免耕土地土壤水分的監(jiān)測和分析
黑龍江省是我國主要商品糧基地，由于土壤干旱缺水、作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)、水土流失嚴(yán)重和防治沙塵暴等問題，發(fā)展保護性耕作是本地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展的有效途徑。黑龍江省自然災(zāi)害頻繁，干旱災(zāi)害尤其嚴(yán)重，就受災(zāi)和成災(zāi)面積而言，旱災(zāi)大于洪澇災(zāi)。根據(jù)災(zāi)情資料分析，全省幾乎年年有旱災(zāi)，只是范圍大小和災(zāi)害程度不一。近些年來黑龍江省干旱日趨嚴(yán)重，2000年以來這種干旱化趨勢尤為明顯，西南部干旱地區(qū)的干旱化相對更嚴(yán)重。2002年黑龍江省西部和三江平原部分地區(qū)墑情較差，其中齊齊哈爾南部、大慶南部、綏化中部及德都、克山等市（縣）土層20 cm相對濕度普遍不足50%,旱情較重。從干旱范圍和干旱程度來看，干旱形勢比較嚴(yán)峻，為近年來少有，加之冬季氣溫高，積雪融化迅速，土壤失墑較快，3月下旬全省旱情又有所發(fā)展，西部重旱區(qū)在4月上旬的基礎(chǔ)上干旱范圍又有所擴大，克東、望奎、肇東、阿城等市（縣）10cm土層土壤相對濕度降至50%以下，進入重旱區(qū)。東南部地區(qū)土壤失墑迅速，東寧、林口、密山等市（縣）也已呈現(xiàn)旱象。
鑒于此，在借鑒前人工作的基礎(chǔ)上進行土壤水分監(jiān)測，系統(tǒng)研究了旱地栽培條件下免耕不同耕作方式對土壤水分影響。以期為旱地條件下發(fā)展免耕技術(shù)奠定基礎(chǔ)，探索出適宜黑龍江省的免耕耕作方式。
1 材料與方法
1.1 試驗設(shè)計
表1 土壤基礎(chǔ)肥力
試驗設(shè)在黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟職業(yè)學(xué)院農(nóng)科教報務(wù)中心的示范園，供試土壤為棕壤，地力均勻一致，前茬作物為玉米，土壤基礎(chǔ)肥力（見表1）。裂區(qū)設(shè)計，共設(shè)10個處理，隨機排列，3次重復(fù)。其中主區(qū)為平作和壟作兩種處理；副區(qū)為5種不同耕作方式處理，分別為傳統(tǒng)耕作不覆蓋（對照）、免耕不覆蓋、免耕覆蓋、秸稈還田和寬窄行。各種耕作方式的田間操作規(guī)程為：
CT:傳統(tǒng)耕作（Conventional tillage）秋收后進行秋翻地，第二年春天播種前再進行耕翻，當(dāng)?shù)氐某Ｓ媚Ｊ剑衩咨^程中進行兩鏟兩趟，兩次追肥。
NT:免耕不覆蓋（Non-tillage with no strawcover）玉米秋收后站稈越冬，第二年春天播種前收割，留30 cm高的茬口，在播種時長效肥和種肥同時施用，播種后施除草劑，然后澆水進行藥劑封閉，整個生育過程中不進行田間操作。
NTS:免耕秸稈覆蓋（Non-tillage with strawcover）玉米秋收后站稈越冬，第二年春天播種前收割將秸稈運出，播種后將秸稈順壟溝鋪在地里，在播種時長效肥和種肥同時施用，播種后施除草劑，然后澆水進行藥劑封閉，整個生育過程中不進行田間操作。
CS:免耕秸稈還田（Non-tillage with strawincorporated）玉米秋收后站稈越冬，第二年播種前收割，然后將秸稈粉碎還田，在播種時長效肥和種肥同時施用，播種后施除草劑，然后澆水進行藥劑封閉，整個生育過程中不進行田間操作。
WN:寬窄行（ Non-tillage wide-narrow rowwith straw cover and no tillage）玉米窄行距為40cm,寬行距為80 cm,玉米秋收后站稈越冬，第二年播種前收割并將秸稈運出，播種后將秸稈鋪在寬行壟背上，在播種時長效肥和種肥同時施用，播種后施除草劑，然后澆水進行藥劑封閉，整個生育過程中不進行田間操作。
田間每小區(qū)長40 m,寬9 m,種植時采用株距為33 cm,除寬窄行以外其行距均為60 cm:寬窄行大行行距為80 cm、小行行距為40 cm。
1.2 測定方法
用烘干法在玉米生長發(fā)育的關(guān)鍵時期（播前、拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期、收獲）分別測定0、10、20、40、60、80和100 cm各土層的土壤水分。
2 結(jié)果與分析
