地布覆蓋對榛樹根際土壤溫濕度的影響

曹 陽,梁鎖興,侯東梅,席海源,張明麗

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 果樹研究所,山西 太谷 030815)

平歐雜交榛以優(yōu)良的品質(zhì)和較高的營養(yǎng)價值與經(jīng)濟(jì)價值,深受消費者的青睞,且具有抗寒性強(qiáng)、適應(yīng)性廣的特點,已經(jīng)成為我國大果榛子栽培的主打品種[1]。山西省作為榛子生產(chǎn)區(qū)之一,擁有豐富的光熱資源,具有高產(chǎn)的能量基礎(chǔ),但該地區(qū)年降雨量少,年內(nèi)降水時空分布不均,且平歐榛引種山西后,發(fā)現(xiàn)在冬春降水量少時,極易導(dǎo)致樹體抽條,加之榛樹屬于淺根性叢生型樹種,95%的榛園無灌溉條件,水分的嚴(yán)重虧缺成為平歐雜交榛在山西地區(qū)規(guī)?；蛢?yōu)質(zhì)高產(chǎn)亟待解決的問題。

針對水資源短缺的嚴(yán)峻形勢,目前國內(nèi)外果樹生產(chǎn)中主要采用覆蓋栽培的方式。覆蓋栽培是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中接納雨水、蓄水保墑、實現(xiàn)有機(jī)旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的重要技術(shù)措施,也是克服水資源短缺,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇[2]。有學(xué)者針對覆蓋材料進(jìn)行了研究[3-5],但主要針對的蘋果、棗和桃等樹種[6,7];此外,地面覆蓋對土壤溫濕度的研究也主要集中在夏秋季節(jié),而在山西地區(qū)有關(guān)園藝地布覆蓋對于冬春季節(jié)土壤溫濕度的影響尚未見系統(tǒng)報道。

本文以平歐雜交榛不同品種樹體為研究對象,探究園藝地布覆蓋條件下榛樹根際冬春季節(jié)土壤水分和溫度的變化情況,以期為指導(dǎo)種植實踐,完善園藝地布覆蓋技術(shù)提供理論依據(jù),更好地為華北旱地榛子生產(chǎn)服務(wù)。

1 材料與方法

1.1 試驗場地

試驗場地選擇在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹研究所榛子園內(nèi)(37°25′N,112°25′E),年均氣溫9.8℃,極端最高氣溫38.2℃,極端最低氣溫-25.3℃,年降水量456 mm,無霜期176 d[8]。

1.2 試驗設(shè)計

試驗選用7年生結(jié)果樹,在榛子資源圃內(nèi)以未覆蓋園藝地布的榛樹樹盤為對照,選取距離地表15 cm和30 cm的地下2個測定點,用CK15和CK30表示。覆蓋地布為試驗組,選取相同深度測定點,用P15和P30表示,每組設(shè)置3個重復(fù)。

1.3 試驗方法

采用寬0.8 m、厚0.2 mm的黑色塑料地布覆蓋于樹干兩側(cè)和樹盤,常規(guī)田間管理措施。資源圃內(nèi)在覆蓋地布之前(11月中旬)人工灌水1次,于11月底鋪設(shè)地布,試驗期間不再灌水。試驗于2020年12月13日至2021年7月1日進(jìn)行,期間每隔10 d用威海精訊暢通電子科技有限公司生產(chǎn)的485型RS-WS-N01-TR-1土壤溫度水分變送器記錄各點溫濕度,并計算日平均溫濕度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SPSS 18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土層的土壤濕度

