朱浩勇，方竹玲，梁瀝方，李宏昌，王延平，

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)富平現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合試驗示范站，陜西富平 711700）

0 引 言

西北地區(qū)是我國重要糧食生產(chǎn)地區(qū)之一，總面積約為369萬hm2，2020年糧食產(chǎn)量達4 547 萬t。然而，該地區(qū)降雨量?。?00～750 mm），且分布不均勻，時段干旱頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響作物生長發(fā)育[1,2]。節(jié)水灌溉是改善農(nóng)田水分供應(yīng)、提高糧食產(chǎn)量的有效策略[3-5]。但傳統(tǒng)的節(jié)水灌溉措施忽視了灌溉水進入土壤后水分再分布對水分利用產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致灌溉水資源無效損失較大，水分利用效率低下。壤中防滲是指在作物根區(qū)鋪設(shè)防滲層減少水分下滲，將更多的土壤水分保持在根區(qū)，為作物生長發(fā)育及時供應(yīng)水分，從而實現(xiàn)節(jié)水增產(chǎn)。胡治強等[6]在新疆石河子地區(qū)棉花田地下40 cm 和60 cm 鋪設(shè)聚乙烯防滲膜，發(fā)現(xiàn)在低灌溉量條件下，0～100 cm 土壤含水量分別比對照增加11%和20%，中灌溉量條件下增加5%和20%。Guo F 等[7]在陜西米脂蘋果園發(fā)現(xiàn)地下壓實防滲能降低或阻斷土壤水分深層下滲，使有限的雨水資源長時間集中在果樹根部周圍，改善土壤水分調(diào)控能力，0～60 cm 土層含水量較對照提高24.0%～43.9%。索改弟等[8]在陜西長武發(fā)現(xiàn)果樹株間地下布設(shè)壓實防滲可有效提高0～100 cm 土壤含水量，產(chǎn)量提高21.8%。相較于雨水而言，過量灌溉水更易發(fā)生滲漏而損失，但目前關(guān)于壤中防滲措施對于灌溉水利用效率的研究還未見報道。此外，壤中防滲措施在蒸散、作物根系生長和不同防滲措施的橫向比較研究方面也尚不夠深入。

為評估壤中防滲措施對灌溉水的應(yīng)用效果，本文探究了兩種防滲措施對旱作地區(qū)冬小麥灌溉水的水分利用效率和作物生長的影響，利用大型稱重式蒸滲儀評估了農(nóng)田水分平衡與蒸騰-蒸散比，并量化了小麥根系與產(chǎn)量對土壤水分變化的響應(yīng)。本研究旨在為節(jié)水灌溉技術(shù)提供新的研究思路和更多理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗在陜西省富平縣淡村鎮(zhèn)西北農(nóng)林科技大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合試驗站（108°57′E，34°42′N）進行。試驗地地處關(guān)中平原和陜北高原的過渡地帶，屬暖溫帶半干旱型氣候，四季干濕冷暖分明，年平均氣溫12.5 ℃，≥10 ℃的積溫為4 400.4 ℃，無霜期為222 d，年降水量為460～685 mm，主要集中在7-9月，年蒸發(fā)量為1 826.7 mm，屬于典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。該區(qū)土壤質(zhì)地為粉砂質(zhì)土壤，土壤類型為灰塿土，屬塿土亞類塿黃土土屬，地下水深度在50 m 以下。試驗前耕層土壤容重1.35 g/cm3，pH 值為8.34，田間持水量20%，萎蔫系數(shù)為10.4%。含有機質(zhì)11.40 g/kg，全氮0.58 g/kg，全磷0.41 g/kg，全鉀12.02 g/kg。試驗地2021年和2022年的溫度和光照強度如圖1所示。

圖1 冬小麥生育期內(nèi)的溫度和光照強度Fig.1 Temperature and light intensity during winter wheat growth

1.2 試驗設(shè)計

試驗在稱重式蒸滲儀內(nèi)進行，各蒸滲儀體積均為8 m3（2 m×2 m×2 m），內(nèi)部土壤層次、干濕度和當(dāng)?shù)卮筇锿寥辣３忠恢?，在蒸滲儀上方有遮雨棚，降雨時會自動遮擋，灌溉水是作物整個生育期水分的唯一來源。

