遇涝时，发现大雨过后最早无明水、最先能播种(可提前2—3天)或中耕的是浅翻间隔深松区。浅翻间隔深松还能防止土壤风蚀和水蚀(因为有60,一70,的秸秆和残茬均匀地搅拌在o—lo cm土层内，30,一40,在地表、减少了耙耢次数， 17 减缓了地表径流，因而保护了土壤资源，防止了风蚀水蚀。浅翻间隔深松，改变了土壤容重和孔隙状况，协调了“三相”、“四性”的比例关系，提高了土壤供肥能力。根据连续2年的测定，浅翻间隔深松降低了作业成本，比平翻降低0.36一0.42元/亩。节省油料0.478kg,亩。 表5—11 浅翻间隔深松与平翻的土壤水分 (五)垄作深松耕法 在传统垄作基础上增加深松作业，有几种方法(即结合中耕进行原垄垄沟深松、结合扣地进行垄翻深松和结合耧地进行垄帮或垄台深松。东北地区垄作深松间距一般为60一66cm(1.8—2尺)，耕深为25—30 cm(视耕作层厚度而定)。 鉴于、深松耕法是旱农地区值得推广的耕作措施。因此有人提出建立我国北方旱地抗旱耕作新体系应以深松为主体，以改多耕为少耕，改翻耕为深松，改全面松土为间隔深松，改连耕为轮耕作为建立北方早地抗旱耕作新体系的基本出发点，建立深松与翻耕结合、深耕与浅耕结合(耕与不耕结合的合理轮耕体系。要建立这样一个耕作体系，就要有现代化的物质和技术基础，如较大马力的农用动力和相应的配套机具。建仅现代化的抗早耕作体系时(应当以保持耕层土壤适宜的松紧度和创造合理的耕层构造为目标，以因时、因地、因物耕作和高效低耗为基本原则，做到以合理轮作为基础、合理轮耕为中心，合理施肥为保证(建立“三制配套”的耕作制度。 三、垄沟种植法 垄沟种植法适用于延安地区川、台、源坝和水平梯田、境地等，种植玉米、高梁等高秆作物。它与东北地区的垄作不同。把作物种在沟里。作物种在沟底相当于抗旱深种(种子在湿土中便于发芽出苗;同时垄沟可大量蓄水(防止或减少地表径流，将雨水通过沟底渗入深层贮蓄起来;沟内可避风，使土壤蒸发小(有利于保墒防寒。陕北地区土壤疏松(黄土渗水性能良好，不会造成涝害。垄沟种植法技术要点如下: 1(根据地力和所播种的作物确定垄距。水肥条件好的地块，垄距为90一100cm、每沟种2行(行距为40 cm;水肥条件差的地块，可采用窄垄单行种植，垄距为80 cm左右(若种谷子等也可减到60一70 cm;沟沟24一30cm，要求达到湿墒层(或稳墒层)。 2(要坚持垄距标推，划线开沟，保证行间平行(行距相等。 3(趁墒施肥。随开沟，随施肥，随播种:暂时不播种的，必须随即覆3—6cm厚的湿土(以保土墒。 4(精心播种，保证密度。播前选种、拌药。留苗密度按地力灵活掌握。一般亩播量:玉米2—4kg。留苗2500一3000袜;高粱1(5—2.5kg，留苗6000—8000株;谷子0.3—0.4kg，留苗20000一25000株。播后根据墒情及时镇压。 5结合追肥培土(倒壕换垄。结合追肥，通过中耕培土，把原来的土垄培向作物根部，形成新的土垄(使沟、垄位置互换，以防作物倒伏。 四、水平等高耕作(横坡耕作) 我国山区、丘陵区的耕地面积约占全国总耕地面积的 一半。坡耕地水土流失严重。兴修水平梯田是蓄水保墒、减少水土流失的有效措施(但兴修梯田比较费工，短期内也不可能将坡耕地全部修成梯田，所以在坡耕地实行水平等高耕作也是蓄水、减少水土流失的措施， 18 水平等高耕作(即在坡地上所有耕作措施都是沿水平等高线进行，这样坡地上自然形成许多等高蓄水的犁沟和作物行(可以拦截地表径流减少水土流失，增加雨水的入渗率。根据四川内江水保站的试验资料证明，在20?坡地上，水平等高耕作比顺坡耕作减少径流量29.0,、土壤冲刷减少79(9%，所植玉米增产25(7,。据西峰水土保持科学试验站试验资料、在20?多的坡耕地上，等高耕种比顺坡耕种径流量减少51(4,一57(3%;0一70 cm土层内，土壤水分比顺坡耕种高2(8%一9(59,。试验证明，20?以下坡地实行等高耕种，作用较显著(坡度越小作用越大，—般水平等高耕作，适用于坡度25?以下的坡供地、将顺坡或斜坡耕作的坡耕地变为横坡耕作时，应注意以下几点: 1(改耕前，应根据地形坡度划分地块(确定改耕后水沟和道路位置，以免水流紊乱而加剧冲刷;地块应改造成既便于畜力和机械耕作，又为将来逐步建成水平梯田打好基础。 2(改耕时间最好在秋耕进行，以减少地墒和底墒的消耗。 3. 改耕后2—3年内，最好种密生作物(如小麦、燕麦等)，以加强水土保持 4. 横坡耕作必须固定向下翻土，以逐步减缓坡度(加速坡地变梯田， 5(改耕后，小地形利用渗蓄水分。因而结合深耕效果将更好。但是，深耕深度与所处坡度、 土壤质地、土层厚度等密切相关(必须因地制宜地加以确定， —般认为，坡地深耕深度为25cm左右。坡地深耕方法首先应考虑冲刷的问题，坡度较大，暴雨集中的地区，若普遍深耕。常会引起冲刷量较大的危险，因此应采取分期深耕效果较好。其作法是:在坡地上每隔1(7m或3(4m挖一道壕，壕深约50cm、于壕中播种作物;第二年撩壕。挖过去未挖过的空地，二三年后即可全部深耕，又可避免一次深松后土壤冲刷量加大门题，坡地深耕时还应注意几点;(1)深耕要及时，夏、秋季深耕应在作物收获后立即进行、春季若气候干旱则不宜深耕，以免跑墒，(2)深耕要结合耙耱，夏耕地要在立秋后进行耙耱，秋耕地则应随耕随耙耱，冬季干旱多风的地方，冬前还应做好镇压碾地工作(以确保底墒:(3)深耕逐年改变耕深，以免形成犁底层;(4)深耕结合深施，增施有机肥，以加速生土熟化 五、等高沟垄耕作 等高沟垄耕作是在水平等高耕作的基础上进行的一种耕作措施。即在坡面上沿等高线开犁。形成沟和垄，在沟内或垄上种作物。沟垄耕作改变了坡地小地形，使坡地上有沟有垄(则地面受雨面积增大、而单位面积上受雨量减少。—条垄相当于一个小土坝，一条沟相当于一个小水库，有效地减少了地表径流和水土流失，增加了土壤含水量(也减少了土壤养分的流失。等高沟垄耕作各地方都有很多办法，归纳起来主要有以下几种: (一)山地水平沟耕作法(套犁沟播) 主要适用于25?以下的耕地，以15?—25?坡度最宜，可种玉米、高粱、马铃薯、谷子、豆类等多种作物，也可播种冬小麦:具体作法是:沿坡地等高线开沟(陡坡自上而下，以免埋没垄沟。缓坡可自下而上进行)每耕一犁后，在原犁沟内再套耕一犁，形成深22—25cm的垄沟。在套二犁同时施入底肥。将种子播在沟底(大粘种子如马铃薯)或垄的下半坡〔小粒种子〕上。犁沟的宽度按所种的作物种类而定、一般为40一50cm，如宽窄行播种可加宽到70cm左右。结合中耕培土，可将垄上的土培到沟内作物根部，使垄变成沟，沟变成垄(见图5一5)。 (二)垄作区田法(又称沟垄带状区田) 在坡耕地上犁成水平沟垄(作物种在垄的半坡上(在沟内每隔—定距离作一小土挡，以蓄水留肥并防止发生横向径梳。具体作法是:各坡 19 地下部沿等高线开犁(向下翻土;接着将肥料和种子均匀播在垄的上半坡上，然后属回犁盖土，覆盖种子:随后空一犁，再耕一犁，继续按上法进行，空犁之处(形成了垄，犁过之处，即成了沟:最后在各条沟中每隔1—2m筑—些低于垄的小土挡，形成垄作区田(图5一6)，沟垄深浅和距离，依作物种类而定，一般玉米、高粱、马铃薯等垄高约为15cm(垄间距约为67cm;谷子、小麦等(垄间距应适当缩小。垄作区田由于耙耱不便，苗期蒸发量又大，因而一般只适用于20?