張育斌，張麗娜，王軍德，趙小潔，秦 力

(甘肅省水利科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730030)

0 引言

雨水就地富集利用實(shí)質(zhì)上是一個對天然降水在空間范圍內(nèi)的富集疊加過程，膜料的防蒸發(fā)作用及膜面產(chǎn)生的徑流必然會改變土壤水滲蓄規(guī)律[4-5]，進(jìn)而影響農(nóng)田土壤水分的橫向及縱向分布，形成空間差異性。目前，關(guān)于雨水就地富集利用的土壤滲蓄規(guī)律研究多集中在對比不同農(nóng)田下墊面處理、不同溝壟比條件下的降水入滲過程，以選取最佳種植模式[6-9]。降水-土壤水滲蓄過程復(fù)雜，影響因素多[10-13]，故還需進(jìn)一步系統(tǒng)揭示覆膜溝壟種植模式對初期降水入滲及后期土壤水分運(yùn)移再分布的影響規(guī)律。付玉娟等[14]在松遼平原研究降水入滲過程表明，降水量達(dá)18mm以上時，壟溝的集雨增滲作用顯現(xiàn)，入滲量及入滲深度增加，且覆膜會削弱壟溝的集雨作用，相對不覆膜起壟可增加入滲量減少。李堯等[15]利用Hydrus-2D模擬分析了不同覆膜寬度的降雨入滲特征，指出覆膜和壟溝的設(shè)置都會增加降雨入滲，濕潤鋒的垂向運(yùn)移距離與降雨量、覆膜寬度呈正相關(guān)關(guān)系，但這種促進(jìn)入滲的作用會隨著雨量的增加而減小，在降雨量為30mm時，壟溝促進(jìn)入滲的作用已經(jīng)很小。由于不同地區(qū)土壤質(zhì)地及農(nóng)田下墊面處理存在差異性，且現(xiàn)有降水入滲研究大多在土箱試驗(yàn)或者模型模擬的條件下開展的[16-17]，大田作物種植條件下連續(xù)的降水滲蓄過程研究較少，對壟溝滲蓄過程中包括土壤水分再分配的空間差異變化還需進(jìn)一步揭示。因此，本研究以馬鈴薯覆壟膜高壟種植模式為依托，研究不同降水過程中土壤水分的滲蓄規(guī)律及分布特征，對比壟溝位置降水入滲情況進(jìn)一步揭示黃土高原旱作區(qū)雨水就地富集利用規(guī)律，以期為旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的完善提供理論支撐，為農(nóng)田水分調(diào)控和雨水資源高效利用提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2020年在甘肅省定西市安定區(qū)大坪村進(jìn)行，海拔2087m。該地區(qū)屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)和干旱半干旱地區(qū)，大陸性季風(fēng)氣候顯著。年均氣溫6.3℃，無霜期140d，年均日照時數(shù)2500h。全區(qū)多年平均降水量398.5mm左右，多集中在夏秋季節(jié)，最大4個月(6—9月)降水量占全年降水量的67.2%，蒸發(fā)量高達(dá)1500mm以上，為降水量的3～4倍，是典型的旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。該地區(qū)地帶性土壤類型為黃綿土，經(jīng)分土層取樣測定，其物理特性見表1。

表1 研究區(qū)土壤物理特性

表2 不同降水量條件下降水后不同歷時壟溝0～40cm層入滲量變化 單位：mm

1.2 試驗(yàn)方案

本文選取當(dāng)?shù)靥厣魑锺R鈴薯為研究對象，供試作物品種為冀張薯8號。采用起高壟雙行種植，壟面覆膜，溝內(nèi)部分覆膜，膜寬120cm，壟高20cm，壟面寬60cm，溝上口寬40cm，溝底寬20cm(如圖1所示)。馬鈴薯種植時1膜2行，行距50cm，株距45cm。試驗(yàn)小區(qū)長15m，寬1m。利用土壤墑情儀測定不同土層土壤水分隨時間的動態(tài)變化過程，以次降水量<10mm、10～20mm、>20mm三個雨量級選取典型次降水量，分別為4.8、7.4、11.2、17.6、21.4、25.8mm，降水歷時為375、61、579、593、626、625min，對應(yīng)降水強(qiáng)度為0.013、0.121、0.019、0.030、0.034、0.041mm/min。

