不同耕作方式土壤水分動態變化

劉武仁，鄭金玉，羅 洋，鄭洪兵，李瑞平，李偉堂

(吉林省農業科學院農業資源與環境研究所，長春 130033)

土壤水分是土壤的重要組成部分，也是植物的生命之源[1]。土壤含水量的高低不僅直接影響到作物產量，其數量和運動變化不僅直接影響土壤的形成和氣、熱狀況，還深刻地影響著土壤物理、化學和生物過程[2-3]。吉林省中部屬于東北平原中部的雨養農業區，因此，農田土壤含水量的高低對作物生長發育、產量及土壤特性尤為重要，大量研究表明，少耕、免耕等保護性耕作提高土壤含水率或者保墑效果好[4-7]。本研究在長期定位試驗條件下(1983年開始)，研究不同耕作方式下土壤水分的時間和空間變化規律，旨在吉林中部雨養農業區有效地保蓄土壤水分，提高東北黑土區旱田自然降水利用率和土壤水分利用效率，為提高我省糧食產量和可持續農業發展具有重要的理論和現實意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米品種2010年為良玉8，2011年和2012年為鄭單958。

1.2 試驗設計

1.2.1 試驗地概況

試驗田位于吉林省公主嶺市 (43°45′N，125°01′E)吉林省農科院長期定位試驗田(1983年開始定位)。年均太陽有效輻射4800MJ/m2，年均氣溫4～6℃，日照時數為 2800h，≥10℃有效積溫為 2860℃·d，無霜期140 d，多年平均降水567 mm，為典型的雨養農業區。該區屬于黏質黑土，土層深厚，質地均勻，儲水性能良好。作物為一年熟玉米。

1.2.2 試驗設計

①免耕：播種時采用免耕播種機窄開溝播種，種肥側深施，種、肥隔離。秋季收獲后留茬35 cm左右，不進行整地。

②翻耕：春季播種機播種，在拔節期進行追肥。秋季玉米收獲后，用翻轉犁翻地，茬子翻入土壤中，翻地深度為35～40 cm。

[本刊訊]2010年 1月 12日,上海市護理學會在北京西路 1623號召開了上海市紅十字南丁格爾志愿護理服務隊第一次工作會議。42個分隊的分隊長及骨干隊員共 90余人參加了會議。會議圍繞 2009年 9月服務隊成立以來的主要工作以及新一年的工作思路展開了討論和交流。代表們在陸冰隊長的帶領下進行了宣誓并領取了分隊活動用裝備箱及專用披肩。上海市紅十字會領導和上海市護理學會領導出席了會議并講話。各級領導對服務隊成立以來的主要工作給予了高度評價,并鼓勵志愿者在新的一年里繼續弘揚南丁格爾和紅十字精神,拓展志愿服務的內涵,從醫院走向社會,為更廣泛的人群服務。

2011年呈倒“N”型，4月22日至5月17日土壤含水率呈下降趨勢，出現干旱現象，從5月17日土壤含水率開始緩慢上升，8月20日達到最高，之后土壤含水率開始下降。

經方差分析表明(表1)，2010年播種前寬窄行(苗帶)0～10 cm土壤含水率差異除了與免耕差異不顯著外，與其他處理之間差異均達到顯著水平(p<0.05)；寬窄行(苗帶)10～20 cm 最高，與其他處理差異達到極顯著水平(p<0.01)，土壤含水率高低順序依次為：寬窄行(苗帶)、寬窄行(茬帶)、免耕、翻耕、常規耕作。2011年播種前0～10 cm土壤含水率高低順序依次為：寬窄行(茬帶)、寬窄行(苗帶)、免耕、常規耕作、翻耕，前三者與后二者分別存在顯著(p<0.05)與極顯著水平差異(p<0.01)；10～20 cm 土壤含水率高低順序與0～10 cm保持一致，寬窄行(苗帶)與常規耕作和翻耕處理差異達到極顯著水平 (p<0.01)。2012年播種前 0～10 cm 和 10～20 cm 土壤含水率高低順序均為：寬窄行(苗帶)、寬窄行(茬帶)、免耕、常規耕作、翻耕，土壤含水率前四者差異與翻耕處理達到極顯著水平(p＜0.01)。

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2012 年常規耕作、寬窄行(苗帶)、寬窄行(茬帶)、翻耕和免耕土壤含水率為19.5%、20.7%、20.5%、19.8%和 20.2%，不同處理土壤含水率在19.5%～20.7%。寬窄行(苗帶)分別較常規耕作、寬窄行(茬帶)、翻耕和免耕土壤含水率增加1.2、0.2、0.9、0.5個百分點。

