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元谋干热河谷辣木人工林地灌水后不同覆盖措施对土壤水分及辣木物候的影响



全 文 :第18卷第1期
2011年2月
水土保持研究
Research of Soil and Water Conservation
Vol.18,No.1
Feb.,2011
 
  收稿日期:2010-06-08       修回日期:2010-07-12
  资助项目:世行三期农民用水户协会项目(YNCXYMZ7001);中国林科院资源昆虫研究所基本科研业务费(Riricaf200805m)
  作者简介:龙会英(1965-),女(壮族),云南蒙自人,副研究员,主要从事热区农业资源与环境。E-mail:ynhuiyingl2003@sina.com
  通信作者:张德(1964-),男,云南保山人,副研究员,主要从事热区热带作物研究及农业资源与环境。E-mail:ynzhangde2004@sina.com
元谋干热河谷辣木人工林地灌水后不同覆盖措施对
土壤水分及辣木物候的影响
龙会英1,郑益兴2,张燕平2,金 杰1,史亮涛1,张明忠1,张 德1
(1.云南省农业科学院 热区生态农业研究所,云南 元谋651300;2.中国林业科学研究院 资源昆虫研究所,昆明650224)
摘 要:根据元谋干热河谷气候特点,2010年初步研究了旱坡地辣木人工林地灌溉后地表盖草和覆膜的土壤水分及
其变化状况,研究结果得出:(1)在地面覆盖物作用下,无论是沙土、沙壤土还是黏土样地,耕作层0-20cm、20-40
cm土壤水分高于未覆盖样株的土壤水分,辣木生育期比未覆盖提前。总体表明,盖膜土壤水分增加最多,在0-20
cm土层,2龄辣木树10d的土壤水分高于对照1.2%~4.6%,幼龄辣木树(栽植8个月)10d的土壤水分高于对照
1.8%~4.7%。其次是草覆盖,在0-20cm土层,2龄辣木树10d的土壤水分高于对照2.6%~3.4%,幼龄辣木树
(栽植8个月)10d的土壤水分高于对照1.8%~4.6%。土层20-40cm下土壤水分变化较小。(2)由于土壤质地差
异,无论是灌水量的多少与处理的不同,沙土蒸发均高于沙壤土,而且变化较大,沙壤土变化均匀,黏土较保水。深层
土壤水分总体趋势是随土壤深度增加而增加,增加幅度随之减少。
关键词:干热河谷;旱坡地;地面覆盖物;土壤水分
中图分类号:S715.5     文献标识码:A     文章编号:1005-3409(2011)01-0232-04
Effect of Different Cover after Irrigation on Soil Moisture and Growth Period of
Moringa Oleifera Lam in the Dry-hot Valey of Yunmou,Yunnan Province
LONG Hui-ying1,ZHENG Yi-xing2,ZHANG Yan-ping2,JIN Jie1,
SHI Liang-tao1,ZHANG Ming-zhong1,ZHANG De1
(1.Institute of Tropical Eco-agricultural Sciences,Yunnan Academy of Agriculture Sciences,Yuanmou,Yunnan
651300,China;2.Chinese Academy of Forestry Research Institute of Resource Insects,Kunming650224,China)
Abstract:The efect of diferent cover after irrigation on soil moisture and growth period of Moringa oleifera was
studied.The results showed that soil moisture content in 0-20cm and 20-40cm depth in mulched plots were high-
er than those in non-mulched plots for sandy loam and clayey soil,which leading to a decrease of growing stage of
Moringa oleifera.Soil moisture content after 10days’irrigation in 0-20cm depth increased 1.2%~4.6%com-
pared to the control for 2-year old Moringa oleifera under plastic films mulch while the value increased 2.6%
~3.4%under grass mulch,and soil moisture content increased 1.8%~4.7%for 8-month old Moringa ole-
ifera under plastic films mulch while the value increased 1.8%~4.6%under grass mulch.Additionaly,the
whole trend of soil moisture content in every soil type was increased with the increase of soil depth.Among
three different types of soils of this study,clayey soil had obvious effect on the water-holding capacity.
