农艺节水技术在农艺发展中的应用研究

2018-02-10姚友新孙义传

乡村科技 2018年29期

姚友新孙义传林光

（平邑县临涧镇农业综合服务中心，山东平邑 273314）

现阶段，人们对资源的需求量不断增加，能源短缺问题日益凸显。由于农业生产对水资源的需求量巨大，在这一背景下，农业用水难度不断提高，不利于我国农业经济的长远发展。因此，有必要对农艺节水技术展开研究，这对于提高农业水资源利用率、促进农业长远发展具有重要的意义。

1 农艺节水技术概述

农艺节水技术是借助农业综合技术，以农业种植区的经济发展情况、气候条件、地质条件等为依据，对现有的耕作制度加以调整，科学选择节水抗旱的农作物；同时，采取不同的措施达到减少水资源使用量的目的，在保持农作物基本用水量的基础上，减少农作物的蒸腾作用［1］。农艺节水技术包含水肥耦合、耕作保墒、秸秆还田等。从机制上来看，农艺节水技术可以分为保墒节水类措施、降低蒸腾类措施。前者根据不同农作物生产的用水量提供不同量的水资源，对农作物的用水量进行严格控制；后者主要是在控制农作物用水量的基础上，增强农作物的光合作用，改善群体叶面积指数，提高水资源利用率。

2 农艺节水技术在农艺发展中的应用

2.1 耕作保墒技术

耕作保墒技术主要是利用耕、锄等措施对土壤耕层结构进行调整，使其能够更好地蓄水，降低土壤水分的蒸发量，促进农作物生长发育，提高水资源利用率。在深耕蓄墒过程中，深耕时间的选择是蓄雨的重点。一般深耕时间的确定参考农田水分收支情况，通常选择在旱秋。深耕深度取决于气候、土壤、农业工具等因素，通常为20～22 cm，部分地区可以适当加深。在深耕蓄墒过程中，通过上述措施，辅以蓄水、除草等措施，可以减少土壤水分的蒸发量，同时减少地表径流，从源头上控制水分的减少。中耕保墒措施主要包括锄地、铲地等，中耕时间一般选择在雨前、雨后，或者根据农作物生长发育状况选择。中耕深度在幼苗生长期可以进行深中耕，避免对农作物的生长造成影响，同时又可以实现高效用水。耙耱保墒是指在耕后采取一定的措施使土壤表面土块碎散，实现耕作层上实下虚［2］。该措施的作业时间一般选择在春秋两季，以使耕田在伏前耕后及时蓄水，并熟化土壤，而立秋后雨水减少，可以进行耙耱。在立秋至秋播这一段时间，一般每次雨后都需要耙耱一次，使土壤能够有效蓄水。在耙耱保墒过程中，应多次进行斜耙、横耙，改善土壤的水分条件。在昼消夜冻时，农民需要顶凌耙地，中断毛管水运行，最大限度地减少解冻后土壤的水分蒸发量。同时，在秋播前通过耙耱保墒可以减少土壤板结情况，降低土壤水分的蒸发量。对于耙耱深度而言，早春时深度以3～5 cm为宜，耙茬播种区域的深度一般为8～10 cm。如果秋播前进行耙耱保墒，则深度通常比播种深度浅一些，减少水分流失情况。镇压提墒也是抗旱保墒的措施之一，根据播种前后土层情况、种子发芽情况进行镇压，从而调节土壤中的水分，避免土壤板结。同时，镇压措施可以压碎表面土块，降低土壤的孔隙度，减少水分蒸发，使种子更有效地吸水。

2.2 覆盖保墒技术

覆盖保墒技术是从国外引进的一项农业技术，在我国华北、西北等地区得到了较为广泛的应用。在耕地表面覆盖塑料薄膜、秸秆能够减少土壤水分蒸发，蓄水保墒，使土壤水资源利用率得到大幅提升。农田地膜覆盖使得土壤水分的垂直蒸发现象进一步减少，造成水分横向迁移，不利于土壤水分的蒸发，土壤抑蒸力在80%以上。该项技术的应用促进农作物对深层水分加以吸收与利用，创造了良好的土壤水分条件。如果在干旱地区使用这一节水措施，不仅能够显著提高农作物产量，而且可以使降水利用率提高至80%以上，节水效果十分明显。

