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《北京水務(wù)雜志》2014年第二期
1噴灌對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和土壤水分、養(yǎng)分分布轉(zhuǎn)化的影響
Allaire-Leung等(2001)通過(guò)試驗(yàn)表明,在噴灌條件下,由于土壤水分的再分布,土壤NO3--N含量隨滲漏量的增加而降低,NO3--N的淋失量和土壤NO3--N含量成正相關(guān),但與灌溉深度、灌溉均勻度或深層滲漏關(guān)系不大[12]。可見(jiàn),噴灌的水分和NO3--N的滲漏量明顯少于傳統(tǒng)灌溉方式。噴灌條件下,養(yǎng)分的運(yùn)移特性不同于漫灌或溝灌。魏新平(1999)的研究結(jié)果表明,漫灌入滲條件下,硝酸根離子NO3-運(yùn)移快,入滲結(jié)束后,NO3-濃度集中分布在土壤深層的作物主根區(qū)之外。而在噴灌入滲條件下,NO3-運(yùn)移慢,入滲結(jié)束后,NO3-濃度的峰值遷移淺,NO3-濃度集中分布在土壤表層作物主根區(qū)內(nèi),有利于作物吸收利用。郭大應(yīng)等(2001)將硝酸銨撒施于表土溝灌和噴灌,發(fā)現(xiàn)溝灌中硝酸鹽累積于表土50mm,很少氮素留在溝底,噴灌則沒(méi)有硝酸鹽累積于表土。
關(guān)于噴灌對(duì)肥料的運(yùn)移特性,不同學(xué)者有不同的觀點(diǎn)。王小龍(2001)的試驗(yàn)結(jié)果表明,在沙土地上,氮、磷和鉀等3種速效養(yǎng)分,隨著噴灌量增大和濕潤(rùn)深度增加作同步移動(dòng),但3者分布重心移動(dòng)速度差異較大,鉀最快、氮次之、磷最慢[15]。而魏新平(1999)的研究表明,入滲結(jié)束后,鉀離子K+濃度集中分布在土表0~200mm土層內(nèi),入滲方式對(duì)NO3-運(yùn)移影響大[13]。郭大應(yīng)等試驗(yàn)證實(shí)噴灌50mm的水將土壤表層NO3--N和表施的尿素淋洗到5~20mm作物根系密集層,利于作物吸收,不產(chǎn)生深層滲漏。而表施碳銨噴灌,銨態(tài)氮NH4+-N主要分布在0~50mm表層,不利于氮肥保蓄[16],這是由于土壤顆粒吸附銨離子NH4+而幾乎不吸附NO3-,因此NH4+基本上滯留在剖面上、中層,而NO3-在下層大量存在。馮紹元等(1998)認(rèn)為,在噴灌條件下,灌水定額40mm,花生不同生長(zhǎng)階段均不會(huì)出現(xiàn)無(wú)機(jī)氮的淋失現(xiàn)象[17]。武曉峰等(1996,1998)的試驗(yàn)結(jié)果表明,噴灌60mm的灌水定額能基本滿足作物生長(zhǎng)的需要,而且不會(huì)造成深層滲漏和NO3--N隨土壤水的流失[18]。黃元仿等(1996)對(duì)田間噴灌條件下氮素的運(yùn)移也作了模擬研究,中等灌水處理最大[19]。
從以上的綜述與分析可看出,噴灌通過(guò)將水分噴灑到空中,類似降雨進(jìn)行灌溉,但又不完全等同于降雨。噴灌有其獨(dú)特的入滲特性和溶質(zhì)運(yùn)移規(guī)律,噴灌水滴對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響,尤其是表層土壤結(jié)構(gòu),也不同于傳統(tǒng)的漫灌或溝灌。土壤結(jié)構(gòu)的變化對(duì)土壤水分的入滲、土壤養(yǎng)分的分布有很重要的影響。而土壤水分和養(yǎng)分的分布轉(zhuǎn)化不同則會(huì)引起作物生長(zhǎng)的差異。
2噴灌對(duì)作物冠層溫度、濕度的影響
在輻射強(qiáng)、溫度高和濕度小的情況下,噴灌通過(guò)噴灑水滴和冠層截留水的蒸發(fā),可以降低冠層的溫度,提高冠層附近空氣濕度,為作物的生長(zhǎng)提供一個(gè)良好的外部環(huán)境。由于噴灌對(duì)田間小氣候的影響,部分學(xué)者研究了噴灌條件下作物的光合和蒸騰。研究結(jié)果顯示,噴灌條件下作物的蒸騰速率小。噴灌不僅影響作物的蒸騰,也會(huì)影響作物的光合和生長(zhǎng)。大量試驗(yàn)結(jié)論顯示,噴灌調(diào)節(jié)作物冠層的溫度,使其處于光合作用的適宜范圍內(nèi)。在高溫天氣下,噴灌在一定程度上降低了作物冠層和冠層附近的溫度,使得葉片的溫度處于光合的高效范圍內(nèi),提高了光合效率。噴灌下光合效率的提高有利于高產(chǎn)的形成。劉海軍等(2003)均認(rèn)為噴灌調(diào)節(jié)農(nóng)田小氣候的主要原因是噴灌過(guò)程中水滴的蒸發(fā)、冠層截留蒸發(fā)和濕潤(rùn)表層土壤蒸發(fā)共同作用造成的,而噴灌對(duì)農(nóng)田小氣候要素的這些調(diào)節(jié)作用可能正是噴灌能夠節(jié)水增產(chǎn)的主要原因[20]。
3噴灌對(duì)作物生長(zhǎng)的影響
劉海軍等(2003)對(duì)噴灌條件下冬小麥的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明,冬小麥前期通過(guò)噴灌可以減小無(wú)效分蘗數(shù),使有限的肥水集中于促大蘗;葉面積指數(shù)和生物量在噴灌和地面灌條件下比較接近,噴灌對(duì)二者沒(méi)有顯著影響[20]。Bai等(2003)報(bào)道灌溉方式對(duì)紫花苜蓿根系的生物積累量影響顯著,噴灌下的根重和根長(zhǎng)均大于漫灌處理[21]。Cock等(1997)報(bào)道,人工噴霧灌溉可增加木薯干的根生產(chǎn)(91%)和總生物量生產(chǎn)(27%)[22]。姚素梅等(2005)研究了噴灌對(duì)冬小麥生長(zhǎng)的影響,結(jié)果表明:噴灌對(duì)冬小麥地上部分生長(zhǎng)具有前控后促的特點(diǎn),噴灌處理冬小麥生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在生長(zhǎng)后期[23]。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述,近年來(lái),隨著不同學(xué)科的交叉滲透,研究者在噴灌條件下的土壤結(jié)構(gòu)和土壤水分及養(yǎng)分分布轉(zhuǎn)化規(guī)律、農(nóng)田小氣候效應(yīng)以及作物生長(zhǎng)過(guò)程等方面做了大量研究工作,并取得了重要的進(jìn)展。但是關(guān)于噴灌條件下作物生長(zhǎng)與農(nóng)田生態(tài)因素之間內(nèi)在聯(lián)系的機(jī)理有待于進(jìn)一步深入的研究。
作者:繆學(xué)文王愛(ài)忠單位:北京市通州區(qū)水務(wù)局中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心農(nóng)村水利設(shè)計(jì)研究所