黄土丘陵区旱作枣园耕作覆盖水分养分调控机理及其模式研究

黄土丘陵山区光照充足，昼夜温差大，土层疏松深厚，是我国红枣最佳优生区之一。国家退耕还林（草）工程实施以来，山地红枣面积发展迅猛，但由于干旱缺水与土壤贫瘠，加之现有枣园普遍盛行传统清耕制，导致坡面土壤蓄水抑蒸保墒抗蚀效果差，经济效益与生态效益低下。本研究立足于黄土丘陵山区旱作枣园生产和资源实际，采用野外坡面小区定位观测试验和室内数值模拟方法，系统研究旱作枣园不同耕作覆盖技术下侵蚀坡面土壤水分和养分的时空动态变化特征，阐明不同耕作覆盖技术对侵蚀坡面土壤水分和养分的调控效果及其作用机理，分析评价耕作覆盖技术的综合效应，建立适合黄土丘陵山区旱作枣园应用的新型耕作覆盖技术模式，实现旱作枣园经济效益与生态效益的同步提高。该研究对于促进黄土丘陵山区枣农增收，保障国家退耕还林（草）工程持续健康发展具有重要借鉴意义和广阔应用前景。

国家退耕还林（草）工程实施以来，黄土丘陵区红枣面积发展迅速，已成为区域农民脱贫致富的主导产业，但由于现有枣园普遍采用清耕制，导致坡面土壤蓄水抑蒸保墒抗蚀效果差。项目将耕作覆盖引入到旱作枣园生产中，采用野外坡面定位观测和室内斑块尺度模拟试验相结合方法，系统研究树枝覆盖、保护性耕作、生草覆盖、枣农复合、鱼鳞坑等技术组合条件下枣树土壤水分和养分动态效应，阐明保水增效机理。.斑块尺度模拟试验研究表明：耕作覆盖能显著改善土壤物理性状，增加土壤田间持水量、毛管孔隙度和土壤有效水含量。具有明显推迟坡面起流时间，减少径流泥沙和增加土壤水分入渗（P<0.05）效果，以树枝覆盖最为显著；不同耕作覆盖雨后土壤水分增量在各试验年（2011-2013年）都高于清耕（P < 0.05），以白三叶全园生草最大，其次是树枝覆盖，但耕作覆盖各处理间差异不显著。生草覆盖平均土壤水分日消耗量显著高于清耕（P < 0.05），引起争水现象，树枝覆盖土壤水分日消耗量最小，蓄水保墒效果最佳。不同处理土壤碱解氮、速效磷及水溶性有机碳含量平均值在试验期内无显著差异。利用层次分析法和灰色多维综合隶属度评价法对不同耕作覆盖进行定量评价，树枝覆盖为最优技术模式。.陕西清涧店则沟小流域坡面定位观测试验（2013-2015年）研究表明，鱼鳞坑树枝覆盖、秸秆覆盖平均土壤储水分别较清耕提高33.1%和24.3%，较无覆盖鱼鳞坑提高18.8%和11.0%。树枝覆盖整个剖面土壤储水亏缺补偿度均为正值，水分亏缺在雨季末得到补偿，清耕在多数土层均为负值，鱼鳞坑无覆盖在干旱年也基本为负值，水分亏缺加剧。利用修剪树枝覆盖在节省材料减少成本同时，实现保墒蓄水目标，验证斑块尺度模拟试验结果。间作饲料油菜和黄花菜，冠层内土壤含水量分别较对照提高10.1%、6.2%和13%和12%（2014年和2015年）。枣树生育期吸收利用土壤水分主要集中在0-60 cm土层，饲料油菜和黄花菜均明显增加0-60cm土壤含水量，保证正常生长。黄花菜行间土壤水分在60cm以下明显低于清耕，但饲料油菜高于清耕，验证旱作果园进行经济作物间作种植的可行性，枣农间作是实现降水资源高效利用的有效途径。研究可为黄土丘陵区经济林水分管理和挖掘生产潜力提供科学依据，对于保障国家退耕还林（草）工程后期持续发展和促进农民增收具有重要借鉴意义和应用前景。