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樹(shù)枝覆蓋和保水劑對(duì)土壤水分含量變化的影響
1 材料與方法
試驗(yàn)在米脂縣銀州鎮(zhèn)孟岔村山地微灌棗樹(shù)示范基地進(jìn)行,該區(qū)位于典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū),屬中溫帶半干旱性氣候,全年雨量不足,氣候干燥。但晝夜溫差大,日照豐富,適宜果樹(shù)生長(zhǎng)。年平均降雨量451.6 mm,主要集中在7~9月。試驗(yàn)地為裸地,坡度平均為17b,以水平階水保工程措施為主,水平階面平整,土質(zhì)為黃綿土,容重1.27 g/cm3,0~60 cm計(jì)劃濕潤(rùn)層的田間持水量為22%(占干土重百分比),土壤表層水分穩(wěn)定入滲速率為1.4 mm/min。
供試材料為當(dāng)年修剪下來(lái)的李樹(shù)枝條,鍘成每段10 cm左右;供試土壤為坡地的黃綿土,用2 cm孔徑的鐵篩過(guò)篩,經(jīng)自然風(fēng)干后備用;保水劑為鴻森保水劑,每份處理為100 g,加水配成1:50濃度的膠體后備用。
在地表平整的水平階上布置4個(gè)滴灌小區(qū),滴頭布設(shè)在離水平階邊緣40 cm左右的位置,各滴頭間隔在1.2 m以上,以免濕潤(rùn)體互相交匯。以滴頭為中心挖一個(gè)寬30 cm、長(zhǎng)60 cm、深40 cm的土坑。其中2個(gè)小區(qū)將準(zhǔn)備好的保水劑膠體和土拌和填入土坑,深度為20~40 cm土層,上面再加土壓實(shí);另外2個(gè)小區(qū)將挖出來(lái)的土粉碎再填回土坑。滴灌的設(shè)計(jì)流量為5 L/h,滴灌時(shí)間為7 h,滴灌停止后挖開(kāi)濕潤(rùn)體的垂直剖面,測(cè)量水分最大縱向入滲距離與濕潤(rùn)體的平均土壤含水量。
土壤蒸發(fā)桶分內(nèi)桶和外桶,內(nèi)桶為直徑10 cm高度20 cm的鐵桶,外桶為直徑11 cm的PVC桶。共準(zhǔn)備9套蒸發(fā)桶,處理有對(duì)照(CK)、5 cm厚度樹(shù)枝覆蓋(A)、10 cm厚度樹(shù)枝覆蓋(B),每種處理3個(gè)重復(fù)。將處理好的風(fēng)干土分層填裝到鐵桶中,土容重與自然土壤相同,加水至一定含水量再加樹(shù)枝覆蓋,每天下午17:00稱量蒸發(fā)桶的重量。
設(shè)置18個(gè)1 m×1 m的小區(qū),處理有對(duì)照(CK)、保水劑穴施(a)、5 cm厚度樹(shù)枝覆蓋(b)、10 cm厚度樹(shù)枝覆蓋(c)、5 cm厚度樹(shù)枝覆蓋+保水劑穴施(d)、10 cm厚度樹(shù)枝覆蓋+保水劑穴施(e),每種處理3個(gè)重復(fù),布置完后每個(gè)小區(qū)滴灌一定量的水,每隔10 d左右用土鉆烘干法土壤水分測(cè)試儀測(cè)量土壤含水量。
2 結(jié)果與分析
2.1 滴灌條件下保水劑對(duì)濕潤(rùn)體的影響滴灌條件下保水劑對(duì)濕潤(rùn)體的影響如表1,試驗(yàn)結(jié)果表明,20~40 cm深度土層的保水劑吸收了大量的水分,顯著減少了土壤水分的垂直入滲距離,提高了濕潤(rùn)體的平均含水量。
2.2 樹(shù)枝覆蓋對(duì)土壤蒸發(fā)的影響表2和圖1為不同覆蓋處理在不同土壤含水量條件下的土壤日蒸發(fā)量。由表2和圖1可知:在土壤含水量較高的時(shí)候,土壤日蒸發(fā)量較大,樹(shù)枝覆蓋抑制蒸發(fā)的效果明顯,能減少約2/3的土壤蒸發(fā)量;隨著含水量的降低,土壤日蒸發(fā)量不斷減少,樹(shù)枝覆蓋抑制蒸發(fā)的效果也在降低,當(dāng)土壤含水量降低到一定程度,土壤表層變干,樹(shù)枝覆蓋和對(duì)照的土壤蒸發(fā)量差別不明顯;天氣對(duì)土壤蒸發(fā)量的影響也很大,7月18日為陰天,7月19日的大氣蒸發(fā)力沒(méi)有7月26日大,所以前3次的土壤蒸發(fā)量與土壤含水量的趨勢(shì)不一致;5 cm和10 cm二種厚度的樹(shù)枝覆蓋抑制土壤蒸發(fā)的效果差別較小。
表1 保水劑和對(duì)照的濕潤(rùn)體比較
表2 對(duì)應(yīng)圖1時(shí)間的土壤含水量
圖1 不同覆蓋處理的土壤日蒸發(fā)量
2.3 樹(shù)枝覆蓋和保水劑對(duì)土壤含水量的影響從圖2可以看出,各處理的平均土壤含水量高于對(duì)照,在深度為0~70 cm范圍內(nèi)表現(xiàn)較為明顯;樹(shù)枝覆蓋對(duì)各層土壤水分都有影響,對(duì)表層水分影響最大,10 cm厚度樹(shù)枝覆蓋的土壤表層含水量最高,比對(duì)照高出約30%;保水劑對(duì)20~40 cm的施用層以及40~70 cm土層都有影響,相對(duì)增加了10%以上的土壤含水量;樹(shù)枝覆蓋結(jié)合保水劑穴施處理為二種措施的疊加,其效果非常顯著, 0~70 cm的土壤含水量比對(duì)照高出24%。
圖2 不同處理的土壤含水量隨深度的變化
3 結(jié) 論
樹(shù)枝覆蓋抑制土壤蒸發(fā)的作用明顯,隨著土壤含水量的提高,抑蒸效果增大,當(dāng)質(zhì)量含水量大于16%時(shí),可抑制2/3的土壤蒸發(fā);5 cm和10 cm厚度的土壤蒸發(fā)差別不大。滴灌條件下保水劑穴施可以明顯減少土壤水分的垂直入滲,增加濕潤(rùn)體的平均土壤含水量。樹(shù)枝覆蓋和保水劑增加了0~70 cm深度土壤的水分含量;樹(shù)枝覆蓋對(duì)土壤表層水分的保持很有效果,10 cm厚度樹(shù)枝覆蓋使表層含水量提高約30%;保水劑對(duì)其施用層以及下層土壤影響較大,增加了10%以上的土壤含水量;樹(shù)枝覆蓋結(jié)合保水劑穴施的節(jié)水效果非常顯著,使0~70 cm的土壤含水量提高了24%。
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