我的世界小麦自动农田 种植方式对冬小麦农田耗水特性的影响

　　摘 要：近年来，节水农业成为了一个新的研究热点。不同的种植方式对农田的耗水量有不同的影响。文章就种植方式在农业节水上的应用进行了综述，主要就覆盖栽培�垄作栽培和沟作栽培等方式对冬小麦的农田耗水特性进行了阐明。
　　关键词：冬小麦；种植方式；耗水特性
　　中图分类号：S512.11 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）03－0152－02
　　
　　1 目的意义
　　水是人类生存和发展不可替代的资源，是实现经济社会可持续发展的基础。随着世界经济的发展，人们对淡水的需求量有增多的趋势，世界水资源紧缺的形势日趋严峻。我国是世界上13个贫水国之一，淡水资源只占世界总量的8%，人均占有水资源量仅为2 200 m3，约为世界人均值的1/4，相当于美国人均占有量的1/6，巴西的1/19。从当前中国经济社会发展来看，水资源已迅速接近承载力的上限，水资源短缺问题将越来越成为我国农业和经济社会发展的制约因素。我国是农业大国，农业用水量占总用水量的70%以上。灌溉面积5 200万hm2，灌溉面积和用水面积均居世界首位。而我国农业用水效率却相当低，其中综合灌溉利用水系数仅为0.3～0.4，［1］而美国、以色列等农业发达国家灌溉水利用系数已达到了0.8～0.95。全国平均粮食作物灌溉水利用率为0.80 kg/m3，而世界发达国家已达到了2.0 kg/m3。［2］所以发展农业节水灌溉，实现水资源优化配置，是解决我国水资源紧缺的根本出路，是实现农业可持续发展的必然选择。
　　麦田灌溉是农业用水的主要方面，随着水资源的日益紧缺，一方面改旱地为水浇地的难度加大，另一方面水浇地麦田也面临水资源供需缺口加大，灌溉成本增加的难题，水资源不足已在很多地区成为限制小麦生产的主要因素。如何在不减产甚至增产的条件下减少灌溉定额，以提高灌溉效益，实现优质高产高效已成为我国小麦生产过程中的关键环节。据统计，冬小麦全生育期平均降水量不足冬小麦需水量的1/4，必须进行灌溉补水才能满足冬小麦正常生长发育对水分的需求。灌溉作为冬小麦耗水的重要补充，对于冬小麦生产的持续发展起着关键作用。而农用灌溉水的严重不足造成了冬小麦生产限水灌溉的特点，即冬小麦生长发育只能在一定程度的水分亏缺条件下进行。因此，加强冬小麦补水灌溉管理，提高有限灌溉水利用率，减少农田耗水显得尤为重要，这也成为近年来研究的热点。
　　2 国内外研究现状
　　2.1 小麦不同种植方式对农田耗水特性的影响
　　2.1.1 冬小麦地膜覆盖栽培对农田节水特性的影响
　　目前冬小麦地膜覆盖栽培已形成地膜穴播、地膜沟穴播、膜侧沟播等多种形式，是小麦栽培技术的重大突破。
　　据潘连公研究，地膜覆盖栽培耕层作物生长部位土壤含水量普遍高于露地条播。膜侧沟播因其良好的集流增墒和覆盖保墒效应，作物生长部位土壤含水量明显高于其他各处。膜侧＋穴播由于覆盖保墒效应较差，加之因密度比膜侧沟播高，蒸腾作用耗水较多而土壤含水量较膜侧沟播低，但明显高于穴播和沟穴播。沟穴播由于增加了集雨增墒性能，其土壤含水量高于穴播方式。因此，从土壤水分状况分析，各处理蓄水保墒性能膜侧沟播＞膜侧+穴播＞沟穴播＞穴播＞露地条播。［3］
　　目前生产上应用的地膜覆盖模式主要有两种：①平铺地膜膜上穴播模式（膜上穴播，甘肃模式）；②起垄覆膜膜侧沟播模式（膜侧沟播，山西模式）。据研究，地膜覆盖确实具有明显的保墒抗旱作用，其中又以沟播模式好于穴播模式，与露地条播相比，0～50 cm土层含水量平均高1.6个百分点，贮水量高10.4 mm，与穴播模式相比，分别高出0.5个百分点和2.9 mm，这与沟播模式具有一定聚水作用有关。［4］
　　旱地小麦起垄覆膜沟播技术与地膜覆盖穴播技术相比，操作简单，容易掌握，不会出现鸭嘴堵塞，造成缺苗断垄以及错位、压苗和掏苗等问题；同时对土地及整地质量要求也不像穴播技术那样严格，坡地上，也可结合水平沟技术进行种植。这既便于在生产中推广，保证产量，又能充分利用土壤水，减少水资源的浪费。
