我国黄土高原旱作农业沟垄覆膜栽培技术研究进展

我国黄土高原旱作农业沟垄覆膜栽培技术研究进展
蒙强;刘静霞;张恒嘉
【摘要】提高作物单位面积产量和水分利用效率是黄土高原旱地农业长期以来致力改善和解决的关键性问题.地膜覆盖技术自20世纪80年代引入我国农业生产后,先后经历了多次更新换代.目前,依托于沟垄地膜覆盖的耕作栽培方式逐渐发展成为黄土高原雨养农业区的主要耕作技术,其在继承传统农业耕作技术与经验的基础上,通过与保护性耕作技术相结合,极大拓展了其应用和推广的空间,有效解决了作物卡脖子旱问题,为该区粮食的稳产、高产提供了强有力的支撑.笔者概述了黄土高原旱作区沟垄覆膜栽培技术的发展现状,并从水分、温度、光照等方面阐述了该技术获得高产的原因.最后对沟垄覆膜栽培技术的负面效应进行了分析,旨在不断地完善沟垄覆盖体系,为今后旱区农事技术创新提供参考.
【期刊名称】《贵州农业科学》
【年(卷),期】2015(043)008
【总页数】11页(P72-82)
【关键词】沟垄覆膜;黄土高原;水分利用率;产量
【作者】蒙强;刘静霞;张恒嘉
【作者单位】甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070;甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070;甘肃农业大学工学院,甘肃兰州730070
【正文语种】中文
【中图分类】S157.4
旱地农业发展的可持续性已成为全球性课题。

黄土高原旱地农业在过去几十年有了长足的发展和创新，该区发展的一系列旱地农业技术已能够使作物生产现状逐步从被动受旱发展为积极避旱、主动抗旱。

在旱地农业生产体系中，如何利用有限的水资源并通过农艺手段提高作物本身的水分利用效率和单位面积作物产量是亟待解决的核心问题。

据此，过去几十年在黄土高原旱地农业生产中，一些结合传统保护性耕作和抑蒸保墒的农业技术经历了从初期的探索发展阶段到至今相对成熟的技术体系。

自1978年地膜引入农业生产，因其透光性强、导热性差及不透气等特性，加之地膜覆盖的保温、保墒、抑制杂草生长、减少病虫害［1］等作用，地膜覆盖逐渐成为一项行之有效的旱作高产技术。

目前，我国已经成为世界上地膜覆盖栽培作物面积最大的国家［2］。

17个省（市）生产实践证明，地膜覆盖种植玉米，增产幅
度达30%～60%，投入产出比为1∶2．5～3．0，可获得较高的经济效益［3］。

近十年来，以沟垄覆膜体系为核心的旱作栽培技术在西北雨养农业区有了长足发展。

该技术主要利用垄面产流、沟内汇流，并依靠增温、抑蒸保墒等生理生态效应提高水分利用效率，在水分缺乏的黄土高原旱作区，已作为一项重要的抗旱措施在玉米、小麦、马铃薯等大田作物及其他经济作物中广泛应用。

目前，沟垄覆膜栽培区域已涵盖黄土丘陵沟壑区、旱塬区及残塬区，包括甘肃中东部、陕西渭北旱塬、宁夏南部、内蒙鄂尔多斯高原和山西中西部地区［4］。

研究发现，该技术适宜在海拔2 200m 以下、年均降雨量250～550 mm、春季蒸发
量大、无补灌条件的干旱及半干旱区推广，且适宜的土地类型为旱川、沟台、旱塬、梯田、旱坝地及小于15°的坡耕地［5］。

如今，全膜双垄沟、旱地双沟覆膜技术
已成为黄土高原旱作区两类主要的沟垄覆膜栽培方式，栽培面积达
1．3×106hm2。

以全膜双垄沟为例，2011年该栽培技术已在甘肃推广
6．0×104 hm2，累积增产粮食3．0×109 kg，马铃薯、玉米增产率均在30%以上；陕西、宁夏、内蒙古地区推广面积分别达1．1×104 hm2、8．3×104 hm2和1．7×104 hm2，产量均超过500kg／667 m2，增产效果十分明显。

