元谋干热河谷辣木人工林地灌水后不同覆盖措施对土壤水分及辣木物候的影响

龙会英，郑益兴，张燕平，金 杰，史亮涛，张明忠，张 德

（1.云南省农业科学院 热区生态农业研究所，云南 元谋 651300；2.中国林业科学研究院 资源昆虫研究所，昆明 650224）

元谋干热河谷高温干旱、降雨少、生态环境脆弱，加之人类活动的干扰，生态环境退化严重。在此环境下，该区普遍存在水分亏缺问题，人工植被土壤水环境更加突出。土壤水分是制约区域作物生产和植被恢复的限制因子，也是决定土壤生产力的一个重要因素，开展土壤水分的研究对元谋干热河谷生态恢复具有重要的指导意义。相关学者虽然对元谋干热区的土壤水分、植被类型、地形地貌及结构等作了研究［1－3］，但对灌溉条件下采取必要措施来保持土壤水分的研究不多。本文主要根据2010年云南严重干旱，开展灌溉水条件下，采取地表盖草和盖膜措施抑制地面水分（包含灌溉地表积水）的蒸发，保水保墒，增加辣木人工林样地土壤水分，提高辣木人工林保存率及生产力，从而为本区农业生产及辣木人工林旱季抗旱节水提供理论依据和参考。

1 试验对象与方法

1.1 研究区概况

试验地位于元谋县黄瓜园镇，属典型金沙江干热河谷气候［4］，样地一位于北纬25°50′42″，东经101°49′19″，海拔1073 m。样地二位于北纬25°51′10″，东经101°49′01″，海拔1129 m。2009年9月－2010年4月平均气温19.5℃，最高32.7℃，最低6.6℃。地表平均温度22.9℃，最高57.4℃，最低4.9℃。降雨少蒸发量大，7个月降雨量为28.8mm，蒸发量759.8 mm，是降雨量的26.4倍，干旱严重。样地0－20cm土层深有机质质量分数0.838%，全氮质量分数0.072%，速效磷35.9mg／kg，速效钾103.0mg／kg，pH值7.11。20－40cm土层深有机质质量分数0.508%，全氮质量分数0.086%，速效磷40.9mg／kg，速效钾132.00mg／kg，pH 值7.24。

1.2 试验材料

1.2.1 试验设计 本试验以辣木（Moringa oleifera Lam）人工林地为研究对象，辣木株行距为2m×2m。试验设置2个处理，设置盖草［以扭黄茅草（Heteropogon contortus）为主］和盖白色薄膜2种模式，树体四周覆盖，2个样地，3个重复，每个处理设2个CK。为防止灌溉水外流，在辣木树体周围80cm设置20cm土埂，辣木树体四周80cm盖膜，盖干草5kg／株，厚度15～20cm。其中:样地一为2龄辣木树，沙壤土，每株辣木树四周灌溉水量为100kg（49761 .2ml／m2）。样地二为幼龄辣木树（栽植8个月），0－10cm为沙土，下面为黏土，每株辣木树四周灌溉水量为50kg（24880 .6ml／m2）。

1.2.2 试验方法与观测指标 试验于2010年2月1日灌溉，2月2日后用相应的材料覆盖。之后每10 d天离辣木树体40cm处3个不同方向烘干法测定0－20cm、20－40cm土层土壤含水量（烘干法测定为质量百分比）。试验地土壤养分农业部农产品质量监督检验测试中心（昆明）提供。测定数据采用 Microsoft Excel软件对数据进行计算和处理，数据均采用3个重复的平均值。观测不同覆盖措施，辣木在试验期间萌发期、初花期及现荚期。手持GPS测定仪测定试验地的地理位置，2009年9月－2010年4月气象要素由元谋县气象局提供。

2 结果与分析

2.1 树体周围盖草对土壤水分变化的影响

从表1可看出，盖草模式中，土壤经过草覆盖后表层土壤水分得到有效保持，两种土壤质地的土壤水分明显高于CK1。在0－20cm土层，样地一10d的土壤水分高于对照2.6%～3.4%，样地二10d的土壤水分高于对照1.8%～4.6%。同理，土层20－40 cm研究结果与0－20cm土层结论较一致，见表1、表3。土壤经过草覆盖后，土壤水分变化相对稳定，表层的土壤水分很均匀，0－20cm土层20d的土壤水分变化为7.9%～7.2%～7.0%，20－40cm土层20d的土壤水分变化由9.3%～9.3%～8.9%；而CK1区土壤表层随外界条件而变化幅度大，0－20 cm土层20d的土壤水分变化为5.2%～4.5%～3.6%，20－40cm土层20d的土壤水分变化为8.7%～6.2%～6.1%。同理，样地二与样地一结论一致。不同的土壤质地也存在明显的土壤水分差异，同样盖草条件下，样地二表层沙土的粒径孔隙大，土壤中的自由水和束缚水传输活动受外界环境影响敏感，保水效果差，因此从开始水分蒸发较快［5］，20d的土壤水分变化为6.0%～4.2%～2.8%。深层黏质土比较紧实，土壤水分稳定性好，变化幅度小，在深层次的土壤中保水能力稍强于沙壤土。而样地一沙壤土保水效果好一些，因此土壤水分从开始水分蒸发较慢，而且变化不大，0－20cm土层20d的土壤水分变化为7.9%～7.2%～7.0%。

