覆蓋下作物蒸發(fā)影響要素

精品文檔-下載后可編輯覆蓋下作物蒸發(fā)影響要素1材料與方法

1．1研究區(qū)概況及試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)在石羊河流域的武威市中心灌溉試驗(yàn)站。該站位于武威市涼州區(qū)城區(qū)東，海拔1581m，地下水埋深40m左右，土壤以黏土、壤土和沙土為主。多年平均降水量180．9mm，蒸發(fā)量1901．8mm，降水量年內(nèi)分布極不均勻，全年日照2618．8h，無霜期155d，平均風(fēng)速2．68m／s，屬典型的大陸性溫帶干旱氣候。

試驗(yàn)種植春小麥，設(shè)置地膜覆蓋（FM）和秸稈覆蓋（SM）2種處理，各處理設(shè)置3次重復(fù)，共6個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積為3．0m×12．6m，南北向種植春小麥。試區(qū)周圍設(shè)置1．5m寬的保護(hù)區(qū)，每二小區(qū)之間設(shè)置1．0m寬的隔離帶。地膜覆蓋采用平畦覆蓋方式，覆蓋率為85％，秸稈覆蓋材料為春小麥秸稈，覆蓋量為3000kg／hm2，播種后均勻覆蓋農(nóng)田表層。小麥生育期內(nèi)對(duì)各小區(qū)均進(jìn)行灌溉，當(dāng)0～80cm土層的平均土壤含水率下降至田間持水率的70．0％時(shí)，采用管道灌溉，灌水定額為1050m3／hm2。

1．2觀測項(xiàng)目與方法

春小麥于3月21日播種，7月22日收割結(jié)束。觀測期從4月4日開始，至7月23日結(jié)束。觀測項(xiàng)目包括棵間蒸發(fā)、土壤水分、土壤溫度、作物株高以及試驗(yàn)區(qū)氣象要素等。其中，棵間蒸發(fā)采用微型蒸發(fā)儀（Mi－cro－Lysimeter，ML）測定，根據(jù)文獻(xiàn)［5］在石羊河流域關(guān)于ML的應(yīng)用研究，選用直徑10．0cm，高15．0cm，PVC材料制作的紗布封底微型蒸發(fā)儀。

ML每隔3d更換土體，測試所用土體均為相應(yīng)試驗(yàn)小區(qū)的原狀土。

如遇灌溉或降水，重新安裝ML并記錄相應(yīng)質(zhì)量。微型蒸發(fā)儀每日早晨08：00采用精度為0．01g的電子天平稱量，前1天質(zhì)量減去后1天質(zhì)量視為土壤蒸發(fā)值。由于ML表面積為78．54cm2，所以，稱量前后1．0g的質(zhì)量差相當(dāng)于0．127mm棵間蒸發(fā)量。土壤含水率采用烘干法每隔5d監(jiān)測，分別測定表層以下10、20、30、40、60和80cm的土壤含水率。此外，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)安裝6支地溫計(jì)，生育期內(nèi)每天08：00、14：00和20：00分別測定土壤表層（0cm）以及表層以下5、10、15、20和25cm處的土壤溫度。分別在春小麥各個(gè)生長階段測定作物株高。氣象參數(shù)采用試驗(yàn)站的自動(dòng)氣象站觀測數(shù)據(jù)。