因此，继续推广沟垄覆膜栽培技术，对缓解黄土高原旱作区水土流失造成的耕地面积减少与人口日益增长间的矛盾具有重要作用。

笔者系统分析了该技术在旱作农业生产中所发挥的集水保温保墒、增温提墒、促进光合、改善壤质及稳产增效的机理，旨在为旱区农业技术创新提供理论依据。

1 沟垄覆膜栽培技术研究现状
黄土高原旱作区为我国典型的雨养农业区，年降雨量300～550 mm，降雨时空分布不均并与作物关键生育期严重错位，且阶段性干旱频发，已成为制约该区农业发展的主要因素［6］。

因此，从解决水资源短缺问题着手，高效积蓄自然降雨，充分利用有限降水量，提高作物对降水的利用效率是旱作农业发展的根本出发点［7］。

当前，如何提高有限降雨的利用效率，保障粮食生产安全和实现农业生态系统可持续发展是长期以来的理论和实践难题，而解决问题的关键则是研发和推广高效、经济的新型旱作栽培技术［8］。

1．1 沟垄覆膜栽培技术理论研究
沟垄微集雨结构结合地膜覆盖共同构成了田间沟垄覆膜栽培体系，垄面产流、沟内汇流是沟垄覆膜栽培技术的集雨机理［9］，产、汇流面积比是降雨就地富集叠加利用技术的主要参数。

沟垄覆膜栽培技术理论包括地表覆盖抑制蒸发理论、降水与田间径流理论、农田水分动态平衡理论［10］。

地表覆盖抑制蒸发理论指旱作农田土壤水分主要以蒸发的形式大量损失，通过在田面覆盖地膜、秸秆、砂石等材料建立隔离层，中断土壤气态水与大气间交换通道，从而降低蒸发损耗，提升土壤保水能力，实现高效用水［11］。

降水与田间径流理论指通过改变田间微地形，降低坡度，减缓地表径流推进速度，增加过流时间，从而提高降水入渗量［12］。

农田水分动态平衡理论是指农田水分在土壤－植物－大气连续体（Soil—Plant—Atmosphere Continuum，SPAC）系统中的动态性小循环。

通过人工手段进行田间降雨拦蓄，或依靠覆盖形成隔离层减少土壤水分蒸发的方式均能显著提升土壤含水量。

但在旱地农业中，土壤蓄水上限仅为田间持水量，当土壤含水量超过田间持水量时，将出现重力水下渗流失现象。

为此，解决旱作覆盖农田土壤水分深层流失问题，对提高作物水生产力、完善沟垄覆膜栽培技术具有重要意义［13］。

1．2 沟垄覆膜带型研究
在全球气候趋于暖干化、极端气候事件频发的背景下，沟垄带型优化是农田沟垄覆膜栽培技术开发和完善的首要问题。

虽然诸多学者已对不同作物的最适沟垄带型进行了大量研究，但受降水量、降水时差、作物类型等因素影响，模式化的高产沟垄带型普适性不强。

目前，沟垄覆膜栽培技术研究主要集中在作物水分利用效率和产量方面，而对沟垄带型变化引起水分、产量、品质综合效应的研究鲜有报道。

同时，受气候条件、土壤质量、耕作方式等因素影响，垄沟集雨效果、产量效应对田间沟垄带型变化的响应能力存在差异。

沟垄带型变化会引起垄沟对降雨的富集叠加利用能力出现差异，进而影响田间土壤水分微环境，而这种差异最终将表现在作物产量和水分利用上。

以玉米为例，王晓凌等［14］通过研究沟垄带型变化对玉米产量的影响指出，在旱作条件下，沟垄
比为60cm∶60cm 时（表1），玉米的产量和水分利用效率最高，而沟垄比为
60cm∶30cm 时，产量反而会降低。

