不同地膜覆蓋方式對遼西土壤水文功能的影響試驗分析

崔 巍

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114000)

當前，地膜覆蓋是最常用的保持水土的工程措施，由于土壤孔隙是最主要的影響水土保持因素，因此需要對不覆膜、灌木覆膜及草木覆膜的土壤孔隙及土壤水文功能進行分析[1]。近些年來，國內學者針對地面覆蓋方式下的土壤水文功能影響進行了相關研究[2- 8]，研究表明通過比對地膜覆蓋與不覆膜的含水率，可以發(fā)現(xiàn)兩者存在差異顯著；通過對不同土層在同一處理條件下的土壤含水率進行比對可以發(fā)現(xiàn)，下層土壤含水率略高于表層土壤含水率，經過地膜覆蓋的灌木具有較高的土壤含水率。此外，由于土壤本身性質也會產生土壤侵蝕問題，土壤穩(wěn)定性與易蝕性具有明顯負相關，土壤微團聚體具有自動調節(jié)并保持土壤熱、氣、肥、水的功能，還能夠對土壤內部的生物活性產生影響；地膜覆蓋措施有助于保護土壤內部微團聚體，增強微團聚體的抗腐蝕性，可以起到較強的水土保持、水土調節(jié)功能[9- 14]。但這些研究成果主要以定性描述為主，對于不同地膜覆蓋方式下的土壤水文功能定量研究成果還較少，為此本文結合野外試驗的方式對地膜覆蓋方式下的土壤水文功能進行探討。研究成果對于遼寧地區(qū)地膜覆蓋下的水土保持工程設計具有參考價值。

1 試驗方案設置

在行距和株距分別為45cm和30cm沿著5°左右的坡耕地進行灌木的種植，按照40cm行距和50cm株距在相鄰地塊沿著邊坡進行草本的播種。分別采用地膜覆蓋和不地膜覆蓋兩種方案進行作物種植，草本和灌木沿著邊坡設置兩種覆膜的方式進行試驗對比。

2 試驗結果討論

2.1 地膜覆蓋對土壤物理性質的影響

針對不同層次以及不同地膜處理方式下的土壤物理性質指標進行測定，測定結果見表1。

土壤的疏松程度主要通過土壤容重來進行表征，從不同覆蓋方式下各深度條件下的土壤容重測定結果可看出，在上層0～15cm范圍內灌木在不覆膜方式下土壤容重要高于覆膜處理方式下的土壤容重，而草本作物下的土壤容重和灌木在該土壤層深度下正好相反。在下層深度下灌木不同地膜覆蓋方式下的土壤容重和上層土壤有所相反，而兩種方式下的草本土壤容重較為接近。在0～15cm深度下草本不同地膜覆蓋下的土壤差異程度要高于灌木，草本不同地膜覆蓋方式下的土壤容重差異度按照T-檢驗值極為顯著。上層土壤相比于下層土壤對于同一作物相同地膜覆蓋方式下的容重要有所減小，這主要因為作物根系相對較短，作物根系受到表層土壤影響土壤疏松程度更高，使得具有較低的土壤容重。土壤水保效益主要受土壤孔隙的影響較大，從兩種作物不同地膜覆蓋方式下的土壤孔隙度對比可看出，灌木在上層土壤深度下孔隙度均有所提高，不同地膜覆蓋方式下灌木在上層0～15cm深度下的土壤孔隙度存在較為明顯的差異。相比于不覆蓋方式下灌木采用地膜覆蓋方式后期毛管、非毛管以及總土壤孔隙度均有所提高，草本作物孔隙度提高率相比于灌木較低，且非毛管孔隙度還有所降低。在15～30cm土壤深度下相比于不覆蓋地膜方式下的灌木的毛管和總孔隙度分別降低4.6%和4.4%，但非毛管孔隙度有所增加，增加比例較小。草本作物下的毛管、非毛管以及總孔隙度均有所增加。因此草本作物對土壤上層孔隙影響要總體小于灌木作物影響程度。通過對灌木和草本兩種作物不同地膜覆蓋方式下對下層土壤孔隙度影響T-檢驗可看出，覆蓋方式下的草本非毛管和總孔隙度均高于不進行地膜覆蓋方式下的孔隙度?？傮w而言，相比于不覆蓋方式下灌木在地面覆蓋方式下的土壤容重更低，且土壤毛管和總孔隙度也相對要小，而非毛管孔隙度相對要大。對于草本作物而言，采用地膜覆蓋后其土壤容重及各類土壤孔隙度都要高于不采用地膜覆蓋的方式。上層土壤下灌木受地膜覆蓋其孔隙度影響程度要高于草本作物，而在下層其影響程度降低。