圖1 馬鈴薯雨水富集利用種植模式

1.3 觀測項(xiàng)目和方法

在試驗(yàn)區(qū)布設(shè)一個HOBO RG3-M自計(jì)式雨量筒，監(jiān)測獲取降水量及氣溫?cái)?shù)據(jù)；在壟上及溝中各埋設(shè)一個土壤墑情儀(智墑+)，整個生育期每隔1h對土壤水分進(jìn)行連續(xù)、動態(tài)監(jiān)測，每10cm土層測定1次，測定土壤深度共1m。

通過雨后0、3、6、12、24h的土壤含水率和雨前初始土壤含水量之差分析不同時段內(nèi)的壟溝降水入滲量變化。入滲量占降水量的比例可反映下墊面對降水利用的有效性，因此按下式計(jì)算有效降雨系數(shù)(K)：

ΔW=h1SWCa-h1SWCc

(1)

K=ΔW/P

(2)

式中，h1—模型中土層的深度，cm；SWCa—雨后0、3、6、12、24h的土壤含水量；SWCc—初始的土壤含水量，cm3/cm3；P—次降水量，mm；ΔW—降水入滲量，mm。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel和Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖表制作，采用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性分析和相關(guān)分析。

蘭德對電子郵件的興趣并不限于此。在20世紀(jì)90年代中期，研究人員提出了建立一個全國性通用電子郵件系統(tǒng)的構(gòu)想，為每個美國居民提供一個電子郵件地址，并為那些上不起網(wǎng)的人提供計(jì)算機(jī)公共接入和經(jīng)濟(jì)援助。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降水過程中壟溝入滲深度變化

降水過程中壟溝下滲差異可由降水前后土壤含水量的變化得知。故選取降水前、降水結(jié)束及降水后(6h)3個時間節(jié)點(diǎn)，對不同次降水量條件下壟溝土壤水分縱向分布進(jìn)行分析。小雨量(<10mm)選取了4.8mm和7.4mm兩場降水，對比可知7.4mm降水集中，歷時短，強(qiáng)度大，降水過程中土壤水分變化更為劇烈，降水結(jié)束時壟中土壤水分僅滲入表層0～10cm，而溝中土壤水分已下滲至10～20cm，降水后土壤水分在水勢梯度的影響下繼續(xù)運(yùn)移，壟中下滲至10～20cm，溝中下滲至20～30cm，與4.8mm降水條件下下滲深度基本一致。從雨水在土層的主要蓄集區(qū)來看，小雨量降水后壟中入滲主要蓄集在表層，溝中主要蓄集在0～20cm，總體表現(xiàn)為溝中下滲量大，下滲深度深。4.8mm降水表現(xiàn)更突出，降水結(jié)束時，溝中表層土壤含水量大幅提升，增加了14.7%，增幅是壟中(3.8%)的3倍以上；且降水后，溝中表層土壤水分經(jīng)蒸發(fā)和向下層運(yùn)移，土壤含水量已呈現(xiàn)小幅回落，而壟中仍小幅增加，此時壟溝含水量相對降水結(jié)束增幅差距拉近，接近兩倍。7.4mm降水結(jié)束時，壟溝表層含水量增幅相當(dāng)，但溝中雨水已下滲至10～20cm，土壤含水量增加了2.5%，降水后增加至13.6%。

中雨量(10～20mm)選取了11.2mm和17.6mm兩場降水，兩場降水下滲規(guī)律基本一致，土壤水分下滲深度均保持在40～50cm，降水結(jié)束時壟溝下滲仍呈現(xiàn)較大差異，主要體現(xiàn)在0～20cm深度，隨著入滲壟溝差異減小，表現(xiàn)為壟和溝土壤水分下滲深度相同，且雨水主要蓄集在同一土層。11.2mm降水壟溝都蓄集在0～20cm，隨著雨量增加，17.6mm降水主要蓄集區(qū)有所下移，集中在0～30cm。兩場降水結(jié)束時，表層和10～20cm土層溝中土壤含水量增幅高于壟中，尤其是11.2mm降水，壟溝土壤含水量增幅差異達(dá)7.3%；降水后，溝中表層和10～20cm土層含水量的回落程度相對較快，壟中表層含水量略有下降，下滲趨勢開始顯現(xiàn)，下層仍呈現(xiàn)正增長。

