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正文內(nèi)容

[農(nóng)學(xué)]第七章_旱地土壤管理(編輯修改稿)

2025-02-13 20:42 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的小區(qū),產(chǎn)生的徑流為雨量的 90%,未處理小區(qū)只產(chǎn)生 30%的徑流。石蠟處理區(qū)的徑流含鹽量少(每升少于 50毫克),有機(jī)物含量少到幾乎測(cè)不出來(lái)。 ( 3)土壤覆蓋物:用防水薄膜將土壤覆蓋 三、旱地土壤集水 節(jié)水技術(shù) 2. 直接存儲(chǔ)于土壤水庫(kù)的富集迭加技術(shù) 直接存儲(chǔ)于土壤水庫(kù)的富集迭加技術(shù)主要包括以下幾種: 起壟覆膜溝播:播種時(shí)起垅 , 垅上覆膜 , 溝內(nèi)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(nèi)覆蓋作物秸稈 , 作物在地膜兩側(cè)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(shí)底墑的效果比起垅覆膜溝播技術(shù)更好 。 溝種法: 溝種法亦稱(chēng)豐產(chǎn)溝法 , 溝壟種植法 , 類(lèi)似古代的 “ 代田 ” , 源淵于公元前 89年在關(guān)中地區(qū)試驗(yàn)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(kāi)兩條溝三條垅 , 溝寬及壟面各 30cm, 溝內(nèi)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(nèi) 0 45cm處的含水量比一般種植法增加 10% , 產(chǎn)量增加 20 50% 以上 。 坑種法: 又叫豐產(chǎn)坑法 , 類(lèi)似于古代的區(qū)田方法 , 就是把農(nóng)田做成若干帶狀低畦或方形深穴小區(qū) , 在區(qū)內(nèi)精耕細(xì)作 , 如深翻 、 點(diǎn)播 、 密植 、 施肥 、 中耕等 , 這種方法可在山頭 、 陡坡 、 平地應(yīng)用 , 區(qū)田曾被認(rèn)為 “ 御早濟(jì)時(shí) ” 的耕作方法 , 現(xiàn)在的坑種法與區(qū)田無(wú)大異 , 仍是在田內(nèi)每隔一定距離掘一深形方坑 , 堀坑時(shí)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(nèi)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(fēng)力強(qiáng);水肥集中 , 產(chǎn)量高 ,延安試驗(yàn)坑田水分高于平田;河南試驗(yàn)表明坑田產(chǎn)量比平田高出 41以上 % 。 三、旱地土壤集水 節(jié)水技術(shù) 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(yàn)資料 保水劑按其原料和合成途徑可以分為三種類(lèi)型; 第一類(lèi)為淀粉類(lèi)合成物 , 即淀粉 — 聚丙烯酸型 、 淀粉 — 聚丙烯酰胺型等; 第二類(lèi)為纖維素類(lèi)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(lèi)為聚合物類(lèi)本身 , 即聚丙烯酸型 、 聚丙烯腈型 、 聚乙烯醇型等;以上三類(lèi)共同組成了保水劑的龐大家族 , 現(xiàn)在美國(guó) , 加拿大等國(guó)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的保水劑產(chǎn)品已有 150多種 。 (二)化學(xué)保水技術(shù) 保水劑、蒸騰抑制劑、結(jié)構(gòu)改良劑在旱地的應(yīng)用 1. 保水劑 在農(nóng)林業(yè)上應(yīng)用的高吸水性樹(shù)脂 ( Superabsorbent Hydrogel)在我國(guó)統(tǒng)稱(chēng)保水劑,是一種新型的有機(jī)高分子聚合物,早在本世紀(jì)60年代未,美國(guó)科學(xué)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(guó)農(nóng)業(yè)部北部研究中心將之開(kāi)發(fā)應(yīng)用于農(nóng)業(yè),對(duì)玉米、大豆進(jìn)行種子涂層。在大田試驗(yàn)中取得良好的效果,在美國(guó)西部干旱地區(qū)進(jìn)行推廣。 20世紀(jì) 70年代末在美國(guó)開(kāi)始推廣的新產(chǎn)品 “ 土壤保濕劑 ”“ TAB”( TERRA- SORB)最多能吸持超過(guò)自身重量 1000倍的水分,在實(shí)際應(yīng)用中即使受土壤酸堿及化肥等成分的影響,也可吸持相當(dāng)于自身重量 300倍的水分?,F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于美國(guó)和西歐、東歐等許多國(guó)家的農(nóng)業(yè)、林業(yè)和園藝業(yè)等方面;法國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家在保水劑研制和應(yīng)用方面成效突出,并廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物種植、造林、種草、花卉和沙漠改造等方面,特別是對(duì)干旱缺水地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。 (二)保水劑、蒸騰抑制劑、結(jié)構(gòu)改良劑在旱地的應(yīng)用 保水劑具有下列一些特性 ( 1) 溶脹比大 , 能強(qiáng)力吸水 。 保水劑是具有一定交聯(lián)度的高分子化合物 ,含有羧基 、 羥基以及酰胺基 、 磺酸基一類(lèi)的強(qiáng)親水性官能團(tuán) , 通過(guò)其三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及分子內(nèi) 、 外側(cè)電解質(zhì)離子濃度的差所產(chǎn)生的滲透壓 , 對(duì)水有強(qiáng)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(dá) 5000倍 , 在雨水和自來(lái)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(jù)對(duì)我國(guó) WT- 1型號(hào)保水劑測(cè)定 , 完成吸水相當(dāng)自身重量 580倍的時(shí)間僅為 13分鐘 , 其中 2/3是在第一分鐘內(nèi)完成的 , 另外 , 在土壤及其周?chē)諝鉂駶?rùn)時(shí)保水劑也能很快吸收水分 。 ( 3) 保水能力強(qiáng) 。 保水劑對(duì)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(nèi)部晝夜溫差小 , 具有保濕性能 , 水分蒸發(fā)速度比純水蒸發(fā)速度要慢得多 。 ( 4)釋水性能好。 供水時(shí)期長(zhǎng),保水劑的吸水和釋水過(guò)程在一定時(shí)期內(nèi)是互為可逆的,水分可反復(fù)被吸收利用。當(dāng)環(huán)境水分充足時(shí)保水劑從環(huán)境中吸水;當(dāng)環(huán)境干燥時(shí),即環(huán)境的水勢(shì)低于其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)水勢(shì)時(shí),保水劑則向環(huán)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(jié)構(gòu)改良劑在旱地的應(yīng)用 土壤保水劑 高吸水性樹(shù)脂(簡(jiǎn)稱(chēng)持水劑)是 70年代中期以后新開(kāi)發(fā)的一類(lèi)高分子材料。由于經(jīng)能吸收并保持相當(dāng)于自身重量幾百至幾千倍的水分,因此,在工業(yè)、醫(yī)遼及農(nóng)林業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。 高吸水性樹(shù)脂目前已有十多個(gè)品種,以最早開(kāi)發(fā)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(fù)合作用,就能吸收并保持比自身重量大得多的水分。據(jù)報(bào)導(dǎo),目前最高的可達(dá) 1: 5000,而纖維素只能吸收 15倍的水分,淀粉亦不超過(guò) 50倍。 水劑在農(nóng)林業(yè)中的應(yīng)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(kāi)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(kāi)晾干,使這在種子表面形成一個(gè)薄層,而后進(jìn)行播種。河南農(nóng)學(xué)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(jìn)行盆栽試驗(yàn),對(duì)照在土壤水分低于 10%以下時(shí)出苗率極低,而用持水劑處理后,在土壤水分為 8%時(shí)亦能達(dá)到 60%以上。對(duì)小麥種子所做試驗(yàn)亦觀察到類(lèi)似的結(jié)果。 土壤含水率(%) 出苗率(%) 持水劑用時(shí)(%) 8 10 12 14 16 1 62 52 60 72 70 64 66 58 66 52 0(對(duì)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(guó)研究報(bào)導(dǎo)的材料證實(shí),將持水劑用于玉米、大豆的涂層試驗(yàn)已在大田試驗(yàn)中取得了良好的效果,并已在美國(guó)西部干旱地區(qū)進(jìn)行推廣。河南陜縣 1982年在飛播造林中進(jìn)行了持水劑造粒效果的試驗(yàn),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(duì)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(guò)植株表面蒸騰消耗,通過(guò)光合作用直接用于生長(zhǎng)發(fā)育的大約不到 1%,因而抑制蒸騰也是防旱抗旱的重要內(nèi)容。 本世紀(jì)初以來(lái),人們就開(kāi)始進(jìn)行利用化學(xué)藥劑降低蒸騰作用的試驗(yàn)。 60年代初, Zelitch等在病因科學(xué)院通報(bào)上連續(xù)發(fā)表了幾篇很有影響的論文,介紹了用 “ 煙草葉小圓片法 ” 檢驗(yàn)氣孔開(kāi)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(guó)的普遍關(guān)注。據(jù) Zelitch介紹, PMA在 10- 4摩爾時(shí)即可使煙草葉的蒸騰降低一半左右 ,它的藥效很長(zhǎng),噴一次可維持二周,而且它僅僅影響被噴區(qū)域中的氣孔而不會(huì)被輸送到其它細(xì)胞,對(duì)植物沒(méi)有毒害。