以下坡地和年雨量在300 mm以上的地区(还应特别注意保墒工作。 黑龙江省垄作是传统的耕作方法，在垄作基础上按一定距离在垄沟内修筑小土挡，成为垄作区田，可以拦蓄降雨，分散径流，减少水土流失，提高土壤含水量、从而提高作物产量。黑龙江省水土保持科研所自1989年至1993年采用天然 降雨和人工模拟降雨相结合的方法作了试验，确定了垄作区田不同垄向坡度修筑土挡最佳间距的数学关系式是: -0.47L,165(49 式中: L——最佳土挡间距，(cm) 9——垄向坡度，(?) 据此最佳间距值修筑的垄作区田，可使垄向坡度在5?以下的坡耕地承受l0年一遇、历时30分钟的特征降雨37mm(见表5—12)。黑龙江省经过5年的小区试验和生产示范试验，若在坡耕地上因地制宜地采用垄作区田的耕作措施，能有效地起到保水、保土、保肥的作用，与传统的垄作相比(垄作区田可减少径流量36,以上，减少冲刷量65,以上，主要农作物平均增产17,左右。同时证明，采用垄作区田耕作措施，投资少，方法简便，群众易掌握，效益又显著(值得推广。 (三)平播起垄(又叫中耕培垄) 是在等高条播的基础上，变播种时起垄为中耕除草时起垄。具体作法:用犁沿等高线隔行条播，并进行镇压，使种子和土壤密接，以利出苗;在雨季到来前，结合中排除草，将行间的土培在作物根部形成土垄，而行间则成沟，并在沟内每隔1—2m筑起小土挡以分段拦蓄雨水。此法适用于20?以下坡耕地，其优点是在春旱地区，可以避免垄作区田和水平沟播因早起垄而增加蒸发面积造成缺苗的现象。 表5—12蛮作区田土挡间距只桂值的承雨能力(下限) 六、区田 区田也叫坑田、掏钵种、丰产坑、大窝种等，是我国历史悠久的耕作方法，适应半干旱地区的丘陵或地形破碎而又不规则地区的—种抗旱种植方式(见图5—7)。据观测资料，在12?一16?坡地上采用区田耕作对水土保持有显著效果，甚至在27?坡地上，仍可减少地 2表径流50,左右，减少土壤冲刷70%左右。具体作法是在坡耕地上沿等高线划分成许多1m的小耕作区，每区掏1—2个钵，每钵长、宽、深各约50 cm，摘钵时先将上层20一25cm的熟土挖出，再把下层20一25cm深的生土挖虚，将生土放在钵的下方和左右两侧，拍紧成埂，最后将挖出的熟土与施入的有机肥料搅拌均匀，连同第二行小区刮出的熟土全部刮到钵内。掏第二行时将第三行小区的熟土刮到境内，以此类推，自上而下的进行，上下坑交叉错开，坑内作物可密植，每坑留籽2—3粒。刨坑时间，冬刨可在秋耕后至封冻前。春刨可在土壤解冻时进行。行距、坑距根据所种作物、地力、气候等条件决定。以种玉米为例，行距0.83m，坑距1m，每亩800个坑，每坑留3苗。每刨一次区田可连续种2—3年，然后再重刨一次。 20 区田的优点是:实行深翻，加之四边有埂，使每一钵成为一个小蓄水坑，增加了拦蓄降水作用，基本上能控制水上流失，提高土壤含水率;由于加深了耕层，并以生土换熟土的方式进行深耕，又集中施肥，土壤熟化快，提高土壤肥力，因而能供给植物较高养料;由于种植点土层深厚，水肥高度集中，区间又有适当距离利于通风透光，故可密植，提高亩产量。区田也是逐步向水平梯田过渡的一种好形式。 —7区田示意图 图5 七、蓄水聚肥改土耕作法 蓄水聚肥改土耕作法是在我国旱坡地传统耕作农艺的基础上发展演变来的一种旱作农业耕作法。这种方法不仅是一项坡地水土保持的农业工程措施，而且较好地改善了农作物生长阶段的水、肥、气、热生态条件，从而获得高产稳产，尤其是在干早年份也能稳产增产，如山西省岚县，l991年遭受严重的早灾，从6月lo日至9月14日，105天时间仅降雨38.6mm，全县农作物普遍减产七成以上，特别是坡墚地、早塬地，几乎颗粒无收(但全县4000亩丰产沟庄稼却夺得平均亩产350kg的好收成。经过十几年大面积推广试验，级增产50%一l00,。 蓄水聚肥改土耕作法的具体作法是先将有机肥和用作底肥的化肥均匀地撤到地面(然后进行耕作，坡地从低处沿等高线问高处修筑。 (一)人工作业 把距地边30一40 cm处的30一40 cm宽12—15cm深的表土层沿水平等高线翻到地块里侧(见图5—8a)(在表土下翻一锹深(约20 cm)的生土故在外侧预留的30一40 cm宽的空带上，以加高地边埂(见图5—8b)，并拍紧踏实，然后再把沟内底土深翻一锹(见图5—8c)，将原放置在里侧的第一沟的表土及其下60一70cm宽的表土全部翻人第一沟内，完成第一种植沟(见图5—8d)。将第一种植沟内侧30—40 cm宽的已取走表上的生土普遍翻一锹，再从里侧取30一40 cm宽一揪生土放在外侧生土上培起第一生土垄、开出第二种植沟(见图5—8e)，再将第二沟底深翻一锹(图5—8f)，把里侧60一70cm宽的表土翻人第二种植沟(图5—8g)，依次挖沟培垄，最后一沟无表土填入(可采用深翻多施有机肥的方法培肥土壤。完成1亩约需人工10个。 (二)人畜配合作业 人畜配合作业比人工作业提高工效1(5倍左右。作法是:(1)用山地犁在距地边30一40 cm处耕二犁，人工辅助翻到地里侧，开出第一沟;(2)在沟内套耕二犁。人工把土放置在外侧地边上加高边埂，拍紧踏实;(3)沟内再耕二犁，把沟内底土翻松，(4)在第一沟内侧耕四犁(人工将表土翻入第一沟内，完成第一种植沟;(5)表土以下生土套耕四犁，并将里侧二犁生土人工翻到外侧二犁上培起生土垄，完成第一沟第—垄。依次控沟培垄。1牛7人每天完成1.5—2.0亩。 (三)机械化作业 用丰产沟犁开挖丰产沟，解决人工开挖丰产沟用工多、劳动强度大、难于大面积推广的问题。机挖丰产沟就是使用丰产沟犁，将开沟、起垄、熟土四填和耙耱镇压成形等工序一次完成，与人工作业相比(提高工效100一300倍。以山东省临沐县科委、县农机局研制的1LF-450型丰产沟耕作机为例，其具体作法是:先在上一次作业留下的深沟左侧，由前翻上器和后翻土器将深15cm左右、宽60 cm左右的表上翻到深沟内(然后前松土铲深松已经剥离众上部分的右侧30 cm宽的生土，深松深度为15cm，随后起土筑埂器将已剥离表土部分的左侧30 cm生土翻到右侧深松过的30 cm宽的生土上面。形成高出地面12cm以上的生土埂，而在挖走生土的地方形成一条深30 cm左右、宽30 cm的沟(最后， 21 由第二深松铲将沟底的生土再深松15cm，本工作幅完成，为下一耕作幅的作业准备好条件 在下次作业时，两个翻土器将表土翻入上次留下的沟内，即形成种植沟。其它机型工作原理基本相同: 机挖丰产沟技术要点;(1)丰产沟技术指标:沟宽46cm，沟深40一50cm;垄底宽34cm，顶宽18cm，梯形垄高出地表15一18cm。(2)机挖丰产沟对土地要求:选择5?以下汉坪地;秋后未耕翻的地;耕作前刨净大茬，根据地形选好耕作法，一般采用外翻法和套耕法。(3)机挖之前，将底肥均匀撤在田里(经耕作把肥土拌匀，集中于种植沟内:若耕作时未施肥料(则在翌年早春土壤解冻后把肥料施入沟内，或结合春耕翻施。若秋耕时巳施肥。则翌年可不春耕，直接播种。亩施肥量与一般田同或略高，追肥可提前5—7天。(4)耕作时间一般在夏、秋季进行。若春季机挖，可适当加人镇压压力，一般以种植沟被压下5 cm左右为宜。(5)田间管理与一般田一样。但应注意几个环节，即播期提前5一7天;早间苗、早定苗;追肥提前5—7天，适当密植;中耕时不要破坏生土垄。(6)耕作周期为3年。 