鄭　健，王　燕，王笑宇，任倩慧，李志軍

(1.蘭州理工大學(xué)西部能源與環(huán)境研究中心， 甘肅 蘭州 730050； 2.蘭州理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，

甘肅 蘭州 730050； 3.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

?

覆膜開(kāi)孔條件下植物混摻對(duì)土壤蒸發(fā)的影響

鄭健1，2，王燕2，王笑宇1，2，任倩慧1，2，李志軍3

(1.蘭州理工大學(xué)西部能源與環(huán)境研究中心， 甘肅 蘭州 730050； 2.蘭州理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，

甘肅 蘭州 730050； 3.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 楊凌 712100)

摘要：為探討覆膜開(kāi)孔條件下植物混摻對(duì)土壤蒸發(fā)規(guī)律的影響，測(cè)定了不同植物混摻物(玉米葉和玉米芯)、土壤容重(1.35 g·cm-3和1.40 g·cm-3)、膜孔直徑(2、4 cm和6 cm)在植物混摻比例為1%時(shí)的土壤水分?jǐn)U散率、土壤水分特征曲線(xiàn)和土壤累計(jì)蒸發(fā)量。結(jié)果表明：相同土壤容重條件下的土壤水分?jǐn)U散率呈現(xiàn)1%玉米芯>純土>1%玉米葉；純土及同種植物混摻物相同混摻比例處理中，土壤水分?jǐn)U散率均表現(xiàn)為土壤容重1.35 g·cm-3處理高于1.40 g·cm-3處理；低吸力階段，各處理土壤含水率下降較快，土壤水分特征曲線(xiàn)較陡，隨土壤水吸力逐漸增大，曲線(xiàn)呈現(xiàn)變緩趨勢(shì)；在相同土壤水吸力下，各添加植物混摻物處理的土壤含水率均高于純土處理；不同土壤容重的土壤累計(jì)蒸發(fā)量呈現(xiàn)1%玉米芯>1%玉米葉>純土；各處理土壤累計(jì)蒸發(fā)量隨膜孔直徑變化呈現(xiàn)出6 cm>4 cm>2 cm的規(guī)律；相同膜孔直徑條件下，各處理土壤累計(jì)蒸發(fā)量均表現(xiàn)為土壤容重為1.40 g·cm-3的處理高于1.35 g·cm-3處理。

關(guān)鍵詞：植物混摻物；膜孔直徑；土壤水分?jǐn)U散率；土壤水分特征曲線(xiàn)；累計(jì)蒸發(fā)量

土面蒸發(fā)是造成土壤水分損失、導(dǎo)致干旱的一個(gè)重要因素。它是指土壤中的水分沿土壤孔隙以水汽的形式逸入大氣的過(guò)程。中國(guó)西北地區(qū)干旱少雨、氣候干燥、地表蒸發(fā)量大，農(nóng)田土壤以砂壤土居多，該類(lèi)土壤具有通氣透水性較好，易于耕種的特點(diǎn)，但其保水能力較差，土溫變化快，制約了人們對(duì)它的利用[1]。地膜覆蓋技術(shù)不僅可提高地溫，保持土壤水分，提高作物產(chǎn)量，而且可抑制土壤鹽分表聚，成為干旱、半干旱及鹽漬化地區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的主要途徑[2-6]。然而，田間不可能是完全覆膜情況，種植、灌溉等都需要在膜上開(kāi)孔，破壞了地膜覆蓋的密閉性，成為土壤水分蒸發(fā)的主要通道[7-8]。研究表明在土壤中混摻不同的介質(zhì)會(huì)對(duì)土壤理化性質(zhì)、保水特性產(chǎn)生影響。馬鑫等研究表明在不同質(zhì)地土壤中加入不同粒徑的保水劑，會(huì)對(duì)土壤吸水、失水、累計(jì)蒸發(fā)量產(chǎn)生不同程度的影響[9]。宋日權(quán)等的研究表明在砂壤土淺層添加不同粘土量會(huì)對(duì)土壤蒸發(fā)速率、累計(jì)蒸發(fā)量、土壤剖面含水率產(chǎn)生影響[10]。秸稈還田技術(shù)作為大田的主要農(nóng)藝措施之一，也已經(jīng)成為改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、發(fā)展現(xiàn)代灌溉農(nóng)業(yè)、旱作農(nóng)業(yè)的重大措施[11]。它能有效改善土壤物理結(jié)構(gòu)，提高土壤孔隙度，增加土壤的持水能力，有利于更新土壤有機(jī)質(zhì)，保持和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的儲(chǔ)量，提高土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[12-14]。王珍等的研究結(jié)果表明，小麥長(zhǎng)秸稈處理加入土壤后顯著降低土壤入滲能力；粉碎氨化后的小麥秸稈較對(duì)照處理及粉碎秸稈處理能顯著增加土壤穩(wěn)定入滲率、土壤累積入滲量[15]。鄭健等針對(duì)不同植物混摻物、植物混摻物不同混摻比例、不同埋深條件下的入滲蒸發(fā)情況進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，添加一定比例植物混摻物的土體能有效延長(zhǎng)水分對(duì)耕層土壤的濕潤(rùn)，延長(zhǎng)水分在耕層的滯留時(shí)間；玉米芯的吸水保水能力強(qiáng)于玉米葉，而玉米葉的阻滯水分蒸發(fā)的能力優(yōu)于玉米芯[16-18]。