1.3 測定方法與時期

1.3.1 測定方法

土壤含水率測定采用烘干法，每10 cm為一層，測定土壤深度為60 cm，每個處理3次重復，寬窄行處理分茬帶和苗帶測定，土壤含水率計算采用重量百分數，計算公式為：W=(M1-M2)/(M2-M3)×100%

由圖4可以看出，不同處理在玉米拔節期0～60 cm隨深度的增加土壤含水率緩慢增加，在30～40 cm較高，2010年寬窄行 (苗帶)0～40 cm土壤含水率上升明顯，高于其它處理，2011年免耕0～30 cm土壤含水率低于其它處理，可能是由于免耕土壤緊實，此期降雨較少，水分下滲困難，土壤含水率低。

1.3.2 測定時期

2010年、2011年和2012年在玉米播種前、苗期、拔節期、抽雄期、灌漿期、成熟期測量，一共測量6次。

1.3.3 數據分析

2012年呈“W”型，4月20日土壤含水率最高，由于2011年冬季和2012年春季降雪、降雨較多，土壤存儲了大量的水分，土壤含水率高，達到24%左右。4月20日至5月21日土壤含水率迅速下降，季節性干旱明顯，5月21日至6月20日降雨量逐漸增多，土壤含水率開始上升，6月20日至8月19日緩慢下降趨勢，之后又開始上升。

2 結果與分析

2.1 不同耕作方式土壤含水率季節性變化

由圖1可以看出，受降雨量的影響，不同年度播種前至成熟0～60 cm深土壤含水率季節性變化不同，2010年呈“M”型，4月20日至5月21日土壤含水率呈上升趨勢，5月21日至6月20日呈下降趨勢，并且達到低谷，6月20日至7月20日進入雨季，土壤含水率迅速上升，達到最高，從7月20日至9月19日土壤含水率開始下降。

圖1 不同耕作方式2010～2012年土壤含水率變化

③寬窄行：寬窄行留高茬休閑交替種植。春季播種機播種，結合播種施入種肥，種肥側深施，種、肥隔離，在拔節期，用“V”型深松鏟深松茬帶(上一年苗帶)，深度為30～40 cm，結合深松進行追肥。玉米收獲后，留茬35～40 cm，用旋耕機對當年茬帶進行旋耕。

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采用Excel 2010處理數據和作圖，顯著性檢驗采用DPS 7.05。

從6次取樣平均土壤含水率來看，2010年常規耕作、寬窄行(苗帶)、寬窄行(茬帶)、翻耕和免耕土壤 含 水 率 為 19.2% 、20.6% 、20.2% 、20.0% 和19.8%，不同處理土壤含水率在19.2%～20.6%。寬窄行(苗帶)分別較常規耕作、寬窄行(茬帶)、翻耕和免耕土壤含水率增加1.4、0.4、0.6、0.8個百分點。

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2011 年常規耕作、寬窄行(苗帶)、寬窄行(茬帶)、翻耕和免耕土壤含水率為17.6%、18.9%、18.6%、17.7%和 18.1%，不同處理土壤含水率在17.6%～18.9%。寬窄行(苗帶)分別較常規耕作、寬窄行(茬帶)、翻耕和免耕土壤含水率增加1.3、0.3、0.9、0.8個百分點。

使用VanetMobiSim去設置網絡拓撲以及車輛的運動模型，然后用NS-2去進行網絡仿真，驗證本文提出的RAR路由協議的性能.

小區面積667 m2,3次重復。施N 220 kg/hm2、P2O5100 kg/hm2、K2O 100 kg/hm2,1/4 氮肥及磷肥、鉀肥作口肥施用,其余氮肥作追肥施用,田間管理同生產田一致。

2.2 不同時期土壤含水率垂直變化

2.2.1 播種前土壤含水率垂直變化

從3年的試驗結果來看，播種前土壤含水率隨著土壤深度的增加而增加，2010年寬窄行 (苗帶)和寬窄行(茬帶)明顯高于其他處理，寬窄行(苗帶)、寬窄行(茬帶)和免耕分別較常規耕作(ck)和翻耕高15.4%、10.9%和4.6%，常規耕作和翻耕土壤含水率均為16.9%。2011年不同處理間0～40 cm土壤含水率差異較大，翻耕處理0～40 cm土壤含水率明顯低于其他處理，其原因為翻耕土壤疏松，春季風大跑墑嚴重，土壤含水率低。2012年0～30 cm不同處理土壤含水率差異較大，30～60 cm差異較小。