大雨量(>20mm)選取了21.4mm和25.8mm兩場降水，25.8mm降水下滲至更深土層，雨水在土層的主要蓄集區(qū)縱向分布更廣，集中在0～40cm。兩場降水過程中壟溝下滲差異顯著，溝中下滲速率更快，下滲量大，主要蓄集區(qū)厚度更大。壟溝下滲深度差異如圖2所示：在21.4mm降水條件下，降水后溝中土壤水分下滲至更深土層40～50cm，壟中僅下滲至30～40cm；25.8mm降水條件下，壟溝土壤水分下滲深度均為50～60cm。兩場降水結(jié)束時，21.4mm降水溝中雨水已下滲至40～50cm，即最大下滲深度，隨著土層加深，溝中含水量增幅漸小，但各土層含水量增幅均高于壟中；25.8mm降水結(jié)束時，溝中雨水已下滲至40～50cm，壟中才下滲至30～40cm，且該層含水量增幅(2.9%)遠(yuǎn)低于溝中含水量增幅(16.9%)。降水后，壟溝的土壤水分含量均呈現(xiàn)回落趨勢，壟中僅表層含水量略有下降，而溝中回落范圍更大。兩場降水表現(xiàn)不一致，21.4mm降水，溝中0～20cm呈現(xiàn)回落趨勢；25.8mm降水，溝中0～30cm土層含水量回落，且隨著土層加深回落幅度越小。

圖2 不同次降水量條件下壟溝土壤水分縱向分布

2.2 不同降水過程中壟溝土壤含水量變化

經(jīng)上述分析，土壤水分的變化基本集中在0～60cm深度，考慮到40～60cm變化相對較小，故僅分析0～40cm壟溝的土層含水量變化。圖3—8整體表現(xiàn)為溝中土壤水分波動更為劇烈，對降水的響應(yīng)更及時。

圖3 4.8mm降水過程中不同土層土壤含水量的響應(yīng)變化

圖3—4同時表明了小雨量條件下，降水量達(dá)到一定程度時，土壤含水量才顯著提升，且隨著降水分布呈現(xiàn)波動。4.8mm降水，壟溝表層土壤含水量從10h開始明顯抬升，此時累計(jì)降水量為1.4mm，后期溝中變化幅度較大，受雙峰型降水影響呈波動增長，在15h達(dá)到峰值，土壤含水量提升了12.8%，隨后緩慢下降，10～20cm土層含水量在15h后有所提升，即表層含水量下降時才開始提升；壟中各土層均表現(xiàn)為緩慢上升后保持平穩(wěn)，表層僅提升6.0%，壟溝差異顯著。7.4mm降水集中，壟溝表層土壤含水量在3～5h陡增，溝在5h(降水結(jié)束時)達(dá)到峰值，土壤含水量增加了16.4%；而壟在降水結(jié)束后仍保持緩慢增加，在9h達(dá)到峰值，一方面是因?yàn)榻邓ㄟ^種植孔局部入滲擴(kuò)散較為緩慢，另一方面是因?yàn)橹参锝亓鞯囊徊糠钟晁猪樦θ~進(jìn)入種植孔。后期溝中隨著水分橫向縱向運(yùn)動和蒸發(fā)損失，土壤含水量持續(xù)下降，相比峰值減少了9.0%，而壟中略有下降后保持穩(wěn)定。10～20cm土層，僅溝中土壤含水量對降水響應(yīng)強(qiáng)烈，在4h之后土壤含水量大幅抬升，相對表層響應(yīng)時間有所滯后，直至14h保持穩(wěn)定，土壤含水量增加了19.9%。

