柠条平茬对荒漠草原土壤水分特征及水量平衡的影响

doi:10.11686/cyxb2023360

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (8): 15-24.DOI: 10.11686/cyxb2023360

柠条平茬对荒漠草原土壤水分特征及水量平衡的影响

候腾思¹(), 沈艳¹^,²^,³^,⁴(), 马红彬¹^,²^,³^,⁴, 方鹏¹, 曹颖¹

^1.宁夏大学林业与草业学院，宁夏银川 750021
^2.宁夏大学农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室，宁夏银川 750021
^3.宁夏大学宁夏回族自治区草牧业工程技术研究中心，宁夏银川 750021
^4.宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地，宁夏银川 750021

收稿日期:2023-09-25 修回日期:2023-11-13 出版日期:2024-08-20 发布日期:2024-05-13
通讯作者: 沈艳
作者简介:E-mail： nxshenyan@163.com
候腾思（1998-），女，河北石家庄人，在读硕士。E-mail： 12021131204@stu.nxu.edu.cn
基金资助:
中科院“西部之光”青年学者项目（2020）和宁夏重点研发计划项目(2020BBF02003)

Effects of Caragana intermedia stubble on soil water characteristics and water balance on the desert steppe

Teng-si HOU¹(), Yan SHEN¹^,²^,³^,⁴(), Hong-bin MA¹^,²^,³^,⁴, Peng FANG¹, Ying CAO¹

^1.College of Forestry and Prataculture，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^2.Key Laboratory of Forage Efficient Production Mode Innovation，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^3.Ningxia Hui Autonomous Region Grass Husbandry Engineering Technology Research Center，Ningxia University，Yinchuan 750021，China
^4.State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China，Ningxia University，Yinchuan 750021，China

Received:2023-09-25 Revised:2023-11-13 Online:2024-08-20 Published:2024-05-13
Contact: Yan SHEN

摘要/Abstract

摘要：

平茬是荒漠草原人工柠条优化管理的重要手段。探究柠条平茬方式对土壤水分特征及水量平衡的影响，可为研究区柠条的合理平茬提供理论依据和实践指导。以宁夏荒漠草原区人工柠条林为对象，设置未平茬（WP）、隔1带平茬1带（G₁P₁）、隔3带平茬3带（G₃P₃）、隔5带平茬5带（G₅P₅）4种平茬方式，分析不同平茬方式对土壤水分和水分平衡特征的影响，结果表明：1） G₃P₃处理土壤含水量最高，0~200 cm土壤含水量随土壤深度的增加而升高；2）与未种植柠条天然草地相比，WP、G₁P₁、G₃P₃和G₅P₅处理均有一定程度的土壤水分亏缺，其中G₃P₃处理水分亏缺指数最低，减缓了土壤水分消耗；3）受环境和平茬方式的影响，4种平茬方式植被蒸腾量表现为G₃P₃<G₁P₁<G₅P₅<WP，棵间蒸散量表现为G₃P₃<G₁P₁<WP<G₅P₅，G₃P₃的蒸散量与降水量的比值最小。基于土壤水分和水量平衡特征方面，G₃P₃处理更有利于种植柠条林的荒漠草原水分保持和水量平衡。

关键词: 荒漠草原, 柠条, 平茬方式, 土壤水分, 水分亏缺, 水量平衡

Abstract:

Leaving stubble is an important method to optimize the management of Caragana intermedia on the desert steppe. The aim of this study was to determine the effects of Caragana stubble on the soil water characteristics and water balance， to provide a theoretical basis and practical guidance for rational cropping of Caragana on the desert steppe. A field study was conducted at a Caragana plantation in desert grassland of Ningxia， involving four cropping configurations： No stubble （WP）； one belt stubble and one belt no stubble （G₁P₁）， three belts stubble and three belts no stubble （G₃P₃）， and five belts stubble and five belts no stubble （G₅P₅）. The effects of these different cropping configurations on soil moisture and water balance were analyzed. It was found that： 1） The highest soil moisture content was in the G₃P₃ treatment， and the moisture content in the 0-200 cm soil layer increased with increasing soil depth； 2） Compared with natural grassland without Caragana， the WP， G₁P₁， G₃P₃， and G₅P₅ treatments all resulted in soil water deficit to varying degrees； the lowest water deficit index was in the G₃P₃ treatment， indicative of reduced soil water consumption. 3） Under the influence of environment and stubble treatments， the treatments were ranked， from highest transpiration of vegetation to lowest， as follows： G₃P₃<G₁P₁<G₅P₅<WP； and from highest evapotranspiration between trees to lowest， as follows： G₃P₃<G₁P₁<WP<G₅P₅. The ratio of evapotranspiration to rainfall was lowest in the G₃P₃ treatment. Based on the characteristics of soil water and water balance， the G₃P₃ treatment was more conducive to water retention and water balance in areas planted with Caragana on the desert steppe.

