白永紅, 高志永, 汪有科, 馬建鵬, 聶真義, 陸 靜

(1.西北農(nóng)林科技大學 資源環(huán)境學院, 陜西 楊凌 712100; 2.楊凌職業(yè)技術學院 水利工程分院,陜西 楊凌 712100; 3.中國科學院 水利部 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 4.西北農(nóng)林科技大學水利與建筑工程學院, 陜西 楊凌 712100; 5.西北農(nóng)林科技大學 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100)

干旱缺水和水土流失是限制黃土高原生態(tài)恢復和農(nóng)業(yè)發(fā)展的兩大瓶頸[1]。自1999年退耕還林政策實施以來，黃土高原水土流失狀況得到顯著改善。但與此同時，退耕還林的植被不斷生長，對土壤水分需求量越來越大，導致黃土高原土壤水分虧缺越來越嚴重，形成了大范圍土壤干化，林地土壤水分調(diào)控作用降低，從而影響植被生長發(fā)育，甚至導致群落的衰敗和生態(tài)系統(tǒng)退化[2-4]。如何防治半干旱黃土丘陵區(qū)人工林地日趨嚴重的土壤水分生態(tài)環(huán)境惡化已經(jīng)成為生態(tài)學界不可逾越的重大課題。

紅棗(Zizyphusjujuba)是陜北重要特色經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，種植面積超過6.67萬hm2，且多為山地棗林，灌溉水源稀缺，以旱作模式為主[5]。為了保護當?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境，前人進行了大量研究，并提出了集雨微灌工程、截水溝、覆蓋保墑等各種旱作節(jié)水技術，從一定程度上增加降雨入滲，減少地表蒸發(fā)，提高了棗林產(chǎn)量和水分利用效率[6-9]。然而，棗樹單株耗水與林地總耗水量隨著樹齡的增加不斷增大[10]，土壤干燥化仍在加重[4]，傳統(tǒng)旱作節(jié)水技術并不能很好地解決這一問題。

在蘋果樹、芒果樹的修剪試驗中，發(fā)現(xiàn)修剪能調(diào)節(jié)果樹冠層光照情況，使樹體健壯生長、果品優(yōu)質(zhì)[11-12]；在蘋果林、桉樹林的修剪研究中，表明修剪能減少樹體蒸騰，改善林地土壤水分[13-15]。由此，有研究者于2012年提出了節(jié)水型修剪理論，試圖通過修剪減少棗林地耗水，以當?shù)刈匀唤涤昱c土壤水分為依據(jù)確定目標產(chǎn)量，以達到緩解土壤干燥化，或防止生態(tài)惡化的目的[16-17]。近幾年我們已經(jīng)對旱作棗樹蒸騰耗水機制[5,10,18-20]、棗樹生物量模型[21]、主枝修剪對棗樹蒸騰影響[22]等方面開展了一系列研究，但由于受到觀測手段和分析方法的制約，仍然存在修剪指標數(shù)字化程度不夠、修剪控制指標精度偏低等問題。本研究以黃土丘陵半干旱區(qū)旱作棗林為研究對象，在以往的研究基礎上設計合理的修剪標準，研究修剪強度與棗林地耗水及水分利用效率的關系，探索適宜陜北地區(qū)矮化密植棗林地可持續(xù)發(fā)展的修剪強度，為改善土壤干燥化，完善節(jié)水型修剪理論，開發(fā)新型經(jīng)濟林旱作節(jié)水技術提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗布設于陜西省榆林市米脂縣(38°11′N，109°28′E)孟岔山地紅棗節(jié)水示范基地。該區(qū)域屬典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)，溫帶半干旱性氣候區(qū)，氣候干燥。年平均降雨量451.6 mm，主要集中在7—9月，年平均氣溫8.4℃，年均日照時數(shù)2 761 h，日照百分率62%，年總輻射580.5 kJ/cm2，平均海拔1 049 m。試驗地土壤為黃綿土，最上部1 m土層平均土壤容重為1.29 g/cm3，田間持水量和凋萎系數(shù)分別是23%和5.16%(質(zhì)量含水量)。