　　旱作农田沟垄覆盖集水技术是在农田上开沟起垄，垄上覆膜，沟内种植，增加作物生地段的地表集水量。莜麦地膜沟垄全生育期平均增墒值达1.3%～1.4%，相当于平均每次降水后增加3.8～4.l mm降水，比对照平均增墒10.3%～11.97%，在其他各生育时期均表现增墒，增墒值平均为0.7%～1.8%，最高达2.7%。并且还可减小沟内风速，抑制作物棵间的无效蒸散，减少土壤水分的无效损耗。［5］
　　秸秆覆盖是保墒增产、提高水分利用效率的有效措施。秸秆覆盖后，减少了作物生育前期的土壤无效蒸发量，把旱地土壤水分保持到作物需水的关键时期中后期，供作物有效蒸腾利用，使旱地农田土壤供水与作物需水协调，从而提高了作物的水分利用效率。朱遐龄［6］等人也得出相似的结果：越冬秸杆覆盖，不仅对当季小麦有显著的节水增产效果，而且后效良好，可为玉米适时播一次全苗创造良好的土壤水分条件，可节约一次玉米底墒水。在小麦－玉米两作区，实行玉米秸秆覆盖小麦，麦秸覆盖玉米，即上下两茬，两盖结合，可节水2～3次。因此是一项保墒节水增产、培肥地力的有效措施。对于黄淮海平原来说，小麦和玉米秸秆资源丰富，而水资源日趋亏缺，大力推行秸秆覆盖措施的应用前景十分广阔。
　　2.1.2 垄作栽培技术与节水
　　长期以来，传统灌区冬小麦的种植方式为传统平作，而灌溉方式则是大水漫灌。这与我国水资源短缺形成一对尖锐的矛盾。于是有人提出垄作栽培技术，这样灌溉水会集中在沟内，增加水分的渗透作用。据王法宏［7］等人研究，改传统平作为垄作，改传统平作的大水漫灌为小水沟内渗灌，不仅能增加光能截获量，而且使水分利用效率提高20%～30%。
　　垄作的种植方式对作物的水分利用效率有一定影响。垄作栽培在国内外均具有悠久的历史，研究大多集中在氮肥利用效率及其与产量的关系等方面，还有关于垄作减少坡耕地的水土流失和改良重盐渍草地的研究。
　　2.1.3 沟作栽培技术与水分利用
　　在大田范围内，农田水分的消耗主要有两部分组成，即作物蒸腾和土壤蒸发，蒸发量一般占总蒸散量的30%左右，被视为无效消耗。在沟灌条件下，由于改变了地表形状，蒸发面仅局限在沟内，从而使无效蒸发得以有效控制，最终减少蒸发量。
　　在沟灌条件下，灌溉方式可影响灌溉水在空间上的分布及时间上的稳定性。S. Amali等［8］研究了沟灌条件下连续灌溉、波涌灌溉及地下滴灌3种方式下棉田0～90 cm土壤水分在空间和时间上的差异。F.Abbasi［9］的研究结果表明沟内的水流深度对土壤水分含量有明显影响，以浅层土尤为明显，对深层土的影响较小。
　　在沟作条件下，由于灌溉水集中在沟内，水流对沟的侵蚀作用非常严重。据研究，大分子�阴离子化合物聚丙烯酰胺可提高脲酶、酰胺酶等土壤酶的活性，现已被广泛应用在灌溉水中，以此来减少由于沟灌而造成的土壤侵蚀。另外，灌溉水的质量可影响水分在沟内的渗透作用，据J.L.Kay－Shoemake［10］等研究，不同质量灌溉水的渗透速率可相差3.9×10－5 m3/min，渗透速率的下降主要与土壤溶液中溶质的吸附速率有关。
　　2.2 冬小麦耗水、产量形成与水分利用效率（WUE）的关系
　　水分利用效率作为作物与水分关系的一个综合指标，是冬小麦节水灌溉基础研究的中心问题。提高水分利用效率是冬小麦节水灌溉的基本目标。一般认为，在有限供水条件下，作物产量随耗水量增加呈线性增加，WUE则随耗水量的增加而降低；供水量相同而供水方式、时期不同，也会造成作物产量和WUE的差异。张岁歧等研究指出在水分有限的情况下，春小麦产量和耗水量之间呈显著线性关系，WUE随耗水量的增加而减少。可见精确灌溉甚至亏缺灌溉能够显著提高作物的WUE，但是水分利用效率这一指标仅具有平均意义，不能确切反映产量（或同化物生产）随水分消耗变化的动态过程。大量试验表明，［11］WUE最高值一般不是在供水充足、产量最高时获得，蒸散量或耗水量的增加，又往往引起WUE的下降，特别是产量变化百分率与水分消耗变化的百分率相对大小对作物水分利用效率有决定性的影响，二者比例大小是确定作物灌水效率的重要指标。
　　3 展望
　　随着水资源的日趋紧张，农业水资源总量不断减少，越来越多的区域将无法按照作物的需求供水，发展节水农业势所必然。通过大量文献查询表明，关于我国黄淮海地区冬小麦不同种植方式对农田耗水特性的影响尚缺乏系统的报道。在保证冬小麦产量和品质的条件下，研究冬小麦不同种植方式对农田耗水特性的影响，为黄淮海地区合理利用有限的水资源，发展节水高效农业提供科学的依据，从而真正寻求一种适合冬小麦节水高效的种植制度，为节水农业研究提供一个新的思路。
