果園棵間土壤水分蒸發(fā)抑制措施

柴向斌，孫西歡，馬娟娟，郭向紅

（太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024）

田間土壤水分蒸發(fā)是農(nóng)田水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)之一，也是農(nóng)田Soil-Plant-Atmosphere-Continuum系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)SPAC系統(tǒng)）的重要環(huán)節(jié)之一。由于田間土壤水分蒸發(fā)對(duì)于作物生長(zhǎng)、農(nóng)田水分與養(yǎng)肥運(yùn)移及農(nóng)田節(jié)水灌溉等都具有重要意義，同時(shí)也是研究SPAC系統(tǒng)的基礎(chǔ)，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者都對(duì)田間土壤水分蒸發(fā)進(jìn)行了深入的試驗(yàn)與研究。裴冬、張喜英、李坤[1]等利用棵間小型蒸發(fā)器測(cè)定了華北平原幾種主要作物生長(zhǎng)期間棵間蒸發(fā)占蒸散比例隨生育期的變化，結(jié)果表明，作物在整個(gè)生育期中棵間無(wú)效耗水大約占總耗水量的1/4~1/3。影響果園棵間蒸發(fā)速率的主要因素除氣象條件外，還有土壤表層含水量和作物群體葉面積指數(shù)。秸稈覆蓋、中耕鋤劃、調(diào)控表層土壤根系分布等可作為減少土壤蒸發(fā)的有效措施。

目前國(guó)內(nèi)外采用的可減小果園田間土壤蒸發(fā)的措施主要有三大類(lèi)：農(nóng)藝抑制蒸發(fā)措施、化學(xué)劑抑制蒸發(fā)措施和灌溉方法抑制蒸發(fā)措施。

1 農(nóng)藝抑制蒸發(fā)措施

1.1 果林冬季深翻措施

果林冬季深翻是指在冬季對(duì)果林地表層土壤進(jìn)行翻耕的一種措施。該措施可以隔斷蒸發(fā)表面與下層毛細(xì)管的聯(lián)系，減弱土壤空氣與大氣之間的氣流交換強(qiáng)度，起到有效抑制土壤蒸發(fā)的作用[2]。馬平平[3]等結(jié)合施肥對(duì)果園地進(jìn)行深翻研究得出，深翻不僅增加了活土層，而且可以促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的改善，增加團(tuán)粒成分，為果樹(shù)根系創(chuàng)造良好的水、肥、氣、熱條件，促進(jìn)根系向深延伸，從而增強(qiáng)果樹(shù)抵御干旱和嚴(yán)寒的能力。

1.2 果園覆蓋措施

果園覆蓋技術(shù)被日本、美國(guó)以及國(guó)內(nèi)的廣東、山東等地廣泛應(yīng)用，覆蓋措施一般包括覆草和覆膜。覆蓋可以避免土壤與大氣直接接觸，減少太陽(yáng)輻射和刮風(fēng)的影響，能顯著降低土壤水分蒸發(fā)速度，另外還具有保水、蓄水作用。吳微[4]等研究調(diào)查，覆草可減少地表水分蒸發(fā)量0.6%，降雨時(shí)覆草可吸收大量降水，使地表0~30 cm土層含水量始終保持在12.1%~22.9%之間，相對(duì)不覆蓋同等土層提高5.03%，可防止大雨、暴雨對(duì)土壤的沖刷，增加雨水滲入土壤的時(shí)間，避免水土流失，由于阻擋了強(qiáng)光照射和減小風(fēng)速影響，干旱季節(jié)減少土壤水分的蒸發(fā)效果明顯。劉建新[5]等對(duì)12年生紅富士果樹(shù)進(jìn)行覆草處理，將麥草用鍘刀切碎后從樹(shù)冠半徑50 cm處開(kāi)始向外進(jìn)行覆蓋，厚度保持在10~13 cm之間，結(jié)果顯示，與裸土（CK）相比，覆草能有效地提高地面最低溫、降低地面最高溫、減少土壤蒸發(fā)。張坤、劉小勇[6]等針對(duì)甘肅隴東黃土高原旱地蘋(píng)果園季節(jié)性干旱問(wèn)題，以15年生長(zhǎng)富2號(hào)為試材，測(cè)定分析覆黑地膜、覆草、覆沙對(duì)樹(shù)體蒸騰、棵間蒸發(fā)和土壤水分及溫度變化的影響。結(jié)果表明，3種覆蓋物可以明顯降低地面蒸發(fā)，并使樹(shù)體維持較高的蒸騰，其中覆黑地膜的保水性最佳。