1.2 試驗布設

如圖1所示，試驗區(qū)棗樹于2008年按株行距2 m×3 m種植于東向坡(25°)的水平階上,棗樹品種為梨棗。在水平階上選取16棵樹體形態(tài)相似的棗樹，劃分為4各小區(qū)，每個小區(qū)對應一個修剪強度。依靠天然降雨，3 a內(nèi)旱作矮化密植棗林地土壤水分變化主要集中在2.6 m土層內(nèi)，一年內(nèi)2.6 m以下土壤水分變異極低[20]，因此，每個小區(qū)邊界都采用防水膜隔離3 m土層，以防止各小區(qū)內(nèi)土壤水分受到外部土壤的影響。

圖1 試驗布設示意圖

1.3 修剪處理

修剪是在考慮到光照與密度的條件下，以盡量保留結果枝為原則，控制樹高、冠幅、主枝數(shù)等指標，設置4個修剪強度(表1)，其中修剪強度1參考的是往年保證旱作密植棗園最大產(chǎn)量的修剪強度?？紤]到棗樹的棗吊、葉片主要著生于二次枝上，二次枝也是主要的結果枝，因此，將二次枝總長度也納入修剪控制指標中。試驗布設中的每個小區(qū)對應一個修剪強度，每年5月棗樹萌芽展葉后進行動態(tài)控制，平均每5～7 d修剪1次。

1.4 指標測定

1.4.1 棗樹生長指標監(jiān)測利用游標卡尺、卷尺等工具測量各棗樹生長指標，包括：主枝數(shù)、主枝長度及直徑、側枝數(shù)、側枝長度及直徑、棗吊數(shù)、棗吊長度及直徑、果實數(shù)量、果實橫縱徑、葉片數(shù)量、葉片橫縱徑，棗樹生育期內(nèi)每5～7 d測量1次。采用棗樹生物量模型[21]進行棗樹各部分生物量的計算，公式如下：

B枝條干重=0.0008×D2×H-1.5122

(1)

B棗吊干重=0.013×(D2×H)0.711

(2)

B葉片干重=1.354×10-5×Z1.436×T0.869

(3)

(4)

式中：B為各器官生物量(g)；D，H為枝條、棗吊枝條(mm)和長度(mm)；T，Z為葉片橫徑(mm)和縱徑(mm)；D1，D2為果實橫徑(mm)和縱徑(mm)。通過采集并統(tǒng)計棗樹果實干重與鮮重，獲得棗樹果實干重與鮮重的回歸方程：B果實干重=0.4123×B果實鮮重，R2=0.8671，因此，棗樹生物量(干重)計算公式為：

(5)

表1 各修剪強度具體修剪標準

1.4.2 蒸騰監(jiān)測 本試驗采用熱擴散方法監(jiān)測全生育期棗樹樹干液流，2015年液流數(shù)據(jù)由4月30日記錄至10月15日生育期結束。為消除安裝方位、高度等引起的檢測誤差，統(tǒng)一在選取的主要觀測棗樹樹干北側，距離地表20 cm處各安裝1組熱擴散式探針(thermal diffuse probe，TDP-20)[23]，同時用30 cm寬的錫箔紙對探針進行包裹，以減少外界環(huán)境的影響。數(shù)據(jù)的采集利用美國Campbell生產(chǎn)CR1000數(shù)據(jù)采集器，采集頻率為10 min/次。棗樹液流密度計算公式[24]為：

(6)

式中：Js為液流密度[g/(m2·s)]；ΔTm為液流量為零時測頭溫度與周圍空氣溫度的溫度差(℃)；ΔT為有上升液流時測頭溫度與周圍空氣溫度之間的溫度差(℃)。因此，棗樹日蒸騰量計算公式為：

(7)

式中：AT為日蒸騰量(mm/d)；As為邊材面積(cm2)；Jsi為當日第10×i分鐘時的液流密度。通過在試驗地周邊調(diào)查同齡棗樹，獲得棗樹邊材面積與胸徑數(shù)據(jù)回歸方程：As=0.8249×DBH+1.5634，R2=0.8901，其中As為邊材面積(cm2)；DBH為棗樹胸徑(cm)，從而確定主要觀測梨棗樹的邊材面積。