在 Zelitch、 Gale、 Stodard等人的帶動(dòng)下, 60年代初在國(guó)際上出現(xiàn)了一個(gè)研究抗蒸騰劑的熱潮。到 60年代末期,氣孔開(kāi)閉的內(nèi)源激素的研究出現(xiàn)了新的突破。 ABA(脫落酸)的工作使抗蒸騰劑的研究又出現(xiàn)了第二次高潮。大量工作證明, ABA是植物葉片氣孔運(yùn)動(dòng)所必不可缺的內(nèi)源激素,它對(duì)植物沒(méi)有毒害,就其有效濃度及反應(yīng)的靈敏度而言,它遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了以往研究過(guò)的藥物。但是 ABA的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,合成很困難,價(jià)格昂貴,沒(méi)有生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。因此,人們對(duì) ABA衍生物的研究就寄于很大的希望,期望能從中篩選出結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)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(lèi)工作尚在積極進(jìn)行之中。 (二)保水劑、蒸騰抑制劑、結(jié)構(gòu)改良劑在旱地的應(yīng)用 蒸騰抑制劑 目前根據(jù)蒸騰抑制劑的性質(zhì)及作用方式,可將其分為 3類(lèi), ( 1)薄膜型 薄膜型是應(yīng)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(gè)成功的例證。在美國(guó)加利福尼亞州,橄欖在收獲前及收獲時(shí)的天氣常常是又干又熱,橄欖的產(chǎn)量及質(zhì)量常因之而下降。這時(shí)節(jié)下的雨,果農(nóng)們稱(chēng)之為 “ 價(jià)值百萬(wàn) ”( Million dollar rain),這種現(xiàn)象不是由于土壤水分的作用,而是“ 雨 ” 本身。因此人們推測(cè),很可能是下雨時(shí)果實(shí)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(lái)增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)。他們?cè)谑斋@前 1- 2周對(duì)橄欖樹(shù)噴以薄型抗蒸騰劑( CS643 mobileaf),使果實(shí)體積增加了 5~15%,效果明顯。 薄膜型抗蒸騰劑的另一個(gè)用處是用于樹(shù)苗移栽。用丁二烯丙烯酸對(duì)歐洲白樺、小葉椴、挪威槭、鉆天楊等樹(shù)苗進(jìn)行處理,葉片上形成的薄膜使蒸騰在 8- 12天內(nèi)下降 30- 70%。他們認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)可使春季造林的季節(jié)延長(zhǎng)兩個(gè)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(kāi)張度,減少水分節(jié)騰損失,如苯汞乙酸( PMA)等。 印度的 Das及其同事發(fā)現(xiàn),環(huán)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(gè)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(guān)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(nèi)的水分虧缺得到改善,水勢(shì)明顯提高,水分利用效率明顯提高,產(chǎn)量有所增加。 蒸騰抑制劑 ( 3)反光型:利用反光物質(zhì)反射部分光能,達(dá)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(duì)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?zhǔn)怯《茸钪饕亩魑?,播種面積為 1800萬(wàn)公頃,但其中幾乎一半是沒(méi)有灌溉條件的干旱地區(qū)。 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(chǎn)量增加%。 蒸騰抑制劑 經(jīng)過(guò)四分之一個(gè)世紀(jì)的研究,抗蒸騰劑雖已取得一些實(shí)際應(yīng)用,但總的來(lái)說(shuō),由于價(jià)格、毒性及其效果等問(wèn)題,至今并未在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中大面積推廣。在氣孔開(kāi)放抑制劑的研究中,近來(lái)出現(xiàn)的很有苗頭的一類(lèi)藥物是螯合劑。由于K + 的移動(dòng)在保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓運(yùn)動(dòng)及氣孔開(kāi)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(jìn)行葉面噴施或從葉面基部喂入,看來(lái)確能有效地引起氣孔關(guān)閉及蒸騰降低。如雙環(huán)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(dāng)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(gè)數(shù)量級(jí)。從最近 Carbonnier( 1986)
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