地布覆盖对榛树根际土壤温湿度的影响

曹 阳,梁锁兴,侯东梅,席海源,张明丽

(山西农业大学 果树研究所,山西 太谷 030815)

平欧杂交榛以优良的品质和较高的营养价值与经济价值,深受消费者的青睐,且具有抗寒性强、适应性广的特点,已经成为我国大果榛子栽培的主打品种[1]。山西省作为榛子生产区之一,拥有丰富的光热资源,具有高产的能量基础,但该地区年降雨量少,年内降水时空分布不均,且平欧榛引种山西后,发现在冬春降水量少时,极易导致树体抽条,加之榛树属于浅根性丛生型树种,95%的榛园无灌溉条件,水分的严重亏缺成为平欧杂交榛在山西地区规模化和优质高产亟待解决的问题。

针对水资源短缺的严峻形势,目前国内外果树生产中主要采用覆盖栽培的方式。覆盖栽培是农业生产中接纳雨水、蓄水保墒、实现有机旱作节水农业的重要技术措施,也是克服水资源短缺,实现农业可持续发展的必然选择[2]。有学者针对覆盖材料进行了研究[3-5],但主要针对的苹果、枣和桃等树种[6,7];此外,地面覆盖对土壤温湿度的研究也主要集中在夏秋季节,而在山西地区有关园艺地布覆盖对于冬春季节土壤温湿度的影响尚未见系统报道。

本文以平欧杂交榛不同品种树体为研究对象,探究园艺地布覆盖条件下榛树根际冬春季节土壤水分和温度的变化情况,以期为指导种植实践,完善园艺地布覆盖技术提供理论依据,更好地为华北旱地榛子生产服务。

1 材料与方法

1.1 试验场地

试验场地选择在山西农业大学果树研究所榛子园内(37°25′N,112°25′E),年均气温9.8℃,极端最高气温38.2℃,极端最低气温-25.3℃,年降水量456 mm,无霜期176 d[8]。

1.2 试验设计

试验选用7年生结果树,在榛子资源圃内以未覆盖园艺地布的榛树树盘为对照,选取距离地表15 cm和30 cm的地下2个测定点,用CK15和CK30表示。覆盖地布为试验组,选取相同深度测定点,用P15和P30表示,每组设置3个重复。

1.3 试验方法

采用宽0.8 m、厚0.2 mm的黑色塑料地布覆盖于树干两侧和树盘,常规田间管理措施。资源圃内在覆盖地布之前(11月中旬)人工灌水1次,于11月底铺设地布,试验期间不再灌水。试验于2020年12月13日至2021年7月1日进行,期间每隔10 d用威海精讯畅通电子科技有限公司生产的485型RS-WS-N01-TR-1土壤温度水分变送器记录各点温湿度,并计算日平均温湿度。

1.4 数据分析

采用Excel和SPSS 18.0进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同土层的土壤湿度

由图1可知,覆盖园艺地布下15 cm和30 cm土层土壤湿度均高于CK处理下相同土层土壤湿度,土壤湿度呈降低、升高、降低的变化趋势。且P15处理下土壤湿度明显高于其他3个处理,平均湿度为13.2%,比CK15提高了4.87%。试验至2021年4月22日,土壤湿度达到最大,为18.2%;增幅最大出现在2021年6月21日,为8.2%。P30的土壤湿度从2月开始高于CK30,平均提高了2.45%。由图2可知,从土层土壤湿度变化幅度看,P30低于P15,但P30 的土壤湿度变化比较平稳,最大变幅为4.1%;P15的土壤相对湿度变幅最大,为7.8%。

图1 不同处理的土壤湿度变化

图2 地布覆盖后不同土层的土壤湿度变化幅度

2.2 不同土层的土壤温度

由图3可知,土壤温度的变化随着气温的变化而变化。试验期间,土温呈先降低、后升高的变化趋势,且覆盖地布的不同土层温度均高于未覆盖的相应土层温度。纵向比较可知,从2021年1月22日起,P15处理土层温度开始高于P30土层温度,未覆盖地布的则比其推迟20 d左右,且土温低于0℃的时期仅持续10 d左右,比CK处理下减少了30 d左右。P30在试验期间土温一直保持在0℃以上,CK30的土温低于0℃持续30 d左右,从2月11日土温才回升至0℃以上。4个处理中,土温最低和最高均出现在P15,分别为-2.1℃和28.2℃。由图4可知,P15的土层温度比P30的变化幅度大,且主要集中在5月22日前,其后土温变幅较为平稳;其中P15 土层温度变幅最大为5.4℃,P30最大变幅为3.6℃。

图4 地布覆盖后不同土层的土壤温度变化幅度

3 讨论

地布覆盖改变了土壤内部水分的移动方式,阻断了土壤水分蒸发和水汽交换,增大了水分蒸发阻力,提高了土壤蓄水保墒性能[9];除此之外,地布覆盖削弱了因地表径流带来的土壤养分流失,更好地保持了土壤水分[10]。果树地布覆盖蓄水保墒效应虽已被大量的研究证实[11],但其影响效应因覆盖材料、方式、时间以及土壤类型等不同而异[12-16]。本研究中,覆盖园艺地布下15 cm和30 cm土层土壤湿度均高于CK处理组,且P15处理下土壤湿度最高,为13.2%,与郑悦等的研究结果一致[17]。本试验发现土壤湿度呈降低、上升、下降的趋势,该结果可能是由于土温影响,试验前期土壤呈冻土状态,导致监测的土壤水分降低,2月土温开始回升,加之自然降雨增多,土壤湿度开始上升。榛树较其他树种萌动较早,每年4-5月进入快速生长期,对水分的需求量也快速增加;而此期间降雨量较少,园艺地布由于孔隙度小,对土壤和大气的水气阻拦作用强,所以在5月左右的土壤含水量略有下降。

本研究中,覆盖园艺地布下不同土层温度均高于未覆盖的相应土层温度,且可减少冻土时间约30 d;覆盖园艺地布30 cm土层温度均在0℃以上,15 cm土层温度最大提高了5.4℃,30 cm土层最大提高了3.6℃;这与前人的研究结果一致[18,19]。此结果可能是由于地温受近地面气温变化影响较大,试验前期气温处于全年最低,所以土温呈降低趋势,且土温最低出现在P15处理组,这可能是由于覆盖可阻拦土壤与太阳辐射的直接接触,减少了辐射能的接受与吸收。翌年2月左右气温开始回升,加之园艺地布覆盖减少了地面热辐射的散失,从而使地温高于未覆盖处理的土壤温度。