全 文 ：第 v|卷 第 y期
u s s v年 tt 月
林 业 科 学
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黄土坡地经济林大鱼鳞坑膜下滴灌技术研究
张 海 杨荣慧 高鹏程
k西北农林科技大学资源与环境学院 杨凌 ztutssl
摘 要 } 黄土高原丘陵沟壑区坡地经济林营造中 o采用大鱼鳞坑坑内打孔覆膜 !膜下滴灌技术 o解决了本区
干旱坡地经济林造林成活率低 !生长慢 !发育迟的难题 ∀可使坡地杏树造林成活率提高到 |y h o枣树造林成
活率提高到 |u h ~成林后 o鱼鳞坑汇集径流可使降水利用率提高到 wu1x h o加上旱季节水包膜下补灌 o避免了
土壤板结 o降低了土壤水分蒸发 o可使杏 !枣产量比穴灌分别提高 ts1vu h和 t|1yt h ∀
关键词 } 坡地经济林 o大鱼鳞坑覆膜 o节水包膜下滴灌
收稿日期 }ussv p sv p u{ ∀
基金项目 }国家科技部西部重大专项/中国西部地区山川秀美科技行动前期研究0资助 ∀
ΡΕΣΕΑΡΧΗ ΟΝ ΤΗΕ ΤΕΧΗΝΙΘΥΕ ΟΦ ∆ΡΙΠΙΡ ΡΙΓΑΤΙΟΝ ΥΝ∆ΕΡ ΦΙΛΜ ΦΟΡ
ΧΑΣΗpΤΡΕΕΣ ΠΛΑΝΤΕ∆ ΙΝ ΦΙΣΗpΣΧΑΛΕ ΠΙΤΣ ΟΝ ΛΟΕΣΣ ΣΛΟΠΕpΛΑΝ∆
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k Χολλεγε οφ Ρεσουρχεσ ανδ ΕνϖιρονµενταλΣχιενχε o Νορτηωεστ ΣχιpΤεχη Υνιϖερσιτψοφ Αγριχυλτυρε ανδ Φορεστρψ Ψανγλινγztutssl
Αβστραχτ } ׫¨ ·¨¦«±¬´∏¨ ·«¤·§¬ªª¬±ª«²¯ ¶¨¤±§¦²√¨ µ¬±ª©¬¯°¬±¥¬ª©¬¶«p¶¦¤¯¨³¬·¶¤±§§µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²±∏±§¨µ©¬¯°¦¤±¶²¯√¨
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Κεψ ωορδσ} ≤¤¶«·µ¨ ¶¨²± ¶¯²³¨p¯¤±§o…¬ª©¬¶«p¶¦¤¯¨³¬·¶º¬·«©¬¯°o⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± ∏±§¨µ©¬¯° º¬·«¶¤√¬±ªº¤·¨µ¥¤ª
黄土高原丘陵沟壑区干旱 o贫瘠 o空气干燥 o蒸发量大 o特别是每年 t ) x月造林季节降雨少 o土壤含
水低 o导致植树造林成活率不高 o加上年降雨量仅 wss °°左右 o且集中在 z !{ !|三个月以暴雨形式出现
k杨开宝等 ot|||l o坡地下渗困难 o导致已成活的树苗生长不良 o坡地成龄杏树产量仅 z xss ®ª#«°pu左右
k王延平等 ousssl o成龄枣村 v sss ®ª#«°puk刘生禹 ousssl o且品质差 o效益低 ∀为此 o我们进行了坡地经
济林抗旱节水技术研究 o以促进本区退耕还林工作的顺利进行和生态环境的改善 ∀
t 试验区自然条件
试验地设在米脂县无定河流域 o海拔 t tss ° o气候类型属暖温带干旱区 o年平均气温 {1{ ε o绝对最
高气温 v{ ε o绝对最低气温 p ux ε o无霜期 tys §∀年均降雨量 wut1x °° oz !{ !|三个月占全年降水量的
yx h o干燥度 t1tw ∀试区内土质为黄绵土 o剖面发育不明显 o土壤通透性好 o{s ¦°土层中有机质 !全氮 !
