土壤蓄水保墒技术

蓄水保墒技术无论是降水也好集流水也好，只有贮存在土壤中才能被树木有效地利用。土壤的蓄水保墒能力是决定林木生长好坏的重要因素，也是抗旱造林所要解决的重要技术问题之一。土壤的蓄水保墒措施主要包括两个方面，一是改变土壤的大气蒸发条件，从而降低地表的潜在蒸发速度；二是改良土壤结构，增强土壤自身的持水能力。改变土壤蒸发条件的最有效的方法是进行覆盖，其中利用泥沙、卵石、秸秆、树叶、枯草、粪肥等材料覆盖，在我国已有悠久的历史，最近几十年开始利用地膜、草纤维膜、乳化沥青、土面增温保墒剂等。覆盖能有效地提高地温、减少蒸发、保持土壤水分。改善土壤结构的措施主要有整地松土、增施肥料与土壤改良剂等，其中以施用有机肥为主，配合施用能胶结土壤颗粒形成一定结构的各种土壤改良剂。同时，对于西北地区的黄土由于结构性差，深层渗漏比较严重，配合土壤改良措施要采取一定的防渗漏措施。通过土壤结构的改良可以起到受墒、蓄墒、保墒三个方面的作用，减少土壤水分无效消耗，提高水分的利用效率。   1．地表防蒸发措施改变土壤表面蒸发条件最有效的方法是覆盖。覆盖栽培能有效地改变农田小气候条件，改变土壤水热状况，从而促进农作物和林木生长，提高产量。目前，国内外普遍使用的几种地表覆盖材料有地膜、草纤维膜、秸秆、沥青和天津轻化所研制的土面覆盖剂6号和65号。其中地膜覆盖因其保墒作用明显，自1978年从日本引进我国以来到1989年覆盖面积已达到近200万公顷，并以每年15％～20％的速度在全国扩大。这一技术在我国的应用，特别是在那些人均耕地比较少的地区和寒冷、高原地区以及那些热量和水资源相对不足的广大北方地区，是对自然环境进行适当改造和对自然资源进行弥补的行之有效的手段。它有效地提高了地温、调节了植物的生长季节、保持了土壤水分，使这些因素的组合更加适合林业生产和林木的生长发育，在我国农林业的生产中起到重要作用，但是成本较高。   地膜的主要作用是提高地温、保墒、改善土壤理化性质、提高植物光合效率。在选择地膜时要注意选用无色、透明的地膜，膜的可根据使用方法选择，如果是直接铺在地表则宜选用较厚的膜，如果铺在地下则可以选用较薄的膜。对于造林苗木来说膜的大小可以选1米×1米或60厘米×60厘米。如果是即要提高地温又要蓄水保墒时，地膜直接铺设在表面，如果是以蓄水保墒为主时则适宜把地膜铺设在表土层下面，即把地膜铺设好后在上面压上2～3厘米厚的土壤，这样还可以极大地延长地膜的使用寿命。   草纤维是采用麦秸、稻草和其他含纤维素的野生植物为主要原料生产的一种农用纤维膜。其性能接近聚乙烯地膜的使用要求，同时能被土壤微生物降解，是一种很有希望取代聚乙烯地膜的无污染覆盖材料。但其韧性差、横向易裂，所以后期的增温效应和保墒性能远低于聚乙烯地膜；覆草和秸秆覆盖增产的机理在于覆盖后土壤温度变化小，有利于根系生长，提高蒸腾效率，减少覆盖区内干物质无效损耗，不论在丰水年还是欠水年都有明显的保墒作用。   土面增温保墒剂，为黄褐色或棕色膏状物，是一种田间化学覆盖物，又称液体覆盖膜，属油型乳液，成膜物质有效含量为30％，含水量为70％，加水稀释后喷洒在土壤表面能形成一层均匀薄膜。土面增温保墒剂的作用主要包括三个方面，一是用其直接覆盖土壤表面，由于其成膜性可以直接阴挡土壤水分蒸发，减少无效耗水；二是通过减少土壤水分蒸发消耗，从而减少了汽化的热量消耗，因而起到了提高地温的作用；三是它具有一定粘着性，与土壤颗粒紧密结合，覆盖地表等于涂上一层保护层，能避免或减轻农田土壤风吹水蚀。   