2 化學(xué)制劑抑制措施

目前正在推廣使用的化學(xué)制劑，如土面保水劑、黃腐酸（FA）等可有效減少無(wú)效蒸發(fā)和植物蒸騰，具有改善環(huán)境水分條件，提高水分利用率等作用。土面增溫保墑劑是一種農(nóng)田化學(xué)覆蓋物，加水稀釋后噴灑在土壤表面可形成一層均勻薄膜，使土壤與大氣隔離，達(dá)到抑制土壤水分蒸發(fā)效果。王慧杰、馮瑞云等[7]采用室內(nèi)花盆試驗(yàn)方法，研究了在相同條件下，小麥秸稈粉碎料、MP3005保水劑對(duì)土壤水分蒸發(fā)的影響，得出高分子保水劑具有較強(qiáng)的保水、吸水作用，對(duì)提高降水資源的利用率均有較大的作用。但在土壤中大量施用成本較高，若過(guò)量施用，抑制水分蒸發(fā)的作用會(huì)降低，甚至?xí)黾油寥浪值恼舭l(fā)量。

3 灌水方法對(duì)棵間蒸發(fā)影響

3.1 滴灌

滴灌是一種新型的節(jié)水灌溉技術(shù)。滴灌系統(tǒng)包括供壓裝置、控制裝置、過(guò)濾裝置、配套輸水管路及施肥裝置。具有一定壓力的水經(jīng)過(guò)濾裝置后流入干管和支管，將水輸送至果樹(shù)行間，圍繞樹(shù)的毛管與支管連接，毛管上安裝4~6個(gè)滴頭（滴頭流量為2 L/h～4 L/h）。水分通過(guò)滴頭滴入土壤，由于水勢(shì)梯度的作用，水分向四周擴(kuò)散，是典型的三維土壤水分入滲問(wèn)題，使果樹(shù)根系分布層的土壤一直保持最適宜的濕度狀態(tài)。陳渠昌[8]等研究表明，滴灌中水分在土體中分布近似于旋轉(zhuǎn)拋物體，只是這一旋轉(zhuǎn)拋物體上部土壤表層10 cm左右深度以上部分局部吸縮變形，即上面口部略小些。旋轉(zhuǎn)拋物體的最大直徑往往在距地表10 cm的范圍內(nèi)，通常在10 cm上下深度處，一般不超過(guò)15 cm。該方法通過(guò)減小田間土壤表層濕潤(rùn)面積而減小土壤蒸發(fā)，且效果明顯。但其投資大，滴頭容易堵塞是其推廣受限的主要原因。

3.2 中深層灌溉

蓄水坑灌法[9]是在樹(shù)冠半徑1/2處，繞樹(shù)干挖若干個(gè)小蓄水坑（深度一般為60～80 cm），灌溉時(shí)水從田間渠道流入坑內(nèi)，通過(guò)坑壁滲入根區(qū)土壤，土壤表層（深度一般為10～20 cm）保持干燥。該灌水方法使水分主要分布在中深層的土壤中，土表層含水量相對(duì)于地面灌溉時(shí)要小得多，使土壤蒸發(fā)狀態(tài)直接進(jìn)入蒸發(fā)速率遞減階段或者擴(kuò)散控制階段，省去起始穩(wěn)定速率階段，從而減少地面蒸發(fā)量。即使在灌溉定額較小時(shí)，中深層土壤的濕潤(rùn)厚度也較大，能夠達(dá)到保水效果。

