幾種典型覆蓋下的土壤水分恢復(fù)研究

周玉紅, 董建國, 汪有科,, 白盛元, 靳珊珊

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100)

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幾種典型覆蓋下的土壤水分恢復(fù)研究

周玉紅1, 董建國2, 汪有科1,2, 白盛元1, 靳珊珊2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100)

為了探索半干旱黃土丘陵區(qū)典型覆蓋措施下土壤水分恢復(fù)的特征，采用野外大型土柱定位觀測了幾種覆蓋下土壤水分的變化，結(jié)果表明：(1) 與裸地相比，薄膜覆蓋下土壤水分增加最顯著，其次為樹枝覆蓋；(2) 從土壤水分的含量來看，裸地在當(dāng)?shù)赜欣谕寥浪值幕謴?fù)；(3) 從逐月累計(jì)土壤儲(chǔ)水增量來看，經(jīng)過一個(gè)生育期，不同處理下土壤儲(chǔ)水增量均有不同程度的增加，到9月份時(shí)，薄膜覆蓋>樹枝覆蓋>裸地>早熟禾。三種無植物處理下土壤儲(chǔ)水增量隨著時(shí)間的變化呈直線上升的關(guān)系，其中薄膜覆蓋與逐月累計(jì)降雨量關(guān)系最緊密。有植物種植的處理中(早熟禾)，土壤儲(chǔ)水增量與時(shí)間呈非線性關(guān)系；(4) 隨著土層的增加，變異系數(shù)逐漸減小，早熟禾和裸地在200 cm以下，基本達(dá)到穩(wěn)定，樹枝覆蓋在240 cm以下達(dá)到穩(wěn)定，薄膜覆蓋大概在340 cm以下達(dá)到穩(wěn)定。

黃土高原; 土壤水分; 典型覆蓋; 變異系數(shù)

水分一直是黃土高原地區(qū)植被生長的主要影響因子之一[1-3]，植被恢復(fù)與重建的效果主要決定于土壤水分動(dòng)態(tài)變化[4]。以往的研究已經(jīng)充分證明，黃土高原半干旱區(qū)人工林植被建設(shè)會(huì)造成土壤水分的不同程度虧缺[5-11]，隨著人工植被生長年限的增加，深層土壤干化現(xiàn)象加重[12]。因此，土壤水分能否恢復(fù)一直是生態(tài)學(xué)科和土壤學(xué)科十分關(guān)注的熱點(diǎn)問題。黃土高原是一種特殊的地形地貌[13-15]，研究黃土丘陵區(qū)土壤水分的動(dòng)態(tài)變化特征，有助于深入理解土壤水分修復(fù)及深層土壤水分的利用狀況，預(yù)防黃土高原人工林深層土壤水分過度消耗的現(xiàn)象?？傮w來看,目前已經(jīng)有很多學(xué)者研究了黃土高原地區(qū)人工林地的土壤干化問題[6,10-11]，以及如何防止土壤干化，進(jìn)一步恢復(fù)土壤干層的研究[16-17]。但是，關(guān)于人工林草死后，土壤水分恢復(fù)能力的大小及恢復(fù)年限，一直是人們關(guān)心但又不能確定的科學(xué)問題，以往也有很多關(guān)于覆蓋措施下的土壤水分修復(fù)能力的研究，但大部分是在有植物生長，根系消耗土壤水分的情況下進(jìn)行，所以不能真實(shí)反映不同覆蓋措施下降雨對土壤水分的提升能力。本研究采用野外大型土柱試驗(yàn)，觀測對比裸地、種草、蓋碎樹枝和薄膜覆蓋4種處理下土壤水分的恢復(fù)能力，來說明黃土丘陵區(qū)依靠降雨量，土壤水分的最大修復(fù)能力，為今后該地區(qū)防治土壤干層的研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

研究區(qū)位于黃土高原丘陵溝壑區(qū)陜西省米脂縣遠(yuǎn)志山(109.47E，37.18N)，屬于典型的中溫帶半干旱性氣候區(qū)，降雨量少且年內(nèi)分布不均，年均降雨量450 mm，其中7—9月的降雨量占全年降雨量的50%以上。2014年生育期降雨量為347.5 mm，見圖1。研究區(qū)土壤屬于粉質(zhì)砂壤土，0～1 m土壤容重平均為1.32 g/cm3，1～4 m土壤容重有所增加，平均為1.33 g/cm3，田間持水率平均21.5%。土壤較為貧瘠，0～1 m土層的有效氮、磷、鉀含量分別為34.71，2.90，101.8 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為2.1 g/kg，pH值為8.6。該區(qū)土層深厚，土質(zhì)均一。研究區(qū)地形相對高差達(dá)140 m，土壤為黃綿土，坡度平均為25°，土層深厚，地下水埋深60 m以下，故地下水對作物根系吸水的影響可忽略。