土面增温保墒剂的使用方法：根据种子萌芽温度和播种时的天气确定使用时间，如果是春季播种造林较正常播期可提前几天使用，用时最好选在晴天上午。地表尽量整平，尽可能将大土块压碎，否则会影响剂膜的完整性。可仅用于树木周围也可用于全造林地，有条件时最好在喷洒前浇水。每平方米用量大约在0.15千克左右，一般对水5～6倍稀释，边拌边加水配成乳剂。乳剂喷洒前要手纱布或细筛过滤，喷洒要均匀，否则膜厚不匀，会造成出苗不齐。为了延长膜的使用时间，一般喷剂后禁止人畜进入践踏。   2．土内蓄水保墒措施 土内畜水保墒措施是指在土壤中所进行的一系列增强土壤持水能力的技术措施。除了目前使用的保水剂之外，常用的技术措施可分为两大类，一类是增加土壤的疏松度，主要是整地措施；另一类是改变土壤的结构，使其形成利用、保存水分的孔隙度。措施主要有增加土壤有机质、增加化学胶结物。土内的蓄水保墒措施一般结合整地同时进行。   众所周知干旱半干旱地区的造林，土壤水分条件是影响林苗木成活的林木生长的突出限制性因子，而林地坡面集水与深整地措施是解决这一矛盾的有效途径。为了获得更多的土壤水分贮存以保证造林的成活率，除了要进行大规格的深整地以外，还要求整地不能与造林同时进行，而要比林时间提早1～2个季节。春季造林是在前一个的雨季前整地，秋季造林要在当年春季或雨季前整地为最好。   由于黄土是无结构的，所以它的保水能力不强；另一方面是由于黄土土质的立土性，大量的水分进入土壤中会有相当一部分被垂直渗透掉，不能为树木生长完全利用。为解决这一难点，除了深整地外，就是通过土壤结构改良来改善土壤深层的贮水功能，保贮秋水，使秋水春用。整地时在每一植树带内施入绿肥30～50千克；若是营造经济林则在每一植树带内施入厩肥50千克、过磷酸钙2千克、锯末20千克，或是厩肥50千克、过磷酸钙2千克、锯末1千克、土壤改良剂0.5千克与土混合均匀填入坑内，以提高土壤的贮水能力与肥力，处长土壤有效水的供应时间。实践证明，在有机肥缺乏的地方，适量使用绿肥是改良土壤结构，增加土壤肥力，提高水分使用效率的良好途径。   土壤改良剂是指施入土壤后能改善土壤结构的水稳性有机物的总称，属于高分子化合物，包括矿物质制剂、腐殖质制剂和人工合成制剂三大类。其作用有胶结土壤颗粒使用其形成水稳性团粒结构、固结表层土壤防止表土的移动、提高土壤的温度等。从90年代开始应用比利时:alofima公司的两种产品，一种是沥青制剂哈莫菲纳(HA,Homofina)，主要成分是沥青、水、磷酸二氢钾、混合酸钾皂；另一种是聚丙烯胺制剂（PAH,Polyacryi-made），主要成分是聚丙烯胺。其主要作用是抑制水分蒸发，提高土壤，温度阻止盐分上升，减少渗漏。这种产品可以应用在春季气候多变、干旱大风、土温低、气温回升快、失墒速率高的北方干旱地区，特别是结构性差的沙质土可大面积使用。在使用时可以直接喷于地表起保墒增温作用，也可以用于土壤结构改良。用于土壤结构改良时使用量为干土重的0.05％～0.3％。   对于结构性比较差的沙质土壤或黄土，由于其持水能力比较低，如果有大量的来水的话很难蓄纳，会有大量的水分渗漏到深层，降雨过后根系层水分又会在短时间内产生短缺。在增加土壤持水能力的情况下，减少土壤深层的渗漏也是延长有效供应时间的主要途径之一。防止深层渗漏的方法主要有以下几个方面的措施，一是在深层铺设地膜，直接起到阻水的作用；二是在底层撒施防止水分渗漏的材料，如拒水粉、拒水土等；三是在底层撒施土壤改良剂，与土壤混合形成阻水层。