在實(shí)際農(nóng)田耕作中的農(nóng)業(yè)措施均先將秸稈粉碎，翻入土壤中，然后進(jìn)行覆膜種植，兩種技術(shù)措施同時(shí)存在，使得研究植物混摻條件下的膜孔蒸發(fā)問(wèn)題不可回避。本文通過(guò)設(shè)置不同的土壤容重、膜孔直徑和植物混摻物類(lèi)型，開(kāi)展土壤水分蒸發(fā)試驗(yàn)，分析不同處理對(duì)土壤水分蒸發(fā)的影響。

1材料與方法

1.1供試樣品

試驗(yàn)土壤采自甘肅景泰地區(qū)，土壤風(fēng)干后采用土壤篩進(jìn)行土壤粒徑分析，結(jié)果見(jiàn)表1。供試土壤屬于砂壤土，俗稱(chēng)黃綿土。試驗(yàn)所用植物混摻物玉米芯和玉米葉，取自甘肅景泰地區(qū)，品種為正德305，試驗(yàn)前將玉米芯風(fēng)干后粉碎成2 cm×2 cm×2 cm大小，玉米葉風(fēng)干后粉碎成2 cm×2 cm大小。試驗(yàn)覆膜采用常規(guī)農(nóng)田用薄膜。

表1　供試土壤粒徑分析

1.2試驗(yàn)裝置

1.2.1土壤水分?jǐn)U散率測(cè)定裝置試驗(yàn)裝置水平入滲段用總長(zhǎng)24 cm，內(nèi)徑5 cm的有機(jī)玻璃管制成，分為3個(gè)部分：水室段2 cm、濾層段和試樣段22 cm。濾層段用濾紙代替，試樣段由20個(gè)1 cm長(zhǎng)的圓環(huán)組成，便于拆卸裝取土樣。測(cè)定時(shí)用馬氏瓶供水，以控制進(jìn)水端水位恒定(如圖1所示)。

注：1.馬氏瓶；2.水室；3.過(guò)濾層；4.土樁。

Note: 1.Mariotte bottle; 2.Water chamber; 3.Filter layer; 4.Soil column.

圖1水平入滲試驗(yàn)裝置示意圖

Fig.1Schematic diagram of test equipment

1.2.2蒸發(fā)試驗(yàn)裝置蒸發(fā)試驗(yàn)裝置包括土柱和加熱系統(tǒng)，見(jiàn)圖2。為減少土壤與外界環(huán)境的熱交換，土柱用高(h)為80 cm，內(nèi)徑8.5 cm的有機(jī)玻璃制成。用250W遠(yuǎn)紅外燈加熱，蒸發(fā)過(guò)程中燈距土面25 cm。室溫維持在20℃±0.5℃。

圖2試驗(yàn)裝置示意圖

Fig.2Schematic diagram of test equipment

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)與測(cè)定

1.3.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)包括：土壤水分?jǐn)U散率、土壤水分特征曲線(xiàn)和土壤蒸發(fā)試驗(yàn)。各試驗(yàn)均設(shè)置2種混摻物(玉米芯與玉米葉)，設(shè)置混摻比例為1%(植物混摻物占土壤質(zhì)量百分比)，土壤容重1.35 g·cm-3和1.40 g·cm-3。其中，土壤水分?jǐn)U散率、土壤水分特征曲線(xiàn)以純土(CK)為對(duì)照；土壤蒸發(fā)試驗(yàn)時(shí)在土體表面覆膜，設(shè)置孔徑尺寸為2 cm、4 cm和6 cm，混摻層設(shè)置在0～5 cm(土表面為起點(diǎn))，以無(wú)覆蓋、無(wú)植物混摻物作為對(duì)照。每組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，取平均值。

