全 文 ： * ?国家高技术研究 ( 863) 发展计划项目 ( 2001AA242051) 部分研究内容
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收稿日期 : 2004-10-09 改回日期 : 2004-11-23
抑制农田土壤蒸发的研究进展 *
张清涛 邱国玉 ** 李 莉 王丽明
(北京师范大学资源学院 北京 100875)
陈素英
(中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050021)
摘 要 阐述了节水农业措施(覆盖、耕作方式、种植方式和灌溉制度)对农田土壤蒸发的抑制效果 ,并分析其抑制
土壤蒸发的机制和减少土壤蒸发的可行途径 , 指出今后该方面的研究重点。
关键词 农田土壤蒸发 节水农业措施 覆盖 耕作方式 灌溉制度
Advances in the inhibition of soil evaporation in farmland . ZHANG Qing-Tao, QIU Guo-Y u, LI Li , WANG Li-Ming
(College of Resources Science and Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China) , CHEN Su-Ying
(Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of
Sciences, Shijiazhuang 050021,China) , CJEA ,2006,14(1) :87～89
Abstract The effects and mechanisms of different water saving agricultural practices( mulching, cultivating practices,
planting treatments and irrigation treatments) on preventing soil evaporation and the possible measures that should be
emphasized in the future are discussed .
Key words Soil evaporation in farmland, Water savingagricultural practice, Mulching, Cultivating treatment, I rrigation
treatment
(Received Oct . 9, 2004; revised Nov . 23, 2004)
我国人均占有水资源量仅及世界水平的 1/ 4,农作物水分利用效率仅为发达国家的 1/ 2 左右 [ 1 , 2] , 总体
而言因缺水造成的经济损失超过洪涝灾害。贾大林[ 1] 认为若科学发展节水农业 , 至 2030 年可使我国灌溉
水利用率达 0. 6～0.7, 可增产粮食 1.2 亿 t。研究表明冬小麦生长期间土壤蒸发耗水量约占总蒸散量的
30%左右[ 3 ,4] , 土壤蒸发耗水不参与作物的生理活动 ,为无效耗水 , 为此研究了覆盖、耕作方式、种植方式、灌
溉制度等不同农业措施对土壤蒸发的影响[ 25～27] , 为减少土壤蒸发提供依据。
1 覆盖方式对土壤蒸发的影响
朱自玺等 [ 5] 从能量平衡角度解释了覆盖的保墒机理 , 即土壤覆盖后农田乱流交换系数和显热通量增
大 ,潜热通量减小 , 亦即用于土壤蒸发的能量减小 ,从而减少了土壤蒸发。地膜覆盖和秸秆覆盖是 2种常用
覆盖方式 ,地膜可隔断土壤与大气间的水分交换 , 有效抑制土壤蒸发 , 并保持均衡的土壤水分分布 , 提高地
温 ,使作物成熟期提前。但地膜覆盖亦存在一定缺点 , 刘小兰等[ 6] 研究表明 , 不合理的长期覆盖会导致作物
产量下降 , 且未及时清除的废旧薄膜还会污染土壤和环境。姚建民等[ 7] 研究发现 , 天然降水中 < 10mm/ 次
的降雨发生频率占 70%左右 , 该部分水极易被蒸发掉 ,多为无效降水 , 渗水地膜即为提高小雨量降水资源利
用率而研制的。王进鑫[ 8] 研究表明 , 高分子吸水剂与渗水地膜在抑制土壤蒸发方面具有较强的互补性。土
壤含水率较高的干湿交替阶段是吸水剂抑制土壤蒸发的最佳时期 , 而渗水膜的抑蒸作用主要发生在土壤含
水率较低的持续干旱期。对持续干旱与干湿交替并存的干旱、半干旱地区 , 高分子吸水剂与渗水膜联合应
用将大大减少土壤蒸发。秸秆覆盖能减少到达土壤表面的辐射和风速 ,故能减少土壤蒸发[ 28 , 29] 。据王会肖
等[ 3] 试验 , 秸秆覆盖对土壤蒸发的抑制率高达 50%。张喜英等 [ 9] 发现 ,用秸秆对行距大的作物进行覆盖 , 其
第 14 ?卷第 1期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .14 No .1
2 0 0 6 ?年 1 月 Chinese Journal of Eco-Agriculture Jan ., 2006
减少土壤蒸发的效果更为明显。留茬 (30～35cm) 是特殊覆盖耕作措施之一 , 麦茬对玉米田土壤蒸发的抑制
作用一直延续到玉米成熟 ,玉米抽穗前的作用更为明显[ 3] 。秸秆覆盖的不利因素之一是春季可能会阻碍土
壤温度的回升。陈素英等[ 10] 用玉米秸秆覆盖冬小麦试验结果表明 , 覆盖使小麦返青期地温下降 , 有可能引
