[農學]第七章_旱地土壤管理(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 的小區，產生的徑流為雨量的 90%，未處理小區只產生 30%的徑流。石蠟處理區的徑流含鹽量少（每升少于 50毫克），有機物含量少到幾乎測不出來。 （ 3）土壤覆蓋物：用防水薄膜將土壤覆蓋 三、旱地土壤集水 節水技術 2． 直接存儲于土壤水庫的富集迭加技術 直接存儲于土壤水庫的富集迭加技術主要包括以下幾種： 起壟覆膜溝播：播種時起垅 ， 垅上覆膜 ， 溝內播種 。 微型聚水兩元覆蓋 ：在休閑期起垅后 ， 在垅上覆蓋地膜 ， 溝內覆蓋作物秸稈 ， 作物在地膜兩側采用溝播或者在地膜上采用穴播 ， 全程微型聚水兩元覆蓋模式 。 由于在休閑期有著突出的蓄水作用 ， 因此 ， 在增加休閑效率和播種時底墑的效果比起垅覆膜溝播技術更好 。 溝種法： 溝種法亦稱豐產溝法 ， 溝壟種植法 ， 類似古代的 “ 代田 ” ， 源淵于公元前 89年在關中地區試驗與推廣的 “ 代田法 。 其方法是 “ 一畝三吠 ， 歲代處 ” ， 就是在單位面積上開兩條溝三條垅 ， 溝寬及壟面各 30cm， 溝內濕土用以播種 ， 垅背干土用以培土 ， 直至平垅 。 每年垅溝 、 垅背互換位置 。 定西 、 延安采用溝種法 ，溝內 0 45cm處的含水量比一般種植法增加 10％ ， 產量增加 20 50％ 以上 。 坑種法： 又叫豐產坑法 ， 類似于古代的區田方法 ， 就是把農田做成若干帶狀低畦或方形深穴小區 ， 在區內精耕細作 ， 如深翻 、 點播 、 密植 、 施肥 、 中耕等 ， 這種方法可在山頭 、 陡坡 、 平地應用 ， 區田曾被認為 “ 御早濟時 ” 的耕作方法 ， 現在的坑種法與區田無大異 ， 仍是在田內每隔一定距離掘一深形方坑 ， 堀坑時要求不亂土層 ， 肥料與土層混合或施于下層 ， 坑種的最大好處是坑內深翻 ， 蓄水量大 ，可接納全部降水 ， 土壤疏松 ， 作物根系深 ， 桿粗 ， 抗風力強；水肥集中 ， 產量高 ，延安試驗坑田水分高于平田；河南試驗表明坑田產量比平田高出 41以上 ％ 。 三、旱地土壤集水 節水技術 非坑田 坑田 土層深度 （ cm） 水分含量 （％） 土層深度 （ cm） 水分含量 （％） 62以上 83以上 坑田與非坑田的剖面水分含量 延安試驗資料 保水劑按其原料和合成途徑可以分為三種類型； 第一類為淀粉類合成物 ， 即淀粉 — 聚丙烯酸型 、 淀粉 — 聚丙烯酰胺型等； 第二類為纖維素類合成物 ， 即羧甲基纖維素型 ， 如改性羧甲基纖維素 （ CMC） 、 纖維素接枝共聚體等； 第三類為聚合物類本身 ， 即聚丙烯酸型 、 聚丙烯腈型 、 聚乙烯醇型等；以上三類共同組成了保水劑的龐大家族 ， 現在美國 ， 加拿大等國生產和經營的保水劑產品已有 150多種 。 （二）化學保水技術 保水劑、蒸騰抑制劑、結構改良劑在旱地的應用 1． 保水劑 在農林業上應用的高吸水性樹脂 （ Superabsorbent Hydrogel）在我國統稱保水劑，是一種新型的有機高分子聚合物，早在本世紀６０年代未，美國科學家 Edward Bargad首先用玉米淀粉與丙烯腈研制出一種淀粉接枝聚丙烯腈水解共聚體。 70年代中期，美國農業部北部研究中心將之開發應用于農業，對玉米、大豆進行種子涂層。在大田試驗中取得良好的效果，在美國西部干旱地區進行推廣。 20世紀 70年代末在美國開始推廣的新產品 “ 土壤保濕劑 ”“ TAB”（ TERRA－ SORB）最多能吸持超過自身重量 1000倍的水分，在實際應用中即使受土壤酸堿及化肥等成分的影響，也可吸持相當于自身重量 300倍的水分。現已廣泛應用于美國和西歐、東歐等許多國家的農業、林業和園藝業等方面；法國、英國、日本等國家在保水劑研制和應用方面成效突出，并廣泛應用于農作物種植、造林、種草、花卉和沙漠改造等方面，特別是對干旱缺水地區的農業發展具有十分重要的意義。 （二）保水劑、蒸騰抑制劑、結構改良劑在旱地的應用 保水劑具有下列一些特性 （ 1） 溶脹比大 ， 能強力吸水 。 