圖1 2014年棗林生育期內(nèi)的各月降雨量

2 試驗(yàn)方法

2.1 野外大型土柱試驗(yàn)及土壤水分測定

為了排除覆蓋條件下周圍其他植物根系消耗土壤水分的干擾，來確定試驗(yàn)處理?xiàng)l件下，降雨對土壤水分的提升能力，在陜北米脂遠(yuǎn)志山布設(shè)不同處理下(早熟禾、裸地、樹枝覆蓋、薄膜覆蓋)的大型野外水泥土柱試驗(yàn)。土柱的規(guī)格為直徑80 cm，深度1 000 cm，土柱內(nèi)分層回填土壤，逐層由人工壓實(shí)至接近當(dāng)?shù)赝寥赖娜葜?，大致保持?.2±0.14 g/cm3，周圍用約1 mm的塑料與柱體外土壤隔離，以防止其他植物根系進(jìn)入土柱之中(圖2)。早熟禾采用人工栽植的方式，種植在土柱中；樹枝覆蓋就地取材，采用剪下來的棗樹枝，裁成長度3～5 cm，覆蓋厚度15～20 cm；薄膜覆蓋采用地表鋪膜和地表15 cm高度鋪膜的雙層覆膜方式以防止土壤水分蒸發(fā)損失，分別在每層薄膜上不對稱的戳直徑2～3 mm的小洞以利于降雨入滲。覆膜根據(jù)破損情況，每年更新3～4次。采用中子儀定位觀測方法測0—1 000 cm深度內(nèi)的土壤水分，每20 cm為一個(gè)深度測點(diǎn)，每10 d采集數(shù)據(jù)一次。土壤水分均為體積含水量。由于本研究期間400 cm 以下土壤水分未受到降雨入滲影響，土壤水分比較穩(wěn)定，且值屬于初始填置時(shí)的土壤水分。所以本研究只涉及0—400 cm 深度內(nèi)土壤水分的分析。

圖2 野外大型土柱試驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖

2.2 灰色關(guān)聯(lián)法

灰色關(guān)聯(lián)度法(Grey Relational Analysis)是灰色系統(tǒng)分析方法的一種，根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢的相似或相異程度，即“灰色關(guān)聯(lián)度”作為衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法[18]。在所研究的系統(tǒng)中，如果兩個(gè)因素變化的趨勢具有一致性，即所得的相關(guān)系數(shù)越大，說明二者同步變化程度較高，即二者的關(guān)聯(lián)度越大；反之則關(guān)聯(lián)度較低[19-20]。在進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析時(shí)，首先必須確定參考數(shù)列和比較數(shù)列。設(shè)一個(gè)參考數(shù)據(jù)列x0，幾個(gè)比較數(shù)列x1,x2,…,xn，各比較數(shù)列與參考數(shù)列在各點(diǎn)的差:

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：Ri——比較數(shù)列xi對參考數(shù)列x0的關(guān)聯(lián)度，Ri值越接近1，說明關(guān)聯(lián)性越好。

2.3 變異系數(shù)法

變異系數(shù)(CV)是廣泛用于反映土壤水分變化程度的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，依據(jù)CV的大小來垂直劃分土層，其計(jì)算公式為：

(5)

(6)

式中：σ——土壤含水率樣本觀測值的標(biāo)準(zhǔn)差；EX——平均值；xi——每個(gè)樣本的土壤含水率；n——樣本個(gè)數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 典型覆蓋下土壤水分逐月變化規(guī)律