中雨量條件下，壟溝土壤水分變化的響應(yīng)時間差異顯著。如圖5—6所見在同一土層中，壟中土壤含水量變化滯后于溝中。11.2mm降水，溝中表層土壤含水量在4～6h陡增，土壤含水量增加了25.0%，在9h達(dá)到峰值；而壟中土壤含水量變化滯后，在6h后才有明顯抬升，滯后2h，此時累計(jì)降水量為6.4mm，直至15h達(dá)到峰值；壟溝含水量變化趨勢與小雨量降水基本一致，溝含水量后期出現(xiàn)下降趨勢，而壟保持穩(wěn)定。10～20cm土層，土壤水分相對表層響應(yīng)時間滯后，溝中表層趨于緩慢變化時，該層土壤含水量才開始抬升，在11h達(dá)到峰值，土壤含水量增加了10.7%；壟中土壤含水量變化平緩，同樣是在表層變化緩慢時才開始上升，且相對溝也呈現(xiàn)滯后，含水量增加了7.3%。

圖5 11.2mm降水過程中不同土層土壤含水量的響應(yīng)變化

圖6 17.6mm降水過程中不同土層土壤含水量的響應(yīng)變化

17.6mm降水，壟溝表層土壤水分變化趨勢基本一致，隨著降水的持續(xù)，土壤含水量先大幅增加，然后緩慢下降，下滲進(jìn)入下層土壤，其中在7h集中降水5mm，土壤含水量增幅變陡。14h溝中土壤含水量達(dá)到峰值，土壤含水量增加了33.2%；壟中土壤含水量在7h才開始增加，相比溝中滯后2h，在15h達(dá)到峰值，滯后1h，土壤含水量增加了28.2%。10～20cm土層，溝中土壤含水量已呈現(xiàn)下降趨勢時，壟中土壤含水量仍緩慢上升，隨后保持平穩(wěn)。20～40cm土層，溝壟均呈現(xiàn)先上升后平穩(wěn)趨勢，且受土壤水橫向運(yùn)動影響，壟溝含水量差異減小。

如圖7—8所示大雨量條件下，雨水不能及時入滲會在溝中產(chǎn)生積水，且壟面覆膜產(chǎn)生的徑流增加，壟溝土壤水分變化差異凸顯。21.4mm降水各土層均呈現(xiàn)溝中土壤含水量波動劇烈，且增加幅度隨著雨強(qiáng)的變化而變化，壟中則較為平緩，且壟中表層土壤含水量變化滯后溝中1h，隨土層加深，滯后時長增加。由于10～20cm土層，壟中初始含水量低，僅為14.9%，雨水下滲多集中蓄集在該層，從5h起土壤含水量呈持續(xù)上升趨勢，增加了30.1%，故下層20～40cm土層壟土壤含水量在后期增幅較小。25.8mm降水，土壤含水量變化趨勢與17.6mm降水條件下基本一致，但壟中土壤水分變化滯后效應(yīng)更為顯著，尤其是10～40cm土層。說明降水強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的積水促進(jìn)了溝中雨水的垂直入滲補(bǔ)給，加強(qiáng)了土壤水分的縱向運(yùn)動，使得溝中水分響應(yīng)更為強(qiáng)烈。

圖7 21.4mm降水過程中不同土層土壤含水量的響應(yīng)變化

2.3 不同降水過程中壟溝入滲量及有效降水系數(shù)變化

降水入滲后，各典型降水條件下溝中最大入滲量均高于壟中，但隨著降水后歷時增加，壟溝的入滲量差異逐漸減小。除7.4mm降水之外，壟最大入滲量出現(xiàn)時間均相對于溝有所滯后，且隨著降水量增加，滯后時間延長，其中小雨量4.8mm降水滯后時間9h，中雨量條件下滯后時間達(dá)12h，大雨量條件下滯后時間達(dá)24h；7.4mm降水由于降水歷時短，強(qiáng)度大，壟溝降水入滲的滯后效應(yīng)不明顯，均在降水后6h入滲量達(dá)到最大。對比同一時段壟溝入滲量可以看出，降水結(jié)束壟溝入滲量差異達(dá)到最大，大雨量條件下尤為凸顯，壟溝入滲量分別相差6.9、5.44mm；降水后24h，各雨量條件下壟溝差異均顯著減小，其他時段，小雨量、大雨量條件下壟溝差異仍較大，中雨量條件下壟溝差異較小，且壟中入滲量逐漸超過溝中入滲量，此時降水強(qiáng)度仍低于土壤入滲能力，雨水直接進(jìn)入土層，未形成積水，壟中入滲量增加主要源自土體水分橫向補(bǔ)給和植物截流，側(cè)滲效應(yīng)顯著，該降水量級下，雨水在土壤中蓄集的空間變異性較小。