試驗設(shè)3 種處理：Ⅰ，對照（CK），無防滲處理。Ⅱ，行間壓實防滲（C），如圖2所示，小麥播種之前，用挖溝機將土壤挖至40 cm 深（由于小麥根系主要集中于0～40 cm 的土層中[9,10]，故將防滲層布設(shè)在40 cm 深處，為了減小防滲層對小麥根系呼吸的影響，故只在行間布設(shè)防滲層），寬度為25 cm，然后用機械將溝底夯實，并按原土層回填土壤，每隔15 cm 進行一次處理；夯實層厚度約為5 cm，土壤容重在夯實前為1.44 g/cm3，夯實后為1.62 g/cm3。Ⅲ，行間塑膜防滲（P），用挖溝機將土壤挖至40 cm 深，寬度為25 cm，溝底鋪設(shè)聚乙烯塑料膜，并按原土層回填土壤，每隔15 cm進行一次處理。

圖2 試驗布設(shè)圖Fig.2 Test layout

每個處理重復(fù)3 次，共9 個蒸滲儀小區(qū)。每個小區(qū)灌水量和灌溉時間一致，灌水量和灌水時間根據(jù)土壤墑情和小麥生育期一般需水量確定（土壤含水量保持在田間持水量的80%以上），灌溉方式為漫灌。作物生育期內(nèi)及時清除雜草，期間不施肥。冬小麥品種為西農(nóng)100 號，于2021年10月20 號用播種機將種子播種在不同處理溝與溝之間。

1.3 測定內(nèi)容與方法

（1）土壤水分：①各處理蒸滲儀中的土壤水分利用蒸滲儀內(nèi)壁安裝的Em 50 水分探針進行測定，深度為10 cm、30 cm、50 cm、70 cm 和95 cm，每3 天收集1 次數(shù)據(jù)進行繪圖。②在所有實驗小區(qū)的中心，小麥行間和株間位置不同深度分別安置有Em 50 水分探頭測定0～100 cm 土壤含水量，其中0～40 cm 土層每隔10 cm 可測定1 個數(shù)值，40～100 cm 每隔20 cm 可測定1 個數(shù)值，每3 d 測定1 次。土壤貯水量計算公式為：

式中：S為土壤貯水量，mm；θv為土壤體積含水量；h為土層厚度，cm。

（2）土壤蒸散（ET）：各處理每日的土壤水分蒸散量由蒸滲儀自動測定并記錄，每3 d 取一次數(shù)據(jù)進行繪圖。校準(zhǔn)方程將電壓信號（mV）轉(zhuǎn)換為質(zhì)量（kg），每日ET為24 h重量差，計算公式如下：

式中：ET為土壤蒸散量，mm；ΔG為蒸滲儀的質(zhì)量變化，g；S為蒸滲儀的面積，m2；α為蒸滲儀杠桿系數(shù)；f為集水桶測得的水分滲漏量，mm。

（3）土壤蒸發(fā)（E）：用微型蒸發(fā)皿測定。微型蒸發(fā)皿布置在小麥行間，每個處理安置3 個，取平均值，每3 d 測定一次。

（4）小麥蒸騰（T）：

式中：T為小麥蒸騰量，mm；ET為土壤蒸散量，mm；E為土壤蒸發(fā)量，mm。

小麥蒸騰速率（Tr）：采用便攜式光合儀測定。每天上午9:00-11:00 進行測定，每種處理的每個小區(qū)測定3 株小麥葉片的Tr，每種處理測定的9 株小麥葉片Tr數(shù)值的平均值作為日蒸騰速率。

（5）作物根系：采用根系分析儀測定。小麥下種后，在種植行邊緣用土鉆（特制，鉆頭直徑為75 mm）打深1 m 的孔，將直徑為70 mm，高度1 m 的透明樹脂玻璃管（微根管）垂直插入孔中，然后用土填滿空隙。測定時將根系分析儀伸入到微根管內(nèi)，進行360°掃描成像。本文中小麥根系參數(shù)為2022年4月28日觀察到小麥根系停止生長后的掃描數(shù)據(jù)。

（6）小麥產(chǎn)量（Y）：2022年6月7日，每個小區(qū)全部人工收割，自然曬干后，人工脫粒，記錄麥穗數(shù)量、穗粒數(shù)量、千粒重，測定產(chǎn)量。

（7）水分利用率(WUE)：

式中：ET總為小麥生育期內(nèi)土壤水分蒸散總量，mm；Y為小麥產(chǎn)量，kg/hm2。

（8）溫度和光照強度：用蒸滲儀所帶的小型氣象站監(jiān)測。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019 進行數(shù)據(jù)處理和分析，結(jié)果用3 次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示；運用SPSS 20.0 軟件中的Duncan’s 法進行顯著性檢驗。Origin 2018和Auto CAD軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分

