干旱區(qū)滴灌棗棉間作模式下棗樹(shù)棵間蒸發(fā)的變化規(guī)律

艾鵬睿，馬英杰，馬 亮

新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830052

在農(nóng)田水分循環(huán)過(guò)程中，蒸散(棵間土壤蒸發(fā)與作物蒸騰)是土壤水分消耗的主要途徑，其時(shí)、空變化過(guò)程直接影響作物生理發(fā)育和灌溉制度的優(yōu)化與管理?？瞄g土壤蒸發(fā)是指土壤受外界條件影響而造成的土體水分流失，并沒(méi)有直接參與作物生長(zhǎng)發(fā)育及最終產(chǎn)量的形成，隸屬于無(wú)效耗水范疇。相關(guān)研究表明：在整個(gè)生育期內(nèi)，棵間土壤蒸發(fā)雖因地域、外界環(huán)境、作物種類(lèi)不同而差異顯著，但占總蒸散量的比例也常常高達(dá)的40%以上[1- 4]。因此減少這部分耗水(棵間土壤蒸發(fā))對(duì)于提高水分利用效率和發(fā)展農(nóng)田節(jié)水事業(yè)具有重要意義[5- 6]。

間作是我國(guó)農(nóng)業(yè)遺產(chǎn)的重要組成部分，由于可以發(fā)揮農(nóng)作物的共生、互補(bǔ)和群體特性，提高水、土、肥利用率等優(yōu)點(diǎn)，因此具有良好的應(yīng)用前景并深受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者重視。在國(guó)內(nèi)外眾多研究中，關(guān)于棵間土壤蒸發(fā)研究主要集中在玉米/小麥等眾多農(nóng)作物間作模式的模型構(gòu)建[2,7- 8]和機(jī)理分析[9- 10]，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，總結(jié)出葉面積指數(shù)、氣溫、土壤是影響棵間土壤蒸發(fā)的關(guān)鍵因素。而對(duì)于農(nóng)林復(fù)合間作模式，其研究方向多集中在種間競(jìng)爭(zhēng)和種植模式[11- 12]，未見(jiàn)棵間土壤蒸發(fā)研究。由于農(nóng)林復(fù)合模式與農(nóng)作物間作模式相比，在種植模式和種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系上均存在著很大的差異，往往導(dǎo)致作物邊界條件更加復(fù)雜，不同生育期的土壤蒸發(fā)影響因素也難以用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)衡量，所以針對(duì)農(nóng)林復(fù)合模式下間作模式棵間土壤蒸發(fā)還需加以深入研究和探討。

利用微型蒸發(fā)器(Micro-lysimeters, MLS)測(cè)定土壤蒸發(fā)，并通過(guò)對(duì)特定的間作邊界系統(tǒng)分析，用以研究間作條件下棵間土壤蒸發(fā)規(guī)律是一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)、方便而又非常有效的方法。為此本文采用MLS測(cè)定棗棉間作模式棵間土壤蒸發(fā)，通過(guò)分析和論證棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)與作物的葉面積指數(shù)、主要?dú)庀笠蛩氐戎笜?biāo)的關(guān)聯(lián)程度，探討單作與間作兩種不同種植模式下棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)的變化規(guī)律及影響因子。最終為估算農(nóng)田土壤水分動(dòng)態(tài)、制定合理的灌溉制度、盡可能的減少無(wú)效棵間土壤蒸發(fā)損失提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年4—11月在新疆阿克蘇地區(qū)紅旗坡農(nóng)場(chǎng)新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林果實(shí)驗(yàn)基地內(nèi)進(jìn)行(80°14′E，41°16′N(xiāo)，海拔1133 m)。試驗(yàn)區(qū)屬于典型的大陸性溫帶干旱沙漠氣候，晝夜溫差懸殊。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平緩，0—100 cm土壤質(zhì)地見(jiàn)表1，地下水埋深超過(guò)10 m。

表1 研究區(qū)土壤質(zhì)地組成

供試作物為棉花，品種為新陸中49號(hào)；棗樹(shù)品種為灰棗，樹(shù)齡5年。棉花于2016年4月19日播種，11月3日收獲；棗樹(shù)于2016年4月24日進(jìn)入萌芽期，11月15日收獲。棗樹(shù)株距1 m，行距4 m，南北向雙管滴灌灌溉，滴灌帶距樹(shù)干0.3 m。棉花采用一膜1管4行種植，株距8 cm，行距20—40—20 cm。間作種植模式及棉花滴灌帶布置方式見(jiàn)圖1。試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理各設(shè)置3個(gè)重復(fù)，其作物灌溉制度見(jiàn)表2，施肥及作物管理依當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行。