丰产沟增产机理，专家们认为:丰产沟打破了原来的土体结构。挖出原来犁底层以下的生土筑起生土垄(种植沟上层约30 cm集中了原来2倍的熟土，其下约18—20cm是经过深松的底土，即在丰产沟的耕作过程中对土体施行了一次换土大手术，形成了生熟土分放的、地面呈沟垄相间的、凹凸不平的带状畦田。这样它起到了:(1)蓄水保土作用。凸出的生土垄好似一道道拦水坝，而凹下的有深厚松软活土层的种植沟好似一条条小水库，加上底土深松，可以拦蓄雨水，土壤渗水率提高2.15倍，能极大地控制和拦截地表径流，防止水土流失。(2)种地、养地结合。生土垄上可种豆科作物或绿肥，加速生土熟化增肥，经验证明。在3年中能达到较高的熟化程度。(3)集中利用表土和肥料，提高降水利用率。种植沟内表土集中，厚达30 cm左右，加上底土深松，又集中施肥，活土层厚达50cm左右，为作物生长提供了良好的土壤条件。由于打破了犁底层，沟内作物根系可入土1.5m深的土层范围，可调运土壤深层水，大大提高了降水的利用率，使400—500mm降水可顶700一800mm之用，从而做到天旱地不旱，伏雨秋用和伏雨春用，(4)较好的光照增温效果。丰产沟改造了地上、地下环境，地面上形成沟垄间隔配置(凹凸不平(既能挡风积雪，又能增加光照面积。多吸 2收太阳光的辐射热能，提高地温。据侧，每亩丰产沟田，地表面积增加226m，一年可接收 7太阳光辐射热15×l0J。由于种植沟内土层深厚、肥沃、松软，土壤微生物活动旺盛、土壤孔隙度松紧适宜，固—液—气三相协调，既保水又通气，故能在保蓄大量水分的同时，保蓄更多的热量和地积温，使土壤温度上升。据测，在0一40 cm土层内的地温。丰产沟田较常规田提高0.6—2(3?，因而作物可比常规田早出苗，早成熟。 “蓄水覆盖丰产沟”耕作技术是一项由传统的带田种植和现代的地膜覆盖等先进技术相结合的新型的集优种植技术，山西省晋中地区于1987年在太谷县土郊院村试验成功，经过3年的科学试验和示范推广，取得了良好的经济效益和社会效益，到1991年已推广面积达10万亩。连续3年平均亩产566(4kg，比对照田平均亩产164kg增产402(4kg，为对照田的3(45倍，最高亩产760kg，是对照田的4(63倍。具体作法与蓄水聚肥改土耕作法基本相同，它的基本单位为“耕作带”，一条耕作带由一个“生土垄”和一个‘种植沟”组成，每带宽1.2m，沟、垄各占0.6m。具体作法可归纳为8句话32个字，即“阴土上埝阳土回垫，水平深翻，肥料施足(地膜覆盖，保墒增温，抗旱早播，保证丰产”。施肥技术采取一次性施底肥为主，打孔补充施肥为辅。地膜覆盖有沟垄均盖的全覆盖和盖沟不盖垄的半覆盖2种。半覆盖省工省膜，但增温保墒效果不如全覆盖。丰产沟内作成中间约高5cm的弓形土床，铺成弓形地膜，地膜宽0.57cm:作物播在沟垄交界处，打孔播种，这样既有利于增加采光面，提高增温效应，又利于地膜上凝结的雨水沿横向运动渗入到作物根部附近。“蓄水覆盖耕作法”适宜于水浇地，也适宜于旱地;适宜于平川，更适宜于山丘区所有早地，不适宜于 22 山丘区土层浅的砂土地、透水地。但在同样投入条件下，不同条件的地块，增产效果不同，山丘干旱区增产幅度高，因而优先适用于干旱山区。 蓄水聚肥改土耕作法能高产稳产，但由于用工多、劳动强度大(有时在经济上不够合算，对大面积推广有一定影响， (四)机具 为了机械化挖丰产沟，研制了与75，50(55)，25，12马力拖拉机配套的LF-450型抗旱丰产沟犁系列产品。LF—450型丰产沟犁由机架、翻土器、深松铲、起土筑埂器，耙平镇压轮等部件组成，一次完成一个丰产沟单元。表5一13列出LF—450型系列车产沟犁技术性能。 表5-13 抗旱丰产沟犁系列产品技术性能表 ILx一2(70)型香水聚肥耕作犁。由山西吕粱地区农机所、交城县农机修造厂研制，1991年通过鉴定。 主要性能指标: 第四节 旱地农业保墒工程技术措施 旱地农业蓄水与保墒工作是密切联系不可分割的。做好蓄水工作，尽可能多的蓄住天然降水，使其转化为土壤水后，还要重视并做好保墒工作，否则，大量的土壤水分又会散失大气中(而不能供作物吸收利用。因此，在旱地农业生产中，保墒技术和蓄水技术同样具有很重要的意义。 湿润的土面在阳光照射和风吹之下，土壤中水分就会不断的气化而散失于大气中，使土壤变干，这种现象称为土壤水分的蒸发。蒸发可引起土壤水分的大量损失，可达同期降雨量的50,一60,，因而如何减少和控制土壤水分蒸发就是保墒技术的基本点。裸地土壤的蒸发、一般需要有3个条件:(1)要有不断的热量补给，以满足水分汽化所需的热量;(2)土面的水汽压要高于周围大气中的水汽压，(3)土壤内部能源源不断地向蒸发面提供水分，前两个条件决定于大气象因素(即所谓“大气蒸发力”或“潜在蒸发力”，第3个条件则是决定于土壤水分含量及其导水性能，实际的蒸发速率则取决于诸因素中的较小者。 在地下水位较深(不能成为上面蒸发水分补充的给源时，土壤水分约蒸发过程一般可分为3个阶段，即毛管运行阶段或稳定速率阶段、薄膜运行阶段或速率递减阶段和气态扩散阶段(第一阶段。土壤湿度大。土壤表层达到饱和(毛管孔隙大部分充满水分(导水率高(土壤表面水分蒸发时，毛管孔隙中的水分会迅速上升，源源不断的补充蒸发的损失(此时(蒸发速率主要取决于大气蒸发力，即土壤表面水汽压与空气中水汽压之差。因而蒸发速率与自由水面的蒸发速率相近，蒸发速率稳定少变。此阶段仅可持续几天。此阶段可采用松土切断表层土壤与下层土壤的毛管连系。以抑制或减少土壤水的蒸发损失。随着蒸发、土壤含水量减少，导水率降低(当土壤蒸发速率大于下层土壤向表层补给的速率时，表层水分逐渐减少(土面出现干土，进人了第二阶段。此阶段蒸发速率受土壤导水率控制(大气只能使传到 23 土面的水分蒸发掉。由于土壤含水量逐渐减少，液态水的移动减弱，导水率也迅速降低。当土壤水分含量降到毛管断裂含水量以下时，土壤水分便只能以薄膜形式移动，由水膜厚处向水膜薄处移动，土壤导水率接近于零，土面的水汽压力与大气中水汽压力平衡。土面就形成干土层，随着蒸发继续进行，干土层木断加厚(在季节性干旱地区，一般可加厚到几十厘米，此阶段内，土壤水分一方面缓慢地移向地表进行蒸发，另一方面在土内各孔隙间汽化(经干土层的大孔隙网大气扩散、在这阶段要调节土壤水分的耕作措施主要是耱地和镇压。许多观察表明，只要土面上有l一2cm厚的细碎下土层，就能使蒸发速率显著降低。耱地可使表土细碎(形成一层较薄的疏松的表层，很快干燥后覆盖在湿润的土层上(可起到 一定的保墒作用:同时，耱地也有轻微的压实作用、可减少表层及土内的大孔隙(以阻止气态水向大气扩散。镇压可起到接墒和提墒作用。土面形成干土层后(当土壤含水量降低到凋萎点左右时。土壤水分薄膜运行实际上已接近停止，蒸发基本上不在土壤表面进行，土壤水分主要是在土体内就化为水汽通过干土层的孔隙向大气扩散(此阶段即为蒸发的第三阶段气态扩散阶段。此阶段的蒸发速率取决于土壤含水量及土壤中水汽压梯度(因干土层不断加厚，扩散途径不断延长(故蒸发极微弱。 土壤蒸发的影响因素。除了气象因素外(尚有:(1)土壤含水量，土壤含水量大、蒸发量大，表层3—5cm范围的土壤含水量。对蒸发起决定性作用，再下则影响较小。故相同的雨量。分几次降落引起的蒸发大于集中一次引起的蒸发。(2)土壤结构。