土壤中的水、肥、氣、熱四性失調(diào)

1澇害情況的影響現(xiàn)在中國(guó)主要種植水稻。這種水稻主要生長(zhǎng)在稻田表面，依靠?jī)?chǔ)存在稻田表面的水層。但由于雨水多,或臺(tái)風(fēng)暴雨強(qiáng)度大,造成江河上游洪水猛發(fā),中、下游又受潮汛頂托影響,平原水網(wǎng)徑流匯集,退水遲緩,淹浸稻田,而使水稻呼吸作用受抑制而引起的生理阻礙,同時(shí)由于洪水流速大,夾帶被沖刷的泥沙,造成稻株為泥沙淹沒、折斷、倒伏等直接機(jī)械傷害,以及器官損傷,誘導(dǎo)病菌侵襲為害。其中以沒水受害的影響最大,危害最重,澇害程度除與暴雨流量、水勢(shì)及防治措施等有關(guān)外,主要隨水稻不同生育期而異。不同生育期澇害減產(chǎn)率見表1。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在淹水沒頂時(shí)間8～10d的條件下,不同生育期澇害減產(chǎn)率:分蘗期31.9%～36.1%,拔節(jié)孕穗期43.8%～49.5%,出穗開花期84.7%。顯而易見,水稻生長(zhǎng)的初期階段是脆弱階段,澇害減產(chǎn)率隨水稻生育成熟而逐漸降低。與此同時(shí),在同一生育期受澇危害程度隨著淹水層的加深、淹水歷時(shí)的延長(zhǎng)、淹水水溫增高、淹水水質(zhì)清濁和流速變快而加重。在地下水位很高,水稻生長(zhǎng)期間田面水與地下水連接,土壤通透性極弱的稻田,即使淹水不深,但土壤水分過于飽和,長(zhǎng)期滯水,也會(huì)產(chǎn)生漬害。由于土壤缺氧,隨之而來的是氧化還原電位低。一般認(rèn)為土壤中鐵錳的含量不宜超過50ppm,稻田澇水時(shí)間長(zhǎng),鐵和錳的溶解量大增,常達(dá)到或超過臨界值。漬澇稻田土壤的強(qiáng)烈還原作用,還產(chǎn)生大量的硫化氫,對(duì)稻根造成毒害。此外CO澇漬對(duì)水稻的危害很大程度上表現(xiàn)為土壤鹽堿化,鹽堿化對(duì)水稻生產(chǎn)和收獲產(chǎn)量的主要影響有:種子發(fā)芽慢而不全、水稻斑狀生長(zhǎng);水稻的生理干旱、枯萎;發(fā)育不充分、葉小、莖和分枝短小;葉子呈藍(lán)綠色;延遲開花、花少、不結(jié)果和種子較小;生長(zhǎng)耐鹽雜草。這些不利因素造成種子產(chǎn)量和作物總產(chǎn)量降低。2提高作物產(chǎn)量如果土地有鹽堿化的趨向,適當(dāng)?shù)呐潘畬⑷コ驕p小這種危險(xiǎn),從而保證較高的作物產(chǎn)量。目前采用的稻田排水模式主要有明排、暗排和提排3種類型。2.1機(jī)械操作的改進(jìn)明排又稱地表淺排、地表排水,采用干、支、斗、農(nóng)各級(jí)排水渠道配套,縱橫排列分布于灌區(qū),是稻田排水的主要設(shè)施。優(yōu)點(diǎn)是施工方便、造價(jià)低,但占用耕地面積大,且有礙農(nóng)田機(jī)械操作,主要用以排地面水,排地下水和土壤水的效果不如暗排。明渠排水一般只能降低溝渠附近的地下水位,而對(duì)中間地帶的地下水影響較小,如欲使地下水位較均勻地降至臨界深度以下,則需使每條排水溝所控制的面積減小,開挖的排水溝數(shù)量增多,這樣占用的耕地更多;如果加大排水溝的深度,每條溝的控制面積也可增大,但易塌方,養(yǎng)護(hù)困難。因此生產(chǎn)上采用明暗結(jié)合的排水方式,干、支、斗溝用明溝深排,稻田下埋設(shè)暗管暗排,明溝暗管取長(zhǎng)補(bǔ)短,相輔相成,以提高稻田排水效果。常見的稻田明排系統(tǒng)及其應(yīng)用范圍如下:2.1.1配套的排水系統(tǒng)目的使為排除土壤表面多余的水。在平整土地作業(yè)期間有時(shí)要考慮到這一排水系統(tǒng)。除土壤透水性較強(qiáng)的稻田外,這種排水系統(tǒng)對(duì)所有稻田都是重要的。2.1.2地表淺排系統(tǒng)這是一種與為臨界期降低地下水位而設(shè)計(jì)的較深系統(tǒng)相結(jié)合的地表淺排系統(tǒng),較深的系統(tǒng)通常是由深1m、間隔50～100m的明溝組成。在稻田根系層存在不利條件、加速滲漏的深排水道,以及需要淋洗的情況下采用這種系統(tǒng)。2.1.3暗管排水暗管這是與用于控制地下水位的地下系統(tǒng)相結(jié)合的地表淺排系統(tǒng),例如在需要控制鹽分的地區(qū)或存在其他問題的地區(qū)要建立這種系統(tǒng)。