此外，生产实践证明，黄土高原旱塬地区，
青贮玉米的高产沟垄比为40cm∶40cm，而夏玉米的高产沟垄比为60cm∶60cm ［15］。

即同一地区不同品种的高产沟垄带型存在明显差异。

近年来，在各级政府的大力引导下，全膜双垄沟技术在黄土高原旱作区发展迅速，该技术按照模式化的沟垄带型获得了较高的产量，沟垄比以70cm∶30cm 和
60cm∶60cm 的种植模式最为常见，并被作为模式化的沟垄带型指导农户种植［8］。

研究发现，以全膜双垄沟栽培马铃薯为例，年均降雨量小于250mm 的地区，高产沟垄比为60cm∶40cm；年均降均雨量为250～300mm 的地区，高产
沟垄比为45cm∶45cm；年均降雨量为300～400mm 的地区，高产沟垄比为
40cm∶60c m；而年均降雨量超过400 mm 的地区（表1），尚未发现特定的高产沟垄带型模式。

此外，对密植作物小麦、燕麦、谷子［16－17］，目前没有统
一的高产沟垄带型模式，但在年均降雨量450～550mm的地区，采用沟覆秸秆垄覆膜的种植模式，生态效益最好。

然而，受耕作方式、种植密度、机械化程度等因素影响，至今尚未推广出密植作物成熟的高产沟垄带型，但大量的试验性研究工作正在积极的开展。

此外，生产实践表明，一种高产沟垄带型不可能在任何一种降水年型都较其他带型或栽培方式增产，而是随降水变化在年际间出现上下波动趋势。

例如，在
60cm∶60cm 的沟垄带型模式下，干旱年玉米增产效果显著，平水年和丰水年增
产不明显，但各种降水年型的总体产量表现较好［18］。

这说明准确预测气象变
化对构建不同降水年型的沟垄带型评价体系及适时推广高产沟垄带型工作至关重要。

表1 不同降水量区作物的沟垄带型差异［16－17，19－32］Table 1 Difference of strip shape of ridge and furrow in different precipitation area 作物Crop年均降雨量／mm Mean annual precipitation最适沟垄比Optimum furrow－ridge ratio垄高／cm Ridge height播种方式Seeding method沟垄覆膜形式Film mulching wa y马铃薯250 60∶45 22 沟播沟覆膜、垄覆膜Potato 250～300 45∶45 25 沟播沟覆膜、垄覆膜300～350 40∶60 25 沟播沟覆膜、垄覆膜400 40∶60 15 垄播沟裸露、垄覆膜玉米 200～300
30∶70 10 沟播沟覆膜、垄覆膜Maize 300～400 60∶60 15 沟播沟覆膜、垄覆膜400～440 60∶60 15 沟播沟覆膜、垄覆膜550 60∶60 15 沟播沟
秸秆、垄覆膜550～600 60∶60 15 沟播沟覆膜、垄覆膜小麦 280～300
45∶45 15 沟播沟覆膜、垄覆膜Wheat 450～500 50∶50 15 沟播沟裸露、垄覆膜500～550 35∶25 15 沟播沟裸露、垄覆膜550～600 25∶25 15 沟
播沟覆秸秆、垄膜谷子 250～350 45∶45 15 沟播沟覆膜、垄覆膜Millet 360 90∶60 15 沟播沟覆膜、垄覆膜450 25∶35 20 沟播沟覆秸秆、垄膜
燕麦 250～350 60∶34 25 沟播沟裸露、垄覆膜Oat 380 40∶40 40 沟播
沟裸露、垄覆膜
1．3 配套农机具研究
随着传统农业向现代农业过渡，农业机械能够积极促进旱农耕作思想的解放及旱农生产力的提升，同时，农业机械化水平事关农民增收及农业可持续发展。

