果園棵間土壤水分蒸發(fā)抑制措施

柴向斌，孫西歡，馬娟娟，郭向紅

（太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024）

田間土壤水分蒸發(fā)是農(nóng)田水循環(huán)的重要環(huán)節(jié)之一，也是農(nóng)田Soil-Plant-Atmosphere-Continuum系統(tǒng)（簡稱SPAC系統(tǒng)）的重要環(huán)節(jié)之一。由于田間土壤水分蒸發(fā)對于作物生長、農(nóng)田水分與養(yǎng)肥運移及農(nóng)田節(jié)水灌溉等都具有重要意義，同時也是研究SPAC系統(tǒng)的基礎(chǔ)，近年來，國內(nèi)外的許多學(xué)者都對田間土壤水分蒸發(fā)進行了深入的試驗與研究。裴冬、張喜英、李坤[1]等利用棵間小型蒸發(fā)器測定了華北平原幾種主要作物生長期間棵間蒸發(fā)占蒸散比例隨生育期的變化，結(jié)果表明，作物在整個生育期中棵間無效耗水大約占總耗水量的1/4~1/3。影響果園棵間蒸發(fā)速率的主要因素除氣象條件外，還有土壤表層含水量和作物群體葉面積指數(shù)。秸稈覆蓋、中耕鋤劃、調(diào)控表層土壤根系分布等可作為減少土壤蒸發(fā)的有效措施。

目前國內(nèi)外采用的可減小果園田間土壤蒸發(fā)的措施主要有三大類：農(nóng)藝抑制蒸發(fā)措施、化學(xué)劑抑制蒸發(fā)措施和灌溉方法抑制蒸發(fā)措施。

1 農(nóng)藝抑制蒸發(fā)措施

1.1 果林冬季深翻措施

果林冬季深翻是指在冬季對果林地表層土壤進行翻耕的一種措施。該措施可以隔斷蒸發(fā)表面與下層毛細管的聯(lián)系，減弱土壤空氣與大氣之間的氣流交換強度，起到有效抑制土壤蒸發(fā)的作用[2]。馬平平[3]等結(jié)合施肥對果園地進行深翻研究得出，深翻不僅增加了活土層，而且可以促進土壤結(jié)構(gòu)的改善，增加團粒成分，為果樹根系創(chuàng)造良好的水、肥、氣、熱條件，促進根系向深延伸，從而增強果樹抵御干旱和嚴寒的能力。

1.2 果園覆蓋措施

果園覆蓋技術(shù)被日本、美國以及國內(nèi)的廣東、山東等地廣泛應(yīng)用，覆蓋措施一般包括覆草和覆膜。覆蓋可以避免土壤與大氣直接接觸，減少太陽輻射和刮風(fēng)的影響，能顯著降低土壤水分蒸發(fā)速度，另外還具有保水、蓄水作用。吳微[4]等研究調(diào)查，覆草可減少地表水分蒸發(fā)量0.6%，降雨時覆草可吸收大量降水，使地表0~30 cm土層含水量始終保持在12.1%~22.9%之間，相對不覆蓋同等土層提高5.03%，可防止大雨、暴雨對土壤的沖刷，增加雨水滲入土壤的時間，避免水土流失，由于阻擋了強光照射和減小風(fēng)速影響，干旱季節(jié)減少土壤水分的蒸發(fā)效果明顯。劉建新[5]等對12年生紅富士果樹進行覆草處理，將麥草用鍘刀切碎后從樹冠半徑50 cm處開始向外進行覆蓋，厚度保持在10~13 cm之間，結(jié)果顯示，與裸土（CK）相比，覆草能有效地提高地面最低溫、降低地面最高溫、減少土壤蒸發(fā)。張坤、劉小勇[6]等針對甘肅隴東黃土高原旱地蘋果園季節(jié)性干旱問題，以15年生長富2號為試材，測定分析覆黑地膜、覆草、覆沙對樹體蒸騰、棵間蒸發(fā)和土壤水分及溫度變化的影響。結(jié)果表明，3種覆蓋物可以明顯降低地面蒸發(fā)，并使樹體維持較高的蒸騰，其中覆黑地膜的保水性最佳。

2 化學(xué)制劑抑制措施

目前正在推廣使用的化學(xué)制劑，如土面保水劑、黃腐酸（FA）等可有效減少無效蒸發(fā)和植物蒸騰，具有改善環(huán)境水分條件，提高水分利用率等作用。土面增溫保墑劑是一種農(nóng)田化學(xué)覆蓋物，加水稀釋后噴灑在土壤表面可形成一層均勻薄膜，使土壤與大氣隔離，達到抑制土壤水分蒸發(fā)效果。王慧杰、馮瑞云等[7]采用室內(nèi)花盆試驗方法，研究了在相同條件下，小麥秸稈粉碎料、MP3005保水劑對土壤水分蒸發(fā)的影響，得出高分子保水劑具有較強的保水、吸水作用，對提高降水資源的利用率均有較大的作用。但在土壤中大量施用成本較高，若過量施用，抑制水分蒸發(fā)的作用會降低，甚至?xí)黾油寥浪值恼舭l(fā)量。