在日本的許多低洼地水稻田采用地下排水暗管以保證越冬苗生長(zhǎng)及排除有毒物質(zhì)以防爛根,即在距地表約1m的深處鋪設(shè)直徑6cm的陶管或水泥管,其間隔為:有機(jī)質(zhì)含量高的土壤7～12m;砂質(zhì)黏土12～18m;輕壤土18～25m。在每條管線的下游端,安裝帶有閥門的直立管,僅當(dāng)水稻需要排水時(shí),才打開閥門,必要時(shí),使用水泵將水排走。2.2土壤治理型暗排具有節(jié)省耕地,便于機(jī)械化耕作,格田土壤水分或地下水位下降速度快、深度大、較均勻等優(yōu)點(diǎn)。尤其對(duì)治理漬害效果顯著,但一次性投資較大。暗排可分為暗管排水和暗溝排水兩種形式。2.2.1暗管鋪設(shè)、排水及覆蓋物暗管排水因管材不同分為塑料暗管、陶瓦暗管、混凝土暗管等多種。我國(guó)江蘇、廣東、湖南等省市,正廣泛地進(jìn)行試驗(yàn)、示范和推廣,北方地區(qū)由于凍融破壞,應(yīng)用尚有一定的困難。暗管排水的管理維護(hù)較為不便,容易出現(xiàn)管道中水流受阻以及由此引發(fā)的超壓?jiǎn)栴},排水管道淤塞(包括土粒淤塞、化學(xué)沉積物淤塞、植物根淤塞)等問題。暗管鋪設(shè)主要有手工鋪設(shè)、連續(xù)挖掘機(jī)械鋪設(shè)和反鏟挖掘機(jī)鋪設(shè)3種類型。反鏟挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率較連續(xù)挖掘機(jī)械低得多,且不能用于修整溝底,主要適用于堅(jiān)硬的土壤。暗管排水必須和其他溝渠配套和控制河道水位等水利措施相結(jié)合,由于地形、地勢(shì)、土質(zhì)和原有排灌設(shè)施等的關(guān)系,暗管排水的田間布置形式多種多樣,有“篦型”(排水支管垂直于集水管)、“人字型”(排水支管呈銳角連接集水管)等。暗管按等間距平行排列,以求得均勻的排水效率。水稻根系一般集中在0～60cm,因此稻田暗管的埋深需超過80cm。如為水旱輪作田或要求脫鹽田可適當(dāng)加深,但也不宜過深,過深排水量增大,排水出流困難;過淺影響水稻和下茬旱作物的生長(zhǎng)。間距一般以6～20m較適宜,具體見表2。2.2.2土壤理化性質(zhì)的研究暗溝因用材不同分為木、竹材料暗溝,黏土、碎石等材料暗溝和鼠道溝等。前兩種在我國(guó)南方部分稻田已廣為應(yīng)用,取材方便、經(jīng)濟(jì)耐用,后一種是運(yùn)用鼠道犁靠中型拖拉機(jī)牽引在稻田旱作期間形成,省工省料,但要求土質(zhì)較黏重,耐壓力較強(qiáng),否則易塌或淤塞。暗溝易于損壞,它們的損壞率以及它們的有效壽命,被一些因素控制,最重要的因素是:土壤性質(zhì)(這決定它們的穩(wěn)定性);施工時(shí)的土壤含水狀況;施工工具和方法;暗溝中水流的流速(高流速造成沖刷和侵蝕);暗溝長(zhǎng)時(shí)間被水淹沒(可導(dǎo)致坍塌)。這些因素還在很大程度上決定著暗溝排水的可能性、設(shè)計(jì)和施工、最適宜的施工期。每條暗溝可直接泄流于明溝。由于不襯砌的暗溝在鄰近明溝處會(huì)很快被破壞,所以暗溝末端的2m段或3m段應(yīng)鋪設(shè)暗管。排水暗管要提前鋪設(shè),大約比暗溝深20～30cm。另一種方法是設(shè)置排水道和集水道都由暗溝組成的系統(tǒng),其間距一般采用2～5m,深度在45～60cm。2.3灌排結(jié)合式灌溉當(dāng)格田一級(jí)的排水溝出水口的水位低于下一級(jí)排水溝的水位,水流不能自流排泄,此時(shí)必須利用人力、畜力、機(jī)電力等把水位抬高水出外,這種排水設(shè)施叫提排。許多低洼地稻田排洪、排澇、排漬都設(shè)置了提排設(shè)備。它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便,根據(jù)需要安排排水時(shí)間,但需要基建和動(dòng)力設(shè)備,費(fèi)用較高,并且必須與明排或暗排結(jié)合進(jìn)行。若排出的水質(zhì)較好,全鹽在0.15%以下,并無其他有毒物質(zhì)時(shí),一般再度用作稻田或其他作物的灌溉,實(shí)行排灌結(jié)合,一機(jī)兩用,充分利用回歸水資源。我國(guó)南方沿江濱湖稻田的提排站,大都灌排兩配套。北方許多井灌稻區(qū)靠提取地下水種稻,實(shí)際也是排灌結(jié)合的一種形式。提灌機(jī)械較廣泛采用的是抽水機(jī),其種類很多,主要有兩種:①螺旋式抽水機(jī):適用于低水頭矮揚(yáng)程,如水網(wǎng)圩區(qū)的圩田(沙田),沿江濱湖的低洼稻田。②離心式抽水機(jī):需要水頭低、流量大,適用于排水面積和流量變幅比較大的稻區(qū),具有基建費(fèi)用省、占地少、使用方便、各種流量均可使用等優(yōu)點(diǎn)。