不同地区、不同作物及其在不同的生育阶段对地下水的要求有所不同,需要进行合理的水位控制,为作物创造适宜的土壤水分环境,以促进产量的提高。
对于旱作地区的地下水,并非全部能被作物利用,必须适时适量的转化为作物根系吸水
层中的土壤水才能被作物利用。地下水一般不允许上升至根系吸水层,否则易造成渍害,只
能以上升毛管水的形式补给根系吸水层。地下水埋深对作物根系土壤水分运动影响,主要是在作物土壤水分的季节、垂直变化规律和补给上。在季节变化上,地下水埋深影响表层和主要根系层的
土壤水分变化规律,越浅对玉米根系层的影响较大;在垂直变化上,越深同层土壤含水率差
异越大。李志军等[9]把地下水埋深对玉米土壤水分的季节变化分为缓慢失墒期、雨季干湿交
替期、稳墒恢复期。地下水埋藏越浅,相同层次土壤含水率愈高;垂直变化上,埋藏越深,
各层次分布差异越大,且层次界限越明显。把对冬小麦的研究发现,季节变化分为缓慢消耗期(9~11月)、稳定期(11至翌年3月)、强烈变化期(4~6月)。地下水埋深影响地下水对作物根系土壤水分的补给。如内蒙灌区春小麦地下水补给量,当地下水埋深为1.5~2.5m时,补给量为40~80m3/亩,河南省人民胜利渠在1957~1958年观测资料证明,冬小麦生长期内地下水埋深1.0~2.0m,地下水补给量占总耗水量的20%.通过对蒸 - 2 -发条件下地下水对lm土体水分补给的数值模拟研究认为,在相同的水分蒸发条件下,地下水埋埋深越大,则各深度的水分通量越小。当地下水埋深大于3m时,地下水对1m土体的已基本没有补给。
干旱地区,处于区域性积盐状态,当地下水埋藏较浅时,土壤容易发生强烈的盐碱化。在气候条件相同、土壤质地、土壤剖面以及相应的导水性能、水质及地面覆盖状况相似的情况下土壤水分运动及积盐强度主要取决于地下水的埋深。运用人工网络和趋势线分析建立了土壤盐渍化与地下水埋深关系曲线。建立了作物生长条件下农田水盐运移模型。在发生降雨和进行灌溉时,地下水埋深对作物根部土壤的入渗也有影响。地下水位愈高,土壤含水量愈大,入渗速度愈小,雨水或者灌溉入渗总量也愈小,入渗期间自地表所能带入深层的盐分愈少,作物根部土壤不容易脱盐,易发生盐渍化。
地下水埋深对作物生长发育的影响包括生态指标和生理指标。研究表明:地下水埋深越深玉米株高越高,不同埋深间玉米的叶面积指数也有较大差异,1m埋深条件下,玉米的腾发量与别的处理的差异显著。地下水位过高,作物的蒸腾速率降低,原因是作物根系过湿,易发生渍害,影响到作物根系的发育和吸水能力,从而降低作物腾发量。水位过低,很容易形成强烈向表层输水的毛管作用,通过土壤表层直接蒸发散失大量水分,从而提高了作物腾发量。瞿益民等[15]通过对辣椒的实验得出移栽甜椒腾发量与地下水埋深之间大致呈二次抛物线关系。当水位较浅时,地下水可以不断地补充根系吸水层中的水分消耗,从而减少灌水定额和灌水次数。赵正宜,王东阁[16]的研究表明把水稻的地下水位控制在0.3m以下,有效茎数,有效分蘖率,干物质重,叶面积指数,叶面积指数,呼吸强度等均比对照有所提高。
不同地下水埋深影响作物根系的发育和在土壤中的分布。地下水埋深的不同影响主根的下扎深度,功能和功能期,这是土壤水分对根系生长作用和根系对土壤水分状况适应性反应的综合体现。地下水埋深对根系的发育影响在土壤剖面上的分布,地下水埋深越大,作物根系在土壤层发育越多,根系发育渐趋良好,入土深度加大,干物质加重。如果地下水位过高,则易造成土壤通气不良,作物根部缺氧,呼吸困难。研究认为丘陵地区高产小麦田的地下水位以0.85~0.9m为宜。播种后地下水位可回升至0.5m以下,有利于全苗、齐苗,促早发冬壮;返青至抽穗期以0.85m以下有利于控旺促壮、发根;成熟期稳定在0.65~0.7m,有利于养根保叶,活熟到老,积累更多的灌浆物质。作物不同的生育期对地下水位的要求也不尽相同。实验认为冬小麦不同生长期适宜地下水埋深控制指标为播种出苗期0.4~0.5 m,分蘖越冬期0.5 ~0.6 m,返青期0. 6 ~0. 8 m,拔节至成熟期0.8~1.0m。