1.3.2測(cè)定方法土壤水分?jǐn)U散率和土壤水分特征曲線(xiàn)試驗(yàn)均為周期短、受環(huán)境因素影響較小的技術(shù)指標(biāo)性試驗(yàn)，在西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。土壤水分?jǐn)U散率試驗(yàn)，將土壤與混摻物攪拌均勻，分層(2 cm)裝入試驗(yàn)裝置；試驗(yàn)過(guò)程中，記錄濕潤(rùn)鋒到達(dá)各環(huán)的歷時(shí)及相應(yīng)馬氏瓶中水的刻度；當(dāng)濕潤(rùn)鋒前進(jìn)至土柱長(zhǎng)度的4/5時(shí)停止供水，并記錄結(jié)束供水時(shí)間及相應(yīng)水位，并從濕潤(rùn)鋒開(kāi)始，按環(huán)取土，采用烘干法測(cè)定每環(huán)的土壤質(zhì)量含水率，獲得土柱的土壤質(zhì)量含水率分布，并按相應(yīng)方法計(jì)算非飽和土壤水分?jǐn)U散率[19]。土壤水分特征曲線(xiàn)采用高速恒溫冷凍離心機(jī)(日立CR21G)測(cè)定，將準(zhǔn)備好的試驗(yàn)材料按設(shè)定處理均勻裝填于設(shè)備專(zhuān)用的4套裝置中，并在試驗(yàn)開(kāi)始前將其置于水中進(jìn)行飽和處理。通過(guò)設(shè)置不同的轉(zhuǎn)速和時(shí)間換算成土壤水吸力，土壤水吸力測(cè)定點(diǎn)為1、10、30、50、80、100、300、500、700 kPa。在一個(gè)吸力完成后，將環(huán)刀中離心脫離的水去除后稱(chēng)重，計(jì)算土壤質(zhì)量含水率，每個(gè)吸力對(duì)應(yīng)一個(gè)土壤質(zhì)量含水率。離心結(jié)束后將供試土壤放入恒溫干燥箱內(nèi)，在105℃下烘8 h，稱(chēng)重并計(jì)算土壤質(zhì)量含水率，并將每個(gè)土壤水吸力對(duì)應(yīng)的重量含水率換算成體積含水率，繪制土壤水分特征曲線(xiàn)。

土壤蒸發(fā)試驗(yàn)在蘭州理工大學(xué)西部能源與環(huán)境研究中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。為使水分在土柱內(nèi)分布均勻，于試驗(yàn)開(kāi)始的前一天晚上每個(gè)土柱注水600 ml，次日8∶30開(kāi)始試驗(yàn)，18∶30試驗(yàn)結(jié)束。每組試驗(yàn)進(jìn)行3 d，第一天每2 h測(cè)定一次，后兩天每4 h測(cè)定一次。試驗(yàn)采用稱(chēng)重法測(cè)定土壤蒸發(fā)量，試驗(yàn)過(guò)程中按測(cè)定時(shí)間將土柱放在電子天平(LP2102，靈敏度,0.01 g)上稱(chēng)重，測(cè)定土柱質(zhì)量在蒸發(fā)過(guò)程中的變化。