全磷 !全钾含量分别为 v1s !s1vu !x1u !us1v ª#®ªpt ~³‹值 {1vx ~平均含水率 ts|1u ª#®ªpt ∀坡向东南 o坡
度 usβ ∗ uxβ ∀
u 材料与方法
试验材料为新栽 t年生和已栽 x年生成龄杏kΑρµενιαχαl !枣k Ζιζιπηυσϕυϕυβαl树 o面积各 s1t «°u o树
根下修鱼鳞坑 ~分鱼鳞坑内打孔覆膜滴灌和一次性穴灌 u种处理 ot年生新栽幼树每个处理 xs株 o成行
种植 o春季栽植时每株浇水 ts ®ªo研究其对造林成活率的影响 ~x年生成龄树每处理 tx株 o每年 y !z月
图 t 节水袋补灌装置
ƒ¬ªqt ׫¨ ¬µµ¬ª¤·¬²±¬±¶·µ∏° ±¨·
²© º¤·¨µp¶¤√¨ §¥¤ª
干旱季节分 u次每株每次补灌 us ®ªo研究其对产量的影响 ~各处理用水
量相同 ∀以同坡度坡地经济林常规种植法为对照 ∀滴灌孔直径 u ¦° o深
vs ¦°o距树干 s1x ∗ s1{ ° o滴灌采用西北农林科技大学黄土高原治理研
究所研制的节水滴灌袋 o放置于鱼鳞坑上方 o滴灌管插入滴灌孔内k如图
t所示l o滴速每 °¬± {s滴k李方虎 ousssl ~穴灌采用树根周围挖坑浇水 o
坑深 s1u ° o坑径 s1x ° o坑边培土筑埂 o埂高 s1u °∀各处理树苗大小基
本一致 o种植后每年每株施尿素 s1x ®ª∀以 ×⁄• 时域反射仪测定土壤水
分 o称量法测定土壤密度及产量 o径流小区法测定土壤侵蚀量 ∀
v 结果与分析
311 不同灌水处理对土壤结构和含水量的影响
试验地土壤为中性黄绵土 o有机质含量低 o水分极易蒸发 o穴灌后如
不及时松土中耕 o表层土壤板结严重 ∀试验结果表明 o采用节水袋膜下打孔滴灌 o水缓慢浸入土壤深层 o
对表层土壤结构没有破坏 o基本保持表面土壤疏松状态 o土壤密度及空隙率与对照差异不明显 ∀而穴灌
s ∗ ys ¦°土壤密度 t1tx ª#¦°pv o比对照增高 ty1t h ~空隙率 wv1u h o比对照下降 tx h ∀滴灌处理由于
坑内覆膜可防止水分的蒸发 o土壤 s ∗ ys ¦°含水量高且持续时间长 o灌水后土壤水分日变化k见表 t !图
u !vl ∀
表 1 不同处理灌水后土层 0 ∗ 60 χµ 水分日变化 ≠
Ταβ . 1 ∆αιλψ χηανγεσιν ωατερ χοντεντ οφ σοιλλαψερ φροµ 0 το 60 χµ αφτερ ιρριγατιον ωιτη διφφερεντ τρεατµεντσ
处理 ×µ¨¤·°¨ ±· u § w § y § { § ts § tu § tw § ty § t{ § us § ux § vs §
杏
„³µ¬¦²·
滴灌覆膜
⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± {{1u tt|1w tzw1u t{u1{ t{u1z tzw1y tzy1z tyx1{ tyz1v txy1| tvt1t tsw1t
穴灌
⁄¬¥¥¯¨¬µµ¬ª¤·¬²± vzs1s t{s1u tzy1s tts1u {{1{ {{1v {{1v {{1u {{1t {{1s {{1x {{1t
枣
∏­∏¥¨
滴灌覆膜
⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± {{1w tt|1y tzy1{ t{u1s tzw1y tzu1w tzv1u ty{1z tyz1y tyz1| tvy1w ttz1u
穴灌
