宁南山区降雨集流渗灌条件下红梅杏园土壤水热动态及蒸散研究

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宁南山区属于黄土高原传统雨养农业地区,水资源短缺是制约该地区经济发展的主要因素之一。红梅杏树根系发达、固土保水能力强、果实营养丰富、经济价值高,发展红梅杏产业,是宁南山区建设生态环境与脱贫致富双赢的需要。针对目前研究区红梅杏树“无效降水无法到达作物根系、蒸渗损失大、降水有效利用率低”等特点,提出“降雨集流渗灌技术”,此方法不仅拦蓄降雨径流、覆膜保墒、保持水土、诱导根系深扎、提高根系抗旱性,而且造价低廉、技术简单,更易被果农接受,因而在我国干旱半干旱地区果林灌溉中应用前景广阔。研究该技术应用引起的土壤水热及树体生长指标变化、土壤生理生态效应及土壤蒸发对制定与红梅杏降水条件相适应的果园管理措施、水分管理制度、实现宁南山区红梅杏产业生态、经济持续健康发展具有重要现实意义。通过对3年生红梅杏树0~45cm 土层土壤水热、生长指标、土壤蒸发量进行了测定和分析,取得到了以下研究结果:(1)降雨集流渗灌系统(FM)对大于1.4mm短历时中雨强降雨和中雨等无效降雨都能被渗灌器收集并利用,可有效改善红梅杏根区深度0~45cm 土层土壤贮水量。土壤相对含水量模型训练期内模拟结果较好,L10D25处RMSE为0.64579%,L10D35处RMSE为1.6542%。(2)5cm、20cm、40cm三个深度土壤温度变化趋势一致,随着大气温度而波动。在整个生育期内,降雨集流渗灌处理5cm、20cm、40cm的平均土壤温度分别高出对照处理2.39℃、1.87℃、0.97℃,两种处理的温差随土壤深度的增大而减小。土壤温度日差幅也随土壤深度的增加而逐渐减小,随着气温与太阳辐射急剧下降,土壤温度显著下降。(3)综合3个生长指标,FM(降雨集流渗灌系统)处理树高、冠幅、地径的中位数分别为3.6m、2.5 m、46.31mm;CK(裸地)为2.75m、1.65 m和 37.02 mm;平均值FM较 CK 处理分别高出 23.43%、32.77%、21.07%。(4)3种不同雨量环境因素前两个轴对土壤含水量影响的解释度较高,FM(降雨集流渗灌)处理解释了前两个轴的土壤含水量变化的99.54%、90.56%和94.41%,CK(裸地)处理解释了 96.35%、96.92%和94.45%。使用蒙特卡罗检验表明,在FM处理中,孔隙度和粘粒含量是控制整个土壤剖面中土壤含水量空间分布的主导因素,粘粒含量是影响CK处理中土壤贮水量的主要原因。(5)各处理表层0~2cm 土壤含水率随时间的变化而减小,土壤含水率为E3>E2>E1(覆膜不开孔>覆膜开孔>不覆膜)。E1、E2和E3累计蒸发量分别为17 mm、8 mm和5.3mm,蒸发强度表现为E1>E2>E3。计算得出覆膜不开孔土壤总蒸发阻力显著高于覆膜开孔土壤蒸发阻力。
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