1.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.1 土壤含水率

已有研究表明：幼齡棗樹(shù)根系吸水主要集中在0—100 cm土層，因此本文主要研究0—100 cm棗樹(shù)根區(qū)土壤水分變化情況，計(jì)算棗樹(shù)根區(qū)蒸散量采用水量平衡法：

注：果樹(shù)生育后期需進(jìn)行控水處理,因此在棗樹(shù)成熟期未進(jìn)行灌溉。

圖1 棗樹(shù)/棉花間作種植模式示意Fig.1 Intercropping jujube tree/cotton planting mode

(1)

式中,ETC為作物蒸散量(mm)；I為灌溉量(mm)；P為降雨量(mm)；?S為土體貯水的變化量(mm)；R地表徑流量(mm)；D為深層滲漏量(mm)。

由于在干旱區(qū)采用滴灌灌溉，地表徑流量假設(shè)為0 mm。地下水埋深超過(guò)10 m，深層滲漏量設(shè)為0 mm。土體貯水量采用TRIME-IPH土壤水分測(cè)定系統(tǒng)測(cè)量。測(cè)定時(shí)間為每次灌水前、后，雨后需加測(cè)。每個(gè)處理設(shè)3組Trime探測(cè)管。棗樹(shù)單作布設(shè)5根，分別布設(shè)在棗樹(shù)株間距樹(shù)干30、50 cm處和行間30、50、70 cm處；棗棉間作布設(shè)7根，分別布設(shè)在棗樹(shù)株間距樹(shù)干30、50 cm處和行間30、50、70、100、125 cm處。

1.2.2 棵間土壤蒸發(fā)

棵間土壤蒸發(fā)采用MLS(微型蒸發(fā)器)進(jìn)行測(cè)定，布設(shè)位置為行間、株間各一個(gè)，株間距樹(shù)50 cm，行間距樹(shù)40 cm。MLS(微型蒸發(fā)器)采用PVC管制成，內(nèi)部桶高15 cm，內(nèi)徑11 cm，外部桶高20 cm，內(nèi)徑12 cm。每次取土?xí)r，將內(nèi)桶垂直壓入土壤，使其頂面與地面平齊，然后取出內(nèi)桶，削去多余土壤，并用紗網(wǎng)封住底部，放入外桶內(nèi)，使其表層與附近土壤持平。然后每天10：00使用精度為0.01 g電子天平稱(chēng)重。取行、株間內(nèi)桶重量變化值的平均值，折合成mm，作為該樹(shù)的棵間蒸發(fā)量。

為使微型蒸滲器內(nèi)部土壤水分與周?chē)寥辣３忠恢拢瑑?nèi)部土體需每?jī)商旄鼡Q一次；降雨后立刻更換土體；灌溉后，由于土體較為濕潤(rùn)，且取土難度較大，因此選擇隔一天進(jìn)行取土。

1.2.3 棉花葉面積指數(shù)

棉花葉面積采用萬(wàn)深LA-S儀器進(jìn)行直接測(cè)定。測(cè)定時(shí)間從6月11日起，每隔10 d每個(gè)處理選取3棵株作為樣本進(jìn)行測(cè)定，直至生育期結(jié)束。

1.2.4 氣象數(shù)據(jù)

使用Watchdog小型自動(dòng)氣象站全天候自動(dòng)觀測(cè)氣溫、輻射、降雨等常用氣象數(shù)據(jù)，30 min測(cè)定一次。其生育期內(nèi)降雨量與參考作物騰發(fā)量變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 試驗(yàn)站參考作物蒸發(fā)蒸騰量及降雨量變化趨勢(shì)Fig.2 Daily and monthly changing process of crop evapotranspiration and precipitation