⁄¬¥¥¯¨¬µµ¬ª¤·¬²± vyy1s t{u1s tu{1s tsw1y {|1s {{1w {{1x {z1| {{1s {{1u {{1x {{1u
对照 ≤²±·µ²¯ {{1s {z{ {{1u {z1| {{1u {{s {{t {{1s {{1s {{1t {{1v {{1w
≠浇水后 vs日内无自然降雨 ‘²µ¤¬±©¤¯¯¬± vs §¤¼¶¤©·¨µ¬µµ¬ª¤·¬²±q
由表 t可知 o穴灌后 os ∗ ys ¦°土层含水量 uw «内猛增 ow{ «后达到 vzs1s ∗ vyy1s ª#®ªpt o但 x §以
后迅速降低 ots §后与对照基本一致 o仅起到短期补水的作用 ∀而滴灌覆膜处理灌水后土壤 s ∗ ys ¦°
土层中土壤含水量由小到大逐渐增加 o且蒸发量较小 o灌水 us §后土壤水分仍在 tyz ª#®ªpt左右 o是穴
灌及对照的 u倍 o使树木生长在较长一段时间内得到较充足的水分供应 ∀结合图 t !图 u可以看到 o滴灌
采取打孔 us ∗ vs ¦°深层滴水 o表层土壤水分变化不大 o但根层 us ∗ ys ¦°含水量显著增加且持续 us §
以上 o根据王孟本等对林地土壤剖面水分分布的分层法 o此区域正是经济林根系活跃层 o对树木的生长
有至关重要的作用 ∀
312 不同灌水处理对造林成活率及树木生长发育影响
造林试验统计分析表明 o在幼树栽植后 o虽然滴灌 !穴灌用水量相同 o但成活率有较大的差异 ∀由于
一次性灌水存在土壤渗漏和地表蒸发 o树坑周围 ts §后就又处在缺水状态 ∀而 ts §内失水较重的新植
幼树根系很难恢复吸水功能 o故导致成活率低 ∀据报道 o失水较多的枣树栽植 ts §后 o根系不能产生新
的根毛k刘生禹 oussvl o这段时间土壤水分缺乏 o制约着根毛形成 o必然导致成活率低 ∀而滴灌每天灌水
wxs ªo并采取打孔 us ¦°覆膜 o以点滴缓慢均匀滴入土壤 o在 vs §内根系周围始终保持湿润状态 o有利于
根系形成新的根毛 ovs §后根系已经恢复了吸水功能 o所以造林成活率高k表 ul ∀
w{ 林 业 科 学 v|卷
图 u 不同处理 s ∗ us ¦°土层水分含量随灌水时间变化 图 v 不同处理 us ∗ ys ¦°土层水分含量随灌水时间变化
ƒ¬ªqu ≤«¤±ª¨¶º¬·«·¬°¨¤©·¨µ¬µµ¬ª¤·¬²±¬± º¤·¨µ¦²±·¨±· ƒ¬ªqv ≤«¤±ª¨¶º¬·«·¬°¨ ¤©·¨µ¬µµ¬ª¤·¬²±¬± º¤·¨µ¦²±·¨±·
²©s ∗ us ¦° ¶²¬¯ ¤¯¼¨ µ¬± §¬©©¨µ¨±··µ¨¤·° ±¨· ²©us ∗ ys ¦° ¶²¬¯ ¤¯¼¨ µ¬± §¬©©¨µ¨±··µ¨¤·° ±¨·
表 2 不同处理对移栽成活率及树木生长发育的影响
Ταβ . 2 Τηεινφλυενχε οφ διφφερεντ τρεατµεντ ον τηε συρϖιϖαλ ρατε ανδ γροωτη οφ τρεεσ
处理
×µ¨¤·° ±¨·
栽植株数
‘²q²©
³¯¤±·
成活株数
≥∏µ√¬√¤¯
³¯¤±·¶
成活率
≥∏µ√¬√¤¯
µ¤·¨Πh
新梢长度
¨±ª·«²©±¨ º
¶«²²·Πk¦°#¤ptl
平均叶面积
„√¨ µ¤ª¨ ¤µ¨¤
²©¯¨ ¤©Π¦°u
新生根
‘¨ º µ²²·Πµ²²·
usst ussu
杏 滴灌 ⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± xs w{ |y y|1w vy1u yt1u |{
„³µ¬¦²· 穴灌 ⁄¬¥¥¯¨¬µµ¬ª¤·¬²± xs v{ zy xt1v u{1x x|1w {|