因此，深入研究旱作栽培技术及其配套机具，意义深远。

近年来，在国家购机补贴政策推动下，旱作农业机械化水平越来越高，沟垄覆膜栽培技术日趋完善，且与之相配套的农机具也得以全面发展。

然而，黄土高原旱作区特殊的地形地貌及农业分布格局对农业机械化的发展指明了道路，即以发展中小型、半机械化农机具为中心，并向全自动化、智能化及精良化方向逐步推进［33］。

现有的一系列农机具（如2BFS－3型玉米免耕播种机、2MBL－2／6 型小麦起垄覆膜沟播机、2MBJL－2 型玉米起垄膜侧半精密播种机、2BFM－8 型玉米起垄全覆膜沟播机）对促进沟垄覆膜技术的高产高效发挥了极其重要的作用。

就田间农事流程而言，沟垄覆膜栽培技术关键流程依次为：整地施肥→开沟筑垄→覆膜播种→中期追肥→后期收获→残膜回收，与之相配套的农机具依次有：整地机械、开沟起垄机械、覆膜机、播种机、收割机和残膜回收机。

目前，一些整地机（如1GSZ
－350 型灭茬旋耕联合整地机［34］、1LZ 系列联合整地机［35］）集深翻、灭茬、旋耕、耙地和施肥作业于一体，一方面能避免频繁作业破坏土壤结构，另一方面能缩减农事流程，提高工作效率，同时，最新研发的整地起垄覆膜一体机，
可实现整地、起垄、施肥、喷药、覆膜联合作业［36］。

以2BFM－8型玉米全膜双垄沟播种植施肥起垄覆膜机为例，该机具靠20～30马力拖拉机牵引能一次性完成松土整地、深施化肥、开沟筑垄、大小双垄成形和铺膜覆土压膜作业过程，其工作效率50倍于人工作业，节约生产成本1 200元／hm2。

此外，拆除该机具上的起垄铺膜覆土装置，安装开沟器后，可实现密植作物（小麦、黄豆、糜子、油菜）的机械化播种，达到一机多用的目的［37］。

为实现田间机械作业自动化、一体化，我国已研制出集整地、起垄覆膜、施肥、喷药和播种于一体的农机设备，但受地形、壤质所限，目前一种农机只适合一种作物或栽培技术，缺乏能灵活拆装和组合的配套农具。

此外，研发的残膜回收机，如1SM－Ⅱ地膜回收机、SMJ－2型地膜回收集条机、4JSM－1800棉秆还田及残膜回收联合作业机等，有效缓解了残膜污染的紧张局势，但受国内地膜质量、土壤类型、机械扰动等因素影响，机械回收残膜不彻底的问题仍然存在。