2結(jié)果與分析

2.1植物混摻物對(duì)土壤水分?jǐn)U散率的影響

圖3為不同土壤容重混摻玉米葉和玉米芯后土壤水分?jǐn)U散率的變化規(guī)律，可以看出土壤水分?jǐn)U散率受到植物混摻物的影響較大，相同土壤容重條件下土壤水分?jǐn)U散率呈現(xiàn)1%玉米芯>CK>1%玉米葉，表明混摻玉米芯增大了水流擴(kuò)散速率，而玉米葉的混摻對(duì)土壤水分?jǐn)U散產(chǎn)生了一定的阻礙作用。純土及同種植物混摻物相同混摻比例處理中，土壤水分?jǐn)U散率均表現(xiàn)為土壤容重1.35 g·cm-3處理高于1.40 g·cm-3處理。其主要原因是由于1%玉米芯混摻量較小，水分通過(guò)玉米芯邊壁的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)大于玉米芯的吸水效應(yīng)，使得土壤有效孔隙增大，導(dǎo)致土壤水分?jǐn)U散率提高；1%玉米葉處理由于植物混摻物的加入使土壤在一定的設(shè)計(jì)容重條件下孔隙率降低，同時(shí)玉米葉的片狀結(jié)構(gòu)增加了土壤的滲徑，且一定的吸水能力對(duì)土壤水分?jǐn)U散運(yùn)動(dòng)也產(chǎn)生了阻礙，使土壤水分?jǐn)U散率大幅度下降；土壤容重對(duì)同一質(zhì)地土壤入滲能力的影響是通過(guò)對(duì)孔隙狀況的影響實(shí)現(xiàn)的，在相同類(lèi)型的土壤中，土壤容重越小，孔隙度越大，非飽和土壤水分?jǐn)U散率則越大，土壤容重變小，相對(duì)來(lái)說(shuō)土壤水分在土粒表面和土粒之間的空隙增加，縮短了實(shí)際土壤水分?jǐn)U散的途徑，因而非飽和土壤水分?jǐn)U散率也隨之增加。

圖3混摻物對(duì)土壤水分?jǐn)U散率的影響

Fig.3Impacts of additive on soil moisture diffusivity

2.2植物混摻物對(duì)土壤水分特征曲線(xiàn)的影響

試驗(yàn)測(cè)得不同處理土壤水分特征曲線(xiàn)如圖4所示，由圖可知：(1) 不同處理在低吸力階段土壤含水率下降較快，土壤水分特征曲線(xiàn)較陡，隨土壤水吸力逐漸增大，曲線(xiàn)呈現(xiàn)變緩趨勢(shì)，但各處理之間存在一定差異；(2) 在相同土壤水吸力下，各添加植物混摻物處理的土壤含水率均高于純土處理。上述結(jié)果表明在土壤中添加一定比例的植物混摻物可以提高土壤的保水能力。初步分析其形成原因，在低吸力階段，土壤含水率減小較快，排水主要在大孔隙中進(jìn)行；隨著吸力增大，水分特征曲線(xiàn)逐漸變緩，土體排水也由大孔隙排水轉(zhuǎn)為中小孔隙排水；在吸力較高階段，只有小孔隙中能保留部分水分，土體對(duì)水分吸持能力較強(qiáng)，土壤含水率變化較小，曲線(xiàn)形態(tài)趨于平緩。各植物混摻物處理之間呈現(xiàn)差異，說(shuō)明植物混摻物的加入對(duì)土壤孔隙大小分布有一定影響，提高了土壤的保水能力。

圖4不同處理下土壤水分特征曲線(xiàn)

Fig.4Soil water characteristic curve under different treatments

2.3植物混摻物對(duì)不同孔徑土壤累計(jì)蒸發(fā)量的影響

圖5為不同處理在不同膜孔直徑條件下的累計(jì)蒸發(fā)量特征，從圖中可以看出：(1) 土壤容重為1.35 g·cm-3和1.40 g·cm-3的各處理在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的土壤累計(jì)蒸發(fā)量均呈現(xiàn)1%玉米芯>1%玉米葉>純土；(2) 在不同孔徑條件下，1%玉米芯混摻處理試驗(yàn)前段(0～10 h)其土壤累計(jì)蒸發(fā)量均小于1%玉米葉處理，中后段(10～56 h)土壤累計(jì)蒸發(fā)量增加較快，逐漸超過(guò)1%玉米葉處理，最終形成最高的土壤累計(jì)蒸發(fā)量。初步分析形成該規(guī)律的主要原因?yàn)椋?1) 設(shè)置的植物混摻層位于土壤的表層，試驗(yàn)過(guò)程中最先受到穩(wěn)定熱源的影響，同時(shí)植物混摻物本身含有較高的水量，隨試驗(yàn)的進(jìn)程，處于表層的混摻層失水速度逐漸加快，使得在不同孔徑條件下，植物混摻物處理最終的土壤累計(jì)蒸發(fā)量均大于純土處理；(2) 玉米葉的片狀結(jié)構(gòu)其自身的吸水性低于玉米芯的顆粒結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)過(guò)程中失水較快，使得在初始階段1%玉米葉處理的土壤累計(jì)蒸發(fā)量高于1%玉米芯處理，但隨著試驗(yàn)的進(jìn)程，玉米葉的片狀結(jié)構(gòu)增加了水分蒸發(fā)的路徑，阻礙了土壤水分?jǐn)U散運(yùn)動(dòng)，降低了土壤蒸發(fā)量，而玉米芯的顆粒結(jié)構(gòu)使得水分通過(guò)玉米芯邊壁的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)大于玉米芯的吸水效應(yīng)，使得土壤有效孔隙增大，同時(shí)玉米芯自身吸水能力較強(qiáng)，在穩(wěn)定蒸發(fā)條件下處于表層的玉米芯快速失水，導(dǎo)致中后期土壤水蒸發(fā)量增大。

