一种利用木薯与凉粉草间作的土壤水分保持调控方法与流程

本技术涉及热带及亚热带旱作节水农业，更具体地说，它涉及一种利用木薯与凉粉草间作的土壤水分保持调控方法。

背景技术：

1、当前热带及亚热带旱作节水农业技术已广泛集成深耕松土、有机肥全层深施、宽窄行种植、作物间作与地膜覆盖等措施，通过物理改土与生态位互补协同提升土壤蓄水保墒能力；其中深耕打破犁底层以激活深层土壤水库功能，腐熟有机肥增强团粒结构与微生物活性，宽窄行配置优化光热资源分配，高密度间作与反光地膜则分别通过生物遮阴与光谱调控抑制无效蒸发；这些技术已在无灌溉条件的季节性干旱区验证了其可行性，缓解干旱胁迫对块根作物产量的制约，尤其在木薯种植方面得到应用。

2、相关木薯间作种植通过宽窄行配置与高密度间作模式，利用作物生态位互补特性改善田间微环境，并借助生物遮阴作用抑制土壤无效蒸发，但是传统间作体系下的降雨资源多沿垄沟径流散失或滞留于表层土壤，难以被深层根系有效利用，且常规地膜覆盖往往聚焦于植株根部抑蒸而缺乏对宽行间空闲地带雨水的归集，从而导致在季节性干旱胁迫下木薯块根膨大期仍面临土壤水分不足问题，进而木薯产量下降且品质劣变。

技术实现思路

1、为了解决因相关木薯间作种植采用地上部空间分配而导致木薯间作在遭遇季节性干旱时块根产量下降且品质劣变的问题，本技术提供一种利用木薯与凉粉草间作的土壤水分保持调控方法。

2、本技术提供一种利用木薯与凉粉草间作的土壤水分保持调控方法，采用如下的技术方案：

3、一种利用木薯与凉粉草间作的土壤水分保持调控方法，包括以下步骤：

4、s1、深耕并深松，在耕作层中部施入腐熟农家肥与生物炭的混合物，在耕作层下部铺设由碎秸秆与膨润土混合的蓄水层，得到具有上层培肥、下层蓄水构造的耕层；

5、s2、木薯采用宽窄行垄作，在宽行中央开设集雨浅沟，将凉粉草定植于集雨沟内，木薯定植于窄行两侧垄肩上，垄面及窄行覆盖银色反光地膜，集雨沟内覆盖生物降解纸膜与短切稻草的复合层，形成垄面抑蒸、沟内集雨的覆盖间作体系；

6、s3、凉粉草提前定植，定植前以保水剂悬浮液蘸根，定植后淋施褐藻寡糖溶液，并控制沟内土壤含水量，木薯延后定植并在种植穴内施入颗粒保水剂，得到凉粉草活棵和木薯幼苗；

7、s4、待凉粉草覆盖度达到封行状态时，揭除垄面及窄行银色地膜，使凉粉草匍匐茎向垄面延伸并与土壤接触形成浅层不定根网络，木薯主根深扎，构建深根-浅根垂直分离的根系构型；

8、s5、在木薯块根膨大初期、凉粉草第一次盛花前，收割凉粉草中上部嫩茎叶作为商品原料，留茬并保留腋芽，将剔除的残次茎叶铺覆于木薯根基周围形成生物覆盖层，留茬凉粉草萌发再生形成二次覆盖，至木薯块根膨大后期进行第二次收割，收获再生茎叶作为商品原料，生物覆盖层自然分解。

9、通过采用上述技术方案，本方法通过构建上层培肥与下层蓄水的耕层构造，在加深耕作层的同时提升土壤的水分涵养能力与养分供给效率；深耕与深松同步作业消除犁底层对根系下扎与水分垂直运动的阻碍，使耕作层中部的腐熟农家肥与生物炭混合层兼具持续供肥与改良土壤团聚体结构的功能，而下部的碎秸秆与膨润土蓄水层则利用膨润土的吸水膨胀特性与秸秆的持水孔隙形成稳定的深层储水库容，二者协同作用使得降雨与灌溉水更多地下渗并被截留在有效土层内，为后续木薯与凉粉草各自根系的差异化发展提供了充足而稳定的水分基础，同时也为间作体系在全生育期内维持较高的水分缓冲能力奠定了结构性前提。

