资源描述：
《砂田西瓜不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究_陈士辉》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
第25卷第3期中国沙漠Vol.25No.32005年5月JOURNALOFDESERTRESEARCHMay2005文章编号:10002694X(2005)0320433204砂田西瓜不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究1222陈士辉,谢忠奎,王亚军,魏兴琥(1.甘肃农业大学,甘肃兰州730070;2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃兰州730000)摘要:为分析不同粒径砂砾石对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发的影响,2004年在位于黄土高原西北部的皋兰县境内进行了不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究,结果证明:砂砾石粒径大小对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发有显著影响,粒径2～5mm覆盖处理的蒸散量显著低于粒径5～20mm和20～60mm处理,但与不覆砂的对照没有显著差异。粒径愈大,砂田土壤蒸发愈多,土壤蒸发在西瓜田总蒸散中占的比例愈高。覆砂能够有效减少土壤蒸发,未覆砂处理全生育期土壤蒸发耗水占西瓜蒸散的4017%,而覆砂处理仅占总蒸散的1718%～25%。西瓜田覆砂加覆膜,土壤蒸发比不覆盖田减少78～9317mm,比仅覆砂不覆膜田减少1619～2613mm。不同粒径砂砾石处理之间的产量差异不显著,但水分生产率有显著差异,2～5mm粒径砂砾石覆盖处理的水分生产率显著高于20～60mm粒径处理。但砂砾石粒径减小,砂田西瓜的含糖量降低。研究结果还证明,西瓜田覆砂能有效地提高其产量,含糖量和水分生产率,适合砂田覆盖的砂砾石粒径以5～20mm为宜。关键词:西瓜;砾石覆盖;土壤蒸发;蒸散中图分类号:S157.9文献标识码:A砂田是我国一种古老的抗旱栽培方式。近年所皋兰生态与农业试验站(36°13′N,103°47′E)。来,随气候干旱化趋势加重和水资源短缺的影响,该该站位于黄土高原西北部的皋兰县境内,海拔1800项技术受到愈来愈多的重视。国内外学者对砂砾石m左右,年降雨量263mm(皋兰县30a平均),降雨[1,2][3,4]的覆盖耕作方式、增温效应、水分入渗与蒸变率很大,最大年降水量为39214mm,最小年降水[4～7][8,9]散、补灌增产效果等进行了大量研究。许多量为15419mm,70%的降雨分布在5～9月。年平[10～15]学者认为,砾石和砂覆盖能有效地减少土壤蒸均气温711℃,月平均最低气温为-911℃(1月),月发,提高土壤水分,增加砂田作物产量和水分生产平均最高气温为2017℃(7月)。>0℃的年积温为[12]率。王亚军等人的研究认为,黄土高原西北部砂332415℃。年潜在蒸发量为93016mm。年平均日田西瓜的蒸散量为210～298mm,不同的降雨年照时数为276811h。土壤有机质含量019%～型,蒸散量不同,降雨多,蒸散量增加;砂田西瓜的水111%,全氮0107%～0109%,全钾1198%～2110%,分生产率显著高于非砂田西瓜。Nachergaele等-1速效磷7～10mg·kg,速效钾120～160mg·[5]人在瑞士南部地区的研究认为,砾石覆盖不但增-1-3kg,0～150cm土壤容重1124～1127g·cm。加了土壤温度,也增加了葡萄园土壤的蒸散。虽然,国内外学者对砂砾石和砾石覆盖的水分效应有许多1.2试验设计研究,但对土壤蒸发的抑制效果缺乏定量的观测和本试验以西瓜田覆盖砂砾石粒径的大小作为设分析,砂砾石粒径大小对土壤蒸发和蒸散的作用效计因子,共设四个处理,分别是:沙石粒径2～5mm应也很少研究。本项研究就是通过对不同粒径砂砾(A)、5～20mm(B),20～60mm(C)和对照(CK)四石覆盖西瓜田土壤蒸发和蒸散的观测,比较不同粒径的砂砾石覆盖对土壤蒸发的抑制效果。个处理,其中覆盖砂砾石处理即覆砂又覆膜,对照处理不覆砂仅覆膜。区组内各处理随机排列,三次重1试验设计及研究方法复。小区面积214m×7m。每小区覆砂厚度6cm,种植西瓜4行,行距60cm,株距100cm。播前扒开1.1试验区基本情况-2砂砾石层,施用化肥和有机肥,施鸡粪2215t·hm,-2-2试验设在中国科学院寒区旱区环境与工程研究二氨228kg·hm,尿素74kg·hm。然后疏松土收稿日期:2004205220;改回日期:2004207228基金项目:中国科学院农办项目(NK十五2C209)资助作者简介:陈士辉(1964─),男(汉族),江苏启东人,在读博士,耕作与作物栽培学专业。E2mail:wxhcas@lzb.ac.cn©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net 434中国沙漠25卷壤,打穴播种,参试品种为西农八号。播好后,每小区为121mm,其中单次降水量大小3mm的10次,占覆两幅宽111m,厚01012mm的地膜。