蒸騰效率(TE)表示每蒸騰消耗1 kg水能產(chǎn)生的干物質(zhì)量，作為狹義的水分利用效率，在降低植物蒸騰耗水量、追求高效用水的相關研究中，是衡量節(jié)水效果的度量指標[25-26]。其計算公式為：

(8)

式中：ΔB棗樹干重為生育期某時段棗樹干物質(zhì)量增量(g)；T為對應時段內(nèi)棗樹蒸騰耗水量(kg)。

1.4.3 土壤水分監(jiān)測 一般10齡以上根系茂密的人工林，其根系可以穿透將近10 m深的土層[27]，根據(jù)試驗前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)試驗區(qū)棗樹根系最深可達7 m左右，在試驗地布設10 m深中子管監(jiān)測土壤水分，發(fā)現(xiàn)3 a內(nèi)旱作矮化密植棗林地土壤水分變化主要集中在2.6 m土層內(nèi)，一年內(nèi)2.6 m以下土壤水分變異極低[20]，通過水量平衡原則，默認棗林地生育期蒸發(fā)量與蒸騰量總和等于生育期降雨量減去土壤儲水量增量。為研究棗樹修剪對土壤水分的影響，分別在各小區(qū)棗樹株間3個位置布設3 m深中子管(圖1)，利用中子儀(CNC503B，China)監(jiān)測土壤體積含水量，步長為20 cm，采集頻率為10 d/次。土壤儲水量計算公式為：

W=θV×h

(9)

式中：W為土壤儲水量(mm)；θV為土壤體積含水量(%)；h為土層深度(cm)。此外，由于棗樹是陜北地區(qū)主要經(jīng)濟樹種之一，在研究中還應考慮棗樹產(chǎn)量，分析修剪強度對棗樹果實的水分利用效率的影響，棗樹果實水分利用效率計算公式為：

(10)

式中：WUE為棗樹果實水分利用效率(kg/m3)；Y為棗樹產(chǎn)量(kg/hm2)；P為生育期降雨量(mm)；ΔW為生育期棗林地土壤儲水量增量(mm)。

1.4.4 氣象監(jiān)測 在試驗點附近布設小型氣象站(RR-9100,UK)，監(jiān)測步長為10 min。監(jiān)測要素包括：降雨量(mm)、總輻射(W/m2)、凈輻射(W/m2)、光合有效輻射[μmol/(m2·s)]、風速(m/s)、溫度(℃)和相對濕度(%)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析主要采用Excel 2012和PASW Statistics 18.0軟件，作圖采用了Sigmaplot 12.5和AutoCAD 2010軟件。

2 結果與分析

2.1 修剪強度對棗樹蒸騰耗水的影響

2.1.1 修剪強度對棗樹逐日蒸騰耗水的影響 陜北棗樹每年5月初解除休眠，液流逐步上升，到10月樹葉掉落后進入休眠，每年液流啟動的日期不一，通過根據(jù)液流變化規(guī)律確定棗樹生育期的方法[20]，確定2014—2016年棗樹生育期分別為：5月6日—10月14日，5月8日—10月11日，5月1日—10月13日，各持續(xù)了162，157，165 d。從圖2可以看出，在氣象、土壤水分等影響因子作用下，2014—2016年每年各個修剪強度下棗樹生育期內(nèi)逐日蒸騰耗水都有小范圍波動現(xiàn)象，但變化趨勢一致?？傮w來說，5月初棗樹解除休眠后，各修剪強度下棗樹日蒸騰量變化范圍差異逐漸增大，修剪強度越大，棗樹日蒸騰量上升趨勢越緩慢，直到7月達到生育期最大幅度。9月底，不同修剪強度下棗樹逐日蒸騰開始呈現(xiàn)下降趨勢，10月之后大幅度下降直到休眠，這期間不斷出現(xiàn)落葉現(xiàn)象，葉片活性降低，蒸騰作用放緩，各處理間棗樹日蒸騰量變化差異逐漸減弱。