2.1.1 不同防滲處理的根區(qū)土壤貯水量差異

圖3 顯示了2021年10月20日至2022年6月7日冬小麥生長期0～40 cm 土層土壤貯水量的變化。不難看出，在整個生長季3 種處理貯水量的高低次序始終是P＞C＞CK，CK、C、P 處理的平均土壤貯水量分別為89.85 mm、95.95 mm 和98.85 mm。第1 次灌水54 mm 后（2021年10月20日），C 與P 比較，0～40 cm 土層貯水量無顯著差異（P＞0.05），但均高于CK（P＜0.05）。第2 次灌水65 mm 和第3 次灌水90 mm 后（2021年12月25日至2022年5月15日），由于灌水量較大和防滲層的不同，P處理的土壤貯水量顯著高于C 處理（P＜0.05）。C、P處理的平均土壤貯水量分別比CK 高8.1%和12.2%。第4 次灌溉30 mm 后（2022年5月17日至6月7日），由于灌水量較少，且成熟前小麥耗水量降低，3 種處理的土壤貯水量差異較?。≒＞0.05）。

圖3 冬小麥0～40 cm土層土壤貯水量Fig.3 Soil water storage in 0～40 cm soil layer of winter wheat

從冬小麥生長期40～100 cm土層土壤貯水量的變化（圖4）可以看出，3 種處理貯水量的高低次序始終是CK＞C＞P，CK、C、P 處理的平均土壤貯水量分別為148.13 mm、145.75 mm 和144.76 mm。第1 次和第4 次灌溉后，由于灌水量較少，C、P處理土壤貯水量之間無顯著差異（P＞0.05），但均顯著低于CK（P＜0.05）。第2 次和第3 次灌溉后，由于灌水量較大，CK、C、P 3 種處理之間土壤貯水量均存在顯著差異（P＜0.05）。綜合圖4 和圖5 分析結(jié)果，C、P 兩種處理均能有效地阻止灌溉水下滲，使較多的灌溉水長時間集中在冬小麥根系集中分布層（0～40 cm）。

圖4 冬小麥40～100 cm土層土壤貯水量Fig.4 Soil water storage in the 40～100 cm layer of winter wheat

圖5 灌水90 mm后0～100 cm土壤剖面含水量變化Fig.5 Variation of soil water content in 0～100 cm soil profile after 90 mm irrigation

2.1.2 不同防滲處理對水分再分布的影響

灌水90 mm 和30 mm 后0～100 cm 土壤剖面含水量的變化（圖5和圖6）結(jié)果表明，壤中防滲對灌溉水的再分布有明顯的影響。

圖6 灌水30 mm后0～100 cm土壤剖面含水量變化Fig.6 Variation of soil water content in 0～100 cm soil profile after 30 mm irrigation

在0～40 cm 土層，處理C 和P 小麥株間和行間的含水量都隨土層的加深而增加，而CK 則表現(xiàn)為先增加后減小的趨勢，CK 處理的最大值出現(xiàn)在30 cm 處，C 和P 處理的最大值出現(xiàn)在40 cm 處，這是截留灌溉水下滲和灌溉水側(cè)滲共同作用引起的。灌水90 mm 后，無論株間還是行間（圖5），隨著時間的推移，C 與P 處理之間土壤含水量差異逐漸減小，但均高于CK（P＜0.05），但是灌水30 mm 后，3 種處理株間的含水量[圖6（a）～圖6（c）]差異不顯著，行間含水量[圖6（d）～圖6（f）]呈現(xiàn)出P 處理顯著高于CK（P＜0.05），而C 處理與CK 差異不顯著（P＞0.05）。所有處理行間0～40 cm 土層平均含水量均高于株間，一方面是因為防滲層布設(shè)在小麥行間，難以阻止株間水分的下滲；另一方面是因為小麥根系優(yōu)先吸收根區(qū)附近水分，使株間土層水分消耗快于行間。

由于防滲層的影響，C和P處理40～50 cm 土層的土壤含水量急劇下降，在40 cm 處，株間和行間的含水量都呈現(xiàn)出P＞C＞CK，至50 cm 處株間和行間的含水量高低次序則變化為CK＞C＞P。