保水劑是具有一定交聯度的高分子化合物 ，含有羧基 、 羥基以及酰胺基 、 磺酸基一類的強親水性官能團 ， 通過其三維網狀結構及分子內 、 外側電解質離子濃度的差所產生的滲透壓 ， 對水有強烈的締合能力 ， 其吸持水分的溶脹比在純水中一般為 400－ 1000倍 ， 最高達 5000倍 ， 在雨水和自來水中的溶脹比低于純水 ， 隨著水中鹽分含量的增加 ， 溶脹比迅速減小 。 （ 2） 吸水速度快 。 據對我國 WT－ 1型號保水劑測定 ， 完成吸水相當自身重量 580倍的時間僅為 13分鐘 ， 其中 2/3是在第一分鐘內完成的 ， 另外 ， 在土壤及其周圍空氣濕潤時保水劑也能很快吸收水分 。 （ 3） 保水能力強 。 保水劑對所吸收的水分具有高度的保持作用 ， 不易失去 ，由于保水劑內部晝夜溫差小 ， 具有保濕性能 ， 水分蒸發速度比純水蒸發速度要慢得多 。 （ 4）釋水性能好。 供水時期長，保水劑的吸水和釋水過程在一定時期內是互為可逆的，水分可反復被吸收利用。當環境水分充足時保水劑從環境中吸水；當環境干燥時，即環境的水勢低于其網狀結構水勢時，保水劑則向環境緩慢地釋放水分。保水劑所吸持的水分 85 90％是自由水，能被植物吸收利用 。 （二）保水劑、蒸騰抑制劑、結構改良劑在旱地的應用 土壤保水劑 高吸水性樹脂（簡稱持水劑）是 70年代中期以后新開發的一類高分子材料。由于經能吸收并保持相當于自身重量幾百至幾千倍的水分，因此，在工業、醫遼及農林業中得到了日益廣泛的應用。 高吸水性樹脂目前已有十多個品種，以最早開發的淀粉接枝聚丙烯腈水解共聚體為例，首先是將聚丙烯烯腈接枝到淀粉上去，形成淀粉 聚丙烯共聚體，然后在一定條件下將它們水解，這樣的水解共聚體，依靠其羥基、羧基鈉鹽和酰胺基的氫鍵及滲透壓的復合作用，就能吸收并保持比自身重量大得多的水分。據報導，目前最高的可達 1： 5000，而纖維素只能吸收 15倍的水分，淀粉亦不超過 50倍。 水劑在農林業中的應方法，一種是造成種子涂層或種子造粒；第二種是根部涂層；第三種是與耕作土混合作為栽培床，這些方法都能明顯地提高作物的抗旱能力。 種子涂層是將持水劑與水在攪拌下開成一定濃度的水分散體（濃度 1%），再把種子與該分散體混合均勻，攤開晾干，使這在種子表面形成一個薄層，而后進行播種。河南農學院棉花栽種組（ 1982）按上述方法處理棉籽后，在含水率為 8－ 16％的不同土壤水分低于 10％的不同土壤中進行盆栽試驗，對照在土壤水分低于 10％以下時出苗率極低，而用持水劑處理后，在土壤水分為 8％時亦能達到 60％以上。對小麥種子所做試驗亦觀察到類似的結果。 土壤含水率（％） 出苗率（％） 持水劑用時（％） 8 10 12 14 16 1 62 52 60 72 70 64 66 58 66 52 0(對照 ) 26 46 42 60 50 持水劑提高棉籽出苗率的效果 土壤保水劑 美國研究報導的材料證實，將持水劑用于玉米、大豆的涂層試驗已在大田試驗中取得了良好的效果，并已在美國西部干旱地區進行推廣。河南陜縣 1982年在飛播造林中進行了持水劑造粒效果的試驗，其效果是很明顯的。 處理 播期 6月 29日 8月 3日出苗情況 8月 20日出苗情況 株 米 － 2 株 米 － 2 株 畝 － 1 株 米 － 1 株 畝 － 1 75％持水劑＋耕作粘土造粒 20 1237 1142 純泥丸 20 888 222 純種子 20 733 826 保水劑造粒對飛播效果的影響 2． 蒸騰抑制劑 植物吸收水分的 99％以上通過植株表面蒸騰消耗，通過光合作用直接用于生長發育的大約不到 1％，因而抑制蒸騰也是防旱抗旱的重要內容。 本世紀初以來，人們就開始進行利用化學藥劑降低蒸騰作用的試驗。 60年代初， Zelitch等在病因科學院通報上連續發表了幾篇很有影響的論文，介紹了用 “ 煙草葉小圓片法 ” 檢驗氣孔開張度的方法及 PMA（苯汞乙酸）的抗蒸騰效果。這些工作引起了各國的普遍關注。據 Zelitch介紹， PMA在 10－ 4摩爾時即可使煙草葉的蒸騰降低一半左右 ,它的藥效很長，噴一次可維持二周，而且它僅僅影響被噴區域中的氣孔而不會被輸送到其它細胞，對植物沒有毒害。