由圖1可知,覆蓋園藝地布下15 cm和30 cm土層土壤濕度均高于CK處理下相同土層土壤濕度,土壤濕度呈降低、升高、降低的變化趨勢。且P15處理下土壤濕度明顯高于其他3個處理,平均濕度為13.2%,比CK15提高了4.87%。試驗至2021年4月22日,土壤濕度達(dá)到最大,為18.2%;增幅最大出現(xiàn)在2021年6月21日,為8.2%。P30的土壤濕度從2月開始高于CK30,平均提高了2.45%。由圖2可知,從土層土壤濕度變化幅度看,P30低于P15,但P30 的土壤濕度變化比較平穩(wěn),最大變幅為4.1%;P15的土壤相對濕度變幅最大,為7.8%。

圖1 不同處理的土壤濕度變化

圖2 地布覆蓋后不同土層的土壤濕度變化幅度

2.2 不同土層的土壤溫度

由圖3可知,土壤溫度的變化隨著氣溫的變化而變化。試驗期間,土溫呈先降低、后升高的變化趨勢,且覆蓋地布的不同土層溫度均高于未覆蓋的相應(yīng)土層溫度?？v向比較可知,從2021年1月22日起,P15處理土層溫度開始高于P30土層溫度,未覆蓋地布的則比其推遲20 d左右,且土溫低于0℃的時期僅持續(xù)10 d左右,比CK處理下減少了30 d左右。P30在試驗期間土溫一直保持在0℃以上,CK30的土溫低于0℃持續(xù)30 d左右,從2月11日土溫才回升至0℃以上。4個處理中,土溫最低和最高均出現(xiàn)在P15,分別為-2.1℃和28.2℃。由圖4可知,P15的土層溫度比P30的變化幅度大,且主要集中在5月22日前,其后土溫變幅較為平穩(wěn);其中P15 土層溫度變幅最大為5.4℃,P30最大變幅為3.6℃。

圖4 地布覆蓋后不同土層的土壤溫度變化幅度

3 討論

地布覆蓋改變了土壤內(nèi)部水分的移動方式,阻斷了土壤水分蒸發(fā)和水汽交換,增大了水分蒸發(fā)阻力,提高了土壤蓄水保墑性能[9];除此之外,地布覆蓋削弱了因地表徑流帶來的土壤養(yǎng)分流失,更好地保持了土壤水分[10]。果樹地布覆蓋蓄水保墑效應(yīng)雖已被大量的研究證實[11],但其影響效應(yīng)因覆蓋材料、方式、時間以及土壤類型等不同而異[12-16]。本研究中,覆蓋園藝地布下15 cm和30 cm土層土壤濕度均高于CK處理組,且P15處理下土壤濕度最高,為13.2%,與鄭悅等的研究結(jié)果一致[17]。本試驗發(fā)現(xiàn)土壤濕度呈降低、上升、下降的趨勢,該結(jié)果可能是由于土溫影響,試驗前期土壤呈凍土狀態(tài),導(dǎo)致監(jiān)測的土壤水分降低,2月土溫開始回升,加之自然降雨增多,土壤濕度開始上升。榛樹較其他樹種萌動較早,每年4-5月進(jìn)入快速生長期,對水分的需求量也快速增加;而此期間降雨量較少,園藝地布由于孔隙度小,對土壤和大氣的水氣阻攔作用強(qiáng),所以在5月左右的土壤含水量略有下降。

本研究中,覆蓋園藝地布下不同土層溫度均高于未覆蓋的相應(yīng)土層溫度,且可減少凍土?xí)r間約30 d;覆蓋園藝地布30 cm土層溫度均在0℃以上,15 cm土層溫度最大提高了5.4℃,30 cm土層最大提高了3.6℃;這與前人的研究結(jié)果一致[18,19]。此結(jié)果可能是由于地溫受近地面氣溫變化影響較大,試驗前期氣溫處于全年最低,所以土溫呈降低趨勢,且土溫最低出現(xiàn)在P15處理組,這可能是由于覆蓋可阻攔土壤與太陽輻射的直接接觸,減少了輻射能的接受與吸收。翌年2月左右氣溫開始回升,加之園藝地布覆蓋減少了地面熱輻射的散失,從而使地溫高于未覆蓋處理的土壤溫度。