2.4膜孔直徑對(duì)土壤累計(jì)蒸發(fā)量的影響

試驗(yàn)測(cè)定不同膜孔直徑對(duì)土壤累積蒸發(fā)量變化規(guī)律如圖6所示，由圖可知：(1) 純土處理、1%玉米葉和1%玉米芯混摻處理，在不同土壤容重條件下，其土壤累計(jì)蒸發(fā)量隨膜孔直徑的變化均呈現(xiàn)6 cm>4 cm>2 cm，這與李毅等得出的土壤蒸發(fā)量隨覆膜開(kāi)孔率的增加而增大的規(guī)律有較好一致性[7]；(2) 相同膜孔直徑條件下，各處理土壤累計(jì)蒸發(fā)量均表現(xiàn)為土壤容重1.40 g·cm-3處理高于1.35 g·cm-3處理。形成上述規(guī)律的主要原因初步分析為：(1) 膜孔直徑的增加，使土壤受穩(wěn)定熱源影響的面積增大，土壤蒸發(fā)面積也隨之增加，使得相同條件下土壤累計(jì)蒸發(fā)量隨膜孔直徑的增加而增大；(2) 相同類(lèi)型土壤，土壤容重越大，孔隙度越小，入滲過(guò)程越慢，水分容易集中在土層上部。而現(xiàn)有的研究結(jié)果也表明在土壤中添加一定比例的植物混摻物可以有效增加水分的水平濕潤(rùn)距離， 降低垂直入滲深度， 植物混摻層的設(shè)置對(duì)阻滯土壤水分下滲， 提高局部土壤含水率具有較好的效果[15]。因此， 當(dāng)蒸發(fā)試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)， 上部土壤易受到穩(wěn)定熱源的影響， 形成試驗(yàn)中容重大的土壤其累計(jì)蒸發(fā)量高于土壤容重較小的土壤。

圖5　植物混摻物對(duì)土壤累計(jì)蒸發(fā)量的影響

圖6膜孔直徑對(duì)土壤累計(jì)蒸發(fā)量的影響

Fig.6Impacts of film hole diameter on the accumulative soil evaporation

3討論與結(jié)論

土壤水分?jǐn)U散率受質(zhì)地、粘粒含量、土壤密度、孔隙度和有機(jī)質(zhì)等諸多因素的影響[20]。在不同生境及同一生境不同土層的土壤水分?jǐn)U散率會(huì)產(chǎn)生較大差異，且具有較高的空間異質(zhì)性[21]。本研究結(jié)果表明在不同土壤容重條件下土壤水分?jǐn)U散率均表現(xiàn)為容重1.35 g·cm-3處理高于1.40 g·cm-3處理，說(shuō)明土壤容重大，土體結(jié)構(gòu)緊實(shí)，減小了土壤的水分?jǐn)U散；土壤中混摻玉米芯增大了土壤水?dāng)U散速率，而玉米葉的混摻對(duì)土壤水分?jǐn)U散產(chǎn)生了一定的阻礙作用，在相同土壤容重條件下土壤水分?jǐn)U散率呈現(xiàn)1%玉米芯>純土>1%玉米葉，說(shuō)明植物混摻物的結(jié)構(gòu)特征(玉米葉為片狀結(jié)構(gòu)，而玉米芯為顆粒狀結(jié)構(gòu))對(duì)土壤生境的改變有所影響，是影響土壤水分?jǐn)U散率又一重要因子。