　　参考文献：
　　［1］唐华俊，罗其友，毕于运等.我国农业水土资源可持续发展战略［J］.中国农业资源与规划，1999（1）：5～10.
　　［2］段爱旺，张寄阳.中国灌溉农田粮食作物水分利用效率的研究［J］.农业工程学报，2000（4）：41～44.
　　［3］潘连公.浅山干旱地区冬小麦不同种植方式研究［J］.耕作与栽培，2002（5）：17～18.
　　［4］王凯，陈建耀.冬小麦水分耗散特性与农业节水［J］.地理学报，1997（5）：455～460.
　　［5］许振柱，于振文.限量灌溉对冬小麦水分利用的影响［J］.干旱地区农业研究，2003（1）：6～10.
　　［6］朱遐龄，甘吉生.冬小麦冬灌、秸秆覆盖、后期喷生长剂的节水增产效果［J］.北京农业科学，1994（1）：21～25.
　　［7］王法宏，王旭清，任德昌，曹宏鑫，董玉红，Ken.Sayre.水浇地冬小麦垄作栽培技术研究［J］.麦类作物学报，2004（2）：68～72.
　　［8］S.Amali, D.E.Rolston, A.E.Fulton, et al. Soil water variability under subsurface drip and furrow irrigation. Irrig Sci, 1997, 17: 151～155.
　　［9］F.Abbasi, J.Feyen, R.L.Roth, et al. Water flow and solute transport in furrow－irrigated fields. Irrig Sci, 2003, 22: 57～65.
　　［10］J.L.Kay－Shoemake, M.E.Watwood, L.Kilpatrick, et al. Exchangeable ammonium and nitrate from different nitrogen fertilizer preparations in polyacrylamide－treated agricultural soils. Biol Fertil Soils, 2000, 31:245～248.
　　［11］Dhinksa R S, Matowe W. Drought tolerance in two mosser, correlated with enaymatic defence against liquid peroxidation. Ecp Bot, 1981,32:79～91.
　　（编辑：尤俊丽）
　　
　　The Cropping Pattern’s Impact on the Water
　　Consumption Characteristics of Winter Wheat Farmland
　　Sun Chen, Sun Shujuan, Li Xuegang
　　Abstract: In recent years, water－saving agriculture is becoming a new hotspot. Different cropping methods have different effects on water consumption of farmland. The article reviews the cropping pattern’s application on agricultural water－saving, and mainly clarifies the water consumption characteristics of winter wheat farmland from the aspects of mulching cultivation, ridge cultivation and furrow cultivation, etc.
　　Key words: winter wheat; cropping patterns; water consumption characteristics