自然降雨條件下不同種植模式土面蒸發(fā)規(guī)律研究

李王成+劉民安+王帥+劉學(xué)智+董亞萍

摘要：在自然降雨條件下，對(duì)西瓜不同種植模式的土壤水分運(yùn)動(dòng)及土面蒸發(fā)規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明，不同種植方式的土壤水分在0～100 cm的土層內(nèi)，土壤含水率隨時(shí)間的變化幅度較大，在100 cm以下的土層所受影響較小，各處理動(dòng)態(tài)儲(chǔ)水量變化范圍為0～100 cm。在降雨后的2 d內(nèi)裸地的蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)量接近一致，日蒸發(fā)量可達(dá)到9.3 mm，2 d后，土面蒸發(fā)量從9.3 mm減小至0.3 mm，在沒有降雨補(bǔ)給的情況下，土面蒸發(fā)量無限接近于0，而壓沙地的土面蒸發(fā)則始終維持在1.1 mm左右；總體上，水面日平均蒸發(fā)量為9.3 mm，裸地土面日平均蒸發(fā)量為1.8 mm，壓沙地土面日平均蒸發(fā)量為1.1 mm。

關(guān)鍵詞：土面蒸發(fā)量；覆蓋；壓沙地；水分運(yùn)動(dòng)

中圖分類號(hào)：S152.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）23-4507-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.021

Abstract： Under natural rainfall conditions，the study on soil water movement and soil surface evaporation of different planting patterns of watermelon was carried out. The results showed that， soil moisture had large variation with time on different planting patterns of soil moisture in the 0 cm to 100 cm soil layer， and it was less affected below 100 cm soil，so the range of dynamic storage capacity was 0 cm to 100 cm. The soil evaporation and water surface evaporation was in close agreement within two days after the rain，and daily evaporation could reach 9.3 mm. Two days later， the evaporation of soil surface decreased to 0.3 mm. In the absence of rainfall recharge conditions， soil evaporation was infinitely close to 0. But the soil evaporation of the gravel mulched field was maintained at about 1.1 mm. In the whole， the average daily evaporation of water was 9.3 mm， of bare soil surface was 1.8 mm， and of the gravel mulched field was 1.1 mm.

Key words： the soil evaporation； cover； the gravel mulched field； water movement

在干旱半干旱地區(qū)，土面蒸發(fā)是土壤水分損失的一個(gè)重要途徑。很多學(xué)者在如何改變土壤表面蒸發(fā)條件、削弱地表的蒸發(fā)能力方面做了大量的研究工作，其中，進(jìn)行地表覆蓋是應(yīng)用較多的方法之一[1-5]。研究發(fā)現(xiàn)，利用不同材料覆蓋可抑制蒸發(fā)、蓄水保墑、減少地表徑流、培肥地力、改善土壤物理性狀[6-9]。這些材料根據(jù)研究區(qū)的實(shí)際情況，因地制宜，就地取材，涉及到的覆蓋材料主要包括沙礫石、黑火山灰、白色沸石、黑沙和秸稈[10-13]。針對(duì)這些覆蓋材料的主要特征進(jìn)行了相關(guān)的研究，研究成果具有較高的應(yīng)用價(jià)值。本研究在借鑒已有成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)的實(shí)際情況，通過對(duì)自然降雨條件下不同種植模式的土壤蒸發(fā)進(jìn)行觀測，比較不同種植模式下土壤的蒸發(fā)能力。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于中衛(wèi)市香山鄉(xiāng)紅圈子村核心示范區(qū)（北緯36°56′，東經(jīng)105°15′，海拔1 697.8 m）。多年平均降雨量為158 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 800 mm。土壤為沙壤土，容重為1.43 g/cm3，田間持水率為25.5%（質(zhì)量比）。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共有8種種植方式（即8個(gè)處理）：①壓沙+覆膜方式，②壓沙+穴覆膜方式，③壓沙+保水劑+穴覆膜方式，④裸地+穴覆膜方式，⑤裸地+覆膜方式，⑥裸地+保水劑+穴覆膜方式，⑦魚鱗坑+穴覆膜方式，⑧水平溝+穴覆膜方式。其中，魚鱗坑的開口直徑為2.0 m，深度為0.3 m；平行溝的橫截面為梯形，上底為2.0 m，下底為0.3 m，高為0.3 m。每一種種植方式均選取地面平整面積為2 m×5 m的地塊種植西瓜，株行距為1.5 m×2.0 m。

1.3 觀測指標(biāo)

1.3.1 含水率 在每一個(gè)處理中布置1根1.5 m的TRIME管，間隔10 cm土層為一個(gè)土壤含水率取樣點(diǎn)，每15 d觀測1次，降水或灌水前后加測1次。

1.3.2 土面蒸發(fā)量 在裸地、壓沙地上共布置4個(gè)直徑為20 cm、高為20 cm的微型蒸發(fā)器，分別用于觀測壓沙地、裸地土面蒸發(fā)，同時(shí)布置1個(gè)微型蒸發(fā)器觀測水面蒸發(fā)。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然降雨條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律