Key words:dry-hot valey;dry slopes field;floor coverings;soil moisture
  元谋干热河谷高温干旱、降雨少、生态环境脆弱,
加之人类活动的干扰,生态环境退化严重。在此环境
下,该区普遍存在水分亏缺问题,人工植被土壤水环
境更加突出。土壤水分是制约区域作物生产和植被
恢复的限制因子,也是决定土壤生产力的一个重要因
素,开展土壤水分的研究对元谋干热河谷生态恢复具
有重要的指导意义。相关学者虽然对元谋干热区的
土壤水分、植被类型、地形地貌及结构等作了研
究[1-3],但对灌溉条件下采取必要措施来保持土壤水
分的研究不多。本文主要根据2010年云南严重干
旱,开展灌溉水条件下,采取地表盖草和盖膜措施抑
制地面水分(包含灌溉地表积水)的蒸发,保水保墒,
增加辣木人工林样地土壤水分,提高辣木人工林保存
率及生产力,从而为本区农业生产及辣木人工林旱季
抗旱节水提供理论依据和参考。
1 试验对象与方法
1.1 研究区概况
试验地位于元谋县黄瓜园镇,属典型金沙江干热
河谷气候[4],样地一位于北纬25°50′42″,东经101°
49′19″,海拔1 073m。样地二位于北纬25°51′10″,东
经101°49′01″,海拔1 129m。2009年9月-2010年
4月平均气温19.5℃,最高32.7℃,最低6.6℃。地表
平均温度22.9℃,最高57.4℃,最低4.9℃。降雨少蒸
发量大,7个月降雨量为28.8mm,蒸发量759.8
mm,是降雨量的26.4倍,干旱严重。样地0-20cm
土层深有机质质量分数0.838%,全氮质量分数
0.072%,速效磷35.9mg/kg,速效钾103.0mg/kg,
pH值7.11。20-40cm 土层深有机质质量分数
0.508%,全氮质量分数0.086%,速效磷40.9mg/
kg,速效钾132.00mg/kg,pH值7.24。
1.2 试验材料
1.2.1 试验设计 本试验以辣木(Moringa oleif-
era Lam)人工林地为研究对象,辣木株行距为2m×
2m。试验设置2个处理,设置盖草[以扭黄茅草
(Heteropogon contortus)为主]和盖白色薄膜2种模
式,树体四周覆盖,2个样地,3个重复,每个处理设2
个CK。为防止灌溉水外流,在辣木树体周围80cm
设置20cm土埂,辣木树体四周80cm盖膜,盖干草
5kg/株,厚度15~20cm。其中:样地一为2龄辣木
树,沙壤土,每株辣木树四周灌溉水量为100kg
(49 761.2ml/m2)。样地二为幼龄辣木树(栽植8个
月),0-10cm为沙土,下面为黏土,每株辣木树四周
灌溉水量为50kg(24 880.6ml/m2)。
1.2.2 试验方法与观测指标 试验于2010年2月
1日灌溉,2月2日后用相应的材料覆盖。之后每10
d天离辣木树体40cm处3个不同方向烘干法测定0
-20cm、20-40cm土层土壤含水量(烘干法测定为
质量百分比)。试验地土壤养分农业部农产品质量监
督检验测试中心(昆明)提供。测定数据采用 Mi-
crosoft Excel软件对数据进行计算和处理,数据均采
用3个重复的平均值。观测不同覆盖措施,辣木在试
验期间萌发期、初花期及现荚期。手持GPS测定仪
测定试验地的地理位置,2009年9月-2010年4月
气象要素由元谋县气象局提供。
2 结果与分析
2.1 树体周围盖草对土壤水分变化的影响
从表1可看出,盖草模式中,土壤经过草覆盖后
表层土壤水分得到有效保持,两种土壤质地的土壤水
分明显高于CK1。在0-20cm土层,样地一10d的
土壤水分高于对照2.6%~3.4%,样地二10d的土
壤水分高于对照1.8%~4.6%。同理,土层20-40
cm研究结果与0-20cm土层结论较一致,见表1、
表3。土壤经过草覆盖后,土壤水分变化相对稳定,
表层的土壤水分很均匀,0-20cm土层20d的土壤
水分变化为7.9%~7.2%~7.0%,20-40cm土层
20d的土壤水分变化由9.3%~9.3%~8.9%;而
CK1 区土壤表层随外界条件而变化幅度大,0-20
