探究不同地質土層一作物的乾旱原因

　　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。植物乾旱時有形態的表現，也有生理的表現;評價農田生態系統乾旱的指標有簡單的，也有綜合性指標。當前的評價乾旱的指標大多針對作物，涉及的引數較多，需要的資料量大，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乾旱，對農業生產極為不利。本文通過花生在不同乾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

　　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乾旱試驗。試驗設7個水分處理，分別乾旱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個重複。材料為直徑200毫米的PVC圓筒，兩端均無底。土樣風乾過約icm的篩，裝滿，每筒裝土35，Okg。管子豎放地上，下端約5釐米埋在土中。在PVC圓筒高為100cm，在5cm、15cm、25cm、35cm、45cm和55cm處鑽孔，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。乾旱處理開始之前，所有的處理灌水至接近田間持水量，各處理的灌水量相同，乾旱處理結束後覆水。花生收穫後進行產量構成和產量分析。資料用SAS資料分析軟體進行統計分析。花生試驗的肥料處理為N：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***花生生物量對土壤乾旱的反應

　　處理D1-D7的花生幹生物量分別為22.5、22.1、22.9、19.2、19.1、18.8、17.5***g***。隨土壤乾旱程度的增加，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，其餘處理D8～P25的降幅分別為1.2%、9.0%、17.3%、22.6%、29.4%和43.4%。處理D25過度乾旱，其幹生物量下降幅度最大。與乾旱程度輕的處理相比，處理D16的生物量下降幅度突然增大，因此可判乾旱時間超過12d，花生生物量大幅減少，覆水之後不能恢復到乾旱時間較短的處理水平。結果說明，乾旱超過12d花生生長受到的影響不可逆轉，所以處理D12的乾旱程度可能是花生的乾旱閾值點。花生的乾旱變化，生物量可以很好的反應花生的乾旱情況，可以作為花生的作物乾旱指標。

　　***二***土壤乾旱過程中花生土水勢變化

　　花生不同乾旱處理各土層的土壤水勢變化如圖所示。乾旱脅迫開始時，各個土層的水勢基本相同，土壤含水量較高，之後0.10cm處水勢開始快速下降，隨後是土層10-20cm和20-30cm的水勢開始下降並且很快低於土層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的土壤水勢在乾旱10d以後才有明顯下降。乾旱到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：乾旱到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;乾旱到12d時候，土層20-30cm的水勢到一個穩定的數值，大約在85KPa左右;乾旱到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乾旱。可見，乾旱脅迫不嚴重時，土壤上層水勢低而下層水勢仍較高;乾旱嚴重時，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，乾旱12d之後，土壤供水能力明顯降低，此時花生髮生了閾值反應，表明監測土層O～30cm的水分狀況可以反映地上部花生乾旱狀況。

　　三、結論

　　由本試驗可知在土壤不斷的乾旱過程中，土壤水分與花生產量指標存在閾值反應，且二者存在對應關係。花生在乾旱超過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乾旱程度和作物的受旱狀況。