10、优选的，在s1步骤中，所述深耕的深度为35～40cm，深松作业与深耕同步进行；所述耕作层中部为15～25cm土层，所述耕作层下部为25～35cm土层。

11、通过采用上述技术方案，将深耕深度设定在该范围内能够打破一般旱地普遍存在的犁底层，并将蓄水层布设在水分频繁上下运移的深度区间；深松与深耕同步实施避免了分次作业对土壤结构的反复扰动，保持了土体构造的一次成型与层次分明；将耕作层中部的培肥区与下部的蓄水区在深度上明确分离，既能引导木薯主根穿过肥力集中的中部区域后进入深层获取水分，又能避免有机肥过分集中在蓄水层内过度耗氧而影响膨润土的保水稳定性，从而使耕层的水、肥、气、热条件在垂直空间上各司其职，为后续根系构型的垂直分离预先构筑了合理的土体框架。

12、优选的，在s1步骤中，所述腐熟农家肥的施入量为15000～22500kg/hm²，生物炭的施入量为3000～4500kg/hm²；所述蓄水层中碎秸秆与膨润土的质量比为2：1-3：1，蓄水层的铺设厚度为3～5cm。

13、通过采用上述技术方案，腐熟农家肥的全层足量施入为木薯全生育期的持续需肥提供了稳定而长效的有机养分来源，同时其腐殖质组分在土壤中经过矿化与腐殖化过程不断改善土壤的团粒结构；配合一定比例的秸秆基生物炭混施，利用生物炭发达的孔隙结构与比表面积，吸附并缓释肥料中的速效养分，同时增强中层土壤的持水与保肥能力，减少养分随水下渗的淋失风险；蓄水层中碎秸秆与膨润土按此质量比混合，膨润土颗粒吸水后膨胀并填充秸秆间的粗大孔隙，形成致密而富弹性的隔水-蓄水复合层，既能截留上层下渗的过量水分，又能在土壤干旱时通过毛管作用缓慢向上供水，铺设厚度则保证了蓄水层具备足够的容水体积且不会因过厚而阻碍深层的毛管水上升通路。

14、优选的，在s2步骤中，所述木薯宽窄行垄作的宽行行距为150～180cm，窄行行距为60～80cm；所述集雨浅沟开设于宽行中央，沟深10～15cm，沟宽30～40cm，沟底呈弧形；所述凉粉草在集雨沟内的定植株行距为20～25cm×30～35cm；所述木薯的株距为100～120cm，种植密度为7000～7200株/hm²；所述集雨浅沟底部沿水流方向设有0.3%～0.8%的排水坡度，并在沟体低洼处或地块边缘设置排水口。

15、通过采用上述技术方案，宽窄行的行距差异将木薯与凉粉草在水平空间上进行了功能分区，宽行提供充足的采光与通风条件并承载集雨与覆盖功能，窄行保证单位面积木薯的合理群体密度；宽行中央的弧形集雨浅沟利用垄面的微小坡降将降雨及地膜表面的凝结水有效汇集至沟内凉粉草根区，变无效蒸发为有效利用，沟体尺寸与弧形沟底的设计在保证集雨容量的同时避免沟内积水停滞过久而引发渍害；沟底设置微小排水坡度并配合低洼处或地块边缘设置排水口；在遭遇超强降雨时有序排出多余径流，防止集雨沟从蓄水设施转变为涝渍源头；凉粉草在沟内的高密度条状定植能够迅速占领沟面空间，而木薯在垄肩的宽松株距则为单株块根充分膨大和深根下扎留出了充足的土壤体积。

16、优选的，在s3步骤中，所述凉粉草提前于木薯10～15天定植；所述保水剂悬浮液的浓度为0.5%～1.0%；所述褐藻寡糖溶液的稀释倍数为700-900倍，沿集雨沟淋施的用量为3～5l/m沟长；淋施褐藻寡糖溶液后，每隔5～7天淋水一次，持续15～18天，控制集雨沟内0～20cm土层含水量保持在田间持水量的65%～75%。

