保墑是指保持適合種子發芽和作物生長的土壤濕度的做法。保墑就是盡量保持水分不蒸發,不滲漏。例如,播種后地要壓實,是為了減少孔隙度,讓上層密實的土保住下層土壤的水分。保墑在古代文獻中稱為“務澤”,即“經營水分”的意思。經營就是通過深耕、細耙、勤鋤等手段來盡量減少水分的無效蒸發,使盡可能多的水分來滿足作物蒸騰。墑是指土壤水分。農田的土壤濕度是干旱地區農民關心的一件大事。每當春季來臨,有經驗的農民常常抓起一把土,搓一搓,觀察地里的墑情。除了用肉眼看、憑經驗取土檢查,也可用烘干法或酒精燒干法,計算干土的含水百分率,還可用中子法、張力計等方法測定土壤含水率,一般來說土壤含水量占干土重的 20%~30%時,是作物生長較適宜的墑情。
在生態農田發展中,土壤保墑技術作為一項重要的基礎農技手段,受到人們廣泛的重視和充分的利用。土壤保墑技術有效利用了降水或者流水,將水分儲存在土壤中,供作物生長時利用。保墑在生態農田作物生長的幾乎各個階段都非常重要,尤其是在北方,播種后要保持一定的土壤含水量,就要把地面的土塊以耙、磨的方式耙平、磨細,減輕陽光和風對水分的蒸發減輕,為種子發芽贏得時間,等種子發芽根系下扎后,保墑作用就不急迫了。小麥春天起身和玉米灌溉后蒸發非???,也需要采取相應措施保墑。
墑和作物的關系十分密切。作物種子播到地里,能否出苗和出苗好壞,在很大程度上取決于墑情的好壞,也就是決定于土壤水分是否充足。作物出苗后的整個生長發育過程中也必須有良好的墑情。在作物生長期間,如果沒有土壤水分輸入,就不會有生長的現象。在土壤干旱時,農作物的生長會立即停止。農作物的所有器官由于缺水而發生生長抑制現象。幼嫩的葉子會停止生長,失掉正常的同化作用。土壤水分的臨時缺乏,對于不同農作物的各個生長發育過程也有不同的影響。如果小麥在抽穗期間缺水,則同化作用會長期陷于混亂狀態(譚伯勛,1989)。以土壤耕作為中心的保墑農業技術措施,是我國農民幾千年積累下來的豐富經驗,這些寶貴經驗不斷地為農業生產實踐所豐富和發展。土壤耕作保墑的主要任務是經濟有效地利用土壤水分,發揮土壤潛在肥力,提高作物抗御干旱等自然災害的能力。耕作是利用犁鏵耕翻土壤,為作物生長創造良好的環境條件,它本身有熟化土壤、消滅雜草、調節土壤三相(固、液、氣)比例的作用??购蹈鞯闹行氖潜P钔寥浪郑褂邢薜乃直M量蓄積下來,為作物生長創造有利條件,特別是水分條件。干旱地區的耕作,一般是進行春耕(盡量少耕)、夏耕或伏耕(休閑期)和秋耕,個別地方有冬耕。依耕作深度分為淺耕和深耕(有的地方利用鐵锨翻地或套犁深耕)。中耕則指在作物生長期進行耕作。抗旱保墑耕作制主要包括伏秋深耕、冬春碾耢、深中耕、深耕結合施肥和坑種法(西北農業大學干旱半干旱研究中心,1992)。
3.4.1 深耕蓄墑
深耕蓄墑即通過機械或人工,深翻土壤,達到通氣蓄墑的目的,這一做法在生態農田增產中作用很大。深耕時間應根據農田水分收支狀況決定,適時深耕是蓄雨保墑的關鍵,一般宜在伏天或早秋進行。對于一年一熟麥收后休閑的農田要及早進行伏深耕或深松耕。耕翻深度因耕翻工具、土壤等條件而異,應因地制宜,合理確定。一般耕深以20~22 厘米為宜,有條件的地方可加深到 25~28 厘米,深松耕深度可至30~50 厘米。深耕有明顯的后效,一般可達 2~3 年。因此,同一塊地可每2~3 年進行一次深耕。