团粒结构土壤蒸发量小(反之则大:沙土的毛管水容量少(蒸发量小(粘土则大。(3)土壤色泽 色泽愈深。蒸发量愈大:(4)地形与土壤糙度，高地风速大，蒸发较盆地大;向阳斜坡吸收辐射多(蒸发较背阳斜坡大;粗糙地面风的紊动作用强，蒸发较平滑地面大。(5)地下水位 埋深愈浅。则蒸发愈多， 根据土壤水分蒸发机制及蒸发的影响因素，为控制不同阶段的土壤水分蒸发(应因地因时制宜，灵活运用各种保墒技术措施。主要的保确工程技术措施有: 一、传统的耕作保墒技术 (一)耙耱保墒技术 耙耪保墒主要作用是碎土、平地，以减少表土层内的大孔隙，减少土壤水分蒸发，达到收墒保墒的目的。 秋耕后应及时耙耱，因秋耕后(雨季已过，而气温尚高，不及时耙耱，碎土保墒，土壤水分会大量蒸发，地面会形成大量的干土块(若冬、春无较大的雪、雨，将严重影响春播。青海省东部上新庄地区试验观察结果表明，9月中旬及时耕地及耙耱的，在0-100cm土层内(蓄水量较不及时耙耱收墒(10月下旬耙耱)的多59.6cm，较未耙耱收墒的多85.5mm。秋耕若结合施肥并及时耙耱，则保墒效果将更好。 伏耕则可采用“伏前张口纳雨，入伏合口保墒”的耕作法，改变“入伏后深耕晒垄(立秋后耙地收墒”的传统耕作法。具体作法是:麦收后及时灭茬深耕，耕后不耙(立垡纳雨(入伏后遇雨必耙。“合口过伏”法伏前能大量接纳雨水，大大减少地面径流，使大量水分渗入土壤深层，而且早耕有利于熟化土壤，促使养分转化，培肥地力。入伏后土壤蒸发量增大，但通过遇雨耙地可减少水分蒸发。据豫西地区灵宝县对“合口过伏”法和”张口过伏”法种麦前土壤含水率测定结果是:“合口过伏”法0一30 cm土壤含水率为18(8%，比“张口过伏”法多18.8,;31—100 cm土壤含水率为20(2,，比“张口过伏”法高4.7%;小麦产量增加18.1%。采用“合口过伏”耕作法伏前一定要加深耕层，最好前犁后松，使雨水能最大限度地渗入土壤下层，以保蓄更多的底墒。在伏前深耕以后，经常出现伏早的地区(耕后也应注意耙耪收墒、保墒。在夏闲期间虽属雨季，但雨后还应重视耙地，一般在雨后2—3天，地面现花白时，进行耙地效果较好。夏季雨后耙地，不仅可切断毛管。降低蒸发面位置，减少蒸发，而且还可破除暴雨后地面的板结，并为第二次蓄纳降水创造有利条件。入秋 24 后耙地必须与耱地相结合，或横耙、宜耙、斜耙交互进行，务求把土地耙透、耙平。形成“上虚下实”的耕作层。 春季多风、土壤水分蒸发也较快，所以在早春顶凌时就应进行春耙。在土地刚刚解冻达3—4cm深，昼消夜东时，就宜开始耙地。以后随消随耙，反复纵横交错进行2—3次(使地表形成一层疏松的干土层，切断毛管，以保持土壤水分。据观察、连续3次进行顶凌耙地，10一60 cm深的土壤含水量比未耙地相对多9,一28,。早春顶凌耙地、不仅在冬闲地上进行、也可在越冬后的冬小麦地上进行垂直于麦行的横耙，不仅可保墒，还可清除枯叶及刺激冬小麦恢复生长。 (二)镇压保墒、提墒技术 镇压主要是碎土与压紧表层，具有保墒和提墒作用。 镇压主要目的为碎土保墒时，则在冬季地冻时进行，效果较好。因为冬季地面坷拉太大太多，容易透风跑墒，又因土壤在冻结条件下，土壤水分的损失主要以气态扩散的方式进行。镇压可以压碎土块，减少土表大孔隙，以减少土壤气体与大气的交流，可抑制土壤气态水损失。当土壤湿度较小，在毛管断裂含水量以下时，土壤水分的损失也主要是在土壤内部汽化，通过土壤大孔隙向大气扩散(此时进行镇压、压碎坷垃，堵住人孔隙(也可起到保墒作用。 镇压土要目的为提墒保苗时，则可在播前或播后进行。当土地耕翻的时间与播种期相距太近，耕层太松，或播前土壤表层干土层太厚，种子不易播在湿土中，此时需要进行插前或播后镇压提墒。因为镇压使土粒紧密，促使土壤水分上升，以利种子发芽出苗。另外，在初春融冻后，冬小麦幼苗有耸抬现象(分蘖节裸露、此时，进行镇压可使土壤下沉(具有保墒、促进分菜、防止倒伏的良好作用。但一定要在地表干燥时进行，以免表土发生板结。 (三)中耕保墒技术 作物在生长期内，采用中耕保墒。中耕的作用是松土、锄草、破除板结、切断土壤毛管作用，以减少水分蒸发，同时也能增加降水人渗能力。雨后2—3天及时中耕，具有一定保墒作用。 二、覆盖保墒技术 地表覆盖是当前世界半干旱地区广泛推广的一项耕作技术，是一项有效的保墒措施。在我国，覆盖栽培技术在传统农业中已早有利用，近年来在北方旱地农业生产中更加广泛地得到推广应用。它也是少耕、免耕法的一个重要组成部分。地表覆盖不仅能抑制土壤水分蒸发。减少地表径流，蓄水保墒，还能增温保温，保护土壤表层，改善土壤物理性状，培肥地力(抑制杂草和病虫害，提高水分利用率，促进作物生长发育，获得稳产增产。覆盖材料可田地取材，可用作物残茬、秸秆、草肥、砂石、塑料薄膜等。下面就秸秆覆盖、砂石覆盖、地膜覆盖作一介绍。 (一)秸秆覆盖保墒技术 桔秆覆盖就是利用作物秸秆、干草、残茬、树叶等死的植物性物质覆盖在土壤表面上。在我国北方旱农地区大多用麦秸、玉米秸、豆秸等作覆盖物(也有的地区，如陕西渭北旱塬地区用麦秸或麦草覆盖地面，都取得了良好效果。秸秆覆盖可以明显地减少水分蒸发。西北农大在渭北旱原地区于夏闲地、小麦越冬期、小麦返青期用麦草覆盖在翻耕地上所进行的试验表明:无论夏季、冬季或春季土壤水分蒸发均比不覆盖的少、如夏闲期覆盖量为400?，300?和200?/亩，0一50cm土层内的土壤蓄水量比不覆盖的分别增加11.1、7.2和2.5?,亩;越冬期分别增加15.I，11.8和3.5?,亩;返青期分别增加12.6，6.3和3(5kg,亩。同时还发现水分蒸发减少效果主要表现在土壤上层，即表层0一20 cm的含水量明显提高，使上层土壤长时期保持湿润状态。河北省灌溉中心试验站于1987—1990年度对农田桔秆覆盖的节水效应进行的试验表明:有秸秆覆盖的农田，能增强降雨入渗(蓄纳较多的雨水。如1988年8月2日降雨量为118.9cm。有秸杆覆盖的玉米地，降雨全部纳入，未产生径流，而不覆盖的径流深7.3mm。在相同条件下，覆盖的玉米地，l m土层的含水率比不覆盖的高0.37,一4.45,;麦田高0.79,,2.24,。 25 秸秆覆盖除了保墒以外，还有调节地温、培肥地力、改善土壤物理性状的作用。这些作用在旱地农业中同样具有很重要的意义，它不仅能够保证利促进旱地农作物稳定增产，而且从保墒的角度来看(调节地温、培肥地力、改善土壤的物理性状与抑制土壤水分的蒸发(保水保墒也有很大的关系。据西北农大在渭北旱源的试验结果表明，在夏闲期气温较高，土壤水分蒸发量较大时，对土壤进行覆盖处理，不论早晨、中午，也不论哪一土层。土壤温度都明显低于不覆盖的，一般是早晨差值较小，中午、下午差值较大、尤以中午5cm深度差值最大。温差随土层深度增加而减小。同时(土壤温度又有随覆盖量增加而明显降低的趋势。如中午5?处，覆盖400，300和200 kg,亩的温度分别降低4.6，3.4和1.0?，平均温度分别降低2.8，2.0和1.1?。温度低可减少蒸发有利于保墒。同时，秸杆覆盖保温保墒，有利于微生物的繁殖和活动，促使土壤养分转化，而覆盖的秸秆翻入土壤腐烂后(又增加了土壤的有机质和腐殖质。这样可以通过培肥土壤而达到以肥调水的作用。此外，秸秆覆盖可以改善土壤的物理性状，据河北省灌溉中心试验站测定(秸秆覆盖后(上壤的耕层容重降低 30.0738g/m，孔隙率增加2(71,;土壤团粒结构增加5.82%一13.7% 这也有利于提高土壤的保墒性能。 