粉垄耕作对黄淮海北部土壤水分及其利用效率的影响

连年旋耕导致犁底层上移、耕层变浅、水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)降低,严重制约作物丰收增产,尤其进一步激化缺水地区的农业用水供需矛盾。合理的土壤耕作是有效的解决途径,为此在黄淮海北部引入了粉垄这种新型深土耕作措施。以旋耕和深松为对照,设置了粉垄30 cm、粉垄50 cm、粉垄30 cm+地膜、粉垄50 cm+地膜、粉垄30 cm裸地、粉垄50 cm裸地等共8个处理,探讨不同耕作措施对土壤水分变化过程及WUE的影响。基于土壤湿度等值线图、土壤贮水消耗和WUE的分析可知,(1)与旋耕和深松相比,粉垄耕作后的耕层疏松深厚、土壤调蓄水分能力增强、总耗水量降低、WUE提高,其中粉垄各处理的总耗水量比旋耕和深松分别减少了12.2%—16.4%、10.2%—14.5%,产量WUE则分别提高了28.3%—50.6%、19.1%—39.7%;(2)粉垄的作业深度越深越利于降雨入渗和土壤水分调蓄,但总耗水量有所增加,WUE略有下降,其中总耗水量增加了5.0%,小喇叭口期和灌浆中期的叶片WUE分别下降1.6%和1.0%,产量WUE降低2.1%;(3)粉垄后覆膜克服了表土跑墒的缺点,减少了耗水量,进一步提高了土壤调蓄水分的能力和WUE,且作业深度越深,WUE提升越多,其中粉垄30 cm+地膜、粉垄50cm+地膜的产量WUE分别比粉垄30 cm、粉垄50 cm提高了8.5%和17.3%,粉垄50 cm+地膜的小喇叭口期和灌浆中期的叶片WUE以及产量WUE分别比粉垄30 cm+地膜提高了8.3%、7.4%和5.9%。研究结果表明,这种新型耕作措施为打破犁底层、解决耕层变浅、提高水分利用效率提供了一种新的可行方法。