枣 滴灌 ⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± xs wy |u w{1x x1vv ys1{ |y
∏­∏¥¨ 穴灌 ⁄¬¥¥¯¨¬µµ¬ª¤·¬²± xs vw y{ vx1t w1zz x{1{ {u
从表 u可见新栽杏树滴灌成活率 |y1s h o比穴灌成活率 zy1s h提高 ty h ∀新栽枣树滴灌成活率
|u1s h o比穴灌成活率 y{1s h提高 uu h o效果非常显著 ∀
滴灌覆膜为经济林根系生长创造了一个良好的土壤环境 o促进了根系的生长 o进而促进了个体的发
育 ∀以枣树为例 o选取栽植一年生枣树 x株 o用喷雾器冲蚀根部土壤 o统计其新生根数量 o发现栽后第 t
年各处理单株根数平均为 ys条左右 o差异不显著 ~第 u年滴灌根系生长迅速 o由 usst年的平均单株 ys
条增加到 ussu年的 |y条 o增加 ys1y h ~穴灌根系则生长较慢 o由 usst年的 x{条增加到 ussu年 {u条 o
增加 wt1w h ∀枣树根系数量增加 o吸收能力增强 o因此树体生长旺盛 o树冠生长迅速明显加快 ∀试验证
明 o滴灌处理两年生枣树新枝平均年生长量为 w{1x ¦° o穴灌为 vx1t ¦°o滴灌比穴灌新梢生长量高
uv1w h ~单叶面积滴灌平均为 x1vv ¦°u o穴灌为 w1zz ¦°u o滴灌比穴灌叶面积增加 y1zx h ~树冠投影面积
滴灌为 t1zz °u o穴灌为 t1ws °u o滴灌比穴灌树冠投影面积增加 uy1w h ∀由此可以看出滴灌与穴灌虽然
灌水量相同 o但是由于滴灌比穴灌利于土壤孔隙率的保持 o提高了土壤相对含水量 o保水作用与土壤养
分利用率增强 o为枣树生长创造了适宜的土壤环境 o促进了枣树的生长发育 ∀
313 不同灌水处理对成龄树产量的影响
一般果树水平分布在树干周围 v °u 范围内的支根占总根数的 |s h以上 o垂直分布在 us ∗ ys ¦°土
层即根系活跃层中占 {s h以上 o穴灌每次需灌水 us ®ª或自然降水 vs °°以上 o水分才能入渗至根系活
跃层 o经对土壤断面的观察研究 o枣树穴灌入渗深度达到 ws ¦°o每株需浇水 xs ®ªo下渗 uw «∀而膜下滴
灌是采用打孔 us ∗ ws ¦°深层灌水 o把水直接送到了根系分布层 o以点滴方式缓慢输入 o入渗好 o蒸发
少 o利用率高 ∀故不同灌水处理虽给水量相同 o但滴灌增产效果明显高于穴灌k表 vl ∀
x{ 第 y期 张 海等 }黄土坡地经济林大鱼鳞坑膜下滴灌技术研究
表 3 不同灌水处理产量比较
Ταβ . 3 Τηε χοντραστ οφ ψιελδ αµ ονγ τρεατµεντσ ωιτη τηε διφφερεντ ιρριγατιον ωαψσ
树种
≥³¨¦¬¨¶²©·µ¨¨
产量 ≠¬¨ §¯Πk®ª#«°pu¤p tl
usss usst ussu 平均
增产百分率
°¨ µ¦¨±·¤ª¨ ²©¬±¦µ¨°¨ ±·Πh
对照 ≤²±·µ²¯ y txs { sws ts s|x { s|x
杏树
„³µ¬¦²· 穴灌 ⁄¬¥¥¯¨¬µµ¬ª¤·¬²± z ssx { y{x ts wxx { ztx z1yx
滴灌 ⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± z u|s ts tts tt wwx | ytx t{1zz
对照 ≤²±·µ²¯ x wss y wyx z zws y xvx
枣树
∏­∏¥¨ 穴灌 ⁄¬¥¥¯¨¬µµ¬ª¤·¬²± y s|s z tts z |sx z svx z1yx