在40～100 cm 土層中，CK 處理的株間含水量低于行間，相反，C 和P 處理株間含水量高于行間含水量；不同處理株間的含水量[圖5（a）～圖5（c）]差異較小，而行間的含水量由于防滲層不同，表現(xiàn)出明顯的差異[圖5（d）～圖5（f）]，灌水量較小時[圖6（d）～圖6（f）]，P處理行間的含水量顯著低于C 和CK，C 和CK 行間的含水量接近。以上結(jié)果說明P 處理的防滲保水效果好于C處理。

2.2 蒸散與作物蒸騰

圖7 顯示了冬小麥生育期內(nèi)3 種處理ET的變化。總體看來，3 種處理ET變化趨勢大致相同。2021年10月20日至12月22日期間，小麥處于幼苗時期，耗水量相對較少，加之氣溫較低土壤蒸發(fā)量較小，故ET較低。2021年12月25日至2022年2月17日期間，由于氣溫和光照強度較低，ET處于最低水平，且變幅較小。2022年3月7日之后，隨著氣溫的升高和小麥返青，ET呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢。小麥整個生育期內(nèi)CK、C 和P 處理總ET分別為335.67 mm、338.94 mm 和345.23 mm，這與土壤水分高低結(jié)果一致。不難發(fā)現(xiàn)，灌水后對不同處理ET的影響較大，每次灌水后一段時間內(nèi)（5～10 d），3 種處理之間ET差異較大，表現(xiàn)為P＞C＞CK。

圖7 冬小麥生育期不同處理蒸散量（ET）的變化Fig.7 Variation of evapotranspiration (ET) in different treatments during winter wheat growth period

在干旱半干旱地區(qū)，土壤水分是作物蒸騰速率的主要影響因子，但當(dāng)日測定時間的不同會引起光照、氣溫、大氣濕度、風(fēng)速等環(huán)境條件的差異，導(dǎo)致測定結(jié)果產(chǎn)生誤差。圖8顯示了2022年3月10日至5月26日不同處理冬小麥日平均蒸騰速率（Tr）的差異。不難看出，在絕大多數(shù)測定日，P 和C 處理的日平均蒸騰速率高于CK，但3月25日P 處理低于CK，4月5日C 處理低于CK。這與P 和C 處理0～40 cm 土層貯水量相對較高有關(guān)。

圖8 不同處理冬小麥蒸騰速率（Tr）的差異Fig.8 Difference in transpiration rate (Tr) of winter wheat under different treatments

表1 結(jié)果表明，壤中防滲處理對冬小麥地ET和T有顯著影響，C 處理和P 處理3-5月的ET、T值均顯著高于CK（P＜0.05）；P 處理3-5月的ET值略高于C 處理，差異不顯著（P＞0.05）；從T值來看，P 處理3月的T值顯著高于C 處理，4、5月份的T值無顯著差異。3 種處理之間E值差異不顯著。3 種處理的T/ET值的大小順序始終為：P＞C＞CK。這一結(jié)果說明，壤中防滲促進了冬小麥對灌溉水分的吸收利用。3月份灌水后，由于土壤含水量較高，加之作物返青，小麥對水分的利用率較高，T/ET值達到30.90%～34.29%，高于4、5月份；進入4、5月份，隨著氣溫的升高，大部分土壤水分都被土壤蒸發(fā)所消耗，盡管作物蒸騰也增強了，但T/ET值有所降低。3種處理的E值始終顯著大于T值，故防止土壤水分蒸發(fā)在當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中非常重要。

表1 不同處理的蒸散、蒸發(fā)、蒸騰和T/ET比較Tab.1 Comparison of evapotranspiration, evaporation, transpiration and T/E among different treatments

