研究发现：滴灌和覆盖结合可有效降低西北干旱地区苹果园土壤蒸发
研究发现：滴灌和覆盖结合可有效降低西北干旱地区苹果园土壤蒸发
西北地区是中国重要的苹果产区，但该地区水资源短缺，如何提高水资源利用效率成为当地果农面临的重要问题。近日，中国农业大学研究团队在《农业科学与工程前沿》期刊上发表了一篇论文，探讨了滴灌和覆盖结合对西北干旱地区幼龄苹果园土壤蒸发特性的影响，为当地果农提供了科学的节水灌溉方案。
土壤蒸发（soil evaporation, SE）是区域水文平衡的关键组成部分，尤其是在干旱地区。中国是世界上苹果种植面积最大的国家，但在滴灌（drip irrigation, DI）果园中，覆盖对土壤蒸发动态变化的影响及其控制因素尚不清楚。为了解决这些问题，本研究对两种地膜覆盖处理下的幼龄苹果园的土壤蒸发、气象因子、土壤温度和土壤含水量进行了测量。试验包括三种处理：薄膜覆盖（film mulching, FM）和玉米秸秆覆盖（straw mulching, SM）以及作为对比的清耕处理（clean tillage, TL）。
研究结果
研究发现，覆盖处理明显影响了幼龄苹果园的土壤蒸发的动态变化。FM、SM和TL处理下幼龄苹果园每日土壤蒸发分别为1.3±0.5、1.3±0.4和1.7±0.4 mm·d–1，这表明覆膜显著降低了非生产性的水分流失量。土壤蒸发主要是非生物过程的结果，并受气象因子、冠层遮阳和土壤含水量的共同影响。三种处理均在同一果园进行，处理间气象变量和冠层特征的差异可忽略不计。近地面辐射、风况和温度的变化对控制土壤蒸发非常重要，不同的处理可能导致这些变量的特征不同，从而导致日土壤蒸发的差异。
图1 (a) 覆膜滴灌、(b) 玉米秸秆覆盖滴灌和 (c) 清耕滴灌三种不同处理下苹果幼园土壤日蒸发量动态。
研究发现，不同处理土壤剖面每日土壤温度（土壤含水量）存在差异，不同土层每日土壤温度与每日土壤蒸发呈显著正相关。SM处理持续降低了幼龄果园不同土层的日温度，这可能是玉米秸秆较厚的隔离层导致的，这有助于调节研究期间地表温度的太阳反射率、导热系数和温度耗散。
FM与SM处理每日土壤蒸发差异不显著，这与过去其它人的研究结果相似，以往的研究表明，与不覆盖相比，覆盖提高了旱地耕地的水和氮的利用效率。这可能与覆盖管理、土壤质地和气候条件对土壤蒸发变化的影响有关，覆盖材料的选择和覆盖厚度的设计在很大程度上影响着覆盖层的粗糙度和对水汽流动的气动阻力。此外，土壤物理参数、导水性和能量输入的变化也会影响土壤蒸发动态变化，在研究期间，上述变量在不同处理之间可能存在差异，这些变量共同影响幼园土壤蒸发动态变化。因此FM和SM处理下幼龄果园每日土壤蒸发的季节变化基本一致。与TL处理相比，FM和SM处理下幼龄果园每日土壤蒸发对气象因子的响应更大。
图2 (a) 地膜覆盖滴灌、(b) 玉米秸秆覆盖滴灌和 (c) 清耕滴灌三种处理下土壤日蒸发量与影响因素的相关性。
结论
在干旱区薄膜覆盖和秸秆覆盖可显著减少滴灌条件下幼龄苹果园土壤蒸发损失，而薄膜覆盖和秸秆覆盖间苹果园每日土壤蒸发则没有显著差异。与清耕处理相比，薄膜覆盖和秸秆覆盖幼龄苹果园每日土壤蒸发对气象因素的响应更加敏感。秸秆覆盖苹果园0–120 cm土壤剖面每日土壤含水量总是高于薄膜覆盖和清耕处理，而各处理不同土层每日土壤蒸发和土壤含水量间没有显著关系。研究结果强调了不同覆盖处理间土壤蒸发动态变化和土壤水分状况的显著差异。因此，在为该区滴灌条件幼龄苹果园选择适当的覆盖措施时建议考虑秸秆覆盖。未来，将土壤蒸发与含水量的估算及蒸腾作用和水分利用效率的测量相结合，有助于提高我们对干旱及类似气候条件下，滴灌技术与覆盖措施联合应用对幼龄苹果园水分利用特性影响的认识。