滴灌 ⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± y wxs { {sx ts ssx { wtx u{1zy
由表 v可知 o杏 !枣滴灌 v ¤平均增产幅度较对照分别达到 t{1zz h及 u{1zy h ∀同时可显著提高水
果品质 o果实个大 !肉厚 !色泽好 o市场售价高 o商品性好 ∀试验中还可以看到 o不同灌水方式 o单方水产
量差异很大 o穴灌平均每方水增产为 ty1z ®ªo滴灌每方水平均增产 vw ®ªo从每方水增产效益分析 o滴灌
增产潜力很大 o故节水包滴灌技术在黄土高原干旱坡地有广阔的应用前景 ∀
314 不同处理水保效益评价
以上每个处理各建立一个 tss °u 的径流小区 o以测重法测定不同处理土壤侵蚀模数 o结果见表 w ∀
表 4 不同处理对土壤侵蚀模数影响
Ταβ . 4 Τηεινφλυενχε οφ διφφερεντ τρεατµεντσ ον σοιλ εροσιον k·#®°pu¤ptl
年份
≠ ¤¨µ
年降雨量
•¤¬±©¤¯¯ ³¨µ
¼¨ ¤µΠ°°
对照
≤²±·µ²¯
杏树 „³µ¬¦²· 枣树 ∏­∏¥¨
穴灌 ⁄¬¥¥¯¨¬µµ¬ª¤·¬²± 滴灌 ⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²± 穴灌 ⁄¬¥¥¯¨¬µµ¬ª¤·¬²± 滴灌 ⁄µ¬³¬µµ¬ª¤·¬²±
usss v|w1x w tux t zws t yxs t zxs t zxw
usst vxt1u v t|v t uv| t uuz t uw| t uxt
ussu wtt1x w wyz u tws t |tv u txz u twv
由表 w可见 o不论是穴灌还是滴灌 o土壤侵蚀模数比对照均有较大的下降 o但穴灌与滴灌之间无明
显的差异 o这是因为大鱼鳞坑拦蓄了大部分坡面径流 o强制下渗减少了土壤侵蚀 o穴灌与滴灌之鱼鳞坑
无大的区别 o故土壤侵蚀量相当 o但试验中发现在鱼鳞坑覆膜滴灌处理中 o土壤含水量高且持续时间长 o
效果与 u1t中情况一致 ∀这是因为滴灌孔有助于降水下渗 o使径流直接渗入深层土壤 o加之鱼鳞坑覆膜
阻止了地表水分蒸发所致 ∀
w 结论
旱坡地经济林覆膜滴灌技术可有效提高水分利用率 ∀春季植树可显著提高造林成活率 o使新栽杏
树成活率达 |y h ~新栽枣树成活率达 |u h ~使幼树生长发育加快 o叶面积 !新枝长度 !树冠投影面积均有
明显增加 ~同时灌水利用率提高 o杏滴灌比对照提高 t{1zz h o枣滴灌提高 u{1zy h o且品质佳 o商品性
好 ∀该技术体系简单易行 o投资低 o见效快 o干旱季节用此技术提水补灌也可获很高的效益 ∀为干旱区
抗旱节水育林提供了新途径 ∀本技术体系可明显降低土壤侵蚀量 o在同类地区有广阔的应用前景 ∀
参 考 文 献
李方虎 o张全祥 q塑料袋节水渗灌技术在干旱山区的应用 q中国水土保持 ousss oktul }us p uv
刘生禹 q陡坡地枣树抗旱栽培技术 q中国水土保持 ousss okxl }ut p uw
刘生禹 q陕北黄土丘陵区枣苗失水与栽植效果关系的实验研究 q西北林学院学报 oussv oktl }{w p {{
王延平 o李 平 o牛秀峰 q陡坡地杏树高产优质与肥水的关系 q西北农业学报 ousss okwl }yv p yy
杨开宝 o李景林 q黄土丘陵区第 Œ副区梯田断面水分变化规律 q土壤侵蚀与水土保持学报 ot||| okul }yw p y|
y{ 林 业 科 学 v|卷