豫西丘陵农田集雨种植垄沟带型与降雨事件耦合机理研究

The ridge and furrow micro-water harvesting(RFMH) system is one of the most effective practice to improve crop production in arid areas, and the optimization design of ridge-furrow systems (the width of ridge and furrow, and ration between them) is a key problem for RFMH system.. However, the theoretical study of the problem is insufficient. Therefore, This project plans to study the runoff, infiltration and redistribution process of rainfall in ridge-furrow systems of RFMH system by rainfall simulation experiment in laboratory and field trials location monitoring, system, trying to reveal the regulation mechanism for the process of rainfall in ridge-furrow systems of RFMH system. clearify the theoretical basis of optimizing the design of the ridge-furrow systems in RFMH system. This project will provide theoretical foundation for the technical measure optimization for RFMH system, simultaneously can also enrich the basic theory of farmland hydrological processes, and promote sustainable development of fragile ecological environment in the loess hilly region.

农田垄沟集雨种植是提高旱区农田作物生产力的一项重要技术模式，垄沟带型优化设计是农田垄沟集雨种植技术研究和推广所面临的首要问题，但目前该问题理论研究比较薄弱。为此，本项目在分析前人研究成果的基础上，借助室内人工降雨模拟试验和田间自然降雨定位观测试验，系统研究黄土丘陵农田垄沟集雨种植垄沟带型与降雨事件耦合条件下降雨入渗和再分配规律，揭示农田垄沟集水种植垄沟带型对农田微集水过程的调控机理，明确垄沟带型设计理论依据。本项目的实施可以丰富农田水文过程基本理论，为农田垄沟微集水种植技术提供理论支持，也可为黄土丘陵区农业发展和生态建设实现共赢提供参考。

农田垄沟集雨种植技术是干旱半干旱地区发展农业的一项重要技术模式，本课题采用室内人工降雨试验模拟和大田试验验证相结合的方法研究垄沟带型对垄沟集雨种植的水文过程影响。本项目通过室内模拟试验，揭示了不同宽度带型农田垄沟集种植技术均造成种植沟内土壤水分分布不均匀，存在垄沟交界水分富集区、沟内水分过渡区和沟中心水分次富集区3个连续的水分梯度，垄沟集雨种植边行优势产生的物质基础是该区域相对充裕的土壤水分，适当降低垄沟带型宽度即垄沟带型窄化有利于蓄水保墒，宽带型存在土壤水分渗漏和蒸发损失风险。不同垄沟带型垄上的含水量与垄沟比例关系不大，垄沟交界处土壤含水量是随着垄宽：沟宽比例增大湿润峰深度和横向侧渗增加，种植沟内的土壤含水量波动范围很小，垄宽：沟宽比例越大土壤水分平均含量越大。垄沟带型与降雨的响应关系因种植作物不同存在一定的变化范围，基于试验拟合结论得到夏秋作物（以玉米种植为例）生育期降水量250mm、300mm、350mm、400mm和450mm条件下的垄宽：沟宽分别为3：2、1：1、3：4、1：2和1：3（1：4雨热同期），生育期降水量超过478mm垄沟集雨种植和空白对照差异不明显，并且会出现剩余后期早衰现象。豫西丘陵区适宜的垄宽为34cm～52cm，沟宽根据作物类别而变化，沟侧单行种植，豫西丘陵区玉米适宜沟宽为35cm～62cm之间。项目执行期间，发表和已接收待发表论文共计3篇，培养研究生1名。此外数据尚在进一步整理和分析中，后续成果仍在整理中。