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user: 3. 结果与分析 3.1. 不同保水措施对土壤水分的调控 前期研究证明枣林地土壤水分逐月变化明显，且每年有重复的规律，其中经过雨季后9月属于一年中土壤水分最高的月份 [ 26 ] 。我们选取连续三年的9月土壤水分以比较几种保墒措施下最好结果。经过2012年9月、2013年9月和2014年8月连续3个年份测定3种保水措施和对照枣林及山坡农地0~300 cm土层深度的土壤水分，用各处理3年平均土壤体积含水量作图3反映不同保水措施对土壤水分的调控效果。 由图3可见，与对照相比，碎树枝覆盖、保水剂、聚水沟三种措施下的土壤水分均有提高，即不同保水措施对不同深度土层的土壤水分有一定的调控作用，但是调节作用不同。与对照比较，保水剂约在170 cm深处与对照土壤水分线相交后重合，表明保水剂可以提高0~170 cm土壤层次的水分；碎树枝覆盖对照比较，在260 cm深处与对照土壤水分线相交后重合，表明碎树枝覆盖后可以提高0~260 cm土壤层次的水分；聚水沟土壤水分与对照比较显示出在测定范围的0~300 cm土壤层次内都较高，表明聚水沟措施可以提高超过300 cm深度的土壤水分，聚水沟对土壤水分的调控效果明显好于保水剂处理和碎树枝覆盖处理。农地土壤水分常常用来分析林地土壤水分亏缺程度，这里聚水沟处理的土壤水分在0~230 cm范围高于农地，也再次说明聚水沟措施能够提高土壤水分的能力较强。保水剂的主要影响范围与其使用深度有关，而且使用保水剂后遇到降雨入渗时，在保水剂存在层吸收大量水分，形成一个相对高水分层，不利于土壤水分的下渗，所以土壤水分只能在施入保水剂附近一个较小范围得到提升；地表覆盖碎树枝后不会对土壤水分的下渗产生阻碍作用，因此其水分下渗深度大于保水剂措施的，但碎树枝对地表径流的拦蓄作用小于聚水沟，遇到大雨或暴雨产生超渗径流时还是有地表径流发生，也就是会有一部分降雨不能入渗到土壤下面；而聚水沟有较好的拦蓄雨水和径流的作用，不但可以接受全部降雨就地入渗，而且可以拦蓄坡上部的径流，还有其沟底在距离地表30 cm深度位置，也有利于土壤水分向更深处运移，所以较其他措施更能使较多的水分下渗，从而具有更强的土壤水分调控功能。 为了解方差分析即用数学方法证明各层次土壤水分存在的显著性，做表1来做比较。从表1可以看出，在保水剂，树枝覆盖，聚水沟三种不同处理下，土壤水分均有不同程度的提高(与对照相比)，聚水沟 >树枝覆盖 > 保水剂。施用保水剂后，300 cm内土壤含水量的变化在0~140 cm与对照呈显著水平(P < 0.05)，而在140 cm以下，差异不显著(P > 0.05)，说明保水剂对140 cm以上的土壤起到一定的保水作用，而对140 cm以下的土壤含水量几乎没什么影响；树枝覆盖在0~260 cm以内与对照差异性显著(P < 0.05)，在260 cm以下，则差异不显著(P > 0.05)，说明采取树枝覆盖的措施后，对土壤水分的影响更深，能够达到260 cm，较保水剂相比，更能起到保水的作用，这个结果与图3所示结果相同；聚水沟和农田与对照相比，在300 cm以内差异显著(P < 0.05)，说明聚水沟和农田相似，能够有效的提高300 cm内土壤含水量，且影响深度超过300 cm。 3.2. 不同栽植方式对枣树根系深度的调控 栽植方式不同，适宜枣树生长的空间不同，枣树地上部和地下部的生长均会受到影响；而根系的伸长深度会影响到对深层土壤水分的利用。本研究在2012年9月，实地调查了3种栽植方式——包括自然旱作条件下的稀植(株距4~5 m)、旱作矮化密植(株距2~3 m)、生长季节有3次补灌(滴灌)约24 L/株的12年生枣林根系生长情况，结果如图4所示。 由图4可见，相同树龄的稀植枣林(600株/ha)根系深度较密植枣林(1665株/ha)根系深度超出约260 cm，而有补灌的密植枣林根系比旱作密植枣林根系的深度稍浅，本次调查约小40 cm。在根系调查深度 图3. 