这些措施的使用深度主要依据当地的气候条件而定，干旱程度越严重应当使用深度越深。   3．爆破深松土措施在我国的干旱半干旱地区，一方面由于长期干旱，土壤的紧实度比较高，人工整地费力费工，另一方面该地区的一些经济林树龄比较大，深整地比较困难，一些防护林也因为土壤条件差保水效果不佳，影响其生长速度与稳定性。近几年来所使用的爆破整地方式在该地区显示出具有较大的优势，在一些地方产生了较好的效益。根据林地深翻改土的原理，利用炸药在一定压力下产生爆炸时所产生的巨大能量，使用坚实的土体破碎，产生较多的孔隙，以有效地调节土壤的蓄水保墒能力、通气条件，促进土壤内微生物的活动，增加土壤养分的释放，同时提高松土的作业效率。一般在爆破松土的工程中使用的硝铵炸药还可以起到施肥的作用。   （1）作业方法   【钻炮眼】用直径为6～8厘米的土钻在树冠外缘垂直向下钻孔，根据需求钻取不同深度的炮眼。一般情况下可取1米到1.5米深。   【装药】把硝铵炸药装入炮眼底部，可根据爆破的范围、深度要求，装入适量的炸药。具体的爆破用药量可先在要爆破的造林地上进行试验，可分别装入100、200、400、600、800克不等的炸药进行试验。装药的多少与该土壤的容重、坚实度和土壤湿度有关。装好药以后，将接好导火线的雷管插入炸药内。最好炸药用纸包起来，以防药受潮或太分散影响爆破效果。   【堵塞炮眼】这一环节关系到能否充分发挥炸药的威力。炸药、雷管、导火线装好后，用湿土（土壤含水量约为12％～14％）堵填炮眼，先填土30厘米 ，砸实，再填土，砸实，直至与地面平。否则爆破的气体将从炮眼处冲出，形成冲天炮，影响爆破质量。   【引爆】将导火线引燃后，人迅速跑到安全的地方去，要确认爆破结果、排除哑炮。   【安全事项】在爆破过程中一定要注意安全，对于炸药、雷管、导火线的管理一定要按照国家的有关规定进行，妥善保管，不得随意丢弃或给无关人员。在操作过程中，一定要按照国家有关规程进行，不得随意操作，要把安全放在首位。   （2）爆破效果爆破时爆破区的土壤有松动，随爆破声响后可以看到土壤抬起约20～40厘米高处落下时，爆破效果较佳。如果完全炸开形成大坑或地表土壤没有松动迹象则爆破失败。   在爆破后，一般是炸药放置以上部位的土壤得到松动，而以下部位的土壤却因为爆炸的压力而更加紧实，可以起到土内深层防渗、增加根系层持水量的作用。   土内深松爆破后，增加了土壤孔隙度，扩大了土内气体的交换，增加了土内水分的含量。这些环境的改善，一方面加剧了土壤母质的物理风化作用，另一方面又促进了微生物的活动。据研究，土壤中的微生物，大多数为好气性生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类。随着土壤微生物环境的改善，大量的真菌类微生物可产生植物酸，它们将土壤中有机磷分解成磷酸和肌醇，促进了有机物中有效酸的释放。另外，大量的杆菌将产生有机酸并与硝化细菌、硫化细菌等氧化产生的硝酸、硫酸一起将周围环境中的难溶性磷酸盐溶解成可溶态磷酸盐。此外，微生物不仅可将有机质中的钾释放出来，它们产生的酸还可将长石、云母等含钾矿物中的钾溶解出来，供树木利用。   土内深松爆破后，由于土壤水、氧、温度等微环境的改善，好气性微生物活动加剧，那么，这些微生物活动所需要的食物就要增大，而土壤中的有机物质是它们的主要食物来源之一，因而土内深松爆破后，有机质分解加快，积累会明显减少。故在进行深松爆破后，应增施有机肥。