遼西半干旱地區(qū)油松林休眠期間地表覆蓋后土壤中水熱條件的變化

于平

(遼寧省生態(tài)實驗林場,遼寧 朝陽 122000)

我國遼西地區(qū)氣候干旱，降水少，生態(tài)環(huán)境比較脆弱，土壤沙化現象嚴重，不利于造林成活及林木生長。地膜是我國農業(yè)、林業(yè)很重要的生產資料，其應用被稱為一場“白色革命”，林地地表覆膜后可以保墑、提高土壤溫度及儲水量，調節(jié)土壤中的水熱條件[1-3]等，因此在我國干旱、半干旱地區(qū)林業(yè)生產中得到了廣泛的應用。目前有關地膜覆蓋的效果研究集中在生育期內的土壤中水熱條件變化[4]，而干旱地區(qū)植物休眠階段的覆膜效果研究主要是關于土壤的水分變化方面[5]，相關的水熱耦合的變化研究相對較少[6,7]。油松的耐旱耐寒能力強，是我國遼西半干旱地區(qū)人工造林的首選樹種。為了研究油松休眠期間地膜覆蓋后對土壤中水熱條件的調節(jié)效果，為油松休眠期后的生長提供良好條件，特設置了未覆蓋的裸地、覆蓋黑色地膜、覆蓋白色地膜3種處理，比較地膜覆蓋后土壤中水分及溫度的變化情況。

1 試驗方法

1.1 試驗地點及材料

試驗在朝陽縣某林場的10年生油松林內進行。試驗材料為聚乙烯白色薄膜、黑色薄膜(厚度均為0.015 mm左右)，均來源于市售；試驗儀器有土壤溫度檢測儀(型號JC-TW，青島聚創(chuàng)世紀環(huán)保科技有限公司)、中子土壤水分儀(型號HA-CS820，北京恒奧德科技有限公司)。

1.2 試驗設計

試驗處理分為覆蓋白膜、覆蓋黑膜、裸地不覆蓋，以裸地不覆蓋處理作為對照(CK)。地膜上插一些小孔(直徑約2 mm)。每個處理安排100 m2(10 m×10 m)，3次重復，共9個小區(qū)，隨機區(qū)組排列[7]。

2017年10月中旬到2018年的4月中旬將每個小區(qū)周圍的土層挖開，內壁隔上1層厚塑料布作為防水膜，避免小區(qū)內的土壤與周圍土壤發(fā)生水熱互換，影響試驗結果。

1.3 測量內容與方法

根據天氣情況于2017年10月15日(土壤未凍結)、11月15日(土壤開始凍結)、2018年1月15日(土壤凍結)、2月30日(土壤開始解凍)、4月15日(土壤完全解凍)隨機在每個小區(qū)選3個點，測定各處理土層土壤中(地表以下50、100、150、200、250、300、350、400 cm)的含水量，各時間各土層的每個處理的9個點的數據取平均值；分別在2017年10月10-20日(土壤未凍結)、11月10-20日(土壤開始凍結)，2018年1月10-20日(土壤完全凍結)、2月20-30日(土壤解凍)、4月10-20日(土壤完全解凍)選擇連續(xù)3 d以上的晴天10:00隨機在每個小區(qū)取3個地點測量15、30、45 cm土層的溫度。

2 結果與分析

2.1 地膜覆蓋對休眠期油松林地土壤含水量的影響

針對5個不同時段，比較覆蓋地膜處理后油松林內土壤含水量變化情況，結果見表1。

表1 油松林休眠期地膜覆蓋土壤含水量變化 %

根據表1可以看出，油松休眠期間各覆蓋地膜處理在不同時段土壤含水量有所不同。整體來說，覆蓋地膜的2個處理土壤中含水量比裸地未覆蓋高，在土壤封凍前覆膜處理與對照的土壤含水量之間的差異相對比較小，而土壤封凍后覆膜處理與對照的土壤含水量差異明顯增大，且0～400 cm土層中含水量相對于對照更加穩(wěn)定，說明林間地表覆蓋地膜有較好的蓄積雨水的作用，且覆蓋黑膜提高土壤表層含水量的效果更加明顯。

2.2 地膜覆蓋對休眠期油松林地土壤溫度的影響

針對5個不同時段，比較地膜覆蓋處理后油松林內土壤溫度的變化情況。由表2可以看出，隨著土壤的逐漸封凍，覆膜處理的土壤溫度明顯高于未覆膜的處理，15～45 cm土層中以覆蓋黑膜的處理土壤溫度最高，與覆蓋白膜的處理差異不大，但是覆蓋黑膜與覆蓋白膜的2個處理土壤溫度明顯高于未覆蓋的對照處理；當土壤完全封凍后，未覆膜的對照在15 cm土層中溫度在-3.5 ℃，覆蓋地膜的2個處理分別比其高1.4、0.9 ℃。綜合比較，覆蓋地膜可以提高土壤溫度，且覆蓋黑膜效果更明顯。

表2 油松林休眠期地膜覆蓋處理土壤溫度變化 ℃

3 結論

休眠期油松林地覆膜試驗結果表明，在0～400 cm土層中，油松休眠期的各個時段土壤中含水量覆膜處理與對照有不同程度的差異，尤其是土壤完全封凍后，覆膜處理的土壤含水量明顯高于未覆膜處理，且以黑膜覆蓋的保水效果更佳；地表下15、30、45 cm土層中，覆膜處理的溫度高于未覆蓋的處理，且覆膜處理的各土層溫度變化幅度較小，溫度變化趨勢較為穩(wěn)定，以覆蓋黑膜效果最好。