表1 盖草模式下两个样地不同土壤层次含水量 %

表2 盖膜模式下两个样地不同土壤层次含水量 %

表3 不同处理不同土层10d土壤平均含水量变化值%

2.2 树体四周盖膜对土壤水分变化的影响

盖膜以白色薄膜单层压盖，主要起到保水、增加地表温度作用。通过盖膜措施处理后，土壤水分含量明显提高。从表2中可以看出，盖膜模式中，土壤经过膜覆盖后表层水分含量能得到有效保护，两种土壤质地的土壤水分明显高于CK1。在0－20cm土层，样地一10d的土壤水分高于对照1.2%～4.6%，样地二10d的土壤水分高于对照1.8%～4.7%。同理，土层20－40cm研究结果与0－20cm土层结论较一致。而且样地一和样地二在10d土壤水分与对照相比较由高向低，见表2、表3。可能是因为盖膜情况下温度升高，土壤水分蒸发也快，因此，样地1和样地2土壤表层0－20cm土壤水分在30d内变化幅度大，而在土壤层20－40cm及无覆盖条件下土壤水分在30d内变化不大。而从表1－3看出，在膜覆盖条件下的保水效果均高于任何处理，原因可能是经过盖膜措施后，一方面膜最大限度阻止了土壤水分蒸发。另一方面，升高了地面的温度，加大了地面水分的蒸发量，致使表层土壤水分蒸发加快，蒸发的水分凝集膜底，冷却后又回到地表，导致土壤表层水分含量均高于盖草模式，形成水－气体－热－土壤［6］的循环。

表4 各处理与对照两个种植样地不同土壤层次平均含水量 %

2.3 不同处理土壤含水量

从表1－2、表4可看出，2010年由于降雨量少蒸发量大，因此土壤表层土壤水分改变相应高。无论是样地一或样地二，无灌溉样地土壤水分极低。以样地一为例分析，在0－20cm土层，两个样地土壤水分为1.0%～1.4%，而灌溉后未覆盖的土壤水分为3.6%～5.2%，灌溉后草覆盖的土壤水分为7.0%～7.9%，膜覆盖的土壤水分为4.8%～9.8%。同理，土层20－40cm研究结果与0－20cm土层结论较一致。因此，严重干旱季节应适当灌溉1～2次，确保辣木正常生长。

2.4 不同处理对辣木生育期的影响

从表5可以看出，灌溉与否及不同的覆盖措施均对辣木的物候期具有一定影响。辣木样地一，种熟期在12月－翌年2月，因此2－3月是辣木的萌发期。不同的处理措施其萌发期也具有差异，灌溉条件增加土壤湿度及作物生长所需水分，萌发期比未灌溉条件较早20～25d，灌溉＋覆盖较灌溉＋无覆盖早10d；初花期灌溉＋覆盖比未灌溉条件较早10～20d，灌溉＋覆盖较灌溉＋无覆盖早5d。对于样地二幼龄辣木，自种植以来为生长期，2－3月辣木生殖生长期。试验结果与样地一较一致，灌溉条件初花期期比未灌溉条件较早25～30d，灌溉＋膜覆盖较灌溉＋无覆盖早5d。

3 结论

（1）两种覆盖保水措施对辣木人工林样地土壤水分均具有一定效果。总体看，膜覆盖条件下的保水效果高于草覆盖膜式，而土壤经过草覆盖后，土壤水分变化相对稳定，表层的土壤水分很均匀。在覆盖模式选择上，盖膜处理保水效果虽高于盖草措施，但易损坏，不及时处理可能影响农田环境，属短期断续覆盖。盖草模式前期保持土壤水分，后期草杆还田，增加土壤肥力，可作长期覆盖模式。加上元谋干热河谷草被在植被中占90%以上［8－9］，是一种可就地选材，成本低、实用、操作性强的模式。

（2）试验表明两种覆盖保水措施对辣木物候均有影响。干热河谷旱坡地辣木人工林灌溉后经过地表覆盖措施后，一方面土壤水分即有不同程度的增加，另一方面辣木生育期也相应提前，可促进辣木开花结实，提高单位面积辣木生长量及种子产量。

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