起减产。秸秆覆盖比地膜覆盖成本低 ,有利于环保 , 能更有效利用雨水、提高土壤肥力。考虑到环保和农业
可持续发展的要求 ,应大力推广秸秆覆盖。
2 保护性耕作与种植方式对土壤蒸发的影响
保护性耕作包括旋耕 (少耕 ) 、免耕、种植覆盖植物等技术。旋耕 ( 少耕 ) 是针对深耕 ( 传统耕作 ) 而言的
一种不用铧式犁耕翻、不破坏土壤、将耕作程序减少到作物生产所必需的耕作方法[ 11] , 其耕作层为 0～
10cm。随农田耕作机械的改进 , 旋耕具有适耕期长、宜于整地和播种等优点 , 近年来在小麦产区被广泛应
用。傅兆麟等[ 12] 发明了全田均匀旋耕播种技术 , 不仅有利于作物种苗成活和生长 ,且能有效抑制土壤蒸发。
免耕是指用免耕播种机在茬地上豁开一条窄沟后播种 ,沟宽度和深度能达到给种子适当覆盖 1层土即可 ,而
作物残茬几乎原封不动保留在地面。相对于传统耕作而言 , 免耕能减少土壤表面蒸发 , 改善土壤湿度 , 保证
浅播种子均匀发芽并满足作物早期生长需求 [ 11] 。20世纪 30～40年代美国将大量草原开垦成耕地 , 破坏了
原生植被 , 造成严重的土地荒漠化 , 导致阿玛里罗草原发生黑风暴。大自然的报复使人们认识到人类与环
境协调发展的重要性 , 从而提出保护性耕作这一命题[ 11] 。大力开展保护性耕作技术研究 , 建立试验示范区
并推广到中国北方旱作农业区 ,将是防治土地荒漠化和保持土壤水分的有效途径之一 [ 11] 。
不同种植方式对土壤蒸发和水分利用效率影响不同。相同种植密度下东西行向收入了较多的净辐射 ,
东西行向玉米的土壤蒸发比南北行向多 [ 13] 。任中兴等[ 14] 对沟麦和畦麦的研究表明 , 与畦麦相比沟麦蒸发
耗热量减少 2%～7% , 田间蒸发量减少 3%～11%。刘耀武等 [ 15] 研究表明 , 垄植 + 地膜处理可减少土壤蒸
发 ,改善作物根系周围的土壤水分状况。合理调整种植结构也可起到抑制土壤蒸发的作用。刘洪禄等 [ 16] 提
出 ,北京市作物种植结构调整趋势应为水稻类蒸发大、耗水多、单位面积净效益不突出的作物 , 其种植面积
应削减为零 ;牧草类土壤蒸发小的作物 , 应扩大种植面积。包翔等[ 17] 研究表明 , 农、林、草结合的复合生态系
统能显著改善农田小气候 ,林木可降低风速、减小蒸发速率 , 从而大幅降低土壤蒸发量 , 有利于干旱春季农
作物种子萌发和幼苗生长。罗盛国等[ 18] 研究表明 , 种植作物时施用高分子树脂能抑制土壤蒸发 , 在蒸发开
始后 30d内 ,施用高分子树脂的砂土比未施砂土总蒸发量减少 48. 5～132.5g,平均日蒸发量减少 17. 17%～
46.9%。室内蒸发条件下树脂用量高的处理其抑制蒸发的效果较佳。高分子树脂发挥保水作用的时间至
少可长达 2个月左右 ,可充分保证种子萌发及幼苗生长的需要。
3 灌溉制度对土壤蒸发的影响
灌溉制度包括灌溉时期、次数和方式等内容[ 30 ,31] , 一般而言作物水分临界期灌溉比其他时期灌溉收效
更高 [ 19 , 32] 。非充分灌溉[ 20 ,33] 是指在作物需水非关键期不供水或少供水 ,把节省下来的水用于满足更大面
积上作物关键期需水要求。相对于传统的大水漫灌而言 , 非充分灌溉由于采取了适时适量灌水 , 能大大减
少土壤蒸发。张喜英等[ 19] 冬小麦盆栽试验表明 , 返青期各水分亏缺处理对小麦产量基本无影响 , 说明返青
期不是冬小麦的水分临界期 , 若此时灌溉反而会由于表层土壤含水量升高而增加土壤蒸发。相关研究表
明[ 21] , 典型半干旱地区播前灌溉有利于土壤水分下渗 ,使生长期土壤表面干燥 , 能有效抑制土壤蒸发。我国
农民群众在生产实践中创造了“坐水种”的方法 ,即在种穴内浇少量水、下种、覆干土 ,既湿润了种床 , 又防止
了土壤水分蒸发。试验表明[ 22] 采用“坐水种”方法灌水量为 45～75m3/ hm2 远低于普通灌溉量 , 还可明显减
少土壤蒸发。调亏灌溉是根据作物遗传学和生态学特征 , 在某一生长阶段人为施加一定程度的水分胁迫 ,
以改变植物内部的生理、生化过程 , 达到提高水肥利用效率和改善作物果实品质的目的[ 23] 。郭相平等 [ 23] 研
究发现 ,玉米调亏期 ( 苗期 )间由于供水量减少 , 土壤含水量降低 , 表层土壤含水量更低 , 通常在毛管断裂含
水量以下 ,下层土壤中的水分只能以水蒸汽形式通过土壤孔隙向大气扩散 , 速度较慢 , 土壤蒸发量减少。张
喜英等[ 4] 经过 4年连续试验 ,建立了优化的冬小麦灌溉制度 , 减少生育期灌水次数 1～2次 ,从而降低表层土
壤含水量 ,抑制土壤蒸发。控制性作物根系分区交替灌溉法指灌溉过程中使土壤垂直剖面或水平面的某个区
域保持干燥 ,另一部分区域灌水湿润 ,如此交替 ,可减少 2次灌水间隙的土壤湿润面积 ,从而减少土壤蒸发[24] 。
综上所述 ,抑制农田土壤蒸发的研究已取得一定成果 , 但目前关于行距对土壤蒸发影响的研究尚较少 ,
行距对土壤蒸发有一定影响 ,又极易控制 , 易为农民所接受 , 应研究确定能够抑制土壤蒸发的最佳行距 ; 关
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于覆盖量和播种量如何搭配才能最大限度抑制土壤蒸发的试验亦尚未见报道。此外深入研究哪种秸秆可
避免降低冬小麦地温 ,有利于秸秆覆盖的大面积推广 , 且能达到作物增产的同时减少土壤蒸发的目的。
参 考 文 献 h
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