圖3為種植早熟禾草、裸地、碎樹枝覆蓋和薄膜覆蓋4種不同處理下土壤水分逐月變化圖，由圖可知，各個(gè)處理經(jīng)過一個(gè)生育期，土壤水分均有不同程度的增加。從土壤水分增加的深度來看，薄膜覆蓋處理下土壤水分增加的深度最大，在7月份時(shí)達(dá)到300 cm，9月份時(shí)達(dá)到360 cm；其次是樹枝覆蓋,在7月份時(shí)土壤水分的增加深度達(dá)275 cm，9月份時(shí)達(dá)到300 cm;裸地(即除草情況下)處理中，土壤水分在7月份時(shí)深度達(dá)到220 cm，9月份大約達(dá)到250 cm；在種植早熟禾(淺根系植物)的處理中，7月份和9月份土壤水分增加的深度基本一致。由于植物根系消耗土壤水分，上層(50 cm以內(nèi))的土壤水分波動(dòng)較大，且明顯小于其他幾種處理，說明除草有利于當(dāng)?shù)赝寥浪值男迯?fù)。

從土壤水分含量來看，在整個(gè)生育期內(nèi)，各個(gè)處理下，5月份土壤水分處于最低值，隨著降雨量的增加，土壤含水量依次增加，6月份土壤含水量稍微比5月份高一點(diǎn)，即6月份土壤水分增加的速率較?。?月份時(shí)土壤含水量在各個(gè)處理下明顯大于6月份的，即7月份土壤含水量增加的速率大于6月份的；到9月份時(shí)，土壤水分達(dá)到最高值。其中，薄膜覆蓋下土壤水分增加的量最多，其次是樹枝覆蓋，裸地和早熟禾處理。早熟禾和裸地的土壤水分除了表層(50 cm以內(nèi))以外，逐月增加的趨勢基本一致。

圖3 不同處理下土壤水分垂直月動(dòng)態(tài)

3.2 土壤水分逐月變化的灰色關(guān)聯(lián)法分析

由灰色關(guān)聯(lián)分析得到表1，從表中可知：(1) 分析不同處理與裸地的土壤水分關(guān)聯(lián)度，灰色關(guān)聯(lián)度越大，兩條曲線越接近。從整體上看，各個(gè)月份下薄膜覆蓋與裸地的關(guān)聯(lián)度最小，說明薄膜覆蓋下土壤水分與裸地明顯不同，即薄膜覆蓋下土壤水分增加顯著；從橫向來看，碎樹枝覆蓋在5月，6月時(shí)與裸地的相關(guān)度高于早熟禾的，而在7月，8月份時(shí)低于早熟禾，即早熟禾處理下土壤水分在生育期一開始就有波動(dòng)，說明在干旱條件下，種草會(huì)消耗土壤中的水分，導(dǎo)致土壤水分降低，即低于裸地的土壤水分，也驗(yàn)證了前面在沒有灌溉水分補(bǔ)給的條件下，除草有利于土壤水分的恢復(fù)。到7月份之后，由于降雨的大面積補(bǔ)給，導(dǎo)致早熟禾的土壤水分與裸地土壤水分的關(guān)聯(lián)度增大。(2) 從不同月份與5月份的關(guān)聯(lián)分析來看，灰色關(guān)聯(lián)度按月份呈依次遞減的趨勢，說明從5月份開始，各個(gè)處理下的土壤水分逐月增加，并且在9月份土壤水分達(dá)到最大值。薄膜覆蓋5—9月份灰色關(guān)聯(lián)度小于其他幾種處理，說明薄膜覆蓋下土壤水分的增加最明顯，這與前面描述的結(jié)果一致。

表1 不同處理下各月土壤含水率灰關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

3.3 典型覆蓋下的土壤儲(chǔ)水增量與降雨量的關(guān)系

分析4種不同處理下逐月累計(jì)土壤儲(chǔ)水增量，在整個(gè)試驗(yàn)中，降雨最大程度地得到入滲。由圖4可以看出，在整個(gè)試驗(yàn)觀測期間，累計(jì)降雨量達(dá)到301.5 mm，薄膜覆蓋下累計(jì)儲(chǔ)水量為287.69 mm，其差值為13.81 mm，說明在薄膜覆蓋下也不能保證全部降雨能夠入滲到土壤中，有些小雨如4 mm以下降雨很難入滲到土壤中，即使大雨量也有極少量沒有能夠入滲到土壤中，實(shí)際中總會(huì)出現(xiàn)部分蒸發(fā)損失。