为此，提高农业地膜标准、规范农艺措施、实施残膜回收补贴政策，对解决残膜污染，实现农业可持续发展意义重大。

1．4 田间农艺技术研究
由于沟垄覆膜技术改平地覆膜为沟垄覆膜、平铺穴播为沟垄种植，因此该技术对田间起垄、覆膜、播种和施肥等农艺技术要求高于传统平作。

1）起垄：在人畜力和机械牵引下分别依靠步犁和起垄机开沟起垄，起垄后需整形机具修垄，以免垄面出现集水坑。

由于黄土高原旱区耕地以山地、丘陵居多，且过于分散，常规起垄覆膜一体机只适合于连片且规整的耕地，而对分散、不规整的耕地，仍以人工起垄为主，劳动强度高，工作效率低。

同时，起垄方式也因地形条件而异，对川台、梯田、旱塬、丘陵地按作物种植走向开沟起垄；对小于15°的缓坡地需按等高线开沟起垄。

此外，春季起垄后需立即覆膜，以免垄面土壤水分蒸发，降低播前底墒。

2）覆膜：集中且规整的耕地可利用大中型起垄覆膜机铺膜，分散、不规整的耕地需靠人力或畜力牵引小型简易覆膜机铺膜。

该技术要求膜面平展、膜上渗水孔均匀、膜侧接缝紧密，且每隔2～3m 需压土腰带，以防风揭地膜。

此外，覆膜时间包括春覆膜、秋覆膜和顶凌覆膜，其中顶凌覆膜一般于3 月上旬当表层土壤解冻10～15cm时为宜。

生产实践证明，秋覆膜、顶凌覆膜集水保墒效果好，适宜在降雨量为250～550mm 的旱区推广。

3）播种：播种时间取决于品种本身特性和当地气候条件。

一般认为，5～10cm
土层温度稳定通过7～10℃时，可进行播种作业。

播种时采用穴播机或点播器按
株距要求播种，每穴下籽2～3粒，播深一般为3～5cm，播后用细沙土或疏松物
封闭播种孔，以防散墒或遇雨板结影响出苗。

其播种密度依田间肥力状况、地形光照条件、降雨特征和品种特性而定。

一般情况下，年降水量300～350mm的地区，适宜株距为35～40cm，保苗45 000～52 500株／hm2；年降水量350～
450mm 的地区，适宜株距为30～35cm，保苗52 500～60 000株／hm2；年
降水量超过450mm的地区，适宜株距为27～30cm，保苗60 000～67 500株
／hm2，对墒情、肥力较好的地区，可据品种特点适当增加播种密度［4］。

此外，水平梯田、通风透光条件较好的地块可适量增加播种密度；反之，应适量减小密度。

4）施肥：施肥分底肥和追肥2种，底肥可在起垄覆膜前人工撒施或利用机械设备实现一体化。

中后期追肥可据作物长势进行叶面喷施或根旁点施，施肥位置在距种子5～6cm 的侧下方，深度7～10cm为宜［38］，需确保不烧苗、不烧根。

此外，在施肥作业中发现，全膜覆盖存在中后期追肥空间不足的技术弊端。

2 沟垄覆膜栽培技术效应
2．1 集水保墒效应
黄土高原旱作区降水稀少，年降雨量300～550mm，蒸发强度高，无补灌条件［39］，作物生长季水分靠“土壤水库”蓄集降水［40］。

而充沛的降水集中在
7—9月，降水量约占全年降水的60%，与作物关键生长季严重错位［41］。

但沟垄覆膜栽培技术能从时空上解决水分供需错位的矛盾。

一方面，波浪形沟垄模式能将垄面径流最大限度地汇集到种植沟内，水分在侧渗的同时，因重力作用会渗向土壤深处，因而集雨、蓄水能力突出。

有研究发现，年降水量350～400 mm 的地区，沟垄平均集水效率为90%，较平地提高70%；年降水量250～300 mm 的地区，沟垄平均集水效率为62%，较平地提高39%。

此外，沟垄集水效率随沟垄带型的变化而变化，以沟垄覆膜栽培小麦为例，何启明［42］的研究发现沟垄比为1∶1、5∶4、4∶3、3∶2和2∶1时，集水效率分别为83．2%、66．6%、63．4%、55．5%和41．6%，并指出半干旱区沟垄覆膜小
麦集水效率一般为66．6%。

此外，受降水变率影响，沟垄集雨效率在年际间波动性较大，即丰水年、平水年沟垄集雨效率较高；而持续干旱的年份，沟垄模式经常陷入无水可集的困境，集水效果不明显。

另外，覆膜形成的隔离层切断了土壤水分与大气间的交换通道，能有效地抑制土壤水分蒸发。

同时，覆膜促使膜下温度升高导致土壤热梯度差异变大，进而引起深层土壤水向上运移，补充耕作层土壤含水量。

此外，蒸发的水汽聚集在膜下与地表之间，形成一个不断蒸上滴下的水分内循环系统［43］，即当夜间温度降至冰点以下时，水汽将冷凝成液态，滴落到地表，起
到回补耕作层含水量的作用［44］。