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下作物棵間土壤蒸發(fā)變化規(guī)律

表3為不同處理?xiàng)l件下棗樹(shù)各生育階段作物蒸散量與棵間土壤蒸發(fā)量及比例關(guān)系。由于TRIME管在棉花播種當(dāng)天進(jìn)行布設(shè)，布設(shè)后一個(gè)月左右測(cè)定數(shù)值精準(zhǔn)度較差，因此缺少5月22日之前土壤水分變化情況和棵間土壤蒸發(fā)實(shí)測(cè)值。9月以后棗樹(shù)需要進(jìn)行控水，不進(jìn)行灌水，致使到棗樹(shù)成熟期時(shí)，土地表面異常干燥，土壤棵間土壤蒸發(fā)用MLS已經(jīng)無(wú)法測(cè)定。因此缺少9月份以后棵間土壤蒸發(fā)量。

從表3中可以看出，由于萌芽展葉期僅棗樹(shù)進(jìn)行灌溉，Z2、Z2M2、Z2M1的3個(gè)處理棵間土壤蒸發(fā)與蒸散量基本無(wú)差異，日均棵間土壤蒸發(fā)量在1.40—1.47 mm/d之間，日均蒸散量在2.79—2.92 mm/d之間，階段土壤棵間土壤蒸發(fā)占蒸散量比例在48%—53%之間。Z1M2處理由于灌溉量較小，蒸發(fā)量與蒸散量相對(duì)較弱。但當(dāng)棗樹(shù)進(jìn)入花期后，3個(gè)處理棵間蒸發(fā)量開(kāi)始出現(xiàn)差異，單作棵間蒸發(fā)開(kāi)始顯著高于間作棵間蒸發(fā)，差幅在8%—10%之間。說(shuō)明間作種植開(kāi)始對(duì)棵間蒸發(fā)產(chǎn)生一定影響，使其棵間蒸發(fā)開(kāi)始出現(xiàn)下降，并一直延續(xù)到果實(shí)膨大期。這是由于棗樹(shù)在萌芽展葉期，間作棉花長(zhǎng)勢(shì)較弱，各處理株高均不到20 cm，對(duì)棗樹(shù)棵間蒸發(fā)基本無(wú)影響。但隨著生育期的推移，棉花株高和葉面積指數(shù)迅速提升，逐漸影響到棗樹(shù)的棵間蒸發(fā)，致使棵間蒸發(fā)出現(xiàn)一定程度的下降。

從棗樹(shù)全生育期來(lái)看：在充分灌溉條件下，單作棵間土壤蒸發(fā)占總蒸散量的50%，間作棵間土壤蒸發(fā)占總蒸散量的48%，單、間作棵間土壤蒸發(fā)差異明顯，間作(Z2M2)相比于單作，可以減少約32 mm土壤蒸發(fā)量。因此間作種植可以在一定程度上減少棵間蒸發(fā)，減少棗樹(shù)不必要的水分消耗。

為對(duì)比不同灌水定額棗樹(shù)行、株間棵間蒸發(fā)的影響，本文選取棗樹(shù)生育中后期(花期至果實(shí)膨大期)日均棵間土壤蒸發(fā)量進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，各處理日均棵間蒸發(fā)量大小為：Z2>Z2M2>Z2M1>Z1M2處理，說(shuō)明單作棵間蒸發(fā)顯著高于間作。間作棵間蒸發(fā)量也與灌水量密切相關(guān)，當(dāng)棗樹(shù)灌水量增大時(shí)，棵間蒸發(fā)量升高。對(duì)比Z2M2和Z1M2處理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)減少棗樹(shù)灌溉量時(shí)，將會(huì)對(duì)株間棵間蒸發(fā)產(chǎn)生較大影響，而對(duì)于行間，由于棉花對(duì)其進(jìn)行一定水分補(bǔ)給，影響程度較之株間相對(duì)減弱。對(duì)比Z2M2和Z2M1處理，在單獨(dú)降低棉花灌水量之后，棗樹(shù)行、株間蒸發(fā)量均有下降，但行間下降幅度較高。該情況是由于在減少棉花灌溉量后，棉花根區(qū)田間含水量相對(duì)較低，棗樹(shù)根區(qū)含水量相對(duì)較高，棗樹(shù)水分有向棉花運(yùn)移的趨勢(shì)，行間由于距離棉花根區(qū)較近，受影響程度較高，株間距棉花根區(qū)較遠(yuǎn)，受影響程度較弱。

表3不同處理?xiàng)l件下棗樹(shù)各生育階段實(shí)際蒸散量與棵間土壤蒸發(fā)量及比例關(guān)系

Table3Therelationshipbetweenactualevapotranspirationandsoilevaporationandproportionindifferentgrowthstagesofjujubetreesunderdifferenttreatments

