不同土層一作物的干旱研究

王　石　李素霞　趙紅梅

摘要：我國南方紅壤地區存在嚴重的季節性干旱，研究干旱程度并確定土壤一作物系統干旱闞值對干旱評價和土壤水分管理具有很重要的意義。在眾多作物受早研究中，基于土壤分層水分變化研究的較少。針對此問題，在紅壤上進行了遮雨條件下花生干旱試驗，設持續干旱4～25d共7個處理。每日監測各個土層基質勢，收獲后測量生物量。主要研究結果如下：土壤干旱到一定程度后，花生與土壤干旱均存在閾值反應，干旱超過12d后，生物量明顯下降；土層O-30cm水分變化可以代表測簡土層O-60cm的水分變化，同時該土層的水勢在干旱12d的時候降至最低，與產量閾值反應存在對應關系。結果說明，通過監測或模擬恰當土層的水分動態變化可以反映土壤的干旱程度和作物的受旱狀況。這一結果為土壤和作物干旱評價和田間灌溉提供了理論依據。

關鍵詞：干旱土壤分層闞值反應花生紅壤

在農業生態系統發中，水分是重要的生態因子之一。但水資源短缺已成為主要的環境問題，如何用好有限的水資源滿足需求是農業生產的關鍵問題。植物干旱時有形態的表現，也有生理的表現；評價農田生態系統干旱的指標有簡單的，也有綜合性指標。當前的評價干旱的指標大多針對作物，涉及的參數較多，需要的數據量大，獲得比較困難。而土壤指標簡單宜行，是土壤一作物系統水分變化的綜合，且技術已經成熟。但是土壤指標應用多數是單層的研究，而分層次的研究土壤水分的研究不多，其中對南方地區的研究更少。我國南方地區水資源充沛，但降雨分配不均，再加上紅壤特有的物理性質如有效水含量低、低水量時導水能力低等，在每年的7～9月份經常發生季節性干旱，對農業生產極為不利。本文通過花生在不同干旱程度下不同層次土壤水分變化情況，為當地的農業生態生產提供依據。

一、試驗設計計

本試驗在湖北省咸寧地區進行。供試土壤為粘性紅壤，飽和導水率值比較小，田間持水量值較大，同時永久萎蔫點的含水量值也比較大，有效含水量比較低，有機質含量比較小，呈微酸性。

2005年6月～10月，在遮雨的條件下進行了筒栽花生干旱試驗。試驗設7個水分處理，分別干旱4d、8d、12d、16d、19d、22d和25d，分別記作D4、D8、D12、D16、D19、D22和D25，每個處理設5個重復。材料為直徑200毫米的PVC圓筒，兩端均無底。土樣風干過約icm的篩，裝滿，每筒裝土35，Okg。管子豎放地上，下端約5厘米埋在土中。在PVC圓筒高為100cm，在5cm、15cm、25cm、35cm、45cm和55cm處鉆孔，平插張力計。每日7：00左右讀取0-10cm、10-20cm、20-30cm、30-40cm、40-50cm和50-60cm土層的張力計讀數。干旱處理開始之前，所有的處理灌水至接近田間持水量，各處理的灌水量相同，干旱處理結束后復水?；ㄉ斋@后進行產量構成和產量分析。數據用SAS數據分析軟件進行統計分析?；ㄉ囼灥姆柿咸幚頌镹：P:K=1:1:1，氮肥為尿素，磷肥為磷酸二氫鈣，鉀肥為氯化鉀，施用量依次為3.76g、4.96g和2.56g，作基肥一次性施入。在花生幼苗期與花期葉面噴施濃度為O.2％的鉬酸銨和硼酸溶液等微肥。

二、結果分析

(一)花生生物量對土壤干旱的反應

處理D1-D7的花生干生物量分別為22.5、22.1、22.9、19.2、19.1、18.8、17.5(g)。隨土壤干旱程度的增加，單株花生的生物量逐漸減小，而且處理間的生物量差別顯著(F=966.28**)。處理D4、D8、D12間的生物量差異不顯著，它們其他處理的生物量差異顯著；處理D16、D19、D22之間的生物量的差異不顯著；處理D25與其它所有處理生物量的差異顯著。與處理D4的生物量相比，其余處理D8～P25的降幅分別為1.2％、9.0％、17.3％、22.6％、29.4％和43.4％。處理D25過度干旱，其干生物量下降幅度最大。與干旱程度輕的處理相比，處理D16的生物量下降幅度突然增大，因此可判干旱時間超過12d，花生生物量大幅減少，復水之后不能恢復到干旱時間較短的處理水平。結果說明，干旱超過12d花生生長受到的影響不可逆轉，所以處理D12的干旱程度可能是花生的干旱閾值點?；ㄉ母珊底兓?，生物量可以很好的反應花生的干旱情況，可以作為花生的作物干旱指標。

(二)土壤干旱過程中花生土水勢變化

花生不同干旱處理各土層的土壤水勢變化如圖所示。干旱脅迫開始時，各個土層的水勢基本相同，土壤含水量較高，之后0.10cm處水勢開始快速下降，隨后是土層10-20cm和20-30cm的水勢開始下降并且很快低于土層0-10cm的水勢，這應該與花生根系在此深度處密集有關；而土層40-60cm的土壤水勢在干旱10d以后才有明顯下降。干旱到8d時候，土層0-10cm的水勢達到一個穩定的數值，大約在70KPa左右：干旱到10d時候，土層lO-20cm的水勢達到一個穩定的數值，大約在80ZPa左右；干旱到12d時候，土層20-30cm的水勢到一個穩定的數值，大約在85KPa左右；干旱到15d、18d、22d時候，土層30-40cm、40-50cm、50-60cm的水勢相繼達到穩定，其數值均在90KPa左右，此時整個土體已經非常干旱?？梢?，干旱脅迫不嚴重時，土壤上層水勢低而下層水勢仍較高；干旱嚴重時，下層水勢也很低，甚至比上層更低。大約在12d的時候開始，各土層中O-30cm土層水勢已經降至最低，因為花生根系絕大部分集中在土層0—30cm內，土層O-30cm以內的土壤水分最容易被根系吸收利用。所以，土層O-30cm的土壤變化可以代表筒栽花生的土壤水分變化。同時發現，干旱12d之后，土壤供水能力明顯降低，此時花生發生了閾值反應，表明監測土層O～30cm的水分狀況可以反映地上部花生干旱狀況。

三、結論

由本試驗可知在土壤不斷的干旱過程中，土壤水分與花生產量指標存在閾值反應，且二者存在對應關系?；ㄉ诟珊党^12d，生物量明顯下降，其中土層O-30cm的土壤水分變化可以代表花生的土壤水分變化。這些結果說明，通過監測或模擬恰當土層的水分動態變化可以反映土壤的干旱程度和作物的受旱狀況。