深耕保墑措施主要是針對干旱半干旱地區而言的。由于干旱半干旱地區土壤中水分較少,土壤通常會呈現板結硬化等現象,如果不對土壤進行深耕松土,將導致土壤硬化不利于作物生長。所以,深耕松土保墑措施可以有力地提高土壤的松散度,增加土壤蓄水保墑能力,使土壤墑情進一步好轉。目前在北方農田里,深耕松土已經成為主要的保墑措施之一,在農業生產中得到了廣泛的利用。深耕松土保墑措施的要點在于:①深耕松土要控制好深度,既要保證實現松土要求,又要保證深度適合,還要減小土塊直徑;②深耕松土要保證操作頻率,對于干旱較嚴重地區,不宜進行頻繁深耕,否則會導致土壤中水分蒸發,加重干旱旱情;③對于干旱嚴重地區可以選擇對硬化土層進行機械松土或人工松土(冶曉云,2012)。
本團隊于 2006 年在山東省平邑縣蔣家莊村進行生態農業試驗,開始幾年的產量不理想。這是因為,承包的土地是村里最差的,加上前期農場建設導致土地表層緊實,又不用化肥和農藥,產量低于常規農田。2009 年,本團隊對試驗田進行了深耕處理,用挖掘機深耕了50 厘米,2010 年小麥和玉米產量超過了周邊普通農田,達到了小麥、玉米兩季畝產1 噸以上,從此高產穩產至今。目前,政府在各地進行基本農田建設,投入的費用和機械能都很大,如果采取這一做法,我國基本農田還有很大的糧食增產空間。
3.4.2 耙耱保墑
耙耱是在耕后土壤表面進行的一種耕作技術措施,其主要作用是使土塊碎散,地面平整,造成耕作層上虛下實,以利保墑和作物出苗生長。
1.耙耱時間
耙耱保墑主要是在秋季和春季進行。麥收后休閑田伏前深耕后一般不耙,其目的是納雨蓄墑、曬垡,熟化土壤。但立秋后降雨明顯減少,一定要及時耙耱收墑。從立秋到秋播期間,每次下雨以后,地面出現花白時,就要耙耱一次,以破除地面板結,納雨蓄墑。一般要反復進行多次耙耱,橫耙、順耙、斜耙交叉進行,耙耱連續作業,力求把土地耙透、耙平,形成上虛下實的耕作層,為適時秋播保全苗創造良好的土壤水分條件。作物收獲后,進行秋深耕時必須邊耕邊耙耱,防止土壤跑墑。早春解凍土壤返漿期間也是耙耱保墑的重要時期。在土壤解凍達 3~4 厘米深、晝消夜凍時,就要頂凌耙地,以后每消一層耙一層,縱橫交錯進行多次耙耱,切斷毛管水運行,使化凍后的土壤水分蒸發損失減少到最小程度。在播種前也常進行耙耱作業,以破除板結,使表層疏松,減少土壤水分蒸發,增加通透性,提高地溫,有利于農作物適時播種和出苗。
2.耙耱深度
耙耱深度因目的而異。早春耙耱保墑或雨后耙耱破除板結,耙耱深度以3~5厘米為宜。耙耱滅茬的深度一般為5~8 厘米,但耙茬播種的地,第一次耙地的深度為 8~10 厘米。在播種前幾天耙耱,其深度不宜超過播種深度,以免因水分丟失過多而影響種子萌發出苗。
3.4.3 鎮壓提墑
鎮壓一般是在土壤墑情不足時采取的一種抗旱保墑措施。鎮壓后表層出現一層很薄的碎土時是采用鎮壓措施的最佳時期,土壤過干或過濕都不宜采用。土壤過干或在沙性很大的土壤上進行鎮壓,不僅壓不實,反而會更疏松,容易引起風蝕;土壤濕度過大時鎮壓,容易壓死耕層,造成土壤板結。此外,鹽堿地鎮壓后容易返鹽堿,也不宜鎮壓。
1.播前播后鎮壓
播種前土壤墑情太差,表層干土層太厚,播種后種子不易發芽或發芽不好,尤其是小粒種子不易與土壤緊密接觸,得不到足夠的水分時,就需要進行鎮壓,使土壤下層的水分沿毛細管移動到播種層上,以利于種子發芽出苗。
2.早春麥田鎮壓