圖2 不同耕作方式播種前土壤含水率垂直變化

④傳統耕作：春季用播種機播種，結合播種進行側深施種肥，拔節期追肥。秋季玉米收獲后用滅茬機滅茬整地，以備翌年春季播種。

表1 不同年份播種前0～20 cm土壤含水率差異

總之，寬窄行(苗帶)或(茬帶)播種前 0～20 cm土壤含水率高于其它處理，其次為免耕，土壤含水率最低為翻耕處理。因為寬窄行耕作在玉米拔節期深松能夠接納雨水，起到保墑的作用；另外，留茬能夠保留雪水，提高土壤含水率；此外，寬窄行種植在播種前春季不整地，避免土壤水分的散發，從而使寬窄行播種前土壤含水率高于其它耕作方式；免耕土壤含水率高于常規耕作和翻耕是由于春季不整地和留茬有利于保持土壤墑情，但是該耕作方式不進行深松，所以春季土壤含水率低于寬窄行。由于常規耕作和翻耕都進行整地，特別是翻耕使土壤疏松，春季風大，土壤跑墑嚴重，土壤水分低。

2.2.2 苗期土壤含水率垂直變化

由圖3可以看出，玉米苗期0～60 cm土壤含水率變化不大，2010年和2011年免耕處理30～60 cm土壤含水率明顯高于其他處理，2012年免耕處理在20～30 cm土壤含水率達到最高，說明免耕有利于保墑。

圖3 不同耕作方式苗期土壤含水率垂直變化

2.2.3 拔節期土壤含水率垂直變化

式中：W-土壤含水率(%)；M1-土壤濕重+鋁盒重(g)；M2-土壤干重+鋁盒重(g)；M3-烘后空鋁盒重(g)。

圖4 不同耕作方式拔節期土壤含水率垂直變化

2.2.4 抽雄期土壤含水率垂直變化

由圖5可以看出，隨著雨季的到來，土壤含水率隨著深度的增加明顯增加，特別是2010年和2012年，2012年寬窄行 (茬帶)40～60 cm土壤含水率明顯高于其他處理，說明深松后有助于接納雨水。

長期以來，業界把控制核電建設成本的主要精力放在施工階段—審核施工圖預算、合理結算工程價款、嚴控合同變更索賠事項。我們已充分認識到要有效地控制核電建設成本，降低核電發電成本，提高電價市場競爭能力，只能把控制重點由原來的單一的對項目實施階段(設計、施工圖預算)的控制轉移到核電建設前期決策階段和設計施工階段，在各階段實施有效的成本精益化管理和控制方法，才能取得事半功倍的效果。隨著電力市場化競爭加劇，業主應盡快轉變觀念，超前思維，積極學習吸收先進管理模式和經驗，將建設成本精益化管理理念和科學成本控制方法應用到核電工程項目實踐中去，提高國內核電工程建設成本管理水平，提高核電的經濟性和市場競價能力。

圖5 不同耕作方式抽雄期土壤含水率垂直變化

2.2.5 灌漿期土壤含水率垂直變化

由圖6可以看出，2010年玉米灌漿期土壤含水率隨深度增加略有下降，可能與降雨和取樣時間有關，而2011年和2012年此期土壤含水率隨著深度的增加有緩慢上升的趨勢，在30～50 cm土壤含水率較高，寬窄行(茬帶)和(苗帶)土壤含水率高于其他處理，說明寬窄行深松后，在雨季能夠增加土壤含水率，同時土壤水分有從茬帶向苗帶運移的趨勢。

圖6 不同耕作方式灌漿期土壤含水率垂直變化

2.2.6 成熟期土壤含水率垂直變化

由圖7可以看出，2010年除翻耕處理外，其他處理土壤含水率隨土壤深度的增加有增加趨勢，在30～40 cm土壤含水率最高；2011年0～10 cm土壤含水率上升明顯，20～60 cm土壤含水率處于平緩狀態；2012年所有處理0～40 cm土壤含水率呈上升趨勢，在40 cm處達到最高，而寬窄行 (苗帶)在50 cm處土壤含水率最高，高達23.0%，說明寬窄行種植在玉米拔節期深松后不僅有利于接納雨水，而且土壤水分有由茬帶向苗帶側下方運移的趨勢。

