秸秆覆盖条件下土壤水分与畦灌灌水质量研究

我中心2006届硕士研究生吕雯同学，在导师吴普特研究员的指导下，经过三年努力完成了保墒灌溉的节水增产机理及其效应研究

                                 摘  要
    水资源缺乏已成为我国经济社会发展的最大限制因素。我国是农业大国，农业灌溉用水量约占全国总用水量的70%以上,农业用水水源开发难度加大，农业中却存在用水效率低，浪费严重的问题，并日益向工业化生活用水方面转移。与此同时在农业生产过程中作物废弃秸秆因堆放问题及焚烧带来的空气污染和土壤干化等环境问题已引起人们的重视。为实现水资源的可持续利用，促进生态环境的良性发展，国内学者提出了将旱作农业中较为成熟的保墒措施和灌溉农业中的节水灌溉技术进行有机集成，形成新的保墒灌溉农业节水技术新体系。秸秆覆盖技术在灌区的推广获得了较好的节水增产效果，但结合秸秆覆盖条件下的灌水技术试验理论还很薄弱，尚未形成完整、有效指导生产的技术理论体系。因此，本研究通过在杨凌田间灌溉试验就秸秆覆盖土壤水分特征与灌水质量进行了探索性研究，优化了秸秆覆盖畦灌灌水技术要素组合，初步得到了以下结果：
    （1）冬小麦生育期间不同秸秆覆盖模式下，土壤水分垂直变异系数大小顺序为传统翻耕（0.1376）>浅旋覆盖（0.1360）>传统覆盖（0.1309）>深翻覆盖（0.1265）>免耕留茬（0.1167）;免耕覆盖土壤水分贮存量(342mm)最高，浅旋覆盖(289mm)、传统翻耕(287mm)土壤水分贮存量相对较低，深翻覆盖(307mm)、传统覆盖(300mm)土壤水分贮存量相对居中。
    （2）畦长、单宽流量、坡度等技术要素对秸秆覆盖灌水效率与灌水均匀度有显著影响。在陕西机井灌溉畦田，土壤为中壤土，入渗能力中等时，单宽流量3～4 L/(m•s)、坡度3~4‰的畦田秸秆覆盖的畦田，适宜畦长L≤25m；单宽流量4～5 L/(m•s)、坡度4~5‰的畦田秸秆覆盖的畦田，适宜畦长L≤40m；当畦长在45m～50m，坡度3～4‰范围时，单宽流量qin应在6～9 L/(m•s)的范围内选择。在陕西关中农用灌溉机井出水量多在15～20 L/s范围内，因此实施秸秆覆盖灌溉田块的畦宽应选择2～3m为宜。在秸秆覆盖畦田，建议畦田坡度控制在4～6‰范围内。畦尾反坡对均匀度影响不显著，却对灌水效率作用明显，应加强耕作管理，尽量消除畦尾存在的地面反坡。
    （3）秸秆覆盖畦田灌溉水流推进过程可用本文采用的零惯量地面灌溉模型描述，该模型模拟水流运动的精度随畦长的增大有所降低。
    （4）试验研究表明，秸秆覆盖畦灌技术的实施，水流在田面推进时间增加，灌水量加大的同时，由于其对土壤浅层物理结构的保护，增大了土壤保蓄灌溉水能力，并不是绝对地降低灌水质量。在现采用的不同技术要素组合中秸秆覆盖灌溉提高了部分畦田灌水质量，并在提高畦灌均匀度方面有显著的作用。因此，秸秆覆盖畦灌应采用优化的技术要素组合来提高灌水质量。