自然降雨條件下不同種植模式土面蒸發規律研究

李王成+劉民安+王帥+劉學智+董亞萍

摘要：在自然降雨條件下，對西瓜不同種植模式的土壤水分運動及土面蒸發規律進行研究。結果表明，不同種植方式的土壤水分在0～100 cm的土層內，土壤含水率隨時間的變化幅度較大，在100 cm以下的土層所受影響較小，各處理動態儲水量變化范圍為0～100 cm。在降雨后的2 d內裸地的蒸發量與水面蒸發量接近一致，日蒸發量可達到9.3 mm，2 d后，土面蒸發量從9.3 mm減小至0.3 mm，在沒有降雨補給的情況下，土面蒸發量無限接近于0，而壓沙地的土面蒸發則始終維持在1.1 mm左右；總體上，水面日平均蒸發量為9.3 mm，裸地土面日平均蒸發量為1.8 mm，壓沙地土面日平均蒸發量為1.1 mm。

關鍵詞：土面蒸發量；覆蓋；壓沙地；水分運動

中圖分類號：S152.7 文獻標識碼：A 文章編號：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，土面蒸發是土壤水分損失的一個重要途徑。很多學者在如何改變土壤表面蒸發條件、削弱地表的蒸發能力方面做了大量的研究工作，其中，進行地表覆蓋是應用較多的方法之一[1-5]。研究發現，利用不同材料覆蓋可抑制蒸發、蓄水保墑、減少地表徑流、培肥地力、改善土壤物理性狀[6-9]。這些材料根據研究區的實際情況，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]。針對這些覆蓋材料的主要特征進行了相關的研究，研究成果具有較高的應用價值。本研究在借鑒已有成果的基礎上，結合研究區的實際情況，通過對自然降雨條件下不同種植模式的土壤蒸發進行觀測，比較不同種植模式下土壤的蒸發能力。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

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

1.2 試驗方法

試驗共有8種種植方式（即8個處理）：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

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

1.3.2 土面蒸發量 在裸地、壓沙地上共布置4個直徑為20 cm、高為20 cm的微型蒸發器，分別用于觀測壓沙地、裸地土面蒸發，同時布置1個微型蒸發器觀測水面蒸發。

2 結果與分析

2.1 自然降雨條件下土壤水分運動變化規律

根據降雨資料分析，西瓜的全生育期內，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，因土壤蒸發及作物耗水的影響，土壤含水率隨時間的變化幅度較大，在100 cm以下的土層所受影響較小，含水率隨時間的改變量很小。

各處理動態儲水量變化范圍為0～100 cm，對觀測數據進行分析可得各處理土壤動態儲水量，見表1。從表1可以看出，對于不同的種植方式，由于西瓜的生長狀況不一樣，對土壤水分的利用程度也有很大的差別。

2.2 土面蒸發量

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

通過對數據整理分析可知，在觀測期內，降雨量為41.9 mm，水面日平均蒸發量為9.3 mm，壓沙地土面日平均蒸發量為1.1 mm，裸地土面日平均蒸發量為1.8 mm。

3 結論

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

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

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

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