17、通过采用上述技术方案，凉粉草提前定植利用了木薯苗期生长缓慢的时间窗口，使凉粉草抢先占据地表空间并形成初期覆盖，缩短了土壤裸露期；保水剂蘸根在根系表面形成一层吸水凝胶保护膜，在定植初期土壤水分波动较大时维持根际微域的高湿度，降低缓苗期死苗率；褐藻寡糖作为一种植物生长调节物质，淋施入土后被凉粉草根系吸收并启动不定根原基的提早分化与伸长，促使其快速构建浅层须根网络，同时增强植株对短期水分胁迫的耐受性；后续的定量定时淋水制度将集雨沟浅层土壤含水量维持在不低于田间持水量三分之二的水平，既能充分满足凉粉草快速营养生长的较高水分需求，又避免水分过饱和对土壤透气性的抑制，保证凉粉草在木薯封行前完成覆盖地面的功能。

18、优选的，在s3步骤中，所述颗粒保水剂为颗粒状聚丙烯酰胺保水剂，每穴施入量为5～8g，施入后淋定根水。

19、通过采用上述技术方案，颗粒聚丙烯酰胺保水剂在木薯种植穴内遇定根水后迅速吸水膨胀形成粒状水凝胶储体，围绕木薯种茎或幼苗根系构建一个微型水库；该保水剂通过反复的吸水-释水循环，持续调节穴内土壤的水分状态，在降雨或灌溉时吸收超过土壤持水能力的多余水分，在土壤变干时逐步释放所储水分供木薯根系吸收，从而拉长两次有效供水之间的时间间隔；其集中穴施的方式将有限的保水材料投放在木薯根系发生与密集分布的区域，使得苗期木薯即便在垄侧相对较低的土壤含水量条件下也能获得稳定的局部水分保障，实现了与集雨沟内高湿环境之间的差异化水分管理，从苗期起即引导木薯主根向深层定向生长。

20、优选的，在s4步骤中，所述揭除银色地膜的时机为凉粉草定植后50～60天且覆盖度达到70%～90%；所述浅层不定根网络集中分布于5～15cm土层，所述木薯主根分布于30～60cm及更深土层，两种作物根系在30cm以下土层的空间分离度达到75%以上。

21、通过采用上述技术方案，将揭膜时机与凉粉草覆盖度关联，确保地膜撤除时凉粉草自身已具备足够的地面遮蔽能力，能够无缝接替地膜的物理抑蒸功能，避免因过早揭膜导致地表突然大面积裸露而引发土壤水分剧烈散失；凉粉草匍匐茎接触湿润土壤后，茎节处迅速诱导不定根发生并扎入表层土壤，在五至十五厘米的浅层形成一个稠密而广泛的根系网络，吸收降雨后下渗的浅层水分及毛管上升水；与此同时，木薯主根因地膜覆盖期结束后的土壤环境变化及自身的向地性与向水性驱动，持续向三十厘米以下的深层土层延伸，其吸收根群的主体部分逐渐与凉粉草不定根在垂直空间上发生分离；空间分离度的指标定量表征了两种作物根系在资源获取空间上的生态位分化程度，当分离度超过该阈值时，意味着木薯深层根系与凉粉草浅层根系在水分吸收上形成了明确而稳定的垂直分工，水分竞争弱化，互补利用关系成为主导。

22、优选的，在s5步骤中，所述第一次收割的收割部位为凉粉草中上部25～30cm的嫩茎叶，留茬高度为12～15cm，保留基部3～4个腋芽及下层老茎叶；铺覆于木薯根基周围的生物覆盖层厚度为3～5cm。