影響因素分析參照文獻(xiàn)［6］介紹的通徑分析法，分別選取大氣因子、土壤因子和作物因子，研究各因子對(duì)春小麥棵間蒸發(fā)的作用過程和影響程度。

2結(jié)果與分析

2．1棵間蒸發(fā)變化過程

從圖1可以看出，春小麥在不同覆蓋材料的棵間蒸發(fā)變化過程基本一致，且地膜覆蓋的高于秸稈覆蓋。

經(jīng)計(jì)算，地膜覆蓋和秸稈覆蓋條件下的日平均棵間蒸發(fā)量分別為1．09和0．83mm／d。從圖1還可以看出，開始觀測后的20d左右，不同處理?xiàng)l件下的棵間蒸發(fā)日變化趨勢不一致，但其后不同覆蓋條件下的棵間蒸發(fā)變化趨勢基本接近。同時(shí)，對(duì)不同覆蓋材料下的逐日棵間蒸發(fā)進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，認(rèn)為地膜覆蓋條件下的棵間蒸發(fā)極顯著高于秸稈覆蓋（p＜0．01），說明試驗(yàn)區(qū)秸稈覆蓋具有相對(duì)地膜較好的抑制土壤蒸發(fā)的作用。

2．2影響棵間蒸發(fā)的因子篩選

影響棵間蒸發(fā)的大氣因素較多，其中，土壤熱通量（G）的是衡量土壤能量的一個(gè)重要指標(biāo)，也是表征土壤－大氣能量交換的主要物理參量。選取土壤熱通量作為影響棵間蒸發(fā)的大氣因子。土壤熱通量的計(jì)算方法較多，選取FAO推薦的計(jì)算公式，試驗(yàn)區(qū)土壤熱通量模擬曲線方程可表示為正弦曲線形式，其擬合方程可表示為：分別選取每隔5d的80cm以內(nèi)土壤含水率（SW）及相應(yīng)時(shí)段0～25cm深度日平均土壤溫度（ST），作為表征影響棵間蒸發(fā)的土壤因子。不同覆蓋材料下0～20cm深度的逐日土壤溫度變化過程如圖2所示。

從圖2可以看出，不同覆蓋材料下土壤溫度變化趨勢一致，但秸稈覆蓋的低于地膜覆蓋。配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈覆蓋0～20cm逐日土壤溫度顯著低于地膜覆蓋（p＜0．05）。

影響棵間蒸發(fā)的作物因素較多，如葉面積指數(shù)、光合作用強(qiáng)度等，但葉面積指數(shù)等參數(shù)的測量需要一定的外部環(huán)境，觀測誤差較大。而作物株高（h）一方面具有監(jiān)測方便、測定精度較高的特點(diǎn)，另一方面，作物株高也可以較好地反映出作物與農(nóng)田水分散失之間的關(guān)系，所以，此處選取春小麥株高作為影響棵間蒸發(fā)的作物因子。春小麥生長期的各階段分別測定作物株高，為了與其他因子同步分析，需要建立不同覆蓋條件下株高隨時(shí)間變化的關(guān)系，并以此為依據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)日期不同覆蓋條件下的春小麥株高數(shù)據(jù)。

分析認(rèn)為，不同覆蓋條件下株高隨時(shí)間變化的關(guān)系可表示為：2．3各因子對(duì)棵間蒸發(fā)的作用過程采用通徑分析法，首先建立各因子與棵間蒸發(fā)的相關(guān)系數(shù)矩陣，見表1。

從表1可以看出，地膜覆蓋下，土壤水分與棵間蒸發(fā)顯著相關(guān)，其他因子與棵間蒸發(fā)之間的相關(guān)性均不顯著；秸稈覆蓋條件下，除土壤溫度外，其他因子與棵間蒸發(fā)之間均極顯著相關(guān)。但由于相關(guān)系數(shù)僅反映了不同因子對(duì)棵間蒸發(fā)的總影響，并不能確定某一因子對(duì)棵間蒸發(fā)的直接作用及其通過其他因子對(duì)棵間蒸發(fā)的間接影響。所以，應(yīng)進(jìn)一步研究各因子的作用機(jī)理。

復(fù)相關(guān)系數(shù)顯著性臨界值為R0．05＝0．6410，R0．01＝0．7235。地膜覆蓋條件下，R2＝0．6288，復(fù)相關(guān)系數(shù)R＝0．7925＞R0．01；秸稈覆蓋條件下，R2＝0．7321，復(fù)相關(guān)系數(shù)R＝0．8556＞R0．01?？梢?，地膜覆蓋和秸稈覆蓋條件下通徑分析均極顯著。