早春經過凍融的土壤,常使小麥分蘗節裸露,進行鎮壓可使土壤下沉、封閉地面裂縫,既能減少土壤蒸發、防御凍害,又能促進分蘗,防止倒伏。早春麥田鎮壓一定要在地面稍為干燥后,在中午前后進行,以免地面板結,壓壞麥苗。
3.冬季鎮壓
冬季地面土塊太多太大,容易透風跑墑。在土壤開始凍結后進行冬季鎮壓,壓碎地面土塊,使碎土比較嚴密地覆蓋地面,以利凍結聚墑和保墑。
3.4.4 中耕保墑
中耕是指在作物生育期間進行的土壤耕作,如鋤地、耪地、鏟地、趟地等。中耕可在雨前、雨后、地干、地濕時進行,也可根據田間雜草及作物生長情況確定。中耕保墑技術主要作用是通過松土、除草,切斷土壤毛細管,防止土壤板結,從而減少水分蒸發量,增加降雨入滲能力。中耕深度應根據作物根系生長情況而定。在幼苗期,作物苗小、根系淺,中耕過深容易動苗、埋苗;苗逐漸長大后,根向深處伸展,但還沒有向四周延伸,這時應進行深中耕,以鏟斷少量的根系,刺激大部分根系的生長發育。如果作物根系橫向延伸后,再深中耕,就會傷根過多,影響作物生長發育,特別是天氣干旱時,易使作物凋萎。中耕宜淺不宜深,在長期生產實踐中,總結出“頭遍淺,二遍深,三遍培土不傷根”的寶貴經驗,雨后2~3 天及時中耕有利于保墑(溫曉慧,2010)。
3.4.5 “四墑”整地法
“四墑”整地法包括秋耕壯垡、耙耱保墑、鎮壓提墑和淺耕塌墑,具體如下。①秋耕壯垡,即秋耕時先淺耕耙去根茬雜草,平整土地、施足底肥,然后深耕(>20 厘米)翻下;②耙耱保墑,即早春地剛化凍時進行頂凌耙耱,消一層耙一層,雨后再耙耱,播前還要縱、橫、斜耙耱 2~3 次,使表土疏松,地面平整細碎,減少蒸發;③鎮壓提墑,即春季干旱時,一般要通過鎮壓提墑保墑。鎮壓順序一般是壓干不壓濕,先壓砂土后壓黏土。風大、整地質量差、土塊多的區域或地塊尤其需要鎮壓;④淺耕塌墑,即已經進行秋季耕翻的地,春季在播前 4~5 天,用不帶犁鏡的淺犁串,活土除草,讓土壤踏實,耙耢后播種。
3.4.6 “三深”耕作法
“三深”是深耕、深種與深鋤3 種保墑措施的簡稱。①深耕,即伏耕 26.7~30厘米;②深種與深耕相配套,深耕創造一個深厚的活土層,在該條件下,玉米之類的作物可播種到10~13 厘米,以增強其抗旱能力;③深鋤發生在雨季之前,玉米等作物定苗后,苗高33.3厘米左右,用镢頭深刨 23.3~26.7 厘米,刨后土地不要平整,留下小坑、小窩,以利接納夏季急雨,增強蓄水能力。“三深”耕作法是 1970 年由內蒙古自治區武川縣聚寶莊生產隊經過不斷實踐提出的旱地耕作方式,是旱地耕作制度上的一次革命。“三深”耕作法正是抓住了“水”這個關鍵因素,以土保水,以水促肥,緊緊抓住缺水這個主要矛盾,創造了“深耕蓄墑,深種探墑,深鋤保墑”的“三深”耕作法。該耕作方法加厚了活土層,提高了土壤蓄水保墑能力,能夠更多地接納和保蓄夏秋雨水,減輕了春季土壤風蝕和夏季土壤沖刷,通過改善土壤空氣和水分促進了肥料的分解吸收,使作物出苗齊全、根系發達、籽粒飽滿,同時減少了田間雜草,實現了作物產量的增加(武川縣農技站和烏盟農科所調查組,1974)。
3.4.7 “四早三多”耕作法
“四早”即在作物夏收后,早滅茬,破土保表墑;早深耕,納雨蓄深墑;早細犁,破垡松土“勻墑”;早帶耙,立足于秋季收“全墑”。“三多”即多粗犁,有利于曬垡納雨;多細犁,有利于破垡活土墑情均勻;多耕地,有利于滴雨歸田,表土封口防止蒸發,達到表土細、無土塊。
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