总之，沟垄覆膜栽培技术对农田水分的高效
调控［12，45－46］主要表现在时空两方面。

时间上，地膜覆盖能抑制土壤水分大量蒸发，相间排列的沟、垄能发挥集雨蓄流作用，二者结合能将不同时期的降雨最大限度蓄积在土壤中，实现降水资源的高效利用［47－48］。

以全膜双垄沟播技术为例，秋覆膜能将休闲期的降雨保蓄在土壤中，达到秋雨春用，实现降雨在时间上的就地调节，为旱作区作物创造良好的播前土壤水环境。

同时，保蓄的水分还可以供给作物后期生长，防止出现水分亏缺引起作物早衰［49］。

为此，刘晓伟等［50］通过试验指出，全膜双垄沟播秋覆膜能
保蓄玉米苗期－拔节期土壤水分，提升拔节－成熟期深层土壤水分供给耕作层根系吸收，这与薛俊武［51］、韩娟［27］等的研究结果一致。

空间上，垄面集雨、沟内汇流的模式改变了降水在田间的分布形式。

有研究指出，沟垄地膜覆盖栽培能将小于3mm 的无效降水，经沟垄富集叠加后变为有效降水
供给作物生长。

其中，对小于10 mm 的降水利用效果尤为显著［52－53］。

此外，地膜覆盖能不同程度提高0～20cm 土层的含水量，沟播能增强0～160cm
土层的集水能力。

较裸地平作栽培，全膜双垄沟播和全膜双垄垄播栽培方式使80～100cm、100～120cm 土层含水量分别提高了13．35%和11．02%［54］。

但李爽等［55］研究指出，受温度、蒸发强度、降水量、作物需水量等因素影响，沟垄覆膜栽培条件下的土壤水分表现出随时间、土层深度变化而变化的特点。

沟垄覆膜栽培技术能显著提高土壤含水量及农田水生产力已是不争的事实，但受黄土高原雨养区特有的地形地貌、自然环境限制，进一步通过完善农艺措施，提高农田集水保墒能力仍有很大空间［10］。

2．2 保温增温效应
沟垄覆膜栽培模式在地膜与地表间构建的狭小温室具有温室效应［56］。

阳光透
过地膜使土壤获得辐射热，不仅能促使土层升温，还能将产生的热量储存在土壤中，用于水分蒸发驱动作物体内的养分传送。

但蒸发的水汽接触膜面后，部分会凝结成水珠帷幕，该帷幕能减少土壤热量的辐射散失，使膜下土温在较长时间内保持稳定。

因此，沟垄覆膜栽培技术能有效地解决黄土高原旱作区土壤积温不足、升温降温快的难题。

据调查，地膜覆盖较裸地栽培能使玉米全生育期积温增加200～300℃，其中90%的有效积温集中在幼苗期。

然而，北方旱作区春播时节昼夜温差大、霜冻频发，农作物出苗率不高。

但全膜双垄沟播技术能使苗期地温增加约6．1℃［57］，利于作物出苗及建株。

杨祁峰等［58］通过对比不同时期覆膜对土壤温度的影响后指
出，5～20cm 土层地温和有效积温在作物生育期内均表现为秋季覆膜＞顶凌覆膜
＞播前覆膜，即秋覆膜增温优势显著。

此外，不同色地膜的增温水平也存在差异。

张贵曦等［59］通过试验指出，白膜较黑膜增温快，利于旱区作物出苗。

但王丽
娜［60］研究指出，黑膜覆盖虽早春地积温低于白膜，但保温效果好，膜下温度
平稳，且最高温度较白膜低2～3℃，最低温度较白膜高1～3℃，能减轻高温危害，防止作物早衰减产。