所有降水事件的5818%,大于3mm的降水量为114mm,占总降水量的9412%(图1)。1.3测定项目和方法1.3.1土壤水分测定从播种到收获期每10d用烘干法测定一次土壤水分,每小区在膜下和两幅膜之间各取两个样点,测定深度116m。在0～20cm土层每10cm取一个样,40cm以下每20cm取一个样,样品用千分之一电子天平称重后,在烘箱中105℃条件下烘24h,然后称干重,计算土壤含水量。图12004年西瓜生育期降水量分布1.3.2土壤蒸发量测定Fig.1Distributionofrainfallduringwatermelongrowthperiodin2004在每个小区中间的膜下和膜侧各放两个高15cm、直径11cm、底部密封、内装原状土的小Lysim22.2蒸散量和土壤蒸发eter,覆砂小区在原状土上面用细纱网装6cm厚的砂砾石,覆在小Lysimeter内的原状土上面。西瓜从表1可看出,砂砾石粒径对砂田西瓜的蒸散出苗前至成熟期,每天8:00时用千分之一的电子秤量有显著影响(P<0105),粒径2～5mm覆盖处理进行称重,记载每天的土壤蒸发量(E),覆砂小区每的蒸散量显著低于粒径5～20mm和20～60mm4d、对照小区每2a更换一次原状土。处理,但与不覆砂的对照没有显著差异。粒径5～1.3.3农田蒸散量的计算20mm和20～60mm覆盖处理的蒸散量也没有显采用农田水分平衡法计算西瓜田间实际蒸散量著差别,但显著高于不覆砂的对照。大粒径砂砾石(ET)。由于没有灌溉,降雨量小,土壤水分测定深覆盖的西瓜更多地利用了土壤中的贮水。度大,且地下水位在100m以下,试验区不会产生深表1西瓜田的蒸散量和土壤蒸发层渗漏和地下水补给。因此,适用计算本试验田间Tab.1Evaporationandevapotranspirationinwatermelonfield蒸散量的农田水分平衡方程为:粒径降雨量土壤贮水蒸散量土壤蒸发3蒸发与蒸变化量ET=P±AW/mm/mm/mm/mm/mm散比/%式中:P为生育期内降雨水量;AW为某一时段农田2～512126.7147.7a26.3a17.85～2012146.7167.7b32.5b19.4土壤贮水变化量。20～6012154.0171.0b42.8c25.01.3.4西瓜产量、品质及水分利用效率的计算CK12127.8148.8a60.5d40.7西瓜座瓜后,统计每小区的西瓜数,并作标记。每个处理的土壤蒸发量=膜下蒸发量×覆膜面积占总面积的比值+膜间蒸发量×不覆膜面积占总面积的比值7月26日以后开始采收,采收的西瓜单个称重,每小区选5个西瓜用手持测糖仪测定含糖量。利用下从表1还可看出,不同粒径覆盖处理的土壤蒸式计算水分生产率。发量不同,粒径愈小,土壤蒸发愈少,粒径2～5mmWUE=Y/ET处理的土壤蒸发仅为粒径20～60mm处理的-2-16114%。覆砂可以显著减少土壤蒸发,4个处理中,式中:WUE为水分生产率(kg·hm·mm);Y为西瓜产量(kg·hm-2);ET为西瓜田蒸散量未覆砂的对照土壤蒸发量最高,显著高于3个覆砂(mm)。处理,对照的土壤蒸发比20～60mm粒径覆盖处理对西瓜产量和水分利用率进行方差分析,比较多1717mm、高4113%,比2～5mm粒径处理多最小显著性差异(LSD)。3412mm,高13010%。由于覆砂显著减少了土壤蒸发,因而覆砂处理2结果与分析土壤蒸发占总蒸散量的百分比明显低于未覆砂处理(表1),未覆砂处理全生育期土壤蒸发耗水占西瓜总2.1生育期降水量蒸散的4017%,而覆砂处理仅占总蒸散的1718%～西瓜生育期(4月25日到7月26日)总降水量25%,且砂砾石粒径愈大,土壤蒸发占的比例愈大。©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net 3期陈士辉等:砂田西瓜不同粒径砂砾石覆盖的水分效应研究435覆砂和覆膜均可有效地减少土壤蒸发,砂田西2.3西瓜的产量、品质和水分生产率瓜在种植行既覆砂又覆膜,可更大程度地抑制土壤西瓜覆砂有显著的增产效果,但不同砂砾石粒蒸发。从表2可看出,西瓜田覆砂加覆膜,土壤蒸发径处理之间无显著差异(表3),大粒径砂砾石覆盖比不覆盖田减少78～9317mm,而覆砂加覆膜比仅虽可提高土壤温度,但土壤蒸发量较大,水分胁迫程覆砂不覆膜田的土壤蒸发只减少1619～2613mm。度较高,与小粒径砂砾石覆盖相比,产量没有明显的相对于覆砂处理而言,不覆砂处理覆膜后对土壤蒸增加。但由于大粒径砂砾石有更强的升温作用,因发的抑制作用更明显,不覆砂处理覆膜比不覆膜土而,20～60mm砂砾石覆盖处理的含糖量最高,达壤蒸发减少6712mm,高于所有覆砂处理,覆膜与到11%。未覆盖砂的对照由于结瓜晚,单瓜重量不覆膜的比值为0141,低于所有覆砂处理,说明砂小,且成熟不好,含糖量很低。另外,粒径的大小对田覆膜对土壤蒸发的抑制效果不如土地覆膜显著,砂田西瓜的水分生产率有显著影响,粒径愈大,水分可能与覆砂后地面不平整,地膜不能紧贴地面有关。生产率愈低,2～5mm的砂田西瓜水分生产率显著表2砂田及土地西瓜小区覆膜与不覆膜高于粒径20～60mm的处理。砂砾石粒径增大,增部分土壤蒸发的比较加了土壤的无效蒸发,使水分利用率下降。另外,不Tab.2Comparisonofevaporationbetweensoilmulched覆砂的对照,其水分生产率低于所有覆砂处理。