經(jīng)查“t分布雙側(cè)分位點(diǎn)表”，t0．05＝2．11，t0．01＝2．90。地膜覆蓋：tG＝－1．491，tST＝2．931，tSW＝0．794，th＝－0．110；秸稈覆蓋：tG＝0．249，tST＝0．568，tSW＝4．622，th＝－1．682。因此，地膜覆蓋條件下，土壤溫度的通徑極顯著，秸稈覆蓋條件下土壤含水率的通徑極顯著。不同覆蓋材料春小麥棵間蒸發(fā)影響因子通徑分析結(jié)果見表2。

從表2可以看出，地膜覆蓋條件下，土壤熱通量（G）對(duì)春小麥棵間蒸具有極顯著的負(fù)作用，而與土壤溫度（ST）的正相關(guān)減小了土壤水分（SW）、作物株高（h）的負(fù)相關(guān)作用，因而G對(duì)棵間蒸發(fā)的總影響不顯著。

ST對(duì)棵間蒸發(fā)的直接作用是顯著的，但由于G、h負(fù)相關(guān)抵消了SW的正向間接作用，因而ST對(duì)棵間蒸發(fā)總體影響不顯著。

SW對(duì)棵間蒸發(fā)的直接作用不顯著，但通過G、ST、h的正向間接作用，導(dǎo)致其對(duì)棵間蒸發(fā)具有極顯著的影響。

h對(duì)棵間蒸發(fā)的具有直接的負(fù)作用，且通過G、SW的間接關(guān)系均為負(fù)相關(guān)，但受ST的正向作用制約，導(dǎo)致h對(duì)棵間蒸發(fā)的總影響不顯著?？梢?，地膜覆蓋條件下ST對(duì)棵間蒸發(fā)是及其重要的因素，也是一個(gè)限制性因素。

秸稈覆蓋條件下，G與棵間蒸發(fā)的直接作用不顯著，但它與SW、h負(fù)相關(guān)，且與ST的正相關(guān)作用較小，因而造成G對(duì)棵間蒸發(fā)具有極顯著的總影響。

ST對(duì)棵間蒸發(fā)的直接作用也不顯著，且其通過SW、h的間接負(fù)作用抵消了G對(duì)其的正向作用，因此，ST對(duì)棵間蒸發(fā)的總影響不顯著。

SW對(duì)棵間蒸發(fā)具有極顯著的直接作用，且由于h的正向作用抵消了G和ST的負(fù)面影響，因此，SW對(duì)棵間蒸發(fā)產(chǎn)生極顯著的影響。

h對(duì)棵間蒸發(fā)具有直接的負(fù)作用，并且通過SW的間接負(fù)作用較強(qiáng)，導(dǎo)致h對(duì)棵間蒸發(fā)具有極顯著的負(fù)面影響。

綜合分析可見，秸稈覆蓋條件下，SW是影響和限制春小麥棵間蒸發(fā)的因素，對(duì)棵間蒸發(fā)具有極顯著的直接作用和影響。

3結(jié)論

1）研究區(qū)春小麥地膜覆蓋和秸稈覆蓋條件下的逐日平均棵間蒸發(fā)量分別為1．09和0．83mm／d。地膜覆蓋條件下的逐日棵間蒸發(fā)顯著高于秸稈覆蓋。2）石羊河流域春小麥地膜覆蓋條件下土壤溫度顯著高于秸稈覆蓋。3）通過綜合分析大氣因子、土壤因子和作物因子，認(rèn)為土壤因子是影響春小麥農(nóng)田覆蓋條件下棵間蒸發(fā)的主要因子。地膜覆蓋條件下，土壤溫度是影響干旱區(qū)春小麥棵間蒸發(fā)的重要因素和限制因素；秸稈覆蓋條件下，土壤水分是制約春小麥棵間蒸發(fā)的主要因素。4）干旱區(qū)地膜覆蓋條件下，采用相關(guān)措施降低春