秸秆覆盖材料有麦糠、碎麦秸、碎玉米秸、碎豆秸等，据试验和生产实践认为这些材料都可起到减少蒸发，灭草、肥田、改善土壤物理性状等作用，但它们对作物个体发育及产量的影响有所差别。陕县农技站以麦糠、麦秸、玉米秸3种材料分别覆盖麦田作了试验，结果见表5—14。 由表看出，尽管3种覆盖材料在增产效果上有差别，但差界并不显著(16.6%一20.1,)，所以为减少往返运输和秸秆堆放时间，省工省力，覆盖材料应因地制宜，就地取材，上茬秸秆直接还田，作为下茬的覆盖材料为好。 据各地试验证明，秸秆覆盖量多或少对覆盖效果有一定影响。从表5一15和表5,16看出，产量随覆盖量增加而增加，但也不能过多，过多影响小麦分蘖。试验证明(覆盖材料为麦草，则适宜覆盖量为300一400kg,亩;覆盖材料为玉米秸，则适宜覆盖量为400一500kg 2,亩(6—8t,hm)。 秸秆覆盖时间不同，对不同作物产量影响本同。冬小麦以增温保墒为主要日的(则应在入冬前覆盖，因为这样可提高地温，使分蘖节免受冻害，同时减少水分蒸发。可促进小麦生长发育。河北省灌溉中心试验站试验结果也证明在入冬的覆盖产量最高(见表5一l 7)。秋作以调节地温、灭草、减少地面径流和蒸发为目的，则以营养生长期覆盖为好。据测夏玉米定苗后覆盖比麦收后覆盖产量高11.4一l 2.8?/亩。玉米覆盖具体时间可按 二次回归方程计算。式中y为产量(f为叶龄，通 26 过计算得d,7(6对y最大，因此，玉米最佳覆益时间应在7—8片叶展开时。通过试验和实践，可得到各种作物的最佳时间。 (二)砂石覆盖保墒技术 砂石覆盖是利用卵石、石砾、粗砂和细砂的混合体覆盖在土壤表面。铺设一层厚度约为5—15cm的覆盖层，称为砂田或石田。砂田主要分布在甘肃省持别干旱地区。这些地区年平均温度为8一10?，年降水量l80一300 mm，且分布不均。而年蒸发量在1000一1500?以上(无霜期160—180天，经常发生土壤干旱和大气干旱。砂田是甘肃省干旱地区农民在向干旱、水土流失和风蚀进行长期斗争中创造出来的蓄水保墒、防旱抗旱、提高地温、保护土壤、保证稳产的一项有效措施，已有300年的历史。 1砂田的作用 砂田的主要作用是蓄水保墒防旱抗旱。砂石层结构松，砂粒表面阻力大(砂粒间空隙大，因而渗透性好，可避央径流，全年降水除大暴雨外(都能全部接纳渗入土中:砂石覆盖，避免了土壤直接受风吹日晒，加上砂粒间孔隙大，切断丁土壤毛管水的上升，因而大大减少水分蒸发。据测定，与土田比较，铺砂田水分渗透率增加9倍、而每天的蒸发量却仅为土田的1,5(砂田蒸发量每天不超过1.8mm，土田则为9.0 ?)。从水分的垂直分布看，砂田各层次的含水量均高于土田，增加的相对值中下层大于上层，说明砂田水分深入较土田深(白银地区测定数据:0—20cm(含水量增加相对值为51.74%;20一50cm为130(4%(50一100?为88(62%)。砂田把间断性的不均匀的降水。变成对作物连续均衡的供水，起到秋雨春用的作用。此外，砂田还有增温保温(保土保肥(减轻盐碱、风烛和水蚀的作用。这些作用与秸秆覆盖—样，除直接保证和促进旱地农作物稳定增产外(从保墒的角度来看，它们也同样与抑制土壤水分蒸发，保水保墒有很大的关系。如砂石覆盖的农田，由于一般降水能全部被接纳渗人土中，不产生径流，因而避免了土壤受冲刷，又因砂石本身重量大，也可制止土壤风烛:而制止土壤水浊和风蚀，既有保土保肥作用，又有保水保墒作用。又如砂石覆盖的农田。水、热条件较好，使土壤微生物数量增加。活性增强，促进了土壤有效养分的转化，还因免耕避免了多耕多耙带来的上壤母质潜在养分的过分消耗，也减少了土壤养分的挥发、淋溶和流失，使土壤潜在肥力得以充分利用。而土壤肥力的保持和提高，对 27 保水保墒也有很大的作用。砂田的上述作用，使栽培作物具有强大的根系和较大的叶面积，吸收作用、蒸腾作用和光合作用都较旺盛(促进了有机物质的制造和积累，因而使作物早熟、高产和优质。一般年份，粮食作物产量可比土田高1—3倍，棉花可提高50,一80,。大旱之年。土田中作物颗粒无收，而砂田中还能有一定收获。 2砂田的类型 砂田按所用的砂石来分，有卵石砂田、碎石砂田和砂砂田。以卵石砂田质量最高，它光滑不板结，保墒能力强，需砂量少，耕作管理比较方便。砂的颜色一般人为深一些好，吸热能力强。砂田按有无灌溉条件来分，则有水砂田和旱砂田之分。旱砂田分布于无灌溉条件高原或深切的沟谷中，以种农作物为主，砂石覆盖层较厚(寿命长;水砂田分布于有水源灌溉的地方，以种蔬菜、瓜果为主，一般采用卵石覆盖，砂石层薄(寿命短，砂田若按使用寿命来分，则有新砂田、中砂囚、老砂田之分。新砂田沙石层性能好，地力高，因而产量也高;中砂田是使用一定年限后，砂石层性能逐渐减低，肥力下降，砂与土混合有所增加，产量也有所降低;老砂田是砂与土混合比重增加，砂田作用逐渐消失(肥力更低。产量也越下降，进入了衰老期，必须起砂更新。旱砂田寿命较长(头20年为新砂田(20一40年为中砂田，40一60年以上则为老砂田;水砂田寿命仅为5—6年(所以头2年为新砂田，第3年为中砂田、4—5年即为老砂田。 3铺砂 铺砂是干旱地区的一种农田基本建设，直接影响砂田的质量和寿命。铺砂的步 。骤如下:? 选地。一般选择上壤肥沃、地形平坦、坡度不超过15的土地;坡度过大会产生松砂及其他操作时砂石滚落，造成砂层厚度不匀，影响作物生长和保墒。也不能选择凹地(以免洪水淤积，砂土混合，使砂田过早老化。? 精耕细作，平整土地。铺砂地选好后，要进行平整(然后耕翻耙耱，使土壤松软(然后压实。若荒滩地，可直接铺砂。? 施肥。土地平整压实后，即可进行施肥，一般将肥料撤在土壤表面，不与土壤混合，这样可以减低砂与土混合程度，且不易压实土壤，同时砂田作物根系分布在土壤表层，有利于作物根系吸收利用。施肥量一般为每亩2500一5000kg，主要施人粪、羊粪厩肥、灰粪、炕土等。? 压砂。施肥后即可进行压砂，压砂时间最好在冬季土壤冻结以后，因为土壤表层冻结、压砂时可避免压坏土壤，造成砂土混合。铺砂要求厚薄均匀，一般厚度为10?左右(每亩需砂石10一20万kg。 4砂田的更新 砂田经过十几年耕种后，由于耕作使砂土混合，又长期个施肥或少施肥，从而使砂田作用减弱，肥力降低(产量下降，砂田老化。另外，砂田在种植过程小。由于耕作不当(或砂石质量不高，或播种、施肥、灌水时操作不严，促使砂土混合(使砂田提前老化。老化后的砂田，必须进行砂田更新，即起老砂换铺新砂。砂田更新的方法什两种，一是起老砂，压新砂，即是将砂土混合的砂层起掉，然后让土壤休闲，恢复地力，或在土地上种1—2年养地作物后，按砂田铺设的程序重新铺新砂。二是撂砂、在老化的砂田上再铺13—18cm(4—5寸)厚的新砂，可延续耕种15—20年。 5砂田耕作技术 砂田是一种典型的覆盖免耕法，由于砂层的特殊结构，其耕作方法不同于一般农田。砂田耕作管理的中心任务是既要为作物生长创造良好条件，又要尽量防止砂土混合，以免砂田过早老化，因而在播种、秒砂、除草、施肥、收获等各个环节都要精耕细作，严格保持砂、土两清。? 松砂。铺设砂石以后，砂田不再进行翻耕，但在作物收获后播种前还要进行松砂耕作，松砂(秒砂)的目的是疏松砂层、破除板结、接纳降水、减少蒸发、清除杂草。耖砂时间雨后耖砂、尤其在大雨暴雨之后要及时耖砂。