1 研究背景
控制排水是一種新型的農田排水管理措施［1］，通過在排水出口處增設控制裝置，可以減少排水量。
Evans 等［2］認為控制排水大幅度地減少了田塊邊緣氮素運輸，主要原因是由于控制排水減少了排水量;俄亥俄州西北 Branch 試驗站提供的該站 1996，1997年試驗結果［3］表明實行控制排水可以使地表徑流和地下排水量減少20% ～70%; Ingrid Wesstrom 等［4］在瑞典東南部的田間試驗表明，控制排水可以減少排水量且不同年份減少量不同。排水量的減少與控制水位不同有關，V． Lalonde 等［5］在加拿大東部2 a的大田試驗成果表明在沙壤土中實行控制排水，不同的排水水位排水減少量不同。由于排水量的減少，控制排水對土壤和排水中氮素含量也會產生一定影響;Madramootoo 等［6］通過土柱試驗研究了不同控制水位對土壤中硝氮含量的影響，結果表明，水位在地表以下0．6 ～0．8 m之間時，與自由排水相比，土壤硝氮含量減少; Kalita 和 Kanwar［7］對淺水位排水進行為期3 a的觀測，結果表明地下水中硝氮濃度持續減少。
控制排水也適用于干旱地區，J． E． Ayars 等［8］認為干旱地區鹽分雖然會在根區累積，但通過細致的水位管理可以調節累積量，實行控制排水將是促進干旱地區農業水管理的一個理智選擇。
目前，控制排水措施已在美國、加拿大、瑞典、芬蘭、荷蘭、歐洲等國得到廣泛研究和推廣應用，在國內也有廣泛的試驗研究。羅紈、賈忠華、王南江等［9 －16］在寧夏銀南灌區開展了大量水稻大田控制排水對照試驗，認為實施控制排水可以減少排水量、改善排水水質，同時也提出要進行長期的、更大范圍的觀測以逐步完善控制排水理論。殷國璽、張展羽等［17］在南方丘陵地區\\(江蘇省句容市\\) 進行地表控制排水小區試驗，探討最佳地表控制排水時間和措施，并提出了一系列簡單實用的地表控制排水措施。
本文作者［18］前期在湖北四湖進行控制排水對照試驗，得出控制排水可以減少排水量和氮素流失量，且排水量隨控制水位提高而減少的結論。
控制排水能減少排水量和氮磷流失量，但關于控制排水對作物整個生育期內田間土壤水分狀況影響的研究還很少。本文對控制排水條件下棉花整個生育期內田間土壤水分狀況進行了觀測和研究分析，旨在為全面驗證控制排水措施實施效果和進一步制定合理的控制排水管理措施提供依據。
2 材料與方法
2． 1 試驗站情況簡介
試驗在湖北四湖工程管理局排灌試驗站進行。
試驗站位于四湖水系中區，E 112°31'，N 30°21'，海拔高程29． 4 m，試驗場地傍靠四湖總干渠。地勢平坦，土壤肥沃，土質為中壤黏土，耕作層氮、磷、鉀質量分數分別為2． 5，1． 5，15 mg/kg。多年平均氣溫16． 5℃ ，降 雨 量 1 122． 0 mm，水面蒸發量為977． 4 mm，日照時數為1 552． 0 h，無霜期 280 d 左右，試驗區常年地下水埋深在1 m 左右，站址在湖北平原湖區具有一定的代表性。試驗在 2010 年的大田內進行，作物為棉花。
大田試驗田占地 3 800 m2，分成 5 個田塊進行試驗，圖 1 為田塊平面布置圖，其中暗管埋深 1 m，排水間距 8 m，不透水層深1． 8 m。E 田塊東邊為一條灌水渠，E 田塊作為緩沖帶，旨在減少灌水渠對試驗區地下水位的影響; D 田塊外側為排水溝，混凝土襯砌護坡。相鄰田塊之間有深1． 2 m、寬0． 2 m的硬化水泥田埂加防滲膜以防止側向滲流干擾。
2． 2 試驗作物
試驗用棉花品種為湘雜棉3 號，生育期為 175 d，其中苗期為5 月30 日至7 月3 日，蕾期為7 月4 日至7 月 20 日，花鈴期為 7 月 21 日至 8 月 28 日，吐絮期為8 月29 日至11 月20 日。
2． 3 控制水位設計
表 1 為控制水位設計。
2． 4 觀測項目和方法
