辽西半干旱地区油松林休眠期间地表覆盖后土壤中水热条件的变化

于平

(辽宁省生态实验林场,辽宁 朝阳 122000)

我国辽西地区气候干旱，降水少，生态环境比较脆弱，土壤沙化现象严重，不利于造林成活及林木生长。地膜是我国农业、林业很重要的生产资料，其应用被称为一场“白色革命”，林地地表覆膜后可以保墒、提高土壤温度及储水量，调节土壤中的水热条件[1-3]等，因此在我国干旱、半干旱地区林业生产中得到了广泛的应用。目前有关地膜覆盖的效果研究集中在生育期内的土壤中水热条件变化[4]，而干旱地区植物休眠阶段的覆膜效果研究主要是关于土壤的水分变化方面[5]，相关的水热耦合的变化研究相对较少[6,7]。油松的耐旱耐寒能力强，是我国辽西半干旱地区人工造林的首选树种。为了研究油松休眠期间地膜覆盖后对土壤中水热条件的调节效果，为油松休眠期后的生长提供良好条件，特设置了未覆盖的裸地、覆盖黑色地膜、覆盖白色地膜3种处理，比较地膜覆盖后土壤中水分及温度的变化情况。

1 试验方法

1.1 试验地点及材料

试验在朝阳县某林场的10年生油松林内进行。试验材料为聚乙烯白色薄膜、黑色薄膜(厚度均为0.015 mm左右)，均来源于市售；试验仪器有土壤温度检测仪(型号JC-TW，青岛聚创世纪环保科技有限公司)、中子土壤水分仪(型号HA-CS820，北京恒奥德科技有限公司)。

1.2 试验设计

试验处理分为覆盖白膜、覆盖黑膜、裸地不覆盖，以裸地不覆盖处理作为对照(CK)。地膜上插一些小孔(直径约2 mm)。每个处理安排100 m2(10 m×10 m)，3次重复，共9个小区，随机区组排列[7]。

2017年10月中旬到2018年的4月中旬将每个小区周围的土层挖开，内壁隔上1层厚塑料布作为防水膜，避免小区内的土壤与周围土壤发生水热互换，影响试验结果。

1.3 测量内容与方法

根据天气情况于2017年10月15日(土壤未冻结)、11月15日(土壤开始冻结)、2018年1月15日(土壤冻结)、2月30日(土壤开始解冻)、4月15日(土壤完全解冻)随机在每个小区选3个点，测定各处理土层土壤中(地表以下50、100、150、200、250、300、350、400 cm)的含水量，各时间各土层的每个处理的9个点的数据取平均值；分别在2017年10月10-20日(土壤未冻结)、11月10-20日(土壤开始冻结)，2018年1月10-20日(土壤完全冻结)、2月20-30日(土壤解冻)、4月10-20日(土壤完全解冻)选择连续3 d以上的晴天10:00随机在每个小区取3个地点测量15、30、45 cm土层的温度。

2 结果与分析

2.1 地膜覆盖对休眠期油松林地土壤含水量的影响

针对5个不同时段，比较覆盖地膜处理后油松林内土壤含水量变化情况，结果见表1。

表1 油松林休眠期地膜覆盖土壤含水量变化 %

根据表1可以看出，油松休眠期间各覆盖地膜处理在不同时段土壤含水量有所不同。整体来说，覆盖地膜的2个处理土壤中含水量比裸地未覆盖高，在土壤封冻前覆膜处理与对照的土壤含水量之间的差异相对比较小，而土壤封冻后覆膜处理与对照的土壤含水量差异明显增大，且0～400 cm土层中含水量相对于对照更加稳定，说明林间地表覆盖地膜有较好的蓄积雨水的作用，且覆盖黑膜提高土壤表层含水量的效果更加明显。

2.2 地膜覆盖对休眠期油松林地土壤温度的影响

针对5个不同时段，比较地膜覆盖处理后油松林内土壤温度的变化情况。由表2可以看出，随着土壤的逐渐封冻，覆膜处理的土壤温度明显高于未覆膜的处理，15～45 cm土层中以覆盖黑膜的处理土壤温度最高，与覆盖白膜的处理差异不大，但是覆盖黑膜与覆盖白膜的2个处理土壤温度明显高于未覆盖的对照处理；当土壤完全封冻后，未覆膜的对照在15 cm土层中温度在-3.5 ℃，覆盖地膜的2个处理分别比其高1.4、0.9 ℃。综合比较，覆盖地膜可以提高土壤温度，且覆盖黑膜效果更明显。

表2 油松林休眠期地膜覆盖处理土壤温度变化 ℃

3 结论

休眠期油松林地覆膜试验结果表明，在0～400 cm土层中，油松休眠期的各个时段土壤中含水量覆膜处理与对照有不同程度的差异，尤其是土壤完全封冻后，覆膜处理的土壤含水量明显高于未覆膜处理，且以黑膜覆盖的保水效果更佳；地表下15、30、45 cm土层中，覆膜处理的温度高于未覆盖的处理，且覆膜处理的各土层温度变化幅度较小，温度变化趋势较为稳定，以覆盖黑膜效果最好。