耖砂次数宜少不宜多，一般来说，茬地一年耖4—5次(新砂田如果杂草少，结构良好，一年内耖I一2次为宜;中砂田砂层含土星增加，雨后易板结，视板结程度，一年内耖3—5次;体闲砂田一年耖5—7次。耖砂要保证质量，用耖砂耧纵横松动砂层，耧铲不得入土，只能在砂层中进行(以免砂土混合。? 播种。砂田播种是一项技术性很强的农活，要求行距一致，深浅合适。大田作物如小麦、糜谷等用耧条播。播种时用耖耧将砂层秒开，种子播在砂层下。土面之上;经济 28 作物、瓜类、蔬菜等则多采用穴播，扒开砂层，挖穴，将种子放在土内(然后覆土盖平、压实，穴周围用卵石封严(等出芽时再将上面卵石揭开。? 施肥。旱砂田在铺砂时已施肥，所以初期砂田肥力较高，一般不再施肥(但随着使用年限的增长，砂田养分逐渐减少，作物产量会受影响，所以也常需通过施肥来补充养分;水砂田和种瓜类、蔬菜的旱砂田则需要每年施肥。施肥方法一般采用条施和穴施。大田作物采用条施(先将砂 层扒开66cm左右的行，扫净细砂，将肥料拌匀施人土中，然后整平、压实，最后将砂石覆盖原处;经济作物和瓜类、蔬菜等多采用穴施，根据播种穴的位置，扒开砂层(33cm见方的砂面)，清砂后，挖松土层，将肥料拌匀施入士中，耙平拍实，覆盖砂石。? 收获。矽田作物一般都是连根拔起，砂中不留残茬。 6(砂田耕作机具 从1975年开始研制、改制适应砂田耕作的机具，有砂田播种机;机引和畜力牵引的氨水施肥楼，在施肥楼上设许多孔阀门，可进行秒砂施肥联合作业;与铁牛一55和东一28配套使用的秒砂耙，与手扶拖拉机配套的秒砂耧等。 (三)塑料薄膜覆盖保墒技术 塑料薄膜覆盖于地面，习惯称地膜覆盖，地膜覆盖栽培技术;50年代在日本、法国、意大利、美国等已开始试验应用。我国60年代开始引进研究、80年代正式在全国推广应用，应用于粮食和经济作物。地膜覆盖栽培技术在东北、华北、西北主要旱农地区，已成为一项突出的增产栽培技术，也是旱地农业生产技术的新发展。 地膜覆盖的保墒作用主要表现在地膜覆盖后土壤水分与大气交换受到地膜的阻隔，有效地控制了土壤水分向大气的蒸发。从土壤表面蒸发出来的水汽只能滞留在地膜内的小环境中，当早晚温度降低时就变成水珠，并不断滴落在膜下土壤上，再渗入下层土壤中，第二天温度上升。土壤水分再次蒸发，温度降低时又凝结成水，这样周而复始，构成一个水气小循环，使土壤含水量明显高于不覆盖的土壤。另外，由于地膜覆盖后，地表温度升高，在无重力水的情况下，由于土壤热梯度的差异，促使深层水分向上移动，起了提水贮墒于土壤上层的作用。地膜覆盖后土壤含水量见表5—18。 从表5一18可看出地膜覆盖的提墒效果，越接近地面，含水量越高，覆膜保墒还可使土壤含水量变动幅度缩小，呈相对稳定状态，在干旱时，可相对减缓干旱程度(而在水涝时。根区湿度也不太大，这将有利于稳产高产。 此外，地膜覆盖也有增温保温、改善土壤的理化及供肥性状、增强光合作用等作用。这些作用与土壤墒情也有—定的影响: 地膜覆盖由于水、肥、气、热条件较好，作物生长发育良好，生长速度快，苗期缩短，开花期结实期提前，产量增加，品质改善。尽管塑料薄膜覆盖生产成本较高，但由于产量增加、品质优良，最终的经济效益还是提高。 地膜覆盖在旱地主要应用于旱肥地和旱寒地区或麦棉套播地区，农作物有小麦、玉米、棉花、花生、甘薯、马铃薯、甜菜和蔬菜、瓜果等方面，通过试验都有明显的增产效果，山西省沁水县从1984—1987年连续3年进行小麦地膜覆盖试验和推广，获得大幅度增产(与对照田比较3年平均增长幅度为112,一230,。山东省胶南县农技站从1981年开始试验岭坡地花生覆膜栽培技术，摸索出了一套花生覆膜稳产高产配套技术，使在1986年严重干旱情况下(1986年1—6月中旬仅降雨33.8mm)，全县8万亩覆膜花生平均单产398.1kg(比不 29 覆膜的平均增产l15(4kg。豫西北部山区，—年只能种一茬春玉米(每亩产量一般为150一160 kg，l 987年推广春玉米盖膜技术后，产量比常规露地种植增加30,,50%。地膜覆盖甘薯也使其产量提高50,以上。棉花覆膜后每亩增收皮棉15,45?，增产5()%以上。 地膜覆盖虽能调节土壤水分，但不是任何土壤水分条件下覆盖都是有效的，对各种作物都有一个极限值。如棉花覆膜，若耕层土壤水分低于12,，即使覆盖，播后也不出苗，因而12,即是棉花覆盖时土壤水分的临界值(露地条件下，种子萌发出芽的下限为15%:因此(地膜覆盖时还必须注意土壤水分应不低于临界水分值，否则达不到保墒提墒的预期目的。 (四)化学覆盖保墒技术及保水剂应用 1(化学覆盖剂 化学覆盖是利用高分子化学物质加工成乳剂，喷洒到土壤表面，形成一层覆盖膜，可阻止水分子通过，从而抑制丁上壤水分蒸发。苏联是最先使用农田化学覆盖剂的国家(1933年开始)，到60年代，化学覆盖已引起很多国家的重视，美国、日本、法国、印度、罗马尼业、比利时等l0多个国家都在农业生产上应用推广化学覆盖技术(增产效果达10%一30,。我国在60年代开始试验讲究，已制出小少配方，有的已在生产上应用，因所用的原料不同，化学覆盖剂(或称土面抑制蒸发剂)有合成酸查制剂，天然酸渣制剂，沥青制利(渣油制剂等品种，其中以合成酸渣制剂和沥青制剂效果最好。在沈阳、兰州、河南、湖北、陕西、山东、浙江等10多个省市试验推广，证明具有保墒、增温、抗御风蚀水蚀、提高作物产量的显著效果。化学覆盖剂的一个特点是，对土壤水分蒸发有阻隔作用(却不影响降水渗入上壤，这是与塑料薄膜不同之处。这一特点有利于作物迅速有效地利用自然降水。减少膜上积水蒸发， 化学覆盖剂商品是制成高浓度的乳状液，使用时加水缓慢稀释到一定倍数(只能按规定倍数稀释、否则会破乳不能使用)成为稀释乳状液，然后用压力喷射机均匀洒在土壤表面(每亩喷量为80—150?，经I,2小时，脱水破乳形成不规则的、层状的、连续的多分子薄膜。 化学覆盖剂在抑制土壤水分蒸发，提墒保水，提高土壤含水量方面有很显著的作用、抑制突然水分效果，通常用抑制率表示; 用沥青乳剂覆盖试验，测得其抑制率达14(71,一32(31,;0,15cm和1m土层内，土壤含水量分别增加19(33%一27(44,和l0,左右。同时，覆盖后由于蒸发强度低，土壤水分损失缓慢，土壤水保持较稳定状态，在干旱条件下不致使作物在下次降水之前因干旱而死亡。化学覆盖后，顺水势梯度由深层移动到表层的土壤水，本能散发于大气中，而在膜下聚积凝结，成液态水又重返回土中，如此循环往复，使耕层土壤水分含量增加(超过不覆盖的地: 此外化学覆盖剂也还有提高土壤温度，改良土壤结构，促进作物生长发育的作用。 2保水剂应用 保水利是具有较强吸水能力的高分了材料。能吸收为自身重量数百倍甚至上千倍的水分(它的特点是吸水速度快，吸水膨胀后生成凝胶，不易失水，即使加压，所吸水分也不易离析出去，他在干旱环境下能将所含水分慢慢释放出来，供作物生长利用，并具有反复吸水和渗水的性能。70年代美国首先将保水利应用了农林业生产。我国继美国、日本、西欧之后，于80年代初开始研究并相继研制出各种类型的保水剂，近年来 一些农业科学研究机构和农业生产单位已开展保水剂在农业应用上的研究和推广(到1988年遍及25个省、市、自治区，面积达50万亩，取得了许多成果。 保水剂有不同类型的产品，从制品的形态分有粉末状、纤维状、片状;从原料分有淀粉类、纤维类、合成聚合物类。 