3 灌水方法對棵間蒸發(fā)影響

3.1 滴灌

滴灌是一種新型的節(jié)水灌溉技術(shù)。滴灌系統(tǒng)包括供壓裝置、控制裝置、過濾裝置、配套輸水管路及施肥裝置。具有一定壓力的水經(jīng)過濾裝置后流入干管和支管，將水輸送至果樹行間，圍繞樹的毛管與支管連接，毛管上安裝4~6個滴頭（滴頭流量為2 L/h～4 L/h）。水分通過滴頭滴入土壤，由于水勢梯度的作用，水分向四周擴散，是典型的三維土壤水分入滲問題，使果樹根系分布層的土壤一直保持最適宜的濕度狀態(tài)。陳渠昌[8]等研究表明，滴灌中水分在土體中分布近似于旋轉(zhuǎn)拋物體，只是這一旋轉(zhuǎn)拋物體上部土壤表層10 cm左右深度以上部分局部吸縮變形，即上面口部略小些。旋轉(zhuǎn)拋物體的最大直徑往往在距地表10 cm的范圍內(nèi)，通常在10 cm上下深度處，一般不超過15 cm。該方法通過減小田間土壤表層濕潤面積而減小土壤蒸發(fā)，且效果明顯。但其投資大，滴頭容易堵塞是其推廣受限的主要原因。

3.2 中深層灌溉

蓄水坑灌法[9]是在樹冠半徑1/2處，繞樹干挖若干個小蓄水坑（深度一般為60～80 cm），灌溉時水從田間渠道流入坑內(nèi)，通過坑壁滲入根區(qū)土壤，土壤表層（深度一般為10～20 cm）保持干燥。該灌水方法使水分主要分布在中深層的土壤中，土表層含水量相對于地面灌溉時要小得多，使土壤蒸發(fā)狀態(tài)直接進入蒸發(fā)速率遞減階段或者擴散控制階段，省去起始穩(wěn)定速率階段，從而減少地面蒸發(fā)量。即使在灌溉定額較小時，中深層土壤的濕潤厚度也較大，能夠達到保水效果。

3.3 滲灌

滲灌又叫地下灌溉，它是利用埋設(shè)在根層30~40 cm深的滲水管道（暗管）將水引入田間，利用毛細管作用自下而上濕潤土壤的一種先進灌溉方法。滲灌系統(tǒng)包括水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)、滲灌管。滲灌方法是使水分主要分布在植物根系層土壤中，可減少表層土壤含水量，同時可以減少棵間無效蒸發(fā)和深層滲漏，土壤不板結(jié)。其缺點是滲灌管容易堵塞，灌水均勻度差，埋深、耕作和深層滲漏之間存在矛盾，滲灌技術(shù)還很不成熟，從理論到設(shè)備都很不完善。

3.4 膜上灌

膜上灌是我國首創(chuàng)的可控制的局部灌溉技術(shù)。膜上灌是在地膜栽培基礎(chǔ)上,把膜側(cè)土溝內(nèi)流水改為膜上流水，通過放苗孔給作物供水。膜上灌結(jié)合了局部灌溉和田間覆蓋的優(yōu)點，放苗孔正好在果樹主根部，灌溉水沿主根下滲，同時向四周土壤擴展，形成以主根為對稱軸的橢圓形土壤富水球體。膜上灌在減小田間土壤表層濕潤面積的同時還能避免土壤與大氣直接接觸，減少太陽輻射和刮風(fēng)的影響，能顯著降低土壤水分蒸發(fā)速度，另外還具有增溫、保濕、保肥以及抑制雜草生長等作用，是一項投資較少、見效較快、簡便易行的節(jié)水灌溉技術(shù)。

4 結(jié)語

目前，我國農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)還比較落后，廣大農(nóng)村的經(jīng)濟水平和管理水平還較低，大部分果園仍采用地面灌溉方法，且采用抑制蒸發(fā)措施的很少。因此，果園田間蒸發(fā)研究應(yīng)在努力降低工程措施實施成本的同時，進一步加強對果樹需水規(guī)律和灌溉制度的研究。根據(jù)不同地區(qū)的具體情況，將農(nóng)藝抑制蒸發(fā)措施、化學(xué)劑抑制蒸發(fā)措施和灌溉方法抑制蒸發(fā)措施因地制宜進行有機結(jié)合,最大限度地提高水分利用率及利用效率。

[1] 裴英，張喜英，李坤，等.華北平原作物棵間蒸發(fā)占蒸散比例及減少棵間蒸發(fā)的措施[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2000(04).33-36.

[2] 孫海鵬.果園冬季深翻好處多[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè),1999,(01).26.[3] 馬平平.旱地果園咋深翻[J].西北園藝,2002(06).47.

[4] 吳微.果園生草與覆草 [J].中國農(nóng)村小康科技,2010(05).33-35.

[5]劉建新.覆草對果園土壤肥力及蘋果產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2004,22(1):102-105.

[6] 張坤,劉小勇,尹曉寧,等.地表覆蓋對隴東旱地蘋果園水分平衡的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2010,(08).6-9.

[7] 王慧杰,馮瑞云,張志軍,等.不同土壤水分抑蒸劑保水效果研究[J].華北農(nóng)學(xué)報,2009(06).60-64.

[8] 陳渠昌,吳忠渤,佘國英,等.滴灌條件下沙地土壤水分分布與運移規(guī)律[J].灌溉排水,1999(1):28-31.

[9] 孫西歡.蓄水坑灌法技術(shù)要素初探[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,35(5-6):405-407.