各個(gè)處理下土壤儲(chǔ)水增量均有不同程度的增加，其中逐月累計(jì)土壤儲(chǔ)水增量在9月份時(shí)：薄膜覆蓋>樹枝覆蓋>裸地>早熟禾。薄膜覆蓋下土壤儲(chǔ)水增量和降雨量特別接近，說明薄膜覆蓋能夠最大程度地?cái)r截利用降雨量，對當(dāng)?shù)赝寥浪值男迯?fù)作用最大。早熟禾在生育后期的土壤水增量明顯低于裸地的，因?yàn)樵缡旌痰母迪牧送寥浪?，這里進(jìn)一步說明當(dāng)?shù)爻萦欣谕寥浪值幕謴?fù)。

由圖4也可以看出，在4種處理下，土壤儲(chǔ)水增量隨著時(shí)間的變化，趨勢呈線性關(guān)系，且相關(guān)性很好，R2均在0.9以上。各個(gè)處理下的土壤儲(chǔ)水量增加情況與逐月累計(jì)降雨量對比可以看出，三種無植物處理下的土壤儲(chǔ)水量與同期累計(jì)雨量均為線性關(guān)系，R2均在0.9以上，不同處理下土壤儲(chǔ)水量有差異，各個(gè)處理的線性回歸模擬線的截距和斜率不同，薄膜覆蓋下的模擬直線斜率較高(77.44)，隨著時(shí)間(月份)的推移，趨勢線越來越接近，說明薄膜覆蓋下土壤儲(chǔ)水量和當(dāng)?shù)厣趦?nèi)的降雨量接近。樹枝覆蓋的斜率(38.34)小于降雨累計(jì)線(65.8)，說明雖然隨著降雨量累計(jì)增大，樹枝覆蓋下的土壤儲(chǔ)水量也在增加，但是增加的效率較薄膜覆蓋要小。裸地斜率之差僅為6.49，小于薄膜覆蓋和樹枝覆蓋，這也就說明裸地在相同降雨量下土壤儲(chǔ)水量較小。在有植物栽植(早熟禾)的情況下，土壤儲(chǔ)水增量和時(shí)間呈非線性關(guān)系，模擬方程為：y=-7.71x2+68.21x-67.51。這個(gè)一元二次方程說明隨著時(shí)間的延長，雖然降雨累計(jì)增加，但為由于植物消耗水分仍然會(huì)造成土壤儲(chǔ)水量達(dá)到一定值后出現(xiàn)減小的情況。

圖4 不同覆蓋下逐月累計(jì)儲(chǔ)水增量

3.4 典型覆蓋下土壤水分垂直變化特征

通過對比表2可以看出，4種典型覆蓋下，垂直方向上平均土壤水分具有差異性。由土壤水分的差異性可將不同處理劃分為三個(gè)層次，裸地在0—120 cm為土壤水分快速修復(fù)層，120—200 cm為易修復(fù)層，200—400 cm為緩慢修復(fù)層；早熟禾在0—140 cm為土壤水分快速修復(fù)層，140—200 cm為易修復(fù)層，200—400 cm為土壤水分緩慢修復(fù)層；樹枝覆蓋在0—120 cm為土壤水分快速修復(fù)層，120—240 cm為易修復(fù)層，240—400 cm為緩慢修復(fù)層；薄膜覆蓋在0—340 cm都為快速修復(fù)層，340—400 cm屬于緩慢修復(fù)層。第一個(gè)層次的深度也為變異系數(shù)最大的范圍，說明隨著累計(jì)降雨的增加，該層次土壤水分變化也最大。第二層變異系數(shù)減小，說明降雨對該層次影響減弱，這個(gè)也基本反映降雨入滲的影響深度范圍。第三層變異系數(shù)最小，這個(gè)層次基本屬于降雨入滲未到達(dá)的范圍，代表原有土壤水分的水平。從變異系數(shù)也可以看出，上層土壤水分受降雨和耗水的影響比較大，相應(yīng)的變異系數(shù)也較大。隨著土層的增加，變異系數(shù)逐漸減小，早熟禾和裸地在200 cm 以下，基本達(dá)到穩(wěn)定，樹枝覆蓋在240 cm以下達(dá)到穩(wěn)定，薄膜覆蓋大概在340 cm以下達(dá)到穩(wěn)定。在整個(gè)土層內(nèi)，土壤含水率均值隨著深度的增加而減小，其中在100 cm內(nèi)早熟禾的平均土壤含水率較其他幾種處理下波動(dòng)最顯著(p<0.05)，說明除了受降雨和耗水的影響外，早熟禾的根系消耗土壤水分也是一個(gè)重要的因素，導(dǎo)致其較大的波動(dòng)性。再次驗(yàn)證了上面提到的除草在當(dāng)?shù)赜欣谕寥浪只謴?fù)的結(jié)論。而在橫向比較來看，樹枝覆蓋和薄膜覆蓋均不同程度地提高了土壤含水率，其中薄膜處理下土壤水分增加最多，變異系數(shù)也最大，最大值為40.79%。