保水剂的作用如下:? 提高土壤吸水能力，增加土壤含水量、保水剂吸水和保水能力，主要由于保水剂分子内部拥有大量的可电解的羟酸盐基团、是吸水的动力。另外它是低交联 30 物质，吸水后网状结构撑开，蓄水空间加大，持水能力增强。保水剂与盐粒一样小，与土壤大颗粒混合后、遇灌水或降水，保水剂便吸水膨胀，在土壤中形成—个个“小水库”。当土壤干旱时小水库逐渐释放出蓄有的水分，供植物根系吸收，保水剂恢复原状再遇灌水或降雨又能吸水形成“小水库”。河北省农科院土肥所曾对天津化工学院和石家庄市化工研究所提供的保水剂，进行了吸水能力测定，含1g保水别的200g土样加140 ml水达到饱和，而不含保水剂的土则加70m1水即达饱和，表明含有保水剂的土壤吸水量增加1倍。? 增强土壤保水能力，降低土壤水分蒸发量和土壤水分渗透速度。国内许多试验证明，保水剂一般可提高土壤持水力40,左右。同时，由于施用保水剂使土壤保持了大量水分，土天热容量增大，而蒸发缓慢，使土壤热损失减少，从而维持了较稳定的土壤温度。使白大最高温度偏低，夜间最低温度偏高，昼夜温差减少，早春最低温度可比不含保水剂土壤高，晚秋地湿下降缓慢，夏季最高温度比不含保水剂的低，抑制了土壤温度骤升骡降。但保水剂对地温差的影响随着土层的加深而减弱。还观察到，在作物生长中、后期，保水利对地温的影响不如前期显著。? 改善土壤结构。保水剂可以改善土壤团粒结构。保水剂在土壤中吸水膨胀，把分散的土壤颗粒粘结成团块状，使土壤容重下降，孔隙度增加、调节上壤的水、气、热状况，使其向有利于作物生长方向变化。? 提高土壤保肥能力。保水剂的保肥能力是因为它不仅具有表面分于的吸附、离子交换作用，而且肥料液中的铵离子能被保水剂网状结构中大量的可解离的离子交换，大量的羧基还能吸引或络合肥料成分，同时保水剂还能以“包裹”的方式把土液中铵离子包裹起来，以减少化肥的淋失。但这样会使得保水剂失去亲水性，降低保水剂的吸水能力，所以保水剂不能与带有锌、锰、镁等二价金属肥料混施，但可与硼肥、钥肥、钾肥、氮肥混合使用。 保水剂在农业中的应用技术有以下几种:? 种子涂层(包膜、拌种)。将保水剂与水在搅拌下配成—定浓度的涂层液，将种子慢慢放人，搅拌混合均匀，放在水泥地上或干土上晒干(种子表面即形成一层薄膜，然后播种。保水剂的用量根据种子的播量而定、粮食作物和棉花种子，采用种子重量的0.5,一1,为宜。种子用保水剂涂层后，相当于给种子穿上了一层高分子吸水材料的外衣，使种子周围含水量较高，能供给幼苗生长所需要的水分、缓和昼夜地温剧烈变化，减少土壤病菌危害，促使种子早发芽、早出苗。? 根部涂层，此法用于树苗、花卉幼苗、菜苗的贮存、移栽和运输。苗木挖出后洗去根部泥土，将保水剂和木屑以1:1重量比例混合，附于根部(把苗木捆扎成束，将其根部装人刺有小扎的聚乙稀袋中，冉放人水中浸渍2小时，充分吸水后定植，也适于长途运输。? 插条涂层。应用于甘薯秧苗栽植、果枝繁殖、树枝插扦等。保水剂与水以1:1的比例混合，将剪好的插条放人调好的保水剂胶状水分散体中，插条沾上保水剂后取出稍晾干后即可栽值。? 种子造粒。它可使小粒种子大粒化，适于精量播种(也提高飞播造林、飞播种草的经济效益。用o(3,一0.5(重量)的保水剂水分散体浸种，使种子表面有一定粘性，用60目过筛土壤细粉与0.5%—1%(占土壤重)的保水剂掺合均匀。然后将种子和掺合土铰1:2—3的比例荸荠式制丸机中进行造粒(在造粒过程中，不断喷洒o(1,一o(3,聚乙稀溶液，以增强造粒强度，? 保水剂掺入土壤。将耕作土与0.3%—0.5%(重量)的保水剂混合放在耕作层作为苗床土，提高土壤保水能力。? 地面喷洒覆盖物，格保水剂与水混合，用喷雾机洒在土壤表团(使其与地面覆盖物粘合在一起，可降低土壤被侵蚀的程度;又可向作物提供充足水分。? 流体播种。这是近年欧、美、日采用的一种新工艺。它的做法是，将催芽种子和保水利胶液按适当比例混合后，用流体播种机播种。因有弹性的保水剂胶液流体，因而在播种时不会伤害已出芽的种子。近年来我国也已试验研究了这种新技术，河南省镇平县农技中心1992年以来试验研究了小麦流体播种新技术，结果证明，在播后一直未下雨的情况下，土壤含水量不足12.3%时流体播种4—5天即达全苗(出苗率提高7,。 31 保水剂价格昂贵，直接施人土壤中在当前经济条件下尚难做到，但若用种子涂层、苗木根系涂层、种子造粒等方法效果也还是令人满意的。 3(抗蒸腾剂应用 抗蒸腾剂用来抑制作物蒸腾，减少土壤水分损耗，起保水、节水和缓解干旱的作用。有以下几种:? 抑制气孔开放的代谢型抑制剂。黄腐酸(FA)、甲草胺、整形素等是效果较好的代谢型抑制剂。作物上施用这种抑制剂后，作物叶片气孔开张度明显缩小，使蒸腾减弱。我国很多地区进行了黄腐酸(抗旱剂一号)小麦拌种和喷施试验。都获得增产效果。河北省农科院粮油作物研究所在不同地区4年的试验证明:小麦用抗旱剂1号拌种后，能提早出苗，培育壮苗(一般增产9(3,一13(3,;用抗旱剂1号喷施小麦，增产16(6,。中国农科院农业气象研究室在商丘地区进行抗旱剂1号小麦拌种和喷施试验，平均亩增产分别为17(1,和12(6,。? 薄膜型蒸腾抑制剂。叶面喷施乳胶、硅酮、石蜡等高分子物质，在叶的表面形成极薄的薄膜盖住气孔使蒸腾下降25%以上。?反射型抑制剂;这种抑制剂喷在作物叶面上后，能对阳光起良好的反射作用，使叶面温度降低，土壤和作物受热减少，从而减少蒸散量。目前最廉价的反射型抑制剂是高岭土，旱地小麦每亩喷施l 5kg高岭土，叶温下降1—2(5?，蒸腾速率减缓，产量增加，增产幅度为16.5一27.7%。 三、少耕、免耕法 少耕、免耕是近40年发展起来的新的耕作法。由于传统耕作法是以铧式犁为主连年耕翻，随着土壤熟化和土地利用时间的延长，出现了种种弊病。如长期用铧式犁进行同耕层耕翻，使土壤团粒结构遭到破坏，有机质含量下降;形成坚硬的犁底层影响土壤蓄水能力和作物根系生长发育;耕翻使土壤失墒大，裸露地表风蚀水蚀大;机具下地次数多、土壤压实严重，不仅耗能多、成本高，又常误农时。这些弊病反而使作物失去了适宜的生长环境(影响产量和经济效益。1943年美国农学家福克纳(Edwamd H(Falkner)首先明确否定了犁耕的必要，50年代初开始小面积进行减少土壤耕作措施的试验，60一70年代，免耕法已引起世界范围的重视(并在各国广泛进行试验研究。我国自古以来就有免耕农业的传统(宋朝吴译总结了“地久耕则耗”的经验，采取稻麦轮换一季免耕的方法。又如四川的禾根豆，江苏的板茬麦，绿肥，蚕豆和包心耕法种麦;东北环扣耕法;西北的砂田法都有悠久的历史。近年来少耕免耕法的试验研究也在各地广泛开展。 (一)少耕、免耕的特点 少耕、免耕是相对于传统耕作法而言，主要是以不使用铧式犁(有壁犁)耕翻和尽量减少耕作次数为主要指标。从尽量减少耕作次数发展到一定年限内免除一切耕作，用特定的免耕播种机一次完成破茬、松土、开沟、播种、施肥、撤药、覆土、镇压等项作业，在以后的作物全部生育期中，除采用除草剂控制杂草外，不再进行任何田间作业，直到收获。它的理论基础是在尽量减少耕作次数的条件下创造出良好种床、符合种子发芽和作物苗期生长所要求的苗床条件，不是简单地减少或取消耕作次数， 少耕法是尽量减少耕作次数或缩小耕作面积(如只在播种行上进行整地作业，目前国内各地采用的少耕法多种多样，如深松耕法、轮翻耙茬播种、旋耕播种、深松耙茬播种、耙茬垄播种、免中耕法等。