土壤水分特征曲線(xiàn)表述了土壤含水率與吸力之間的關(guān)系，對(duì)研究土壤水分的有效性、土壤水分運(yùn)動(dòng)溶質(zhì)運(yùn)移等有重要的作用，且土壤水分特征曲線(xiàn)的影響因素較多、關(guān)系復(fù)雜。不同施肥措施和不同土壤鹽分均會(huì)對(duì)土壤水分特征曲線(xiàn)產(chǎn)生影響[22-23]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同土壤水吸力下，各添加植物混摻物處理的土壤含水率均高于純土處理，說(shuō)明玉米芯和玉米葉的加入能有效提高土壤水分有效性，改善土壤保水能力。

土壤蒸發(fā)量的大小主要受氣象因素(包括太陽(yáng)輻射、氣溫、空氣濕度和風(fēng)速等)和土壤理化性質(zhì)、土壤含水率及其空間分布的影響[24]。不同粒徑植物混摻物的加入對(duì)土壤吸、失水特性會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響[9]。在本試驗(yàn)中，不同土壤容重的土壤累計(jì)蒸發(fā)量均呈現(xiàn)1%玉米芯>1%玉米葉>純土，且隨膜孔直徑的變化土壤累計(jì)蒸發(fā)量呈現(xiàn)6 cm>4 cm>2 cm；相同膜孔直徑條件下，各處理土壤累計(jì)蒸發(fā)量均表現(xiàn)為土壤容重1.40 g·cm-3處理高于1.35 g·cm-3處理。土壤蒸發(fā)試驗(yàn)在相同環(huán)境條件下進(jìn)行，說(shuō)明玉米芯和玉米葉的混摻改變了土壤的理化性質(zhì)，而覆膜條件也影響了土壤與大氣接觸的界面條件，同時(shí)土壤容重對(duì)土壤累計(jì)蒸發(fā)量的影響也表明，土壤容重的增大減小了土壤中大孔隙的比例，降低了土壤蒸發(fā)。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]萬(wàn)吉祥.秸稈混摻對(duì)甘肅景泰砂壤土水鹽運(yùn)移規(guī)律的影響[D].蘭州:蘭州理工大學(xué),2013.

[2]杜社妮,白崗栓,于健,等．沙封覆膜種植孔促進(jìn)鹽堿地油葵生長(zhǎng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014,30(5):82-90．

[3]Yang Q D, Zuo H C, Xiao X, et al. Modelling the effects of plastic mulch on water, heat and CO2fluxes over cropland in an arid region[J]. Journal of Hydrology, 2012,452-453:102-118.

[4]Liu C A, Jin S L, Zhou L M, et al. Effects of plastic film mulch and tillage on maize productivity and soil parameters[J]. European Journal of Agronomy , 2009,31(4);241-249.

[5]Zhang S L, Li P R, Yang X Y, et al. Effects of tillage and plastic mulch on soil water, growth and yield of spring-sown maize[J]. Soil and Tillage Research, 2011,112(1):92-97.

[6]Hou X Y, Wang F X, Han J J, et al. Duration of plastic mulch for potato growth under drip irrigation in an arid region of Northwest China[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2010,150(1):115-121.

[7]李毅,邵明安,王文焰,等.覆膜不同開(kāi)孔程度蒸發(fā)條件下土壤水熱變化動(dòng)態(tài)研究[J].土壤學(xué)報(bào),2004,41(3);387-393.

[8]李毅,任鑫,司炳成.覆膜開(kāi)孔條件下層狀土壤蒸發(fā)的水熱運(yùn)移[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào),2012,30(6):738-744.

[9]馬鑫,魏占民,于健,等.保水劑粒徑與不同質(zhì)地土壤吸、失水特性的相關(guān)關(guān)系[J].水土保持學(xué)報(bào),2014,28(1):270-275.

[10]宋日權(quán),于健,史吉?jiǎng)?等.內(nèi)蒙古砂壤土淺層摻粘對(duì)土壤蒸發(fā)影響的研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2014,33(4/5):278-282.

[11]解文艷,樊貴盛,周懷平,等.秸稈還田方式對(duì)旱地玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2011,42(11):60-67.

[12]Kasteel R, Garnier P, Vachier P, et al. Dye tracer infiltration in the plough layer after straw incorporation[J]. Geoderma, 2007,137(3/4):360-369.

[13]Sonnleitner R, Lorbeer E, Schinne F. Effects of straw, vegetable oil and whey on physical and microbiological properties of a chernozem[J]. Applied Soil Ecology, 2003,22(3):195-204.

[14]Cabile, S D M S, Angeles O R, Johnson-Beebout S E, et al. Faster residue decomposition of brittle stem rice mutant due to finer breakage during threshing[J]. Soil & Tillage Research, 2008,98(2):211-216.