几种覆盖保墒下枣林地土壤水分分布 Table 1 Significance analysis of soil water in different water-saving treatment 土层深度(cm) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 保水剂 13.82a 14.33a 13.91a 13.57a 12.89b 12.32b 12.21ab 10.5c 10.04bc 8.78c 7.81c 6.89c 6.61c 6.42c 6.37c 树枝覆盖 13.68a 13.81b 13.22bc 13.12b 12.53c 12.25ab 12.45a 11.52b 10.83ab 10.38b 9.31b 7.89b 6.67c 6.45c 6.39c 聚水沟 13.21b 13.73b 13.47b 13.45a 13.23a 12.95a 12.62a 12.12a 11.53a 11.35a 11.23a 10.84a 10.34b 9.87b 9.82b 对照 12.12c 12.29d 12.18d 11.87c 11.78d 11.67c 11.15b 10.24c 9.72c 8.86c 7.79c 6.89c 6.63c 6.41c 6.38c 坡地农田 13.12b 13.15c 13.12c 13.11b 12.82b 12.81a 12.5a 11.68b 11.32a 11.31a 11.25a 10.99a 10.97a 11.01a 11.04a 表1. 不同保水措施对土壤水分的显著性分析 注：表中数据为3次重复的平均值，在同一列中用不同的字母a，b，c，d表示LSD检验中，各分类土层中土壤含水率之间的差异显著(P < 0.05)。 图4. 稀植旱作、密植旱作、补灌密植枣林根系对比 范围，根系密度是每单位体积土壤中的根系总重量，根系密度总和是稀植枣林最小为1938.87 g，有补灌和旱作条件下的密植矮化枣林根系密度总和分别为3249.38 g和3076.9 g。这个结果证明，矮化密植枣林根系消耗土壤水分的深度较传统稀植枣林要浅，而根系重量密度表现为矮化密植枣林大于稀植枣林。这也说明，矮化密植措施具有对枣树根系调控的作用，主要作用为降低了枣林根系深度，而对根系重量密度起到了促进作用。补灌矮化密植枣林根系深度较旱作稍浅，主要是采用滴灌，灌水只有3次，每次约8L/株，灌水量也较小，如果灌水次数能增加，则对枣林根系深度还会进一步降低。所以，我们认为灌溉也是一项对根系具有调控作用的措施，这一特点值得我们研究并将林地补灌与消除土壤干化结合考虑，在有土壤干化问题的区域灌水不仅仅要考虑产量目标，也要考虑土壤干化这个生态问题。有关的作用机理和定量化指标十分值得研究。 3.3. 密植栽培枣林垂直根系与土壤水分 树木通过根系吸收和消耗土壤水分 [ 27 ] - [ 32 ] ，根系的生长受到周围土壤水分的影响；反之，土壤水分的变化情况亦可通过根系的生长情况反映出来。为了解密植枣林根系和林地土壤水分间的关系，我们于2012年9月对12年生密植枣林土壤水分监测点附近的根系进行了调查，将12年生密植枣林根系作图5(a)，再选取当地土壤水分最低的5月和土壤水分最高的9月作图5(b)。 图5. 枣林垂直根系与土壤水分分布 比较分析图5(a)和图5(b)可以得出，12年生密植枣林在根层范围的土壤水分在5月份最低值接近6%，根系耗水深度达540 cm，根系在土壤中随着深度的增加而减少，在根系接近消失的深度位置土壤水分耗水较少，根系未达到的土层土壤水分保持高值。 由图5(b)还可以看出，大约在0~200 cm土层是根系最多的范围，也是当年降雨可以达到的深度；在5月份土壤水分处于最低值时，这个范围的土壤水分达到根系层土壤水分的最低值，经过一个雨季，到了9月份0~200 cm土层土壤水分明显回升。从土壤水分的周期变化看，密植枣林0~200 cm土层的根系耗水和降雨补水形成一种季节性互动关系；也就是说，在雨季土壤水分补给大于根系耗水，雨季后还会表现为根层耗水增加土壤水分降低的过程。虽然，0~200 cm土层的土壤水分经过雨季可以得到一定程度的恢复，在此期间0~200 cm土壤水分处于一个高值，但是5月份该层次土壤水分与200 cm以下土壤水分相近，说明每年的全部有效降雨入渗到土壤中的水分基本被该层内的根系消耗完，所以根系在此范围消耗的水分是最多的。 