表1 地膜覆蓋對土壤物理性質的影響

2.2 地膜覆蓋對土壤含水率影響

植物根系的生長程度不僅影響土壤含水量的高低，而且對土壤含水量的縱向分布產生影響，同時也對植物根系土壤養(yǎng)分的濃度分布以及速度影響較為直接，土壤持水能力主要通過土壤含水量進行綜合表征，土壤持水能力及排水能力可以一定程度上通過土壤含水率進行測定。不同地膜覆蓋方式下的土壤含水率影響試驗結果見表2。

從灌木不同覆蓋方式下的土壤含水率對比試驗可看出，上層土壤深度條件下兩種覆蓋方式下灌木的土壤含水率分別為18.1%和16.7%，下層兩種處理方式下灌木的土壤含水率分別為18.0%和15.8%，上下兩層土壤深度條件下灌木不同地膜覆蓋方式下的土壤含水率通過T-檢驗存在較為顯著的差異性。采用相同地膜覆蓋方式下各植物上層土壤含水率要略高于下層土壤。因此地膜覆蓋方式下水土流失地區(qū)種植灌木可以增加土壤中的水分含量。此外從表中還可看出采用地膜覆蓋和不采用地膜覆蓋方式下的草本在上層和下層土壤深度條件下的土壤含水率通過T-檢驗存在極為顯著的差異程度，檢驗水平值P低于0.05。上層土壤采用相同處理方式下的土層含水率要略高于下層土壤。因此采用地膜覆蓋方式下的草本也可以增加土壤中的水分。

表2 地膜覆蓋對土壤含水率影響試驗結果

2.3 地膜覆蓋對土壤微團聚體抗蝕性能的影響

土壤本身性質是土壤侵蝕的內因，尤其是土壤團聚體穩(wěn)定性與其易蝕性存在很顯著的負相關性。土壤微團聚體是由分散土壤顆粒形成團粒結構的初級階段和基礎，具有保持和自動調節(jié)土壤水、肥、氣、熱和影響土壤生物活性等多種功能。其特征可以用土壤團聚狀況、團聚度、分散率和分散系數(shù)等指標表示。團聚狀況和團聚度表示土壤顆粒的團聚程度，其值越大，則土壤抗蝕性越強；分散率表示土壤分散難易指標也即土壤抗蝕性能指標，其值越大，表示土壤抗侵蝕能力越弱。分散系數(shù)表示土壤微結構的水穩(wěn)性，分散系數(shù)越高，說明土壤微結構的水穩(wěn)性愈低，其保水保肥能力越差。土壤微團聚體抗蝕性能的比較分析結果見表3。

表3 土壤微團聚體抗蝕性能的比較分析

從土壤微團聚體抗蝕性能的比較分析試驗結果可看出，采用地膜覆蓋方式下種植土豆作物下土壤微團聚體抗蝕性能各項指標除分散率外要好于不采用地膜覆蓋方式下的土壤，而種植玉米作物采用地膜覆蓋方式下的土壤微團聚體抗蝕性能各項指標均好于不采用地膜覆蓋方式下的各項指標，各項指標明顯好于不采用地膜覆蓋方式下的指標值。種植玉米和土豆作物在15～30cm土壤采用地膜覆蓋方式后其土壤的團聚程度以及分散系數(shù)都相比于不采用地膜覆蓋方式有所好轉，但不采用地膜方式下的下層土壤的分散率相對較好。

3 結語

(1)采用地膜覆蓋方式后灌木土壤容重、毛管及總孔隙度均相比于覆蓋前有明顯改善，但非毛管孔隙度有所降低。而草本地膜覆蓋方式下土壤水文功能指標均好于未覆蓋前。

(2)不同土層深度在相同地膜覆蓋方式下其對土壤含水率影響極為明顯，采用地膜覆蓋方式下的草本植物其土壤含水率得到顯著提高。

(3)土壤微團聚體的抗蝕性可通過地膜覆蓋方式得到一定程度的增加，采用地膜覆蓋方式土豆和玉米作物在15～30cm土壤深度下的土壤團聚程度和分散系數(shù)要好于未覆蓋前，但未地膜覆蓋前土壤分散率更高。