表2 不同處理下土壤水分垂直分層結(jié)果

注：小寫字母表示各層平均土壤含水率均值間的差異顯著性，p<0.05。

4 結(jié) 論

(1) 在排除植物根系作用條件下，與裸地相比，經(jīng)過一個(gè)生育期，薄膜覆蓋下土壤水分增加最顯著，而且土壤水分恢復(fù)深度也最大。由于薄膜覆蓋成本較高，容易受到破壞，壽命太短，不宜重復(fù)使用，而且會(huì)對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成破壞。碎樹枝覆蓋下土壤水分較薄膜覆蓋差，但仍較裸地土壤水分提升好，碎樹枝覆蓋不污染環(huán)境，而且壽命較薄膜長，所以值得推廣。

(2) 從逐月累計(jì)儲(chǔ)水量增值來看，經(jīng)過一個(gè)生育期，不同處理下土壤儲(chǔ)水增量均有不同程度的增加，經(jīng)過一個(gè)雨季后土壤儲(chǔ)水量表現(xiàn)為，薄膜覆蓋>樹枝覆蓋>裸地>早熟禾。三種無植物處理下土壤儲(chǔ)水增量隨著時(shí)間的變化呈直線上升的線性關(guān)系。有植物種植的處理(早熟禾)，土壤儲(chǔ)水增量與時(shí)間呈非線性關(guān)系。這個(gè)結(jié)果說明有植物生長條件下的各種覆蓋措施產(chǎn)生的土壤水分效應(yīng)往往體現(xiàn)在對植物生長的促進(jìn)作用方面，而對土壤水分的修復(fù)能力常常被忽略。

(3) 不同覆蓋下土壤水分垂直變化不同，隨著土層深度的增加，變異系數(shù)逐漸減小，早熟禾和裸地在200 cm以下，基本達(dá)到穩(wěn)定，樹枝覆蓋在240 cm以下達(dá)到穩(wěn)定，薄膜覆蓋大概在340 cm以下達(dá)到穩(wěn)定。根據(jù)顯著性和變異系數(shù)的大小，可以將不同處理下的土壤水分在垂直范圍內(nèi)劃分為不同的層，即快速修復(fù)層、易修復(fù)層和緩慢修復(fù)層。這里土壤修復(fù)特征粗看與以往對林草地土壤水分特征研究[21-23]有相似之處，但是根本區(qū)別在于前者為恢復(fù)能力，后者是說耗水特性。

[1] 吳普特,汪有科,辛小桂,等.陜北山地紅棗集雨微灌技術(shù)集成與示范[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(4):1-6.

[2] 馬非,張亞紅,謝應(yīng)忠.半干旱黃土高原丘陵區(qū)不同植被條件下土壤水分研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究,2007,28(1):76-79.

[3] 李永紅,高照良.黃土高原地區(qū)水土流失的特點(diǎn),危害及治理[J].生態(tài)經(jīng)濟(jì),2011(8):148-153.

[4] 王林和,董智.毛烏素沙地天然臭柏群落新梢生長規(guī)律的研究[J].內(nèi)蒙古林學(xué)院學(xué)報(bào),1998,20(3):15-21.

[5] 樊軍,郝明德,邵明安.黃土旱塬農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)土壤深層水分消耗與水分生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004,20(1):61-64.

[6] 李玉山.黃土區(qū)土壤水分循環(huán)特征及其對陸地水分循環(huán)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),1983,3(2):91-101.

[7] Liang Z S, Yang J W, Shao H B, et al. Investigation on water consumption characteristics and water use efficiency of poplar under soil water deficits on the Loess Plateau[J]. Colloids and Surfaces B:Biointerfaces,2006,53(1):23-28.

[8] Fu B, Liu Y, Lü Y, et al. Assessing the soil erosion control service of ecosystems change in the Loess Plateau of China [J]. Ecological Complexity,2011,8(4):284-293.