生育階段Growth period萌芽展葉期Germination花期Florescence幼果期Young fruit果實(shí)膨大期Fruit develop-ment合計(jì)Total處理日期5-22—5-316-1—7-57-6—8-38-4—9-155-22—9-15Treatment天/d10352943117ET027.19160.61129.94161.80479.54日均ET02.724.594.483.764.10Z2處理E14.7586.7465.6055.76222.85Z2 treatmentEd1.472.482.261.301.90ET27.92148.31128.63139.17444.02ETd2.794.244.443.243.80E/T53%58%51%40%50%Z2M2處理E13.9870.5354.4851.73190.72Z2M2 treatmentEd1.402.021.881.201.63ET29.21128.97119.23125.41402.81ETd2.923.684.112.923.44E/T48%55%46%41%47%Z1M2處理E12.8255.4148.7939.29156.31Z1M2 treatmentEd1.281.581.680.911.34ET29.2193.17111.07127.29360.74ETd2.922.663.832.963.08E/T44%59%44%31%43%Z2M1處理E14.1370.0553.0147.04184.23Z2M1 treatmentEd1.412.001.831.091.57ET28.54123.64121.08119.44392.71ETd2.853.534.182.783.36E/T50%57%44%39%47%

其中E為階段總蒸發(fā)量,Stage total evaporation；Ed為日均蒸發(fā)量,Daily evaporation；ET為階段總蒸散量,Stage total evapotranspiration；ETd為日均蒸散量,Daily evapotranspiration；E/ET為棵間土壤蒸發(fā)占總蒸散量的百分比,Percentage of soil evaporation to total evapotranspiration

2.2 土壤含水量對(duì)棵間土壤蒸發(fā)的影響

土壤水分是土壤蒸發(fā)、植被蒸騰最直接的水分來(lái)源，因此土壤水分(土壤含水量)與棵間土壤蒸發(fā)關(guān)系密切。而由前人研究可知，氣象因素對(duì)棵間蒸發(fā)影響程度較高，為減弱氣象因素對(duì)棵間土壤蒸發(fā)的影響，本文采用棵間土壤相對(duì)蒸發(fā)量E/ET0代表棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度與表層土壤含水量(0—10 cm土壤體積含水量)進(jìn)行相關(guān)性分析。其中參考作物蒸發(fā)蒸騰量ET0采用FAO推薦的Penman-Monteith公式計(jì)算。

表4 土壤含水量與E/ET0相關(guān)性分析

由表4可知，各處理土壤含水量與E/ET0均成極顯著正相關(guān)，說(shuō)明土壤含水量與棵間蒸發(fā)關(guān)系密切，且當(dāng)土壤含水量越大，棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度也就越大。前人研究認(rèn)為土壤含水量與E/ET0呈指數(shù)關(guān)系，文中以Z2處理為例(圖4)，通過(guò)對(duì)比兩者擬合結(jié)果，認(rèn)為二次函數(shù)擬合程度優(yōu)于指數(shù)函數(shù)。從圖4中可以看出二次函數(shù)R2顯著高于指數(shù)函數(shù)。以實(shí)際數(shù)值帶入擬合方程，求得均方根誤差RME指數(shù)=13%，RME二次=12%。

圖3 各處理?xiàng)棙?shù)生育中后期株、行間日均棵間土壤蒸發(fā)量Fig.3 Each treatment′s row middle and inter jujube tress of the daily water consumption in middle and late growth stage

圖4 Z2處理相對(duì)棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度與土壤體積含水量擬合曲線(xiàn)Fig.4 Z2 treatment fitting curve of relative soil evaporation intensity and soil volumetric water content

2.3間作棉花葉面積指數(shù)對(duì)棗樹(shù)棵間蒸發(fā)強(qiáng)度的影響

圖5 不同處理?xiàng)l件下棉花葉面積指數(shù)Fig.5 Cotton leaf area index in different treatments