通過降水量、壟溝位置以及降水歷時對入滲量和有效降水系數(shù)影響的方差分析，結(jié)果表明，壟溝位置、降水歷時對入滲量的影響并未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，但降水量對入滲量的影響達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，同樣降水歷時對有效降水系數(shù)的影響不顯著(P>0.05)，但降水量、壟溝位置對有效降水系數(shù)的影響達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。對比不同次降水量與壟溝入滲量、有效降水系數(shù)的變化情況，可以看出隨著次降水量的增加，入滲量雖整體呈增加趨勢，但雨水的損失量也相應(yīng)增加，溝中有效降水系數(shù)整體呈下降趨勢，壟中有效降水系數(shù)呈現(xiàn)中間高兩邊低的趨勢。小雨量條件下，溝中能最大化的留貯雨水，有效降水系數(shù)平均達(dá)0.75，但壟中在覆膜作用下貯水較少，有效降水系數(shù)平均低至0.51；中等雨量條件下，溝中有效降水系數(shù)有小幅度降低，降至0.72，但壟中有效降水系數(shù)平均提升至0.65，壟溝貯水差異縮小；大雨量條件下，由于徑流損失的影響，壟溝有效降水系數(shù)均處于較低水平，分別為0.49和0.56，雨水富集利用效率較低。不同降水量條件下壟溝有效降水系數(shù)變化如圖9所示?？梢?，覆膜溝壟種植在小雨量及大雨量條件下空間差異性相對較大，能夠在溝中蓄集更多雨水，優(yōu)勢更為凸顯；對于小雨量，植物截流作用下水分損失較多，溝中能形成匯流，使得壟溝差異凸顯，隨著雨量增加，差異有所減?。欢鴮τ谥杏炅?，由于土壤水分在土體中的再分布，隨著降水量增加，土壤水分運(yùn)動加強(qiáng)，雨水向壟中的側(cè)滲作用也會增強(qiáng)，使得溝壟土壤水分空間差異變??；對于大雨量，由于表層土壤水分飽和，雨水來不及下滲產(chǎn)生積水，加之壟面形成徑流流入溝中，使得壟溝空間差異性變大。

圖9 不同降水量條件下壟溝有效降水系數(shù)變化

3 討論

覆膜壟溝系統(tǒng)在田間微地形和膜料防滲抑蒸的共同作用下，形成了集雨、蓄水、保墑一體的農(nóng)田水分調(diào)控技術(shù)，旱作農(nóng)業(yè)有限的水資源得以高效配置，降水生產(chǎn)潛力得以大幅增進(jìn)，其關(guān)鍵在于降水、土壤水分在壟溝間的入滲、運(yùn)移和再分布。隨著次降水量的增加，壟溝土壤水分下滲深度總體呈增加趨勢，但非線性增長，說明影響下滲深度的因素不是單一的。土壤水在重力作用下向下運(yùn)移，且由土水勢高的地方流向低的地方，這就決定了水分運(yùn)移需先滿足上層土壤的持水能力，故初始土壤含水量是影響下滲深度的另一重要因素。如21.4mm降水前，壟中0～20cm初始土壤含水量僅為18.7%和14.9%，降水后，雨水多蓄集在該深度，未向深層下滲，最大下滲深度小于17.6mm降水條件下的下滲深度。