[9] Chen L, Wang J, Wei W, et al. Effects of landscape restoration on soil water storage and water use in the Loess Plateau Region, China[J]. Forest Ecology and Management,2010,259(7):1291-1298.

[10] 楊文治,李壁成.陜北黃土丘陵區(qū)水土保持科學(xué)試驗(yàn)問題[J].水土保持通報(bào),1982,2(6):封2.

[11] 陳洪松,邵明安,王克林.黃土區(qū)深層土壤干燥化與土壤水分循環(huán)特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2005,25(10):2491-2498.

[12] 郭忠升,邵明安.半干旱區(qū)人工林草地土壤旱化與土壤水分植被承載力[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2003,23(8):1640-1647.

[13] 楊文治.關(guān)于黃土高原生態(tài)環(huán)境建設(shè)問題的探討[J].水土保持通報(bào),1992,12(1):1-8.

[14] 楊文治.黃土高原環(huán)境的旱化與黃土中水分關(guān)系[J].中國科學(xué):D輯,1998,28(4):357-365.

[15] 楊文治,田均良.黃土高原土壤干燥化問題探源[J].土壤學(xué)報(bào),2004,41(1):1-6.

[16] 王志強(qiáng),劉寶元,路炳軍.黃土高原半干旱區(qū)土壤干層水分恢復(fù)研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2003,23(9):1944-1950.

[17] 王曉凌,陳明燦,李鳳民,等.黃土高原土壤干層水分恢復(fù)與作物產(chǎn)量響應(yīng)[J].水土保持研究,2007,14(3):1-4.

[18] 鄧聚龍.灰色系統(tǒng)基本方法[M].湖北:華中工學(xué)院出版社,1987.

[19] 王學(xué)萌,穆月英,唐翼東.灰色系統(tǒng)分析方法論初探[J].系統(tǒng)辯證學(xué)學(xué)報(bào),1995,3(2):85-89.

[20] 夏軍. EXCEL2000在灰關(guān)聯(lián)分析中的運(yùn)用[J].中國衛(wèi)生統(tǒng)計(jì),2004,21(2):117-118.

[21] 鄭郁,張霞,辛向文,等.陜北地區(qū)不同緯度帶人工刺槐林土壤水分特征研究[J].水土保持研究,2013,20(4):8-12.

[22] 張瑞,曹華,王云強(qiáng),等.黃土丘陵溝壑區(qū)小流域土壤水分空間變異性及其影響因素[J].水土保持研究,2012,19(5):52-57.

[23] 周萍,劉國彬,文安邦,等.黃土丘陵區(qū)不同林齡喬灌林地土壤水分及持水性能研究[J].水土保持研究,2010,17(1):188-193.

Research on Soil Water Recovery Ability Under Different Typical Mulches

ZHOU Yuhong1, DONG Jianguo2, WANG Youke1,2, BAI Shengyuan1, JIN Shanshan2

(1.CollegeofWaterResourcesandArchitecturalEngineering,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 2.InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China)

This study aimed to analyze soil water recovery ability under different typical mulches in the hilly loess region and adopted the large soil columns to observe soil water contents in the field. Results showed that soil water content significantly increased under plastic film mulch compared with barren land. Weeding was beneficial to soil water recovery in the local area. Accumulative storage of soil water increased during growth period, which decreased in the order of film mulching>branches mulching>barren land>bluegrass planting at the end of September. Increment accumulative storage of soil water under four no-plant treatments has linear relations with the month change and plastic film mulch has the close relationship with monthly accumulative rainfall, but accumulative storage of soil water under bluegrass planting has the non-linear relationship with rainfall. With the increase of soil layers, variable coefficient became less gradually, and the variable coefficients became steady below the depth of 200 cm in bluegrass and barren lands; the stable depths under branch mulch and plastic film mulch were 240 cm and 340 cm, respectively.

hilly loess region; soil water content; typical mulch; variable coefficient

2014-12-31

2015-02-02

國家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2011BAD29B04,2013BAD20B03)

周玉紅(1987—),女,甘肅秦安人,碩士生,主要研究農(nóng)業(yè)水分高效利用。E-mail:zyhgrape@163.com

汪有科(1956—),男,甘肅民勤人,研究員,博士生導(dǎo)師,主要從事作物高效用水和水土保持研究。E-mail:gjzwyk@vip.sina.com

S152.7;S274.1

1005-3409(2015)02-0334-06