在對(duì)農(nóng)作物棵間蒸發(fā)的研究中，棵間土壤蒸發(fā)與葉面積指數(shù)關(guān)系密切，因此在棉花生育中后期會(huì)對(duì)棗樹(shù)棵間蒸發(fā)造成一定影響。為了盡可能消除土壤含水量、氣象因素等對(duì)棵間土壤蒸發(fā)造成顯著影響，本文選取稱(chēng)重第一天，或降雨量較大后第一天的相對(duì)棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度E/ET0與棉花葉面積指數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。但由于棉花葉面積測(cè)定時(shí)間難以與所選取E/ET0對(duì)應(yīng)日期相匹配，因此本文先對(duì)棉花葉面積指數(shù)進(jìn)行2次函數(shù)模擬，通過(guò)擬合函數(shù)，求解出每日棉花葉面積指數(shù)。其擬合結(jié)果如圖5所示。各處理行間相對(duì)棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度E/ET0與棉花葉面積指數(shù)LAI擬合值的關(guān)系如圖6所示。

圖6 行間E/ET0與棉花LAI關(guān)系Fig.6 The relationship between row middle′s E/ET0 and cotton LAI of Z2M2 treatment

故Z2M2處理、Z1M2處理、Z2M1處理行間E/ET0與擬合LAI的關(guān)系：

Z2M2處理：y= -0.0210x2- 0.0201x+ 0.9110R2= 0.5536

Z1M2處理：y= -0.0170x2- 0.0068x+ 0.9117R2= 0.6496

Z2M1處理：y= -0.0384x2+0.0805x+ 0.8616R2= 0.5952

因此棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度受棉花葉面積指數(shù)影響顯著，且與葉面積指數(shù)的增加而降低，呈現(xiàn)一定函數(shù)關(guān)系。棉花葉面積指數(shù)是影響棗樹(shù)棵間蒸發(fā)的重要因子。

2.4 氣象因素對(duì)作物棵間土壤蒸發(fā)的影響

相關(guān)研究表明，在表層土壤為田間持水率或接近田間持水率時(shí)，土面汽化潛熱能以及土面與大氣之間水汽壓差是影響土壤蒸發(fā)的重要條件，而太陽(yáng)輻射是汽化潛熱能量的來(lái)源，氣溫和空氣濕度是決定水汽壓差的重要組成部分[13- 14]。因此，太陽(yáng)輻射、氣溫和空氣濕度等氣象因子是影響作物棵間土壤蒸發(fā)的重要因子因此太陽(yáng)輻射、氣溫和空氣濕度日均值僅選取有太陽(yáng)輻射時(shí)求均值，對(duì)輻射為0時(shí)忽略。

表5給出了當(dāng)土壤含水量大于16%(體積含水量)時(shí)不同處理?xiàng)l件下棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)量與太陽(yáng)輻射、日均溫度、相對(duì)濕度的相關(guān)系數(shù)。由表可以看出：?jiǎn)巍㈤g作行、株間棵間蒸發(fā)與氣象因素相關(guān)性雖存在一定差異，但總體上差異較小，各處理趨勢(shì)相同，說(shuō)明氣象因素對(duì)行、株間的差異性的產(chǎn)生不是其主導(dǎo)因素。

單作棵間土壤蒸發(fā)與太陽(yáng)輻射、平均溫度呈極顯著相關(guān)，而與相對(duì)濕度相關(guān)性較差。間作棵間土壤蒸發(fā)與太陽(yáng)輻射呈極顯著相關(guān)，而與平均溫度、相對(duì)濕度相關(guān)性較差。而前人研究認(rèn)為：棵間土壤蒸發(fā)與太陽(yáng)輻射、平均氣溫、相對(duì)濕度相關(guān)性較高[15- 16]。在本文單作中，棵間土壤蒸發(fā)與相對(duì)濕度相關(guān)性較差，可能與農(nóng)藝措施、作物品種、種植密度有關(guān)。而在間作中，可能是由于棉花改變了果樹(shù)周?chē)臏囟扰c大氣溫度的溫差，造成棵間土壤蒸發(fā)與平均溫度相關(guān)性較差。