2.3 冬小麥根系

表2 所示，在0～40 cm 土壤剖面，CK、C 和P 處理的小麥根系數(shù)量（標(biāo)準(zhǔn)差小數(shù)位是根據(jù)根系存活率計算得出，均值結(jié)果取整數(shù)）分別為20、24和35。在直徑0.5～3.5 mm范圍內(nèi)，P 處理的根系數(shù)量都明顯高于C 和CK 處理，C 與CK 處理的根系數(shù)量接近。在40～100 cm 土壤剖面中，CK、C 和P 處理小麥根系數(shù)量分別為7、9 和9。其中，在直徑0.5～1.0 mm 范圍內(nèi)，P 處理的根系數(shù)量明顯高于CK 和C 處理，在1.0～3.5 mm 范圍內(nèi)3 種處理的根系數(shù)量接近。在0～40 cm 和40～100 cm 兩個土層，直徑0～0.5 mm 范圍內(nèi)C 處理的根系數(shù)量均高于CK 和P 處理。從表2 中還可以看出，在0～40 cm 土層所統(tǒng)計的根系總長度、表面積參數(shù)中，C 處理較CK 處理分別提高18.0%和10.8%。P 處理較CK 處理分別提高29.7%和40.1%。在40～100 cm 土層所統(tǒng)計的根系總長度和表面積參數(shù)中，C 處理較CK 處理分別提高16.5%和8.1%。P 處理較CK 處理分別提高25.2%和38.3%?？傮w看來，兩種防滲處理均能促進0～100 cm 土層內(nèi)小麥根系的生長，且對0～40 cm 土層根系的影響要高于40～100 cm土層。

表2 不同處理冬小麥根系參數(shù)統(tǒng)計Tab.2 Root parameters statistics of winter wheat under different treatments

為了進一步探討防滲處理對根系分布的影響，本文研究了冬小麥0～100 cm 地下生物量隨土壤深度的變化情況（圖9）。 CK、 C 和P 處理0～100 cm 地下生物總量為32 922.7 mm3、36 349.6 mm3、42 135.7 mm3。在0～40 cm 土層，C 和P 處理的生物量分別比CK 高12.91%和42.7%，且CK、C 和P 處理生物量分別占生物總量的58.0%、59.3%和64.7%，C、P 處理顯著提高了0～40 cm 冬小麥地下生物量。在防滲層上下10 cm 土層范圍內(nèi)，P 處理的生物量相差3 296.9 mm3，高于CK 和C 處理，可能是防滲膜的存在對根系的側(cè)向生長有一定的影響。在40～100 cm 土層，C 和P處理的生物量分別比CK 高7.1%和7.6%，原因在于，雖然C、P 處理40～100 cm 土層土壤貯水量低于CK，可能由于根系附近土層（0～40 cm）含水量高，促進了冬小麥根系向下生長。

圖9 不同處理冬小麥地下生物量的分布Fig.9 Distribution of underground biomass of winter wheat under different treatments

2.4 冬小麥產(chǎn)量及水分利用率

從表3 可以看出，壤中防滲處理能夠顯著提高西北旱地農(nóng)田冬小麥的產(chǎn)量。C 和P 處理的產(chǎn)量分別比CK 處理提高5.4%和18.3%，水分利用效率分別提高0.94 和3.19 個百分點。小麥穗粒數(shù)、千粒重、地上部干重的大小順序都表現(xiàn)為P＞C＞CK。其中，C 和P 處理小麥穗粒數(shù)、千粒重顯著高于CK 處理。但3 種處理的地上部干重沒有顯著差異。冬小麥產(chǎn)量與根系表面積、長度以及數(shù)量的回歸分析表明，產(chǎn)量與根系總表面積、總長度及數(shù)量呈正相關(guān)（圖10）。

表3 不同處理冬小麥的穗粒數(shù)、千粒重、地上部干重、產(chǎn)量及水分利用率Tab.3 Grain number per spike, 1 000-grain weight, aboveground dry weight, yield and water use efficiency of winter wheat in different treatments

圖10 冬小麥產(chǎn)量與根系表面積、長度以及數(shù)量的回歸分析Fig.10 Regression analysis of yield and root surface area, length and quantity of winter wheat

3 討 論

水分在土壤中的分布、運移是植物生長的決定性因素[11]。土壤壓實作為防滲層能夠改變土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤孔隙度，減少水分的入滲[12-14]。在黃土高原蘋果園采用壤中壓實能提高防滲層以上土層的土壤含水量[7,15]。國外Kavdir[16]和Smucker[17]的研究結(jié)果也表明壤中防滲具有一定的節(jié)水效果。本研究中，壤中鋪膜和壓實兩種防滲措施均對灌溉水的分布和運移產(chǎn)生了較大影響。由于防滲層布設(shè)在40 cm 土層，所以使較多的灌溉水長時間集中于小麥根系主要分布層（0～40 cm），提高了灌溉水利用效率。灌水量大小對0～40 cm 土層的含水量高低有明顯影響，灌水90 mm 后，C 和P 處理冬小麥株間和行間的含水量均顯著高于CK（P＜0.05），灌水30 mm 后，C和P處理株間的含水量也都高于CK，但差異不顯著，P 處理行間含水量顯著高于CK（P＜0.05），而C 處理與CK 差異不顯著（P＞0.05）。這一結(jié)論與金波[15]和索改弟[8]的研究結(jié)論類似。說明在陜西關(guān)中平原和陜北高原過渡地區(qū)的旱地農(nóng)田，采用壤中壓實防滲和鋪膜防滲均能減少灌溉水的損失，實現(xiàn)節(jié)水，降低灌溉成本，但節(jié)水率需要進一步研究。