壟溝下滲深度的差異性和水量分布的不均衡性均在小雨量(<10mm)和大雨量(>20mm)條件下表現(xiàn)更為突出，表現(xiàn)為同等降水條件下，溝中土壤水分下滲深度大于壟中，且溝中雨水的入滲更深，降水后溝中入滲量高于壟中。小雨量條件下，包括通常所說的無效降水(<5mm)，壟面覆膜和作物生長覆蓋會截留一部分降水，進(jìn)入壟面種植孔的水量減少，截流效應(yīng)占主導(dǎo)，在膜面匯集徑流的加持下，進(jìn)入溝中水量增加，使得兩者下滲深度及下滲量產(chǎn)生差異。大雨量條件下，雨水來不及下滲，產(chǎn)流快，在微地形的作用下，溝內(nèi)的積水增多，下滲量增加，同時促進(jìn)了土壤水分的二維入滲，橫向側(cè)滲雖能平衡一部分壟溝差異，但垂直入滲作用更強(qiáng)，致使溝中下滲深度深。

壟溝水分變化時間的滯后性取決于入滲速率的快慢，即土壤下滲能力，其影響因素包括降水強(qiáng)度和土壤初始含水量[18]。小雨量條件下，壟溝水分對降雨的響應(yīng)差異性不顯著，但壟中水分達(dá)到峰值的時間有所滯后，一定程度上說明壟中入滲速率相對緩慢。隨著雨量的增加，時間上的滯后效應(yīng)越發(fā)凸顯，中等雨量條件下，壟中表層水分變化時間較溝中滯后2h，達(dá)到峰值時間滯后1h，滯后效應(yīng)最強(qiáng)烈；大雨量條件下，壟中表層土壤含水量變化滯后溝中1h，滯后效應(yīng)次之，且隨土層加深，滯后時長增加。田間植被及膜料覆蓋阻隔了降水在土體的直接入滲，使得土壤水分的響應(yīng)有所滯后，對于中等雨量，在截流作用下，降水初期進(jìn)入壟面種植孔的雨量有限，土壤水分的響應(yīng)不大，而溝中疊加了一部分膜面匯集雨量，入滲速率加快，土壤水分響應(yīng)及時，壟溝響應(yīng)時間差異凸顯。對于大雨量，降水量及降水強(qiáng)度是主導(dǎo)因素，截流效應(yīng)弱化，壟溝入滲速率加快，響應(yīng)時間差異減小。包含等[15]通過室內(nèi)模擬降水入滲研究表明，淺層對濕潤鋒運(yùn)移起主導(dǎo)作用的是降水強(qiáng)度，深層降水強(qiáng)度和土壤初始含水量對濕潤鋒運(yùn)移有同樣重要的影響，雨強(qiáng)越大，含水量越高，越有利于濕潤鋒運(yùn)移。這與本文結(jié)論有一致性，考慮到田間試驗(yàn)的外界環(huán)境因子及作物種植，故實(shí)際影響土壤水分變化的因素要相對復(fù)雜。

壟溝入滲量對有效降水系數(shù)、降水量的響應(yīng)關(guān)系有所不同，隨著次降水量的增加，毋庸置疑壟溝入滲量相應(yīng)增加，但有效降水系數(shù)并未呈現(xiàn)持續(xù)提升趨勢，溝中有逐漸小幅下降趨勢，壟中呈現(xiàn)先上升后下降趨勢。岳德成等[19]通過全膜雙壟溝播玉米試驗(yàn)研究表明，降水入滲效果在61.44%～80.06%之間，匯集水分入滲過程中無效損失率低于28.49%。李堯等[15]提出設(shè)置覆膜和壟溝都大幅提高了有效降雨系數(shù)，隨著降雨量的增加，這種促進(jìn)作用明顯降低，在降雨量達(dá)到30mm時，這種增加已經(jīng)不明顯。這與本文結(jié)論類似，本文中降水量在20mm以上時，有效降水系數(shù)已經(jīng)呈現(xiàn)下降趨勢，主要是由于壟溝位置入滲差異和區(qū)域氣候土壤的差異。

