半干旱地区沟垄微型集雨技术

沟垄微型集雨技术主要包括“垄”和“沟”两个构件，垄即集水区，沟即种植区，分别平行坡面向沟倾斜。沟垄微型集雨可改善自然降雨的时间、空间分布不均，优化降雨二次分配，大幅度改善植物种植区的水分状况，集约程度高，减少地面无效径流，提高水分利用效率，促使植物干物质的积累。对于垄沟微型集雨技术的研究，目前多是集中在垄沟最佳比例的研究和垄沟集雨利用效果的研究上。由于作物本身对水分、光照、肥力等营养因子的竞争力不同，不同的作物会适合不同的垄沟比例，因此，众多的科技工作者对垄沟的宽度和比例进行了研究。

(一)最优垄沟比例的研究

在沟垄地膜微集雨技术体系中，垄的主要作用在于产流，沟的主要作用在于集流，产流和集流之间的比例匹配问题显得尤为重要，这与最终的集雨效率密切相关。一般而言，植物生育期起垄的垄宽以25～60 mm为宜，建议比为1∶1或2∶1;夏闲期起垄垄宽以100 cm和垄沟比以小于或等于4∶1。可根据降雨的多寡，调整垄沟宽比，通过增加或减少作物群体数量与集水面的大小，提高农田微集水技术的增产效果。此外，他们还报道了在地膜覆盖的情况下的垄沟比例，适宜的垄高应以15 cm为宜。王琦采用沟垄微型集雨种植马铃薯，采用三种沟垄比和两种下垫面材料，结果发现在半干旱地区膜垄种植马铃薯最佳沟垄比为60 cm∶40 cm，当沟垄比为60 cm∶40 cm时，马铃薯产量的期望值可以达到最大，该技术是适合于半干旱地区的能较好提高降水利用率和产量的一种种植方式。贾宇等人研究了黄土丘陵区垄沟集雨技术对紫花苜蓿人工草地生产力以及土壤水分的影响，认为垄和沟的宽度均为30或60 cm时，垄上覆膜的处理水分利用效率分别比平作对照显著提高了13%和41%;垄和沟的宽度均为30 cm时，垄上覆膜的处理干草产量和平作对照无显著差异;而垄和沟的宽度均为60 cm时，垄上覆膜的处理干草产量比平作对照显著提高了41%;垄和沟的宽度均为30或60 cm，垄面裸露的两个处理产草量比平作对照有不同程度的降低。2004～2005年，丁瑞霞等人对于沟垄微型集水种植谷子进行研究，最终得出在宁南半干旱地区微集水种植谷子比较适宜的沟垄宽度为45 cm，沟垄比值为1。

以上分析可知，不同的降雨量，不同的种植植物以及不同的植物发育时期，垄宽及适宜的垄沟比例差异很大，因此，探讨适宜的垄沟宽度及比例，应综合考虑当地的气候条件和种植植物，通过不同垄沟比例的种植效果试验，才能取得最佳的垄沟修建数据。

(二)应用效应分析

垄沟集雨可广泛地应用于干旱半干旱地区的农林植物，关于其应用效果的研究报道很多。此外，如果将垄沟集雨技术与其他农艺措施相结合，其水分利用效率又有不同程度的提高。这些农艺措施主要是覆盖技术。尹国丽等人利用沟垄集雨模式种植紫花苜蓿，观测不同沟垄比和垄覆盖方式对紫花苜蓿出苗率、土壤贮水量及干草产量的影响。他们认为覆膜垄处理具有较高的出苗率、土壤贮水量和干草产量，分别比平作提高6.1%、16.1%和58.1%;土垄处理效果不明显，其出苗率比平作降低4.7%，土壤贮水量和干草产量分别比平作提高3.1%和8.4%;沟垄集雨种植增加了土壤贮水量，从而提高了干草产量，其中覆膜垄处理的增产效果显著;膜垄处理中，宽垄处理的增产效果要好于窄垄处理。王琦等人认为膜垄种植马铃薯平均水分利用效率分别是对照的2.8倍和2.4倍，土垄种植马铃薯水分利用效率和对照相差不大;虽然降雨量和降雨高峰期出现时段的不同，但在两年试验中，马铃薯增产趋势基本一致，膜垄种植马铃薯产量分别比对照提高231%和153%，土垄种植马铃薯产量分别比对照平均提高58%和23%。田媛和刘震等人研究了半干旱区不同垄沟集雨种植马铃薯模式对土壤蒸发的影响，认为沟垄集雨不仅可提高马铃薯的产量，还有效的防止了土壤蒸发。任小龙在人工模拟降雨条件下研究了不同降雨量沟垄集雨种植对夏玉米个体发育、生物量积累及产量的影响，他们认为沟垄集雨种植处理后，夏玉米生育期提前，株高和叶面积显著增加，在230、340和440mm降雨量下玉米总生物量比平作分别提高44.71%、28.51%和7.58%;230mm和340 mm降雨量下，单株籽粒产量比平作分别提高了75.4%和36.7%，穗长分别增加了25.3%和16%，穗粒数分别增加了59.3%和29.2%，230mm降雨量下，玉米穗粗和千粒重比平作分别增加了11.4%和10.3%;440mm降雨量下籽粒产量与相比差异不明显。覆膜集雨栽培对半湿润易旱地区作物水分养分吸收及产量同样具有积极作用。

目前干旱山地集雨工程的建设，多是当地农民根据自己的经验建设，不仅浪费了大量的人力和物力，甚至可能会对生态环境带来负面影响，为此，中华人民共和国水利部、住房和城乡建设分别于2001和2010年颁布了水利行业标准和国家标准“雨水集蓄利用工程技术规范”。该标准填补了国内雨水集蓄工程建设的空白，然而，这两项技术标准只是对集雨池的建设给出了一定的标准，对于雨水的利用给予了一定的建议，并未涉及干旱山地集雨造林雨水的利用模式，并不适用于干旱时旱地集雨系统的建设应用。此外，关于集雨池建设的合理配置方式(体积与数量)也并未涉及。因此，有必要针对干旱山地特殊的自然地理位置，加强集雨装置标准化建设的研究，强化收集到雨水的利用规范，这些研究对于干旱山地集雨造林有着指导性的意义。

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