在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，土壤蒸發(fā)（E）和作物蒸騰（T）對土壤蒸散（ET）的貢獻度是作物水分利用效率的指標(biāo)[18-20]，T/ET高，作物對灌溉水吸收利用率高。本研究中，不同防滲處理對灌溉水水分利用率高低有明顯影響。在3-5月份，P 處理的T/ET值始終最大，C 處理次之，CK 最小。說明P 處理能更有效地提高灌溉水的利用效率。這與WUE計算結(jié)果一致。灌溉水水分利用率的高低與小麥生長階段、土壤蒸發(fā)密切相關(guān)。3月份，小麥返青，作物蒸騰和土壤蒸發(fā)量均較小，但T/ET值遠(yuǎn)大于4、5月份。防滲處理對T/ET值的影響也最大，C 和P處理的T/ET值分別比CK 增大了2.34 和3.39 個百分點。4月和5月，氣溫升高，作物蒸騰和土壤蒸發(fā)量均增大，但T/ET值變小，防滲處理對T/ET值的影響相對較小，C 和P 處理的T/ET值分別比CK 增大了0.88～2.09 和0.97～2.47 個百分點。這里需要指出的是，本研究中3-5月份小麥地土壤蒸發(fā)占比較大，達65.71%～81.91%，因此，如能在壤中防滲的基礎(chǔ)上采取地面保墑措施，降低土壤蒸發(fā)占比，必將進一步提高灌溉水的利用效率，獲得更好的節(jié)水效果。

在干旱、半干旱地區(qū)，土壤含水量往往是制約根系生長的主要因素[21,22]，根系的趨水性使得作物更多的根系集中于土壤含水量較高的土層中[23]。本研究中，灌水后壤中壓實和鋪膜處理0～40 cm 土層的根系總長度較CK 提高了18.0%和29.7%，根系表面積提高了10.8%和40.1%（表2）。當(dāng)土壤缺水時，小麥會向深處扎根尋找水分[24]，盡管壤中壓實和鋪膜處理40～100 cm 土壤含水量低于對照處理，但根系長度、表面積及生物量仍高于對照，這一結(jié)果與張偉等[24]的研究結(jié)果不一致，有待進一步證實。

對這兩種防滲處理方式進行綜合分析，土壤壓實可以就地取材，因此成本較低，且與其他防滲材料相比，沒有污染性[25]。塑料薄膜保水效果好，在農(nóng)業(yè)中被廣泛應(yīng)用[26,27]。但市面上大多塑料膜為聚乙烯材質(zhì)，在土壤中殘留對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全構(gòu)成威脅[28]，即使塑料膜為可降解材料，在深埋無氧條件下也很難降解。本研究中，壤中鋪膜防滲處理的冬小麥產(chǎn)量和灌溉水分利用效率顯著高于壤中壓實和對照處理，能夠產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。但由于塑料薄膜需要深埋地下，且不能回收利用，在考慮環(huán)境因素的前提下，沒有找到合適的替代品之前，壤中壓實防滲處理更適用于在西北旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。

4 結(jié) 論

在陜西關(guān)中平原和陜北高原過渡地區(qū)的旱地農(nóng)田，采用壤中防滲技術(shù)能夠顯著提高冬小麥生育期內(nèi)0～40 cm 土層灌溉水的聚集量，在防滲層周圍形成較大含水量區(qū)域，平均貯水量提高6.8%～10.0%。對冬小麥生育期內(nèi)的總蒸散發(fā)影響不大，但蒸騰在蒸散中的占比明顯提高。能夠促進冬小麥根系生長發(fā)育，0～100 cm 根系生物量增加10.4%～28.0%。能夠顯著提高農(nóng)田冬小麥的產(chǎn)量。壤中壓實和鋪膜防滲的產(chǎn)量分別比CK提高5.4%和18.3%，水分利用效率分別比CK 提高0.94 和3.19個百分點。但在綜合考慮環(huán)境因素和投入成本的前提下，壤中壓實防滲處理更適用于在西北旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用。