4 結(jié)論

覆膜壟溝系統(tǒng)對土壤水滲蓄規(guī)律的影響體現(xiàn)在空間的差異性、時間的滯后性以及水量分布的不均衡性3個方面。小雨量(<10mm)和大雨量(>20mm)條件下壟溝空間差異性和水量分布的不均衡性較為顯著，具體為小雨量降水入滲后主要蓄集在0～10cm土層，壟溝土壤水分下滲深度呈現(xiàn)差異，溝中土壤水分下滲深度深，為20～30cm，壟中為10～20cm，且溝中土壤水分增幅大，各時段降水入滲量均高于壟中，尤其是4.8mm降水；大雨量雨水未及時下滲產(chǎn)生的積水和膜面匯集的徑流加重了壟溝的空間差異性，整體表現(xiàn)為溝中土壤水分下滲至更深土層，且雨水的主要蓄集區(qū)縱向分布更廣，溝中下滲速率快，降水后上層土壤水分的回落趨勢更為顯著，且隨著土層加深回落幅度越小，能夠?qū)⑺指嗟男罴谏顚油寥?，壟溝入滲量差異達(dá)到最大，尤其是21.4mm降水，降水結(jié)束入滲量相差6.6mm。中等雨量(10～20mm)條件下，壟溝土壤水分下滲差異較小，下滲深度相同均保持在40～50cm且雨水主要蓄集在同一土層，除降水結(jié)束時，降水后各時段壟溝下滲量差異不大，由此可得：

(1)各雨量級條件下，壟溝土壤水分變化對降水的響應(yīng)過程均呈現(xiàn)差異，整體表現(xiàn)為溝中土壤水分波動更為劇烈，對降水的響應(yīng)更及時。中等雨量(10～20mm)和大雨量(>20mm)條件下壟溝土壤水分變化對降水的響應(yīng)過程差異更為顯著，同一土層壟中土壤含水量變化滯后于溝中，隨著土層加深，滯后時長增加，滯后效應(yīng)更為突出。小雨量(<10mm)條件下，降水量達(dá)到一定程度時，土壤含水量才顯著提升，且隨著降水分布呈現(xiàn)波動，壟溝土壤水分的前期響應(yīng)都較為強(qiáng)烈，相對同步，但后期溝中土壤水分出現(xiàn)明顯下降趨勢時，壟中仍保持緩慢增加，達(dá)到峰值時間有所滯后。

(2)隨著雨量級的變化，壟溝有效降水系數(shù)響應(yīng)程度也不一致，溝中有效降水系數(shù)整體呈下降趨勢，壟中有效降水系數(shù)呈現(xiàn)中間高兩邊低的趨勢，且小雨量(<10mm)條件下壟溝有效降水系數(shù)差異較大，溝中有效降水系數(shù)平均達(dá)0.75，能夠在溝中蓄集更多雨水，但相應(yīng)壟中雨水損失量也較大，大雨量(>20mm)條件下壟溝有效降水系數(shù)均處于較低水平，雨水富集利用效率較低，就整體而言，中等雨量(10～20mm)條件下，壟溝有效降水系數(shù)差異較小且均在0.6以上，該雨量級條件下雨水富集利用效率達(dá)到最高。

(3)雨水就地富集利用能夠高效調(diào)控旱作區(qū)雨水在田間的分配，同時需結(jié)合作物需水特性和生理特性作出種植模式調(diào)整，溝中土壤水分波動劇烈，相比壟中各時期墑情條件較好，尤其是在上層土壤(0～20cm)，對于馬鈴薯而言，塊莖生長在土壤里，過濕的水分環(huán)境會泡爛塊莖，采用溝播反而不利于生產(chǎn)；采用高壟壟作，溝中土壤水分側(cè)滲補(bǔ)充壟水，在壟溝交界處因地膜覆蓋存貯起來，形成后備水庫，在保證馬鈴薯生長適宜水分環(huán)境的同時，避免了塊莖泡爛的風(fēng)險。雨水就地富集利用的優(yōu)勢不僅僅體現(xiàn)在“雨量增值”上，雨水入滲后土壤水分的再分布，即壟溝之間的水分運(yùn)移更是旱作農(nóng)業(yè)水分利用和增產(chǎn)增效的關(guān)鍵點(diǎn)。