[15]王珍,馮浩.秸稈不同還田方式對(duì)土壤入滲特性及持水能力的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(4):75-80.

[16]王燕,鄭健,冀宏,等.植物混摻物對(duì)甘肅景泰砂壤土入滲過(guò)程的影響[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2010,41(1):63-67.

[17]鄭健,王燕,蔡煥杰,等.植物混摻土壤水分特征曲線(xiàn)及擬合模型分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2014,45(5):107-112.

[18]鄭健,萬(wàn)吉祥,趙廷紅,等.植物混摻物對(duì)甘肅景泰砂壤土蒸發(fā)的影響[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014,40(1):54-58.

[19]雷志棟,楊詩(shī)秀,謝森傳.土壤水動(dòng)力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1988：232-235.

[20]田丹,屈忠義,勾芒芒,等.生物炭對(duì)不同質(zhì)地土壤水分?jǐn)U散率的影響及機(jī)理分析[J].土壤通報(bào),2013,44(6):1374-1378.

[21]姚淑霞,趙傳成,張銅會(huì),等.科爾沁沙地不同生境土壤水分?jǐn)U散率[J].生態(tài)學(xué)雜志,2014,33(4):867-873.

[22]高會(huì)議,郭勝利,劉文兆,等.不同施肥土壤水分特征曲線(xiàn)空間變異[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2014,45(6):161-165.

[23]譚霄,伍靖?jìng)?李大成,等.鹽分對(duì)土壤水分特征曲線(xiàn)的影響[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2014,33(4/5):228-232.

[24]張建國(guó),趙英,徐新文,等.極端干旱區(qū)咸水灌溉下流沙壓埋的減蒸抑鹽效應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2014,25(5):1415-1421.

Evaporation from soil with plant additive under perforated plastic mulch conditions

ZHENG Jian1,2, WANG Yan2, WANG Xiao-yu1,2, REN Qian-hui1,2, LI Zhi-jun3

(1.ChinaWesternResearchCenterofEnergy&Environment,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou,Gansu730050,China;

2.CollegeofEnergy&PowerEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou,Gansu730050,China;

3.KeyLaboratoryofAgriculturalSoilandWaterEngineeringinAridandSemiaridAreas,MinistryofEducation,

NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

Abstract：To explore characteristics of evaporation from soil with plant additive under perforated plastic mulch conditions, this paper carried out research on soil water diffusivity, soil-water characteristic curve and soil accumulative evaporation of soil with 1% plant additive under different conditions. The treatments included different plant additives, soil bulk density and perforated diameters. Two plant additives including maize cobs and maize leaves with a soil bulk density of 1.35 g·cm-3and 1.40 g·cm-3were considered. Meanwhile, three hole diameters on the plastic mulches were also investigated in this study. The results showed that soil water diffusivity in soil followed the following law: 1% maize cob additive>pure soil>soil with 1% maize leaf additive. For both treatments by pure soil and soil with the same plant additive, the soil water diffusivity with 1.35 g·cm-3soil bulk density were higher than that with 1.40 g·cm-3density. During low suction stage, soil water content was decreased rapidly, and the soil-water characteristic curve showed a steep trend. With the increase of soil water suction, soil-water characteristic curve was slowing down gradually. Under the same soil water suction condition, soil water content with all treatments containing plant additive was higher than that with pure soil. The accumulative evaporation in different soil bulk densities displayed the following trend: soil with 1% maize cob additive>1% maize leaf additive>pure soil, and it also presented the following trend in different hole diameters on the plastic mulches as 6 cm>4 cm>2 cm. In all treatments, soil accumulative evaporation in 1.40 g·cm-3soil bulk density was higher than that in 1.35 g·cm-3.

Keywords:plant additive; filmed hole diameter; soil water diffusivity; soil-water characteristic curve; accumulative evaporation

中圖分類(lèi)號(hào)：S152.7+3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

作者簡(jiǎn)介：鄭健(1981—)，男，甘肅會(huì)寧人，博士，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)水土工程方面的研究。 E-mail:zhj16822@126.com。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51369014)；甘肅省教育廳科研項(xiàng)目(2013A-038)；蘭州理工大學(xué)紅柳青年教師培養(yǎng)計(jì)劃(Q201413)

收稿日期：2014-11-19

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.01.01

文章編號(hào)：1000-7601(2016)01-0001-06