国内外喷灌对作物及土壤的影响范文

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《北京水务杂志》2014年第二期

1喷灌对土壤结构和土壤水分、养分分布转化的影响

Allaire-Leung等（2001）通过试验表明，在喷灌条件下，由于土壤水分的再分布，土壤NO3-－N含量随渗漏量的增加而降低，NO3-－N的淋失量和土壤NO3-－N含量成正相关，但与灌溉深度、灌溉均匀度或深层渗漏关系不大[12]。可见，喷灌的水分和NO3-－N的渗漏量明显少于传统灌溉方式。喷灌条件下，养分的运移特性不同于漫灌或沟灌。魏新平（1999）的研究结果表明，漫灌入渗条件下，硝酸根离子NO3-运移快，入渗结束后，NO3-浓度集中分布在土壤深层的作物主根区之外。而在喷灌入渗条件下，NO3-运移慢，入渗结束后，NO3-浓度的峰值迁移浅，NO3-浓度集中分布在土壤表层作物主根区内，有利于作物吸收利用。郭大应等（2001）将硝酸铵撒施于表土沟灌和喷灌，发现沟灌中硝酸盐累积于表土50mm，很少氮素留在沟底，喷灌则没有硝酸盐累积于表土。

关于喷灌对肥料的运移特性，不同学者有不同的观点。王小龙（2001）的试验结果表明，在沙土地上，氮、磷和钾等3种速效养分，随着喷灌量增大和湿润深度增加作同步移动，但3者分布重心移动速度差异较大，钾最快、氮次之、磷最慢[15]。而魏新平（1999）的研究表明，入渗结束后，钾离子K+浓度集中分布在土表0～200mm土层内，入渗方式对NO3-运移影响大[13]。郭大应等试验证实喷灌50mm的水将土壤表层NO3-－N和表施的尿素淋洗到5～20mm作物根系密集层，利于作物吸收，不产生深层渗漏。而表施碳铵喷灌，铵态氮NH4+-N主要分布在0～50mm表层，不利于氮肥保蓄[16]，这是由于土壤颗粒吸附铵离子NH4+而几乎不吸附NO3-，因此NH4+基本上滞留在剖面上、中层，而NO3-在下层大量存在。冯绍元等（1998）认为，在喷灌条件下，灌水定额40mm，花生不同生长阶段均不会出现无机氮的淋失现象[17]。武晓峰等（1996，1998）的试验结果表明，喷灌60mm的灌水定额能基本满足作物生长的需要，而且不会造成深层渗漏和NO3-－N随土壤水的流失[18]。黄元仿等（1996）对田间喷灌条件下氮素的运移也作了模拟研究，中等灌水处理最大[19]。

从以上的综述与分析可看出，喷灌通过将水分喷洒到空中，类似降雨进行灌溉，但又不完全等同于降雨。喷灌有其独特的入渗特性和溶质运移规律，喷灌水滴对土壤结构的影响，尤其是表层土壤结构，也不同于传统的漫灌或沟灌。土壤结构的变化对土壤水分的入渗、土壤养分的分布有很重要的影响。而土壤水分和养分的分布转化不同则会引起作物生长的差异。

2喷灌对作物冠层温度、湿度的影响

在辐射强、温度高和湿度小的情况下，喷灌通过喷洒水滴和冠层截留水的蒸发，可以降低冠层的温度，提高冠层附近空气湿度，为作物的生长提供一个良好的外部环境。由于喷灌对田间小气候的影响，部分学者研究了喷灌条件下作物的光合和蒸腾。研究结果显示，喷灌条件下作物的蒸腾速率小。喷灌不仅影响作物的蒸腾，也会影响作物的光合和生长。大量试验结论显示，喷灌调节作物冠层的温度，使其处于光合作用的适宜范围内。在高温天气下，喷灌在一定程度上降低了作物冠层和冠层附近的温度，使得叶片的温度处于光合的高效范围内，提高了光合效率。喷灌下光合效率的提高有利于高产的形成。刘海军等（2003）均认为喷灌调节农田小气候的主要原因是喷灌过程中水滴的蒸发、冠层截留蒸发和湿润表层土壤蒸发共同作用造成的，而喷灌对农田小气候要素的这些调节作用可能正是喷灌能够节水增产的主要原因[20]。

3喷灌对作物生长的影响

刘海军等（2003）对喷灌条件下冬小麦的生长规律进行了研究，研究结果表明，冬小麦前期通过喷灌可以减小无效分蘖数，使有限的肥水集中于促大蘖；叶面积指数和生物量在喷灌和地面灌条件下比较接近，喷灌对二者没有显著影响[20]。Bai等（2003）报道灌溉方式对紫花苜蓿根系的生物积累量影响显著，喷灌下的根重和根长均大于漫灌处理[21]。Cock等（1997）报道，人工喷雾灌溉可增加木薯干的根生产（91％）和总生物量生产（27％）[22]。姚素梅等（2005）研究了喷灌对冬小麦生长的影响，结果表明：喷灌对冬小麦地上部分生长具有前控后促的特点，喷灌处理冬小麦生长的优势主要表现在生长后期[23]。

4结语

综上所述，近年来，随着不同学科的交叉渗透，研究者在喷灌条件下的土壤结构和土壤水分及养分分布转化规律、农田小气候效应以及作物生长过程等方面做了大量研究工作，并取得了重要的进展。但是关于喷灌条件下作物生长与农田生态因素之间内在联系的机理有待于进一步深入的研究。

作者：缪学文王爱忠单位：北京市通州区水务局中国灌溉排水发展中心农村水利设计研究所