地布覆蓋對榛樹根際土壤溫濕度的影響

曹 陽,梁鎖興,侯東梅,席海源,張明麗

(山西農業大學 果樹研究所,山西 太谷 030815)

平歐雜交榛以優良的品質和較高的營養價值與經濟價值,深受消費者的青睞,且具有抗寒性強、適應性廣的特點,已經成為我國大果榛子栽培的主打品種[1]。山西省作為榛子生產區之一,擁有豐富的光熱資源,具有高產的能量基礎,但該地區年降雨量少,年內降水時空分布不均,且平歐榛引種山西后,發現在冬春降水量少時,極易導致樹體抽條,加之榛樹屬于淺根性叢生型樹種,95%的榛園無灌溉條件,水分的嚴重虧缺成為平歐雜交榛在山西地區規模化和優質高產亟待解決的問題。

針對水資源短缺的嚴峻形勢,目前國內外果樹生產中主要采用覆蓋栽培的方式。覆蓋栽培是農業生產中接納雨水、蓄水保墑、實現有機旱作節水農業的重要技術措施,也是克服水資源短缺,實現農業可持續發展的必然選擇[2]。有學者針對覆蓋材料進行了研究[3-5],但主要針對的蘋果、棗和桃等樹種[6,7];此外,地面覆蓋對土壤溫濕度的研究也主要集中在夏秋季節,而在山西地區有關園藝地布覆蓋對于冬春季節土壤溫濕度的影響尚未見系統報道。

本文以平歐雜交榛不同品種樹體為研究對象,探究園藝地布覆蓋條件下榛樹根際冬春季節土壤水分和溫度的變化情況,以期為指導種植實踐,完善園藝地布覆蓋技術提供理論依據,更好地為華北旱地榛子生產服務。

1 材料與方法

1.1 試驗場地

試驗場地選擇在山西農業大學果樹研究所榛子園內(37°25′N,112°25′E),年均氣溫9.8℃,極端最高氣溫38.2℃,極端最低氣溫-25.3℃,年降水量456 mm,無霜期176 d[8]。

1.2 試驗設計

試驗選用7年生結果樹,在榛子資源圃內以未覆蓋園藝地布的榛樹樹盤為對照,選取距離地表15 cm和30 cm的地下2個測定點,用CK15和CK30表示。覆蓋地布為試驗組,選取相同深度測定點,用P15和P30表示,每組設置3個重復。

1.3 試驗方法

采用寬0.8 m、厚0.2 mm的黑色塑料地布覆蓋于樹干兩側和樹盤,常規田間管理措施。資源圃內在覆蓋地布之前(11月中旬)人工灌水1次,于11月底鋪設地布,試驗期間不再灌水。試驗于2020年12月13日至2021年7月1日進行,期間每隔10 d用威海精訊暢通電子科技有限公司生產的485型RS-WS-N01-TR-1土壤溫度水分變送器記錄各點溫濕度,并計算日平均溫濕度。

1.4 數據分析

采用Excel和SPSS 18.0進行數據統計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同土層的土壤濕度

由圖1可知,覆蓋園藝地布下15 cm和30 cm土層土壤濕度均高于CK處理下相同土層土壤濕度,土壤濕度呈降低、升高、降低的變化趨勢。且P15處理下土壤濕度明顯高于其他3個處理,平均濕度為13.2%,比CK15提高了4.87%。試驗至2021年4月22日,土壤濕度達到最大,為18.2%;增幅最大出現在2021年6月21日,為8.2%。P30的土壤濕度從2月開始高于CK30,平均提高了2.45%。由圖2可知,從土層土壤濕度變化幅度看,P30低于P15,但P30 的土壤濕度變化比較平穩,最大變幅為4.1%;P15的土壤相對濕度變幅最大,為7.8%。

圖1 不同處理的土壤濕度變化

圖2 地布覆蓋后不同土層的土壤濕度變化幅度

2.2 不同土層的土壤溫度

由圖3可知,土壤溫度的變化隨著氣溫的變化而變化。試驗期間,土溫呈先降低、后升高的變化趨勢,且覆蓋地布的不同土層溫度均高于未覆蓋的相應土層溫度。縱向比較可知,從2021年1月22日起,P15處理土層溫度開始高于P30土層溫度,未覆蓋地布的則比其推遲20 d左右,且土溫低于0℃的時期僅持續10 d左右,比CK處理下減少了30 d左右。P30在試驗期間土溫一直保持在0℃以上,CK30的土溫低于0℃持續30 d左右,從2月11日土溫才回升至0℃以上。4個處理中,土溫最低和最高均出現在P15,分別為-2.1℃和28.2℃。由圖4可知,P15的土層溫度比P30的變化幅度大,且主要集中在5月22日前,其后土溫變幅較為平穩;其中P15 土層溫度變幅最大為5.4℃,P30最大變幅為3.6℃。

圖4 地布覆蓋后不同土層的土壤溫度變化幅度

3 討論

地布覆蓋改變了土壤內部水分的移動方式,阻斷了土壤水分蒸發和水汽交換,增大了水分蒸發阻力,提高了土壤蓄水保墑性能[9];除此之外,地布覆蓋削弱了因地表徑流帶來的土壤養分流失,更好地保持了土壤水分[10]。果樹地布覆蓋蓄水保墑效應雖已被大量的研究證實[11],但其影響效應因覆蓋材料、方式、時間以及土壤類型等不同而異[12-16]。本研究中,覆蓋園藝地布下15 cm和30 cm土層土壤濕度均高于CK處理組,且P15處理下土壤濕度最高,為13.2%,與鄭悅等的研究結果一致[17]。本試驗發現土壤濕度呈降低、上升、下降的趨勢,該結果可能是由于土溫影響,試驗前期土壤呈凍土狀態,導致監測的土壤水分降低,2月土溫開始回升,加之自然降雨增多,土壤濕度開始上升。榛樹較其他樹種萌動較早,每年4-5月進入快速生長期,對水分的需求量也快速增加;而此期間降雨量較少,園藝地布由于孔隙度小,對土壤和大氣的水氣阻攔作用強,所以在5月左右的土壤含水量略有下降。

本研究中,覆蓋園藝地布下不同土層溫度均高于未覆蓋的相應土層溫度,且可減少凍土時間約30 d;覆蓋園藝地布30 cm土層溫度均在0℃以上,15 cm土層溫度最大提高了5.4℃,30 cm土層最大提高了3.6℃;這與前人的研究結果一致[18,19]。此結果可能是由于地溫受近地面氣溫變化影響較大,試驗前期氣溫處于全年最低,所以土溫呈降低趨勢,且土溫最低出現在P15處理組,這可能是由于覆蓋可阻攔土壤與太陽輻射的直接接觸,減少了輻射能的接受與吸收。翌年2月左右氣溫開始回升,加之園藝地布覆蓋減少了地面熱輻射的散失,從而使地溫高于未覆蓋處理的土壤溫度。