近日，IMF發布《財政透明度、借貸成本與外國持有主權債券》報告，以33個新興經濟體為對象，從預算過程的公開度、財政數據透明度和財政問責制三個維度，分析財政透明度對借貸成本以及國外對其主權債券需求的影響。結果顯示，財政透明度降低了各主權債券利差，提高了投資者對新興經濟體債券的配置意愿。對于新興經濟體而言，推動預算過程公開可以降低主權借貸成本，而財政數據的透明度則有助于提高投資者對其主權債券的需求。報告還指出，統一標準的財政數據和較高的對比便利度（尤其是資產負債表），可以便利國外投資者進行決策，增加其對新興經濟體主權債務的配置意愿。

圖7 不同耕作方式成熟期土壤含水率垂直變化

3 結論與討論

受降雨量的影響，不同年份0～60 cm土壤含水率季節性變化趨勢不一致，降雨量多少直接影響到土壤含水率的高低。從平均土壤含水率來看，寬窄行(苗帶)＞寬窄行(茬帶)＞免耕＞翻耕＞常規耕作，2010年至2012年寬窄行(苗帶)較常規耕作高1.3個百分點，處理之間差異不顯著。但是，寬窄行(苗帶)或(茬帶)播種前0～20 cm土壤含水率高于其他處理，差異達到顯著(p＜0.05)或者極顯著(p＜0.01)水平差異，其次為免耕，土壤含水率最低為翻耕處理。

從播種前至成熟期，不同耕作方式0～60 cm土壤含水率基本呈上升趨勢，30～50 cm土壤含水率較高，寬窄行(苗帶)50～60 cm土壤含水率深松后也較高，說明深松后不僅有利于接納雨水，而且土壤水分有由茬帶向苗帶側下方運移的趨勢。

在本研究中，3年寬窄行(苗帶)平均含水率較常規耕作高1.3個百分點，本研究結果與前人研究結果相似，劉武仁[8]通過寬窄行(留高茬)交替休閑種植與均勻壟比較，春季土壤含水率(4月份)高0.5～3.0個百分點，全生育期高0.5～2.5個百分點；楊耿斌[9]研究得出，寬窄行0～10 cm土壤含水量高于常規壟作2.35個百分點，10～20 cm高于常規壟作6.51個百分點；王慶杰[10]研究表明，大壟寬窄行免耕種植模式能夠改善土壤結構，增加土壤蓄水保水能力，其中在出苗期提高土壤水分9.39%～11.03%。播種前耕層土壤墑情對于玉米出苗尤為重要，本研究在播種前0～20 cm寬窄行(苗帶)或(茬帶)土壤含水率高于其他處理，差異達到顯著(p＜0.05)或者極顯著(p＜0.01)水平差異，其次為免耕、常規耕作，最低為翻耕。這是因為，寬窄行在上一年深松有利于蓄水保墑，留茬有利于接納東季和春季雪水，此外，播種前不動土達到很好的保墑效果；免耕效果類似寬窄行，但是夏季不深松，從而土壤含水率低于寬窄行；由于翻耕土壤疏松，形成上虛下實的耕層結構，春季刮風較大，土壤跑墑嚴重，土壤含水率在所有耕法處于最低；常規耕作方式滅茬打壟也不利于很好的保持土壤墑情，土壤含水率略高于翻耕。

通過地下水系統脆弱性評價分析，可以掌握不同等級脆弱性的地下水分布，特別是了解地下水水質脆弱性高，即易于污染地區的狀況。這樣，地下水水質保護就能做到更有針對性。地下水系統的脆弱性，除了地下水系統固有的對污染物的敏感性外，還與天然或人為造成的污染源的位置和類型以及污染物距離含水層的相對位置和污染物的運移情況等因素有關。因此，應了解和掌握受水區地下水系統對污染物的固有敏感性，研究評價受水區地下水系統的脆弱性。

在本研究中，長期連作玉米從播種前至成熟期，不同耕作方式0～60 cm土壤含水率基本呈上升趨勢，30～50 cm土壤含水率較高，而劉爽[11]通過免耕、少耕、旋耕三種耕作方式玉米-大豆輪作研究認為，各時期20～40 cm土層含水量均較低，免耕可顯著提高0～90 cm土層土壤含水量，與本研究結果不同，可能與降雨量、試驗地點以及輪作有關。此外，在本研究中寬窄行(苗帶)50～60 cm土壤含水率也較高，土壤水分有由茬帶向苗帶側下方運移的趨勢，主要表現在2011年的灌漿期和成熟期以及2012年的成熟期，此研究結果有待于在不同年份(干旱年份、正常年份、雨水多的年份)進行驗證。

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