土壤水分的數(shù)量及能量狀況幾乎影響著土壤中的每一個物理、化學(xué)和生物過程，繼而影響著植物的生命活動，因此它在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有極其重要的地位。保護性耕作通過減少土壤翻動、增加地表覆蓋物、根茬留田等措施有效地減少土壤蒸發(fā)量，增強土壤的蓄水保墑能力，為玉米生長創(chuàng)造適宜的土壤水分條件，保障根系吸水的供給。土壤蒸發(fā)是土壤損失水分的重要途徑，土壤水分的損失主要是通過植株體蒸騰進行的，免耕覆蓋地玉米植株生長良好，耗水量大，從而將前期保存下來的水也通過蒸騰而變?yōu)橛行靡岳茫疵飧采w提高了水分的利用效率。同時保護性耕作采用秸稈覆蓋措施，減小植株間土壤蒸發(fā)量，降低土壤水分消退速度，增強玉米田土壤的保水能力；給玉米生長創(chuàng)造適宜的土壤水分條件，保障根系吸水的供給。覆蓋一層秸稈可以阻斷蒸發(fā)層與下層土壤的毛管聯(lián)系，減弱土壤空氣與大氣之間的對流交換強度，有效地抑制蒸發(fā)（見表2,表3）。
表2 不同耕作方式苗期土壤含水量
表3 不同耕作措施成熟期土壤含水量
2.1 免耕對土壤不同深度含水量的影響
不同耕作措施表層土壤含水量差異較大，隨著土壤深度的增加，影響逐漸減小。但對0~40 cm土壤含水量影響很大，在玉米整個生長發(fā)育過程中0~20 cm土壤含水量NTS比CT提高1.18%~3.87%,20 ~ 40 cm土壤含水量提高0. 65% ~2.26%,保護性耕作在整個玉米生長發(fā)育過程中耕層土壤含水量比CT提高0.58%~4.76%,說明覆蓋有明顯的保墑作用，對作物生長較為有利。
2.2 免耕對平作、壟作條件下土壤水分的影響
平作土壤含水量高于壟作，因為壟作處理增加了土壤水分散失的面積，但是NTS和WN條件下平作壟作間水分差異不大，無論是平作還是壟作秸稈覆蓋在很大程度上減小了土壤水分的散失。
NTS和CS能夠有效抑制土壤水分的蒸發(fā)，提高土壤蓄水能力；在0~20 cm土層內(nèi)覆蓋的土壤含水量均高于無秸稈處理，隨著土層深度的增加，各處理間的土壤含水量變化不大，這說明土壤表層秸稈覆蓋可以減少水分蒸發(fā)，有利于水分入滲，提高土壤耕層的含水量。
2.3 免耕對玉米主要生育時期土壤水分的影響
苗期土壤水分保護性耕作明顯高于CT,到玉米生長發(fā)育的中后期，保護性耕作土壤水分含量與CT相差不大，分析認(rèn)為在秸稈覆蓋條件下，作物生育前期蒸散耗水比裸地少，中后期蒸散耗水比裸地多，全生育期總耗水量與裸地并無明顯的差異，其意義就在于秸稈覆蓋有調(diào)控土壤供水的作用，使作物苗期耗水減少，需水關(guān)鍵期耗水增加，農(nóng)田水分供需狀況趨于協(xié)調(diào)，從而提高水分利用效率。
3 結(jié)論與討論
3.1 在0~20 cm土層內(nèi)覆蓋處理的土壤含水量均高于無覆蓋處理，隨著土壤深度的增加，影響逐漸減小。
3.2 平作與壟作條件下，平作的土壤含水量高于壟作。
3.3 苗期土壤水分保護性耕作明顯高于CT,秸稈覆蓋在整個玉米生長發(fā)育過程中耕層土壤含水量比傳統(tǒng)耕作提高0.58%~4.76%。
試驗表明：在一年一熟區(qū)，在出苗及小苗生長初期這一時期內(nèi)，土壤表面大部分是裸露的，這時期的蒸發(fā)可以消耗大量土壤水分，作物封壟后，土面蒸發(fā)可減少到忽略不計。土壤水分的損失主要是通過植株體蒸騰進行的，免耕覆蓋地玉米植株生長良好，耗水量大，從而將前期保存下來的水也通過蒸騰而變?yōu)橛行靡岳茫疵飧采w提高了水分的利用效率。本試驗與試驗一致，保護性耕作在整個玉米生長發(fā)育過程中耕層土壤含水量比傳統(tǒng)耕作高，說明覆蓋有明顯的蓄水保墑作用，對作物生長極為有利，免耕覆蓋和秸稈還田能夠有效抑制土壤水分的蒸發(fā)，提高土壤蓄水能力；在0~20 cm土層內(nèi)覆蓋處理的土壤含水量均高于無覆蓋處理，說明秸稈覆蓋可以減少水分蒸發(fā)，有利于水分入滲；苗期土壤水分保護性耕作明顯高于CT,到玉米生長發(fā)育的中后期保護性耕作土壤水分含量與CT相差不大，在秸稈覆蓋條件下，作物生育前期蒸散耗水比裸地少，中后期蒸散耗水比裸地多，全生育期總耗水量與裸地并無明顯的差異，其意義就在于秸稈覆蓋有調(diào)控土壤供水的作用，使作物苗期耗水減少，需水關(guān)鍵期耗水增加，農(nóng)田水分供需狀況趨于協(xié)調(diào)，從而提高水分利用效率，也是保護性耕作增產(chǎn)的重要原因。