withgravel2sand,plasticfilmandthecontrolfield表3西瓜的产量、含糖量和水分生产率粒径覆盖地膜比对照不覆盖比对照覆膜与不Tab.3Watermelonyield,solublecarbohydratecontent减少地膜减少/mm/mm/%/mm/%覆膜的比andwateruseefficiencyofdifferenttreatedfields2～523.852.640.765.40.58粒径产量含糖量水分生产率/mm/(kg·m-2)/%/(kg·m-2)5～2028.543.354.853.40.5220～6039.521.56148.10.642～533330a1022.5aCK50.3117.50.435～2035964a10.321.4ab20～6032468a1119.0b图2比较了粒径5～20mm处理和对照处理的CK14985b9.010.1c西瓜蒸散量和土壤蒸发。从图中可看出,虽然对照处理的土壤蒸发在生育期的大部分时段均高于覆砂3结论处理,但与蒸散量相比,两个处理不同时段的土壤蒸(1)砂砾石粒径大小对砂田西瓜蒸散量和土壤发变化较小。在西瓜生育前期,土壤蒸发和蒸散相蒸发有显著影响,粒径2～5mm覆盖处理的蒸散量差不大,在生育中后期,土壤蒸发与蒸散的差距逐渐显著低于粒径5～20mm和20～60mm处理,但与增大。造成这种差距的主要原因与西瓜生育中后期不覆砂的对照没有显著差异。粒径愈大,砂田土壤叶面积逐渐增大,蒸腾量的增加有关。另外,对照处蒸发愈多,粒径2～5mm处理的土壤蒸发仅为粒径理的蒸散量在生育前期高于覆砂处理,而生育期后20～60mm处理的6114%。砂砾石粒径愈大,土壤期低于覆砂处理,说明不覆砂的西瓜田前期土壤蒸蒸发在西瓜田总蒸散中占的比例愈高。发耗水太多,土壤水分太低,限制了作物后期对水分(2)覆砂能够有效减少土壤蒸发,未覆砂处理的吸收,也降低了作物的生产力。全生育期土壤蒸发耗水占西瓜蒸散的4017%,而覆砂处理仅占总蒸散的1718%～25%。西瓜田即覆砂又覆膜,可更大程度地抑制土壤蒸发。西瓜田覆砂加覆膜,土壤蒸发比不覆盖田减少78～9317mm,比仅覆砂不覆膜田减少1619～2613mm。(3)不同粒径砂砾石处理之间的产量差异不显著,但水分生产率有显著差异,2～5mm粒径砂砾石覆盖处理的水分生产率显著高于20～60mm粒图2覆砂与对照的蒸散量及土壤蒸发的比较径处理。但砂砾石粒径减小,砂田西瓜的含糖量降Fig.2Comparisonofevaporationandevapotranspiration低。另外,不覆砂的对照处理,其产量、含糖量和水betweengravel2sandmulchingsoilandthecontrolfield分生产率均低于覆砂处理。©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net 436中国沙漠25卷2002.192-197.参考文献(References):[9]王天送,苏贺昌,杨世维.兰州地区砂田土壤的水分特征[J].干旱地区农业研究,1991,(1):66-69.[1]宋凤斌,戴俊荣.干旱胁近下秸秆覆盖增强玉米耐旱性的研究[10]WangYajun,XieZhongkui,LiFengmin,etal.Theeffectof[J].中国沙漠,2001,21(1):58-61.supplementalirrigationonwatermelon(Citrulluslanatus)pro2[2]王俊,李凤民,贾宇,等.半干旱地区播前灌溉和地膜覆盖对春ductioningravelandsandmulchedfieldsintheLoessPlateau小麦产量形成的影响[J].中国沙漠,2004,24(1):77-82.ofNorthwestChina[J].Agric.WaterManage.,2004,69[3]胡恒觉,等.我国砂田免耕法[A].耕作制度论文集[C].北(1):29-41.京:农业出版社,1981.206-217.[11]田媛,李晓玲,李凤民,等.砂田集雨补灌对西瓜产量和土壤水[4]贾登云,曾希琳,张永洋,等.籽用西瓜旱砂田覆膜栽培技术分的影响[J].中国沙漠,2003,23(4):459-463.试验[J].中国西瓜甜瓜,1998,(1):20-21.[12]王亚军,谢忠奎,张志山,等.甘肃砂田西瓜覆盖补灌效应研究[5]NachtergaeleJ,PoesenJW,VanWesemaelB.Gravelmulc2[J].中国沙漠,2003,23(3):300-305.hinginvineyardsofsouthernSwitzerland[J].SoilandTill2[13]ChorikiRT,HideJC,DrallLL,etal.RockandgravelageResearch,1998,46:51-59.mulchaidinmoisturestorage[J].CropsandSoils,1964,16:[6]LambJ,ChapmanJE.Effectofsurfacestonesonerosion,e224.vaporation,soiltemperatureandsoilmoisture[J].Journalof[14]FairbornML,CluffCB.UsegraveltosavewaterforcropstheAmericanSocietyofAgronomy,1943,35:567-578.