本研究目的為通過實驗觀測分析不同排水水位控制對土壤剖面含水率的影響。試驗主要測定2004 年棉花全生育期內田間土壤剖面含水率和地下水位。選定 6 個深度的土層進行含水率測定，分別是: 表層、地面以下 20，40，60，80，100 cm。含水率采用烘干法測定。從棉花移栽后開始，一般 5 d取樣測 1 次，降雨后加大取樣頻率用于分析次降雨后土壤含水率。地下水位采用浮標尺觀測，非降雨期間 5 d 測 1 次，降雨后加大觀測頻率，降雨資料來自站內的氣象站。
采用變異系數反映觀測時段內含水率變異程度，變異系數為觀測值標準差與平均值的比值。
3 結果與分析
3． 1 土壤含水率
圖 2 為大田全生育期內不同土層實測土壤含水率變化圖。從圖中可以看出，控制排水的處理措施A、B、C 田塊各層的土壤含水率都顯著高于自由排水處理的 D 田塊，控制排水在整個生育期內都能起到保持土壤水分的作用，但控制水位與土壤含水率之間并無明顯相關關系。各處理含水率變化過程基本一致，與降雨密切相關; 20，40，60，80，100 cm 土層土壤含水率變化波動較表層小; 20，60，80，100 cm土層自由排水處理含水率明顯較控制排水處理低。
自由排水處理整個生育期內含水率一般較控制排水處理低; 控制排水各處理含水率在 9 月后差別較大。
表 2 為試驗期內土壤含水率均值和變異系數。
從表可知，60 cm 及以下土層含水率較 60 cm 以上土層高; 自由排水處理同層土含水率均值最低。各處理表層含水率變異系數最大，自由排水處理表層以下土壤含水率變異較控制排水處理大。
由于試驗期間沒有灌溉，含水率與降雨密切相關。表層土壤含水率由于蒸發強烈，因此一般在降雨前迅速增加，而雨后迅速降低，變異系數很大，這與圖 3 反映情況一致?？刂婆潘幚?20 cm 土層及以下土層含水率變異系數較小，只在0． 1左右，說明控制排水處理能在降雨后減小土壤含水率的波動，從而避免了土壤過干或過濕，有利于作物吸收利用。
自由排水處理除了表層含水率波動較大外，20 cm土層及以下土層含水率波動都在0． 2 ～0． 3之間，較控制排水處理大得多，且同層土均值一般都最低，不利于作物吸收的同時也容易發生干旱或漬害。
3． 2 典型降雨前后土壤含水率對比分析
為了分析控制排水措施在降雨前后對田間水分的影響情況，選取與降雨相距最近的幾次土壤含水率觀測值進行分析，分別為 6 月 26 日\\(6 月 24—26日共降雨24． 4 mm\\) 、7 月 6 日\\(7 月 4—5 日共降雨22． 5 mm \\) 、7 月 16 日 \\(7 月 8—13 日 共 降 雨219． 8 mm\\) 、7 月 27 日\\(7 月 25 日降雨39． 3 mm\\) 、8月 15 日\\(8 月 14—15 日共降雨26． 3 mm\\) 及 10 月15 日\\(10 月 10—13 日共降雨92． 3 mm\\) 。圖 3 為各處理不同土層土壤含水率觀測值。各個取樣日所觀測到的土壤含水率隨土層深度變化規律都是表層土壤含水率較高，20 cm 和 40 cm 土層減小，60 cm 和80 cm 土層增大，100 cm 土層又有減小趨勢; 這與降雨后水分在田間入滲較慢有關。同一土層深度下，土壤含水率與控制水位間并沒有表現出明顯的相關性; 其原因為: 由于控制排水各處理間控制水位相差僅為 20 ～30 cm，差異不明顯。
從圖 3 可以看出，在降雨后控制排水能較好地保留田間水分，而由于各處理之間的土壤存在水力聯系，控制水位與土壤含水率間關系不明顯。
4 結 論
通過對土壤含水率實測數據分析和對比，本文得出以下幾點結論: ①控制排水措施能明顯改變土壤含水率; ②各處理表層含水率變異系數最大，自由排水處理表層以下土壤含水率變異較控制排水處理大;③控制排水措施在降雨后能較好地保留田間水分，減少降雨后土壤含水率的波動，使土壤不致于過干或過濕，但控制水位與土壤含水率間相關關系不明確。
參考文獻:
［1］ 王修貴，魏小華． 一種新型的現代小型農田水利工程介紹［J］． 水利水電科技進展，2010，30\\(1\\) : 91 － 94．