根據(jù)降雨資料分析，西瓜的全生育期內(nèi)，累積降雨量為61.8 mm（618 m3/hm2）。由圖1可知，自然降雨條件下，不同種植方式的土壤水分在0～100 cm土層內(nèi)，因土壤蒸發(fā)及作物耗水的影響，土壤含水率隨時(shí)間的變化幅度較大，在100 cm以下的土層所受影響較小，含水率隨時(shí)間的改變量很小。

各處理動(dòng)態(tài)儲(chǔ)水量變化范圍為0～100 cm，對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得各處理土壤動(dòng)態(tài)儲(chǔ)水量，見表1。從表1可以看出，對(duì)于不同的種植方式，由于西瓜的生長狀況不一樣，對(duì)土壤水分的利用程度也有很大的差別。

2.2 土面蒸發(fā)量

由圖2可以看出，在整個(gè)觀測期內(nèi)，水面蒸發(fā)遠(yuǎn)高于土面蒸發(fā)。但是，在降雨后的2 d內(nèi)，因裸地土壤表層含水率接近飽和含水率，所以裸地的蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)量接近一致，日蒸發(fā)量可達(dá)到9.3 mm，而在2 d后，受蒸發(fā)的影響，土壤失去大量的水分，土面蒸發(fā)量從9.3 mm減小至0.3 mm，在沒有降雨補(bǔ)給的情況下，土面蒸發(fā)量無限接近于0，而壓沙地的土面蒸發(fā)則始終維持在一個(gè)很穩(wěn)定的狀態(tài)，其蒸發(fā)量持續(xù)保持在1.1 mm左右。

通過對(duì)數(shù)據(jù)整理分析可知，在觀測期內(nèi)，降雨量為41.9 mm，水面日平均蒸發(fā)量為9.3 mm，壓沙地土面日平均蒸發(fā)量為1.1 mm，裸地土面日平均蒸發(fā)量為1.8 mm。

3 結(jié)論

自然降雨條件下，受土壤蒸發(fā)及作物耗水的影響，不同種植方式的土壤水分在0～100 cm的土層內(nèi)，土壤含水率隨時(shí)間的變化幅度較大，在100 cm以下的土層所受影響較小，各處理動(dòng)態(tài)儲(chǔ)水量變化范圍為0～100 cm。

在降雨后的2 d內(nèi)裸地的蒸發(fā)量與水面蒸發(fā)量接近一致，日蒸發(fā)量可達(dá)到9.3 mm，2 d后，土面蒸發(fā)量從9.3 mm減小至0.3 mm，在沒有降雨補(bǔ)給的情況下，土面蒸發(fā)量無限接近于0，而壓沙地的土面蒸發(fā)量則始終維持在1.1 mm左右。

在觀測期內(nèi)，降雨量為41.9 mm，水面日平均蒸發(fā)量為9.3 mm，壓沙地土面日平均蒸發(fā)量為1.1 mm，裸地土面日平均蒸發(fā)量為1.8 mm。

參考文獻(xiàn)：

[1] 申曉晶，李王成，田軍倉.西北干旱地區(qū)降水高效利用的研究進(jìn)展[J].節(jié)水灌溉，2014（2）：26-28，32.

[2] 王文焰，張健豐，王全九，等.黃土渾水入滲能力的試驗(yàn)研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，1994，8（1）：59-62.

[3] 王亞軍，謝忠奎，張志山，等.甘肅砂田西瓜覆膜補(bǔ)灌效應(yīng)研究[J].中國沙漠，2003，23（3）：300-305.

[4] 申曉晶，李王成.寧夏老壓砂地棗樹不同水分條件下的光合特性研究[J].節(jié)水灌溉，2015（5）：12-15，19.

[5] 王 俊，李鳳民，賈 宇.半干旱地區(qū)播前灌溉和地膜覆蓋對(duì)春小麥產(chǎn)量形成的影響[J].中國沙漠，2004，24（1）：77-82.

[6] 王 霞，李王成.污水灌溉對(duì)作物重金屬含量的影響因素分析[J].節(jié)水灌溉，2016（10）：77-79，82.

[7] 劉學(xué)智，李王成，趙自陽，等.壓砂地土壤質(zhì)量變化分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（12）：192-193.

[8] 馬 波，田軍倉.膜下小管出流壓砂地西瓜水肥耦合產(chǎn)量效應(yīng)研究[J].節(jié)水灌溉，2009（10）：6-10.

[9] 王艷偉.壓砂地砂土覆蓋對(duì)土壤水分蒸發(fā)的影響研究[D].銀川：寧夏大學(xué)，2015.

[10] GROENEVELT P H，VAN STRAATEN P，RASIAH V，et al. Modifications inevaporation parameters by rock mulches[J].Soil Technology，1989，2：279-285.

[11] 賈登云，曾希琳，張永洋，等.籽用西瓜旱砂田覆膜栽培技術(shù)試驗(yàn)[J].中國西瓜甜瓜，1998（1）：20-21.

[12] 陳士輝，謝忠奎，王亞軍，等.砂田西瓜不同粒徑砂礫石覆蓋的水分效應(yīng)研究[J].中國沙漠，2005，25（3）：433-436.

[13] 胡恒覺.我國砂田免耕法[A].耕作制度論文集[C].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1981.206-217.