表5 棵間土壤蒸發(fā)與輻射、日均溫、相對(duì)濕度的關(guān)系

3 討論

在農(nóng)田灌溉中，棵間土壤蒸發(fā)被認(rèn)為是無(wú)效的水分消耗，確定并減少棵間土壤蒸發(fā)對(duì)于制定高效土壤節(jié)水灌溉制度具有重要意義。在對(duì)間作土壤棵間蒸發(fā)的研究中，前人多對(duì)一年生農(nóng)作物進(jìn)行研究，而對(duì)農(nóng)林復(fù)合間作模式研究較少，一年生作物間作與農(nóng)林復(fù)合間作模式有較大的差異。一年生作物，不論單作和間作皆會(huì)顯著提高近地表植被覆蓋度，加大水分子通過(guò)覆蓋區(qū)域所受到覆蓋阻力[17- 18]，且覆蓋阻力與覆蓋程度呈現(xiàn)指數(shù)上升[19]。而果樹(shù)對(duì)提高地表植被的覆蓋方式與農(nóng)作物略有差異，果樹(shù)上能提高植覆蓋度的枝條和葉片均圍繞著樹(shù)冠生長(zhǎng)。樹(shù)冠距地表有一定距離，僅能對(duì)地表產(chǎn)生一定遮蔭效果，難以產(chǎn)生較大的覆蓋阻力[20]。因此分析農(nóng)作物棵間土壤蒸發(fā)會(huì)與果樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)的各項(xiàng)指標(biāo)得出不同的結(jié)論。

圖7 單、間作行間棵間蒸發(fā)與太陽(yáng)輻射關(guān)系 Fig.7 The relationship between evaporation of middle and inter monoculture and intercropping and solar radiation

前人研究認(rèn)為空氣濕度的大小在一定程度上決定著水汽擴(kuò)散的速度[21]，因此相對(duì)濕度對(duì)棵間土壤蒸發(fā)影響程度較高。而對(duì)棗樹(shù)單作棵間土壤蒸發(fā)分析后發(fā)現(xiàn)，棵間土壤蒸發(fā)與相對(duì)濕度相關(guān)性較弱。說(shuō)明在樹(shù)冠底部，空氣流動(dòng)性較強(qiáng)，由植物蒸騰所造成的相對(duì)濕度增加被空氣流動(dòng)所掩蓋，造成兩者基本無(wú)相關(guān)性。當(dāng)進(jìn)行間作種植時(shí)，雖有棉花增加近地表土體上層濕度，但可能是由于果樹(shù)與棉花中間存在較大距離和果樹(shù)密度相對(duì)較低所致，導(dǎo)致間作系統(tǒng)下相對(duì)濕度依然與棵間土壤蒸發(fā)相關(guān)性較差。而農(nóng)作物地表覆蓋度高，種植密度大，植被內(nèi)部空氣流動(dòng)較小，由植物蒸騰所引起的空氣濕度增加難以被空氣流動(dòng)所掩蓋，致使相對(duì)濕度對(duì)農(nóng)作物棵間土壤蒸發(fā)造成顯著影響。故由上述可知單作和間作模式差異性主要體現(xiàn)在近地表覆蓋程度上。有研究表明[22- 24]：在裸地和有植被覆蓋時(shí)，太陽(yáng)輻射與棵間蒸發(fā)均呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系。本文對(duì)單、間作模式下太陽(yáng)輻射與棵間蒸發(fā)進(jìn)行模擬(圖7)，同樣呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)關(guān)系。說(shuō)明太陽(yáng)輻射與棵間蒸發(fā)呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)關(guān)系，且該關(guān)系不受作物種植模式影響。

在棵間土壤蒸發(fā)的研究中，葉面積指數(shù)是影響棵間土壤蒸發(fā)的重要因素之一。相關(guān)研究表明，農(nóng)作物葉面積指數(shù)能反映下墊面狀況[25]，進(jìn)而改變作物棵間土壤蒸發(fā)。在農(nóng)作物間作模式下[8,10]，葉面積指數(shù)均與相對(duì)棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度有較高的擬合性，且出現(xiàn)顯著降低趨勢(shì)的指數(shù)形式。而本文對(duì)葉面積指數(shù)和棗樹(shù)行間棵間土壤蒸發(fā)擬合后發(fā)現(xiàn)，擬合函數(shù)為開(kāi)口向下的2次函數(shù)，且R2低于前人擬合結(jié)果。分析認(rèn)為，棉花在生育初期，對(duì)棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)影響強(qiáng)度較弱，因此前期棵間土壤蒸發(fā)僅受棗樹(shù)本身影響，相對(duì)棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度下降緩慢。當(dāng)棉花生長(zhǎng)到一定高度時(shí)，對(duì)棵間土壤蒸發(fā)影響強(qiáng)度提高，棗樹(shù)行間棵間土壤蒸發(fā)受到顯著影響，開(kāi)始呈下降趨勢(shì)，最終擬合結(jié)果出現(xiàn)了開(kāi)口向下的2次函數(shù)，而非前人所擬合出的呈現(xiàn)下降趨勢(shì)較大的指數(shù)函數(shù)。