此外，黑膜早春地积温虽低于白膜，但完全能满足喜冷凉、耐低温作物（马铃薯）及耐寒性速生蔬菜对播前地积温的要求。

然而，在实践中发现，地膜覆盖的农作物在中后期经常因地温过高而出现早衰现象，这是由于地膜对地表温度的调控不敏感，难以适时满足作物生育期内对土壤温度的要求。

另据研究发现，秸秆覆盖能降低土壤表层高温［39］，使作物避开高温胁迫。

因此，将秸秆覆盖与沟垄覆膜技术相结合，可实现高低温互调，增强作物对旱区环境的适应能力。

2．3 促进光合提高光效
研究指出，作物95%以上的干物质是由光合作用提供［61］。

光环境、水分、温度、二氧化碳浓度、作物群体冠层结构等条件能影响作物光合能力的发挥，从而间接地影响作物生长发育及产量形成。

沟垄覆膜栽培技术能通过优化土壤水环境、改善作物群体结构和增大作物冠层受光面积来提高作物光合能力，究其原因主要有：1）交替排列的沟垄能增大作物受光面积，提高光能利用效率。

2）沟垄种植模式形成高低错落的作物冠层结构，一方面能减少作物间的相互郁闭遮阴，改善光照的空间分布，从而增强群体光合能力［62］；另一方面又能改善田间通风环境，加快作物冠层空气流通，从而保证二
氧化碳的充足供应［63］。

3）地膜能提高阳光反射率，促使作物叶面积、叶绿素含量增加［64］，有助于提高作物群体光合能力。

对此，高玉红［65］通过试验
证明，沟垄全覆膜、半覆膜均能增强玉米群体光合势，这与该栽培方式能增加玉米
各生育期叶面积和叶绿素含量密切相关。

张婷等［62］研究指出，沟垄覆膜栽培技术的集水保墒效应能有效地延缓叶片衰老，提高叶片光合效能，这与牛一山等［66］研究结果一致。

但在降水充沛的季节，沟垄覆膜栽培与裸地平作相比，田间过多积水蒸发慢，土壤通气性差，以致根系有氧呼吸受阻，间接地降低了作物光合能力。

此外，不同沟垄带型下，作物边行光合速率、气孔导度存在差异［22，67］，进而表现出不同的边行优势。

因此，因地制宜地选择栽培方式是作物发挥高产优质潜能的关键。

2．4 提高土壤质量
2．4．1 改良土壤物理性状土壤物理质量的优劣取决于土壤结构［68］。

传统的耕作措施对土壤产生频繁扰动，不利于土壤结构体形成，即该栽培技术下的土壤质量不高。

但沟垄覆膜栽培技术能减少降水对土壤的直接拍打、淋洗及冲涮，并避免除草、中耕等农事活动对土壤造成的直接碾压和践踏，使土壤疏松，不易板结。

此外，在地膜与地表间形成的水气循环系统中，水汽的涨缩运动能使土壤孔隙变大、透水通气性增强［43］。

实践表明，地膜覆盖能使土壤固相下降3%～4%，液相和气相分别增加2．0%～2．5%和1．0%～1．5%，且在覆盖期土壤始终保持疏松状态［69］。

但长期全程覆膜会减少土壤水稳性团粒、微生物数量，恶化土壤生态条件［70］。

因此，综合考虑适时揭膜对作物产量、土壤效应的影响，对发展可持续农业具有重要意义。

2．4．2 土壤呼吸作用增强土壤呼吸是复杂的生化过程［71］，受非生物因素（温度、土壤湿度、有机质等）、生物因素（作物类型、土壤微生物［72］、土壤动物［73］等）以及人为因素（耕作方式、灌水施肥、环境污染［74－75］）的综合影响。

目前，有关旱作农田土壤呼吸的研究，大多集中于不同栽培技术下土壤呼吸的变化及相关模型的研究［76－78］，而对沟垄地膜覆盖技术下土壤呼吸变化的对比研究，及其影响因素的综合研究较少。