3.3 滲灌

滲灌又叫地下灌溉，它是利用埋設(shè)在根層30~40 cm深的滲水管道（暗管）將水引入田間，利用毛細(xì)管作用自下而上濕潤(rùn)土壤的一種先進(jìn)灌溉方法。滲灌系統(tǒng)包括水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、滲灌管。滲灌方法是使水分主要分布在植物根系層土壤中，可減少表層土壤含水量，同時(shí)可以減少棵間無(wú)效蒸發(fā)和深層滲漏，土壤不板結(jié)。其缺點(diǎn)是滲灌管容易堵塞，灌水均勻度差，埋深、耕作和深層滲漏之間存在矛盾，滲灌技術(shù)還很不成熟，從理論到設(shè)備都很不完善。

3.4 膜上灌

膜上灌是我國(guó)首創(chuàng)的可控制的局部灌溉技術(shù)。膜上灌是在地膜栽培基礎(chǔ)上,把膜側(cè)土溝內(nèi)流水改為膜上流水，通過(guò)放苗孔給作物供水。膜上灌結(jié)合了局部灌溉和田間覆蓋的優(yōu)點(diǎn)，放苗孔正好在果樹(shù)主根部，灌溉水沿主根下滲，同時(shí)向四周土壤擴(kuò)展，形成以主根為對(duì)稱(chēng)軸的橢圓形土壤富水球體。膜上灌在減小田間土壤表層濕潤(rùn)面積的同時(shí)還能避免土壤與大氣直接接觸，減少太陽(yáng)輻射和刮風(fēng)的影響，能顯著降低土壤水分蒸發(fā)速度，另外還具有增溫、保濕、保肥以及抑制雜草生長(zhǎng)等作用，是一項(xiàng)投資較少、見(jiàn)效較快、簡(jiǎn)便易行的節(jié)水灌溉技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)還比較落后，廣大農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)水平和管理水平還較低，大部分果園仍采用地面灌溉方法，且采用抑制蒸發(fā)措施的很少。因此，果園田間蒸發(fā)研究應(yīng)在努力降低工程措施實(shí)施成本的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)果樹(shù)需水規(guī)律和灌溉制度的研究。根據(jù)不同地區(qū)的具體情況，將農(nóng)藝抑制蒸發(fā)措施、化學(xué)劑抑制蒸發(fā)措施和灌溉方法抑制蒸發(fā)措施因地制宜進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,最大限度地提高水分利用率及利用效率。

[1] 裴英，張喜英，李坤，等.華北平原作物棵間蒸發(fā)占蒸散比例及減少棵間蒸發(fā)的措施[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2000(04).33-36.

[2] 孫海鵬.果園冬季深翻好處多[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè),1999,(01).26.[3] 馬平平.旱地果園咋深翻[J].西北園藝,2002(06).47.

[4] 吳微.果園生草與覆草 [J].中國(guó)農(nóng)村小康科技,2010(05).33-35.

[5]劉建新.覆草對(duì)果園土壤肥力及蘋(píng)果產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2004,22(1):102-105.

[6] 張坤,劉小勇,尹曉寧,等.地表覆蓋對(duì)隴東旱地蘋(píng)果園水分平衡的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2010,(08).6-9.

[7] 王慧杰,馮瑞云,張志軍,等.不同土壤水分抑蒸劑保水效果研究[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2009(06).60-64.

[8] 陳渠昌,吳忠渤,佘?chē)?guó)英,等.滴灌條件下沙地土壤水分分布與運(yùn)移規(guī)律[J].灌溉排水,1999(1):28-31.

[9] 孫西歡.蓄水坑灌法技術(shù)要素初探[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,35(5-6):405-407.