對(duì)比棗樹(shù)單、間作棵間土壤蒸發(fā)量，發(fā)現(xiàn)間作棵間土壤蒸發(fā)顯著低于單作棵間土壤蒸發(fā)。這一結(jié)果與Kubota[26]等結(jié)論一致。但柴強(qiáng)等[27]對(duì)玉米/小麥棵間土壤蒸發(fā)研究發(fā)現(xiàn)，間作棵間土壤蒸發(fā)量低于單作玉米棵間土壤蒸發(fā)，高于單作小麥棵間土壤蒸發(fā)。這可能是由于兩種間作作物的灌溉量和灌溉制度所致，棵間土壤蒸發(fā)在一定程度上與土壤含水量關(guān)系密切，且隨著土壤含水量的升高，棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度越大，且均成拋物線(xiàn)向上形式[28]。

本文雖對(duì)影響棗樹(shù)單、間作棵間蒸發(fā)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了分析，但如何通過(guò)影響這些因子來(lái)降低蒸發(fā)強(qiáng)度從而達(dá)到農(nóng)業(yè)節(jié)水目的，還有待進(jìn)一步研究。其次，間作模式雖然在一定程度能夠減少棵間土壤蒸發(fā)，但較總生育期耗水量相比，減少幅度相對(duì)較小，因此還需要深入研究如何減少果樹(shù)棵間蒸發(fā)，增加水分利用效率。

4 結(jié)論

棵間土壤蒸發(fā)在農(nóng)田水量平衡計(jì)算中占有重要地位，對(duì)研究作物生理發(fā)育和灌溉制度的優(yōu)化與管理都有著極為重要的意義。本文基于MLS測(cè)定棗樹(shù)單、間作模式下棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度。通過(guò)分析影響棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度的外部因素以及自身變化規(guī)律得出以下結(jié)論：

(1)在充分灌溉條件下對(duì)比單、間作兩種不同種植模式，從棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)變化過(guò)程可以看出：棗樹(shù)在萌芽展葉期各處理棵間土壤蒸發(fā)強(qiáng)度基本一致，而到了棗樹(shù)生育中后期，單、間作棵間蒸發(fā)出現(xiàn)了明顯的差異，說(shuō)明在該時(shí)期棉花已經(jīng)開(kāi)始對(duì)棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)有顯著影響，致使棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)在各個(gè)生育期出現(xiàn)不同程度的下降，最終導(dǎo)致間作棵間總蒸發(fā)量相比單作在整個(gè)生育期中減少了約32 mm。

(2)單、間作棵間土壤蒸發(fā)受外界環(huán)境影響程度較大。在水分充分供給情況下，單作棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)與太陽(yáng)輻射、日均溫等氣象因素均為顯著正相關(guān)。間作模式與單作模式存在一定差異，間作棗樹(shù)棵間土壤蒸發(fā)與太陽(yáng)輻射為顯著正相關(guān)，但與日均溫相關(guān)性較弱。在盡可能消除氣象因素影響下，相對(duì)土壤棵間土壤蒸發(fā)E/ET0與土壤含水量呈開(kāi)口下，整體趨勢(shì)向下的2次函數(shù)趨勢(shì)。

(3)間作棵間蒸發(fā)量與灌水量密切相關(guān)。當(dāng)灌水量增大時(shí)，棵間蒸發(fā)量同樣升高。間作是一個(gè)整體的系統(tǒng)，在減少棗樹(shù)灌水量或者減少棉花灌水量時(shí)，均會(huì)引起水分運(yùn)移，對(duì)棗樹(shù)行、株間棵間蒸發(fā)造成不同程度的影響。

(4)間作棉花對(duì)棗樹(shù)棵間蒸發(fā)造成很強(qiáng)的邊界效應(yīng)，致使棗樹(shù)行間棵間土壤蒸發(fā)受到顯著影響，對(duì)行間棵間蒸發(fā)與棉花葉面積指數(shù)進(jìn)行擬合，其結(jié)果呈現(xiàn)良好的2次函數(shù)關(guān)系。