耕地和播种复式作业， —次完成几个作业项目，也属少耕法。 免耕法是用生物措施代替土壤作业，用化学措施代替除草、翻埋害虫和病菌等作业:其特点是:?“ 生物耕作”代替机械耕作。传统耕作是用机械物理法改变土壤结构、免耕法依靠生物的作用，通过植物根系穿插和土壤微生物的话动，创造适宜的作物生长环境。? 有残茬覆盖。这是免耕法的重要环节。? 要与化学除草剂相结合。故实行免耕的条件有三:一是必须有覆盖物;二是应用除草剂;三是有免耕机具。其中覆盖物是先决条件，通常是把前茬作物收获后的秸秆切碎还田覆盖:也可用被杀死的覆盖作物作地面覆盖物(即种植一种生长迅速，短时期能全部覆盖地面的作物，然后喷洒除草剂将其杀死，在枯死的覆盖作物下 32 即可进行所需作物的播种了。还可用生物覆盖，即将覆盖作物套种在作物行间。既可增加绿色体，获得鲜草，又可起保持水土的作用。 (二)少耕、免耕的作用 少耕、免耕覆盖由于不翻动土层，尽量减少耕作次数(从而减少土壤水分蒸发和水土流失，提高蓄水和保墒能力;不翻动土层，相对降低了土壤透气条件和好气性微生物的活动，减缓有机质分解速度，增加有机质的积累(起改土培肥作用;由于减少耕作次数和机具对土壤结构的破坏作用、土壤有机质提高，使土壤水稳性团聚体含量增加(改善土壤结构;不翻动土层。又有地面覆盖和撒施除草剂，下层杂草种子得不到发芽条件(杂草逐年减少;地面覆盖(防止了风烛、水蚀。总之，少耕、免耕法运用生物、化学和上壤白然物理特性规律，能为农作物创造良好的土壤环境。国内外多年的试验实践，也都证实少耕、免耕法能满足农作物对土壤环境的需求达到稳产高产的目的“如美国俄亥俄州用免 2耕法连作玉米9年平均增产8.3,，水土流失只有0.3t/h?，而传统耕作法为则24.2t,hm。据我国山西省农科院士肥所从1990年开始在玉米产区所进行的旱地玉米(高粱)免耕整桔秆半覆盖栽培试验结果看、比传统耕作增产13.55%一190.9%，平均增产30.9%;土壤含水量比传统耕作高1—4个百分点，水分利用率提高0.13,0.5?/(?.亩)，另外;由于少耕、免耕减少了耕作次数，省时，省力、有利于复种，叫抢墒枪时播种，节约能源，降低成本(提高经济效益，如山西省玉米免耕整秸秆半覆盖栽培试验结果表明，每亩可提高经济效益65一76元。另外，由于少耕、免耕减少耕作次数或一次完成多项作业，减少机具下地次数，从而减轻土壤压实。 (三)少耕免耕技术应用 应用少耕、免耕必须考虑和创造诸多因素要求(才能取得良好效果。少耕法不是孤立进行的(还需要与其它农业技术措施(如横坡作，垄作等)和农田基本建设等紧密配合，才能充分发挥抗蚀保土和增产作用;还需要作好培肥土壤，增加有机质含量(才能持续利用。少耕无时间和数量的约束，形式内容多样，无一定模式，应借鉴国内外经验按照各地土壤、气候条件的不同。因地制宜地建立与之相适宜的少耕耕作体系。 免耕法首先用在玉米种植上取得成功，接着在大豆、棉花、花牛、小麦、烟草、高粱、饲料作物及甜菜和一些蔬菜上用免耕法栽种也获得了成功。 免耕法对除草剂要求较高，它需要除草剂连续起作用。即播前必须完全消灭耕地的各种杂草，可用广谱的非选择性的且残效期很短的除草剂，使播前除掉各种杂草而不危害种子和幼芽;待作物出苗后。需用高选择性的长效除草剂，以压倒杂草而不伤害幼苗生长。几种除草剂在结合应用时不同剂量和顺序组合，需从土壤水分和温度、降水量及其变化规律对除草剂作用和渗透速度的影响方面加以考虑和排列，以适合现实的土壤、气候、作物和耕作制度等条件。也可利用作物搭配的学问(科学地选择主作物和间、套种作物或填闲作物。使快速生长的作物的竞争能力压倒杂草。苗期生长缓慢或成熟期长的作物，只能在高效的选择性强的除草剂保护下生长。如果在雨季来到之前种植生长快的绿肥作物(用加大播量或大量肥料促使其繁茂生长，以抑制同期杂草滋生也很有效。但对根茎繁殖的多年生杂草和禾本科杂草，则需要付出极大努力去防除。 地面覆盖是免耕的重要组成，免耕法增产的原因主要是秸秆覆盖而不是免耕，免耕不覆(反比传统耕作减产，覆盖度直接影响少耕、免耕效果。美国俄亥俄州曾作过—个田问试验，覆盖度为90%时，其产量比覆盖度为50,时高50,以上，据山四农科院士肥所的试验结果，每亩覆盖干秸秆400一500?就有显著增产和蓄水效果，随着覆盖量的增加，产量和蓄水都有增长趋势，但幅度不大，不明显，所以认为亩产300?以上子粒的玉米实行就地覆盖，—亩盖一亩较合适。覆盖秸秆的长度要求在10cm以下，铺撒均匀，小麦收获时(留茬高度应控制在10一20cm。 免耕覆盖对土壤条件要求严格。对排水不良的粘性土壤则不宜用免耕法 因为面耕不切断土壤深层毛细管(而土壤水分义不易蒸发(因而会造成含水率过高，再遇阴雨天气、使粘 33 性土壤易造成雨涝渍害。在起伏不平的坡地上则免耕法常常比平翻法优越，在坡度为20%左右的坡地上，采用免耕法可以减轻水蚀。 连续数年免耕，可能由于有机肥施用不足，化肥施用比例过大(使土壤环境破坏:免耕机播作物扎根深度小于耕翻地块，冈而土壤深层的微量元素不易被作物吸收(造成表层微量元素不足;连年免耕作业、土壤容重增加(孔隙度减少(土壤会越来越板结。由于上述种种原因，使连续数年免耕作业的地块(作物减产。免耕不是永远不耕、而是在一定年限内免耕，根据不同的土壤结构，应有地耕翻免耕作业地块(—般粘性土壤2,3年耕翻—次，壤性和沙性土壤3—4年耕翻—次。另外(应合理轮作，尽量避免连续2年种同一种作物。这样既可合理利用土壤养分，又可抑制杂草增长， 免耕作业还应注意精选良种、控制播量、及时开沟、合理施肥和化学除草等配套技术. (四)少耕、免耕机具 免耕作业首先需要有免耕播种机，其次还需有与其配套的锤式切碎机，扇形喷头的喷杆式喷雾机等。免耕播种机由于是在茬地上播种(所以不同于普通播种机，各地研制的少耕、免耕播种机有多种，根据各地推广介绍资料列出以下几种: (1, 2BQM一6气吸式免耕播种机由北京农业大学研制，石家庄农机厂生产:1987年通 过鉴定。主要技术指标 2)2BJ一3免耕精量联合播种机 由西安农机厂生产，悬挂式(可与各种小型拖拉机配套使用，适合我国北方中原地区应用。主要技术指标; (3)ISMG-185型深松灭茬旋耕机 山西太原市农机研究所和太原新城农机厂—共同研制，1993年11月通过鉴定，适宜于北方地区夏季小麦收获后复播其他作物;秋季高粱、玉米收后抢种小麦。 主要技术指标 34 (4)2BJ2Y一2型硬茬播种机 由河北省石家庄市农机厂生产，用小麦收后在硬茬地精量播种玉米、大豆、花生等作物。可同时完成破茬开沟、精量播种，同位深施肥、镇压等作业。行距、肥量可调整。更换不同的工作部件，可组成中耕追肥、中耕锄草多种作业状态。 主要技术指标 (5)新型免耕机具一一深松旋耕机 黑龙江省白桦耕作机械厂研制、是在旋耕机基础上与深松机具组合(即能对土壤进行深松，又能将土壤表层耕松打碎，适于麦茬地、豆地上耕作。 主要技术指标 (6)2BY一3型玉米免耕播种机 由河北省无极县机电厂生产、用于麦茬地直接播种玉米。一次完成开沟、施肥、播种、镇压、覆土等作业，种肥分隔。更换专用排种盘，还可条播大豆、高粱、谷子等。播施化肥仅适用流动性好的粒状化肥— 主要技术指标 35