23、通过采用上述技术方案，第一次收割时切取中上部具商品价值的嫩茎叶部分，实现凉粉草作为饮料原料的经济产出，同时留下足够高度的茬体及多个活力旺盛的基部腋芽，为再生提供了充足的光合产物储备与萌发位点；保留下来的下层老茎叶及腋芽在收割后迅速启动补偿性生长，将植株体内储藏的养分向新生分枝调运，缩短再生恢复期；同步将分拣出的残次茎叶就地铺覆于木薯根区，形成一层均匀的生物覆盖物，该覆盖层在不额外增加外源材料的情况下填补了因收割而局部降低的地表覆盖度，通过物理阻隔作用减少土面水分蒸发，削弱雨滴对表土的直接打击，并在分解过程中持续向土壤表层归还有机物质，实现了覆盖保墒与土壤培肥的同步进行。

24、优选的，在s5步骤中，所述留茬凉粉草经7～10天腋芽萌发再生，继续匍匐生长形成二次覆盖；所述第二次收割的时机为木薯块根膨大后期、凉粉草再生茎叶再次封行时，收获再生茎叶作为商品原料；视覆盖层状况在第二次收割后补充铺覆覆盖物。

25、通过采用上述技术方案，留茬后的再生周期与凉粉草自身的营养生长节律相吻合，腋芽在收割刺激打破顶端优势后迅速解除休眠并萌生多条侧枝，在短时间内重新占据行间地表，形成二次生物产量与地面覆盖度；将第二次收割安排在本薯块根膨大后期且凉粉草再次封行的时间节点，一方面保证了再生茎叶已经积累足够的营养物质而具备商品采收价值，另一方面在木薯即将进入成熟脱水期的时刻再次取得一批经济产量；第二次收割后根据田间实际覆盖状况灵活补充铺覆残余茎叶，维持地表覆盖的连续性直至木薯收获，防止木薯生育后期因覆盖物过早耗尽而出现土壤蒸发回升，使水分调控效果贯穿整个块根充实阶段。

26、优选的，在s5步骤中，所述生物覆盖层在2～4周内自然分解，至木薯收获后翻压还田。

27、通过采用上述技术方案，以凉粉草残次茎叶为主体的生物覆盖层具有较高的含水量与适宜的碳氮比，在土壤微生物作用下能够在数周内完成初步分解，将其中所含的氮、磷、钾及其他中微量元素逐步释放进入表层土壤，同步生成腐殖物质促使土壤有机质含量提升；分解过程中形成的土壤团聚体增加以及生物孔隙的连通，降低了表层土壤容重，提高了田间持水量；至木薯收获时，覆盖物已基本失去原有形态并与表层土壤融合，此时结合木薯采挖进行的翻压作业将其残余物完全混入耕层，不仅省去了清理覆盖物的额外工序，还将覆盖物分解产生的活性有机质均匀分布至整个耕作层，为下一季作物的生长储备了土壤理化条件。

28、综上所述，本技术具有以下有益效果：

29、1、本技术中优选采用垄沟集雨与垄面抑蒸的二元覆盖种植格局，由于宽行中央弧形集雨浅沟将垄面降雨及凝结水汇集至凉粉草根区，而垄面银色地膜抑制无效蒸发，获得降雨资源就地集蓄与土壤蒸发同步削减、水分利用效率提升的效果。

30、2、本技术的方法，通过凉粉草提前定植并淋施褐藻寡糖溶液促进浅层不定根网络提早形成，配合木薯延后定植并在穴内集中施入颗粒保水剂引导主根向深层生长，因此获得了两种作物根系在垂直空间上明确分离、水分吸收生态位互补和竞争弱化的效果。

31、3、本技术中优选采用凉粉草分批收割与残次茎叶就地覆盖还田的协同工艺，由于收割时保留足够茬高与基部腋芽实现再生，同时将残次茎叶铺覆于木薯根区形成生物覆盖层，获得了凉粉草商品茎叶多次收获与土壤持续抑蒸培肥同步实现的效果。

32、4、由于本技术采用上层培肥与下层蓄水相结合的耕层构造，由于深耕与深松同步破除犁底层并在耕作层下部铺设碎秸秆与膨润土蓄水层，使得降雨与灌溉水更多地下渗并被截留在有效土层内，获得提升土壤整体水分涵养能力并为间作作物提供稳定水分基础的效果。