在 Zelitch、 Gale、 Stodard等人的帶動下， 60年代初在國際上出現了一個研究抗蒸騰劑的熱潮。到 60年代末期，氣孔開閉的內源激素的研究出現了新的突破。 ABA（脫落酸）的工作使抗蒸騰劑的研究又出現了第二次高潮。大量工作證明， ABA是植物葉片氣孔運動所必不可缺的內源激素，它對植物沒有毒害，就其有效濃度及反應的靈敏度而言，它遠遠地超過了以往研究過的藥物。但是 ABA的結構較復雜，合成很困難，價格昂貴，沒有生產應用價值。因此，人們對 ABA衍生物的研究就寄于很大的希望，期望能從中篩選出結構較簡單、易于制取而活性更高的衍生物作為氣孔抑制劑。目前這類工作尚在積極進行之中。 （二）保水劑、蒸騰抑制劑、結構改良劑在旱地的應用 蒸騰抑制劑 目前根據蒸騰抑制劑的性質及作用方式，可將其分為 3類， （ 1）薄膜型 薄膜型是應用單分子膜覆蓋葉面，阻止水分子向大氣中散失，如十六醇等；在薄膜型抗蒸騰劑的研究中 ,Devenport與 Hagan（ 197197 1977）等人的工作是一個成功的例證。在美國加利福尼亞州，橄欖在收獲前及收獲時的天氣常常是又干又熱，橄欖的產量及質量常因之而下降。這時節下的雨，果農們稱之為 “ 價值百萬 ”（ Million dollar rain），這種現象不是由于土壤水分的作用，而是“ 雨 ” 本身。因此人們推測，很可能是下雨時果實能吸收水分，或者是高濕減少了水分的丟失。這樣就有可能利用抗蒸騰劑來增加產量和改善品質。他們在收獲前 1－ 2周對橄欖樹噴以薄型抗蒸騰劑（ CS643 mobileaf），使果實體積增加了 5~15％，效果明顯。 薄膜型抗蒸騰劑的另一個用處是用于樹苗移栽。用丁二烯丙烯酸對歐洲白樺、小葉椴、挪威槭、鉆天楊等樹苗進行處理，葉片上形成的薄膜使蒸騰在 8－ 12天內下降 30－ 70％。他們認為該項技術可使春季造林的季節延長兩個星期。 蒸騰抑制劑 （ 2）代謝型（氣孔抑制劑）： 能控制葉片微小氣孔的開張度，減少水分節騰損失，如苯汞乙酸（ PMA）等。 印度的 Das及其同事發現，環光合磷酸化抑制劑（二氯汞 4，6二硝基酚、 2， 4二硝基酚）、整形素（ Morphactin）、甲草胺（ alachlor，即拉索）是幾個很有效的代謝型氣孔抑制劑。噴施一次二硝基酚（ＤＮＰ）能使蒸騰減少作用維持 12天。施用很低濃度的甲草胺可使蒸騰的減少維持 20－ 22天，而且再次噴藥又能使氣孔重新關閉，蒸騰再次降低。在施用這些藥劑之后，由于減少了水分的損失，因此，玉米等植物體內的水分虧缺得到改善，水勢明顯提高，水分利用效率明顯提高，產量有所增加。 蒸騰抑制劑 （ 3）反光型：利用反光物質反射部分光能，達到降低葉面溫度減少蒸騰的目的，如高嶺土（即白堊土）等。 反射型抗蒸騰劑目前研究及使用得較多的是成本低廉的高嶺土（即白堊土）。 De及 Patil （ 1978）對印度的旱地冬小麥葉面噴施高嶺土后，取得良好的效果。冬小麥是印度最主要的冬作物，播種面積為 1800萬公頃，但其中幾乎一半是沒有灌溉條件的干旱地區。 De等人在 1976－ 1978年間的工作表明，在播各種后 45天噴施濃度為 6％的高嶺土，能使葉溫下降 ℃ ，蒸騰明顯降低。在不同的降水年份，產量增加%。 蒸騰抑制劑 經過四分之一個世紀的研究，抗蒸騰劑雖已取得一些實際應用，但總的來說，由于價格、毒性及其效果等問題，至今并未在農業生產實踐中大面積推廣。在氣孔開放抑制劑的研究中，近來出現的很有苗頭的一類藥物是螯合劑。由于Ｋ ＋ 的移動在保衛細胞的膨壓運動及氣孔開閉中超著十分重要的作用，因此，將一些能與Ｋ ＋ 螯合的離子載體進行葉面噴施或從葉面基部喂入，看來確能有效地引起氣孔關閉及蒸騰降低。如雙環已基18冠 monensin，地衣酸、藻酸、水楊嗪酸，它們使蒸騰降低的效果相當明顯，有的在極低濃度下（ 10－ 15摩爾）使大麥葉片蒸騰下降 50％， 18冠 6及 monensin在低濃度下的效果甚至比 ABA還高出 1－ 2個數量級。從最近 Carbonnier（ 1986）