12年生密植枣林根系耗水可分为三层，0~200 cm是根系耗水主要层，该层由于根系耗水，和降雨补充土壤水分呈现季节性波动；200~440 cm根系耗水形成的土壤水分稳定层，该层土壤水分由于根系吸收降低到接近6%水平，降雨很难达到该层，根系也很难继续吸收土壤中的水分，所以保持一个稳定的土壤水分值；440~540 cm是根系轻度消耗土壤水分层，该层根系稀少，相对消耗土壤水分较少。总体来看，根系数量和根系达到的深度是影响土壤水分含量的重要因素，所以，根系调控土壤水分要从调控根系深度或者数量出发。当然，土壤水分降低也有土壤蒸发的作用，土壤蒸发作用多大还有待研究确定。 3.4. 补充灌溉对土壤水分的调控 众所周知，灌溉能有效补充土壤水分，关于少量补灌对土壤水分影响方面的研究很多 [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] ，但这些研究对土壤干层和土壤水分的调控作用未见报道。我们在2012年9月，用土钻取样烘干法分别调查了有补灌和无补灌的12年生矮化密植枣林0~300 cm土层的土壤水分含量，研究有灌溉和无灌溉条件对土壤水分的影响(图6)。 由图6可见，在矮化密植枣林，有无灌溉条件下的土壤水分含量基本一样，补灌措施没有使土壤水分得到明显提升。究其原因，可能是目前采取的滴灌方式和灌溉制度不能给尚处于严重缺水的林地土壤充分补水，供给的少量水分只能弥补枣树生长所需的部分水分，所以由滴灌方式补给的少量水分优先被枣树生长吸收利用并消耗，优先促进了枣树的生长，而对土壤中的水分含量并没有明显的提升。 无灌溉条件下的18棵7年生枣树的生长情况见表2。在2012年生育期，有补灌的枣树各个生长指标都高于无灌溉下的枣树，说明补充灌溉能明显促进枣树的生长发育，提高枣果产量。 3.5. 修剪强度对枣树蒸腾耗水的调控 树木有很强的蒸腾耗水作用，而蒸腾由叶片完成 [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] 。我们2012和2013年通过对21棵枣树进行人工修剪控制树冠形状，并连续观测树干茎流。对每棵树在整个生育期的累计耗水量与枣树生育期内的最大叶面积进行回归分析，作图7。 由图7可知，在枣树生育期，其蒸腾耗水量和叶面积间存在较为明显的正相关关系，2012和2013年的决定系数R 2 分别达到了0.87和0.75。随着树体叶面积的增加，蒸腾耗水量逐渐增大，叶面积为 3000 cm 2 时，蒸腾耗水量仅为约80 mm，当叶面积增大到25，000~27，000 cm 2 的时候，蒸腾耗水量达到约500 mm。两年生育期总蒸腾均在80~500 mm之间波动。据此，可以通过修剪控制枣树总叶面积大小来控制枣树蒸腾耗水量，从而减少枣树对土壤水分的消耗，即使在不能补充灌水的条件下仍能达到对土壤水分的调控。 图6. 有无补灌条件下的土壤水分状况 Table 2 Effects on jujube growth in close-planting forest with irrigation or no irrigatio 项目 Items 新增茎粗 New stem diameter/cm 新增高度 New height/cm 新增冠幅 New crown/cm 新增枝长累计 Length of cumulative branch/cm 单株平均产量 Average yield per plant/Kg/株 备注 Note 有补灌 Irrigation 1.23 ± 0.34 274 ± 35 215 ± 33 2446 ± 153 12.64 ± 2.64 9株树平均值 Average yield of 9 trees 无灌溉 No irrigation 1.15 ± 0.25 227 ± 30 195 ± 34 2397 ± 148 10.86 ± 2.42 9株树平均值 Average yield of 9 trees 差值 Difference value 0.08 47 20 49 1.78 表2. 有无补灌对密植枣树生育期生长的影响 图7. 枣树叶面积与蒸腾耗水量关系