Key words: desert steppe, Caragana intermedia, stubble way, soil water, water deficiency, water balance

候腾思, 沈艳, 马红彬, 方鹏, 曹颖. 柠条平茬对荒漠草原土壤水分特征及水量平衡的影响[J]. 草业学报, 2024, 33(8): 15-24.

Teng-si HOU, Yan SHEN, Hong-bin MA, Peng FANG, Ying CAO. Effects of Caragana intermedia stubble on soil water characteristics and water balance on the desert steppe[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(8): 15-24.

图/表 9

表1 样地植物群落特征

Table 1 Characteristics of plant community in sample plots

处理 Treatment	盖度 Coverage （%）	地上生物量 Aboveground biomass （g·m^-2）	Margalef丰富度指数Margalef richness index	Simpson优势度指数Simpson dominance index	Shannon-Wiener多样性指数Shannon-Wiener diversity index	Pielou均匀度指数Pielou evenness index	重要值比例Proportion of importance （%）
处理 Treatment	盖度 Coverage （%）	地上生物量 Aboveground biomass （g·m^-2）	Margalef丰富度指数Margalef richness index	Simpson优势度指数Simpson dominance index	Shannon-Wiener多样性指数Shannon-Wiener diversity index	Pielou均匀度指数Pielou evenness index	灌木Bush	PH	AH
WP	79.67±3.38a	89.46±5.90ab	1.30±0.10ab	0.25±0.02a	1.90±0.13ab	1.08±0.07ab	10.05	87.09	2.86
G₁P₁	58.67±3.18b	115.85±2.79a	1.37±0.11a	0.17±0.02ab	2.13±0.09ab	1.03±0.09ab	28.20	66.21	5.59
G₃P₃	59.67±2.33b	58.82±4.35b	1.09±0.05b	0.15±0.03b	2.27±0.09a	1.18±0.04a	26.06	73.94	0.00
G₅P₅	76.67±6.06a	73.58±6.53b	1.13±0.08ab	0.25±0.04a	1.80±0.12b	0.99±0.04b	23.78	59.09	17.13

图1 研究区2018年（试验期间）及2011-2018年平均降水量和气温

Fig.1 Average precipitation and temperature in the study area in 2018 （during the trial period） and 2011-2018

图2 样地试验设置

Fig. 2 The test setup in the sample plot

图3 荒漠草原生长季土壤水分特征不同小写字母表示相同月份不同处理间在P<0.05水平上差异显著，下同。Different lowercase letters indicate significant differences of different treatments in the same month at P<0.05level， the same below.

Fig.3 Soil water characteristics in the growing season of desert steppe

图4 荒漠草原生长季0~200 cm土壤含水量垂直变化及其变异系数

Fig. 4 Vertical variation and coefficient of variation of 0-200 cm soil water content in desert steppe during the growing season

图5 荒漠草原0~200 cm土层土壤水分亏缺指数

Fig. 5 Soil water deficit index of 0-200 cm soil layer in desert steppe

图6 生长季不同平茬方式下植被蒸腾速率

Fig. 6 Vegetation transpiration rate under different stubble patterns in the growing season

图7 不同平茬方式下单位面积棵间日蒸散量

Fig. 7 Evapotranspiration per unit area under different stubble methods

表2 不同平茬方式下荒漠草原水量平衡

Table 2 Water balance in desert steppe under different stubble methods

处理 Treatment	降水量 Precipitation （P， mm）	植被蒸腾量 Vegetation transpiration （mm）	棵间蒸散量 Evapotranspiration among trees （mm）	蒸散量 Evapotranspiration （ET， mm）	储水变化量 Change in water storage （mm）	蒸散量/降水量 ET/P
WP	336.80	225.06	64.21	380.20	-43.40	1.13
G₁P₁	336.80	185.86	58.11	334.90	1.90	0.99
G₃P₃	336.80	182.72	52.97	326.63	10.17	0.97
G₅P₅	336.80	204.66	66.33	361.92	-25.12	1.07

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柠条平茬对荒漠草原土壤水分特征及水量平衡的影响

Effects of Caragana intermedia stubble on soil water characteristics and water balance on the desert steppe

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