cm土层20d的土壤水分变化为5.2%~4.5%~
3.6%,20-40cm土层20d的土壤水分变化为8.7%
~6.2%~6.1%。同理,样地二与样地一结论一致。
不同的土壤质地也存在明显的土壤水分差异,同样盖
草条件下,样地二表层沙土的粒径孔隙大,土壤中的
自由水和束缚水传输活动受外界环境影响敏感,保水
效果差,因此从开始水分蒸发较快[5],20d的土壤水
分变化为6.0%~4.2%~2.8%。深层黏质土比较
紧实,土壤水分稳定性好,变化幅度小,在深层次的土
壤中保水能力稍强于沙壤土。而样地一沙壤土保水
效果好一些,因此土壤水分从开始水分蒸发较慢,而
且变化不大,0-20cm土层20d的土壤水分变化为
7.9%~7.2%~7.0%。
表1 盖草模式下两个样地不同土壤层次含水量 %
土层深度/
cm
处理
样地1
02-12  02-22  03-02
样地2
02-12  02-22  03-02
0-20
灌溉+草覆盖 7.9  7.2  7.0  6.0  4.2  2.8
灌溉+无覆盖(CK1) 5.2  4.5  3.6  1.4  0.9  0.9
Δ 2.7  2.6  3.4  4.6  3.3  1.8
20-40
灌溉+草覆盖 9.3  9.3  8.9  8.7  6.2  6.1
灌溉+无覆盖(CK1) 6.9  6.5  5.7  3.2  2.2  1.9
Δ 2.5  2.8  3.2  5.5  4.0  4.2
(数据均采用2010年2月-2010年3月3次测定的平均值,Δ为处理后土壤水分比CK增加的百分数),下同。
332第1期      龙会英等:元谋干热河谷辣木人工林地灌水后不同覆盖措施对土壤水分及辣木物候的影响
表2 盖膜模式下两个样地不同土壤层次含水量 %
土层深度/
cm
处理
样地1
02-12  02-22  03-02
样地2
02-12  02-22  03-02
0-20
灌溉+膜覆盖 9.8  7.4  4.8  9.1  6.8  4.9
灌溉+无覆盖(CK1) 5.2  4.5  3.6  4.4  3.7  3.1
Δ 4.6  2.9  1.2  4.7  3.1  1.8
20-40
灌溉+膜覆盖 11.7  9.1  6.7  11.0  10.2  9.9
灌溉+无覆盖(CK1) 6.9  6.5  5.7  8.3  8.1  7.2
Δ 4.8  2.6  1.0  2.7  2.1  2.7
 表3 不同处理不同土层10d土壤平均含水量变化值 %
处理
0-20cm  20-40cm
样地1 样地2 样地1 样地2
灌溉+草覆盖 0.8 0.2 1.8 1.4 0.1 0.4 2.5 0.1
灌溉+膜覆盖 2.4 2.6 2.4 1.9 2.5 2.4 0.8 1.2
灌溉+无覆盖(CK1)0.7 0.9 0.7 0.6 0.4 0.8 0.2 0.9
无灌溉+无覆盖(CK2)0.2 0.3 0.5 0.3 0.6 0.3 0.5 0.3
2.2 树体四周盖膜对土壤水分变化的影响
盖膜以白色薄膜单层压盖,主要起到保水、增加
地表温度作用。通过盖膜措施处理后,土壤水分含量
明显提高。从表2中可以看出,盖膜模式中,土壤经
过膜覆盖后表层水分含量能得到有效保护,两种土壤
质地的土壤水分明显高于CK1。在0-20cm土层,
样地一10d的土壤水分高于对照1.2%~4.6%,样
地二10d的土壤水分高于对照1.8%~4.7%。同
理,土层20-40cm研究结果与0-20cm土层结论
较一致。而且样地一和样地二在10d土壤水分与对
照相比较由高向低,见表2、表3。可能是因为盖膜情
况下温度升高,土壤水分蒸发也快,因此,样地1和样
地2土壤表层0-20cm土壤水分在30d内变化幅度
大,而在土壤层20-40cm及无覆盖条件下土壤水分
在30d内变化不大。而从表1-3看出,在膜覆盖条
件下的保水效果均高于任何处理,原因可能是经过盖
膜措施后,一方面膜最大限度阻止了土壤水分蒸发。
另一方面,升高了地面的温度,加大了地面水分的蒸
发量,致使表层土壤水分蒸发加快,蒸发的水分凝集