[J].CropandSoilMagazine,1974,(April-May):15-[7]WilliamJ,GaleRW.Sandyfieldstraditionalfarmingforwa217.terconservationinChina[J].JournalofSoilandWaterCon2[15]ModaihshAS,HortonR,KirkhamD.Soilwaterevapora2servation,1993,48:474-477.tionsuppressionbysandmulches[J].SoilScience,1985,[8]LiXY,ZhangRL,GongJD,etal.Soilandwateraccumu2139:357-361.lationbygravelandsandmulchesinwesternloessplateauofnorthwestChina[C].12thISCOConferenceProceedings,MoistureStorageEffectofGravelMulchwithDifferentGrainSizeonWatermelonfield1222CHENShi2hui,XIEZhong2kui,WANGYa2jun,WEIXing2hu(1.GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730000,China;2.ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringIn2stitute,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China)Abstract:WeconductedtrialtostudythemoisturestorageeffectofgravelmulchwithdifferentgrainsizeonwatermelonfieldintheLoessPlateauofnorthwestChinain2004.Thetrialinvolvedfourlevelsofgravelandsanddiameter:2～5mm(A),5～20mm(B),20～60mm(C)andnogravelandsandmulching(con2trol).Alloftreatmentswererandomizedwiththreereplications.Therewasasignificantdifferenceinevap2otranspirationandevaporationamountsamongtreatments.ThetreatmentAhadsignificantlylessevapo2transpirationthanBandC,however,itwasnotsignificantlydifferenttothecontrol.Evaporationanditsra2tioinevapotranspirationincreasedwithgraveldiameterincreasing.Somulchingwithgravel2sandcouldde2creasesoilevaporationinwatermelonfield.Theratioofsoilevaporationfromevapotranspirationwas40.7%inthethroughgrowthperiodofwatermelonforcontrol,whereasitwasonly17.8%～25%fortreat2mentsmulchedwithgravel2sand.Fortreatmentsmulchedcombinationwithgravel2sandandplasticfilm,thesoilevaporationreducedby78～93.7mmincomparisonwithnon2mulching,and16.9～26.3mmtomulc2hingonlywithgravel2sand.Theyieldwasnotobviouslydifferentamongtreatments,butwateruseefficien2cy(WUE)significantlychanged;itwasmuchhigherfortreatmentAthanthatfortreatmentC,butthesol2ublecarbohydratecontentlessenedforsmallersizegravel2sandmulching.Thestudyprovedthatmulchingwithgravel2sandcouldincreaseyield,thesolublecarbohydratecontentandWUE.Properdiameterofgrav2el2sandwas5～20mm.Keywords:watermelon(Citrulluslanatus);gravel2sandmulching;soilwater;evaporation;evapotranspi2ration©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net