33.1生態(tài)效果3.1.1降低地下水位,防止地表徑流我國(guó)南方一些稻區(qū),如珠江三角洲、江蘇等地,水稻生長(zhǎng)期間地下水位離地面一般10～15cm。雨季常接近地表,形成地下水與地面水連接,重力水長(zhǎng)期停滯在土壤孔隙里,得不到排除和更新,使有毒物質(zhì)積累。通過排水尤其是暗管排水,一般可把地下水位降低至田面以下40～60cm。使地下水與田面水分開,形成較大的水頭差,對(duì)漬水稻田土壤所積累的有毒物質(zhì),能不斷進(jìn)行淋洗而加以排除。3.1.2改善土壤通氣狀況,提高氧化還原電位當(dāng)土壤空隙全部充滿水時(shí),氣體被排擠出外,水、氣間的矛盾變得尖銳化。此種條件下,氧化還原電位值將大為降低。通過排除過多的地面水、土壤水和地下水,可使地下水面以上土層固、液、氣三相中的氣相容量相應(yīng)增大。由于排水改善了土壤的通氣狀況,土壤氧化還原電位值也相應(yīng)提高。據(jù)測(cè)定,在同樣曬田條件下,有排水設(shè)施的稻田比無排水設(shè)施的稻田土層10cm處的Eh值提高30～50mV;20cm處提高50～114mV。3.1.3排水設(shè)施和時(shí)間短,影響產(chǎn)量的技術(shù)難點(diǎn)因沿江濱湖水網(wǎng)圩區(qū)的稻田和山區(qū)下濕冷浸田,由于地下水位高,加以長(zhǎng)期種稻淹水,土壤潛育化和次生潛育化都有程度不同的發(fā)生和發(fā)展,成為低洼稻田產(chǎn)量不高的主要障礙。在無完整排水設(shè)置的情況下,不僅過多的水分無法排除,落干曬田技術(shù)措施也難進(jìn)行。但在有排水設(shè)施的條件下,尤其是暗溝排水,曬田所需時(shí)間短,無論田中和田邊,表層和下部都曬得較透、較均勻。所以漬水稻田,有了排水設(shè)施,不僅可以排除地面水、土壤中的重力水,而且可以提高曬田質(zhì)量,改善土壤缺氧的條件,減輕次生潛育化的發(fā)生和發(fā)展。3.2影響后期生長(zhǎng),影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展?jié)碀n會(huì)對(duì)農(nóng)作物的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利影響,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。若春澇發(fā)生在播種前,將會(huì)推遲播期,影響產(chǎn)量,播種機(jī)下不了地,對(duì)于機(jī)械化程度較高的地區(qū)影響更大。若發(fā)生在播種后,則由于土壤中水分過多,土壤中的凍層隔水,會(huì)使地溫降低,種子處于低溫和無氧狀態(tài),時(shí)間一長(zhǎng),許多種子不出苗,影響后期生長(zhǎng)而減產(chǎn)。另外,目前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尚擺脫不了天時(shí)影響,天時(shí)好,產(chǎn)量多,有錢購(gòu)買化肥及生活用品,如果發(fā)生澇漬,不但沒有糧賣,還要吃返銷糧,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入減少。因此發(fā)生大面積的澇漬災(zāi)害,除當(dāng)年糧食大幅度減產(chǎn)外,還要影響次年,甚至第三年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。排水治理低洼稻田的澇漬危害,可以帶來顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。漬水稻田排水比不排水平均增產(chǎn)5811.33kg/hm4建設(shè)排水設(shè)施的投入大,基礎(chǔ)設(shè)施薄弱我國(guó)的水稻生產(chǎn)是氣候型農(nóng)業(yè),靠天吃飯的局面還沒有從根本上得到轉(zhuǎn)變,頻繁的洪澇、低溫冷害是制約我國(guó)水稻發(fā)展的重要因素。實(shí)踐證明,經(jīng)濟(jì)越發(fā)展,澇漬災(zāi)害造成的損失就越大。此外,我國(guó)水稻生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,承擔(dān)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)能力不大。盡管近年來,加大了對(duì)排水工