膜底,冷却后又回到地表,导致土壤表层水分含量均
高于盖草模式,形成水-气体-热-土壤[6]的循环。
表4 各处理与对照两个种植样地不同土壤层次平均含水量 %
土层深度/
cm
处理
样地1
02-12  02-22  03-02
样地2
02-12  02-22  03-02
0-20 无灌溉+无覆盖(CK2) 1.4  1.3  1.0  1.4  0.9  0.9
20-40  3.4  2.9  2.5  3.2  2.7  1.9
2.3 不同处理土壤含水量
  从表1-2、表4可看出,2010年由于降雨量少蒸
发量大,因此土壤表层土壤水分改变相应高。无论是
样地一或样地二,无灌溉样地土壤水分极低。以样地
一为例分析,在0-20cm土层,两个样地土壤水分为
1.0%~1.4%,而灌溉后未覆盖的土壤水分为3.6%
~5.2%,灌溉后草覆盖的土壤水分为 7.0% ~
7.9%,膜覆盖的土壤水分为4.8%~9.8%。同理,
土层20-40cm研究结果与0-20cm土层结论较一
致。因此,严重干旱季节应适当灌溉1~2次,确保辣
木正常生长。
表5 两个样地不同处理辣木物候期
处理
样地1
萌发期(月-日)初花期(月-日)结荚期(月-日)
样地2
萌发期(月-日)初花期(月-日)结荚期(月-日)
灌溉+草覆盖 02-20  04-15  04-30  01-30  02-05  02-15
灌溉+膜覆盖 02-20  04-15  04-30  01-30  02-05  02-15
灌溉+无覆盖(CK1) 02-25  04-25  01-30  02-10  02-25
无灌溉+无覆盖(CK2) 03-15  05-05  02-20  03-05  03-15
2.4 不同处理对辣木生育期的影响
  从表5可以看出,灌溉与否及不同的覆盖措施均
对辣木的物候期具有一定影响。辣木样地一,种熟期
在12月-翌年2月,因此2-3月是辣木的萌发期。
不同的处理措施其萌发期也具有差异,灌溉条件增加
土壤湿度及作物生长所需水分,萌发期比未灌溉条件
较早20~25d,灌溉+覆盖较灌溉+无覆盖早10d;
初花期灌溉+覆盖比未灌溉条件较早10~20d,灌溉
+覆盖较灌溉+无覆盖早5d。对于样地二幼龄辣
木,自种植以来为生长期,2-3月辣木生殖生长期。
试验结果与样地一较一致,灌溉条件初花期期比未灌
432                   水 土 保 持 研 究                   第18卷
溉条件较早25~30d,灌溉+膜覆盖较灌溉+无覆盖
早5d。
3 结 论
(1)两种覆盖保水措施对辣木人工林样地土壤水
分均具有一定效果。总体看,膜覆盖条件下的保水效
果高于草覆盖膜式,而土壤经过草覆盖后,土壤水分
变化相对稳定,表层的土壤水分很均匀。在覆盖模式
选择上,盖膜处理保水效果虽高于盖草措施,但易损
坏,不及时处理可能影响农田环境,属短期断续覆盖。
盖草模式前期保持土壤水分,后期草杆还田,增加土
壤肥力,可作长期覆盖模式。加上元谋干热河谷草被
在植被中占90%以上[8-9],是一种可就地选材,成本
低、实用、操作性强的模式。
(2)试验表明两种覆盖保水措施对辣木物候均有
影响。干热河谷旱坡地辣木人工林灌溉后经过地表
覆盖措施后,一方面土壤水分即有不同程度的增加,
另一方面辣木生育期也相应提前,可促进辣木开花结
实,提高单位面积辣木生长量及种子产量。
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506-512.
(上接第231页)
  不同水生植物群落对富营养化水体净化能力为,
沉水植物苦草、金鱼藻对各种营养元素的净化效果都
较好,产氧能力也较高,浮叶植物菱的净化效果比较
稳定,凤眼莲可能由于在移栽过程中的叶片残损,导
致其净化能力不稳定,挺水植物芦苇对于总磷的净化
效果稍好,其他各项净化能力都较弱,莲对于各种营
养元素和有机物的净化效果为39.66%~50.18%。
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