小麦是我国东北地区的主要农作物，采用覆盖保墒技术可以减少地表径流，使得耕层供水量增加。有研究表明，采用覆盖保墒技术后土壤能够减少耗水量865.5 m3/hm2［3］。地膜覆盖的保墒作用主要为阻隔土壤水分与大气的交换过程，使土壤蒸发的水分聚集在覆盖膜上，并从覆盖膜上滴落，再次回到土壤中。同时，覆盖地膜可以调节土壤温度，土壤中的水分会向土层上方移动。相关研究结果显示，使用覆盖保墒技术后，土壤上层的含水量明显高于下层含水量，也使得土壤含水量较为稳定。在应用覆盖保墒技术过程中，倘若采用机械铺膜，则需要将地膜与含水量较好的土壤进行包盖，需要完全贴实，并做好密封工作，最后进行固定。在铺膜前，应选择地势平坦、土层肥厚、农作物较多的区域，并且土壤并未出现板结情况、分布均匀，同时对土壤进行施肥，参考农作物的品种、土壤肥力条件的差异选择施肥时间与数量。覆盖地膜的幅宽与工艺要求一致，两端整齐完好。在平作铺膜时，直接将地膜覆盖在平整的土壤表面，并将地膜两端压在土壤沟内。畦作铺膜则是地膜覆盖高畦，地膜两端分别压于畦两侧的沟内，使土层断面为梯形。而作物桔梗覆盖技术主要是进行秸秆还田，增加土壤的有机肥，减少水分蒸发。秸秆还田就是通过一系列机械化手段，使秸秆得以粉碎，并将粉碎后的秸秆翻埋至土壤中，增强土壤肥力，减少环境污染。在秸秆还田前，在施肥过程中，一般会补施一定量的氮肥与磷肥，这是因为桔梗本身的氮、磷含量较少。在深埋阶段，将肥土与桔梗充分拌和，并深埋于土层下。在整地过程中，精细整地，减少土壤架空情况。在播种农作物前，通过浇水可以减少土层架空的现象，并且可以避免桔梗与麦苗抢水。在小麦或玉米行间覆盖秸秆也能减少地表蒸发和降雨径流，提高耕层供水量，取得明显增产效果。据测定，秸秆覆盖的抑蒸保墒效应可波及土体深1 m，减少耗水量865.5 m3/hm2［4］。同时，秸秆覆盖具有成本低、就地取材、使用方便、无污染、改良土壤、培肥地力、增加降水入渗且保墒效果好等优点。多年的试验研究证实，小麦、夏玉米两季作物实行秸秆覆盖，可节水120～150 mm，折合增产1 800～2 250 kg/hm2。为实现两作秸秆覆盖，不扰动耕层土壤，小麦、夏玉米两季作物可3 a深耕一次，可3 a施一次磷肥，对增加产量发挥着积极的作用，达到节水、节能、干旱不减产的目的。

2.3 化学调控技术

化学调控技术是通过使用外援植物激素，即植物生长调节剂等调控农作物的功能体现，进而改善农作物生理代谢的技术。在农艺节水化学调控措施中，利用保水剂等达到节水的目的，这一措施被广泛使用。有专家指出，利用保水剂可以减少农作物对土壤水分的消耗量，并且可以调节土层中的水分，做到高效用水，也能大幅提高农作物的产量。作物化学调控技术具有以下特点：①作物化学调控剂的用量不多，农户不需要花费较多的成本购买或制作，具有较高的经济性；②作物化学调控技术在应用过程中一般需要使用机器，而机械操作较为便捷，可以节省人力与物力，同时反应快速、见效快；③作物化学调控技术是参考农作物的生长情况使用的，灵活性较高，较为高效。在常用的外援植物激素中，植物生长调节剂可以提高农作物的生存能力，具有明显的促粮效应，使农作物可以较好地适应干旱环境；作物蒸腾调控剂具有无毒无害、污染小的特点，与作物生长调节剂不同，其不含激素，借助喷洒渗入土壤中，降低气孔导度，调节叶片蒸腾，能够加快农作物的光合作用。

2.4 水肥耦合技术

水肥耦合技术就是根据不同水分条件，提倡灌溉与施肥在时间、数量和方式上合理配合，促进作物根系深扎，扩大根系在土壤中的吸水范围，多利用土壤深层储水，并提高作物的蒸腾和光合强度，减少土壤的无效蒸发，提高水资源的利用率。不同水分胁迫条件下，水肥对作物的生长发育和生理特性有着不同的作用机理和效果。在水分胁迫较轻时，养分能促进农作物根系发育成熟，可以提高农作物根系吸水效果，而且可以降低气孔导度，进而改善植株的水分状况，促进光合产物的形成。在氮素亏缺时，采用水肥耦合技术可以使深层土壤的水分向上移动，可以增加土壤水库的容量，实现高效用水。在具体应用方面，以河南省新乡市小麦、玉米种植为例，在不同灌水条件下，科学进行水肥管理，地面灌可节水15%～20%，化肥有效利用率提高15%左右，水分生产率为1.5～2.1 kg/m3。与此同时，采用水肥耦合技术可以增加土壤中氮、磷元素含量，可以显著改善土壤肥力，对农作物的生长发挥着积极的作用。