修剪強度決定了各處理日蒸騰量的變化范圍，同一生育期，棗樹蒸騰耗水逐日變化范圍隨修剪強度的增大而減小。同時，棗樹日蒸騰量變化范圍還受到降雨、土壤水分等環(huán)境因素的影響。2014—2016年全年降雨分別為460.4，380.8，590.8 mm，生育期內(nèi)地下3 m土層平均土壤體積含水量分別為8.47%，6.31%，8.80%，生育期內(nèi)平均光合有效輻射分別為192.2，179.3，198.7 μmol/(m2·s)。如圖2所示，在降雨和光合有效輻射相對充沛的年份(2014年和2016年)，棗樹可利用的土壤水分較多，蒸騰作用更強烈，不同修剪強度下棗樹逐日蒸騰耗水變化差異較大，而在降雨量較少、土壤極度干旱的2015年，土壤中可利用水分太少，棗樹生長發(fā)育也受到一定程度的影響，不同修剪強度下棗樹逐日蒸騰耗水變化差異也較小。同時，較輕的修剪強度下棗樹蒸騰量更容易受到環(huán)境因素的影響，2014年和2016年棗樹的蒸騰耗水量平均水平明顯大于2015年，3 a修剪強度1處理下的棗樹日蒸騰量平均為1.73 mm，修剪強度4處理下的棗樹日蒸騰量平均為1.10 mm，說明在較重的修剪強度下，棗樹蒸騰耗水能夠得到更有效的控制，樹體規(guī)格較小的棗樹在水分充足的年份里仍然能夠保持較低的蒸騰耗水量。

2.1.2 修剪強度對棗樹生育期蒸騰耗水的影響 從表2可以看出，在不同的年降雨條件下，增大修剪強度均能顯著減少棗樹的蒸騰耗水量。修剪強度2，修剪強度3，修剪強度4處理下棗樹較修剪強度1在2014年分別降低了10.84%，22.06%，39.15%，在2015年分別降低了7.35%，12.93%，23.77%，在2016年分別降低了11.19%，27.19%，41.46%。降雨充沛的年份，增大修剪強度減小棗樹蒸騰耗水的效果尤為明顯，2015年強度4處理下的棗樹較強度1蒸騰耗水量減少41.74 mm，而2014年和2016年強度4處理下的棗樹較強度1蒸騰耗水量分別減少89.03 mm和128.26 mm。2015年強度1與強度2，強度2與強度3之間的蒸騰耗水量沒有顯著性差異(p>0.05)，很可能是由于當年生育期降雨量較少(僅為254.4 mm)，生育期內(nèi)地下3 m土層平均土壤體積含水量只有6.31%，根據(jù)之前研究，6%的土壤水分體積含水率是影響棗樹蒸騰的一個閾值，當土壤水分低于6%時會對棗樹蒸騰耗水起到限制作用[20]。由此可以推測，在這樣的干旱條件下，棗樹的蒸騰耗水量已經(jīng)接近其維持正常生命活動所能承受的最低值，只有較大程度地減小棗樹樹體規(guī)格，才能夠顯著性減少棗樹蒸騰耗水量。

圖2不同修剪強度下棗樹逐日蒸騰耗水變化曲線

表2不同修剪強度下全生育期棗樹蒸騰量mm

年份年降雨量生育期降雨量生育期蒸騰量強度1強度2強度3強度42014460.6330.0227.39a202.75b177.22c138.35d2015380.8254.4175.67a162.76ab152.96b133.91c2016590.8480.6309.34a274.74b225.22c181.08d

注：不同字母表示修剪強度間差異顯著(p<0.05)，下表同。

2.1.3 修剪強度對棗樹生物量及蒸騰效率的影響 統(tǒng)計并計算2014—2016年各修剪強度下棗樹生物量與蒸騰效率變化規(guī)律，結果見圖3?？梢钥闯?，不同年份不同修剪強度下棗樹生育期生物量變化趨勢相似，呈緩慢上升—快速上升—緩慢上升的增長模式。每年生育期開始至6月中旬是棗樹萌芽展葉主要時期，葉片與新長出的枝條量較少，9月中旬至生育期結束是棗樹果實糖分生成的主要時期，枝葉與果實在重量上增長緩慢，這兩段時間內(nèi)棗樹生物量增長極為緩慢。6月中旬到9月中旬是枝葉量快速增大伴隨果實快速生長的時期，因此棗樹生物量增長速度較快。本研究設置的修剪標準，不僅能夠直接控制樹高、冠幅，拉開樹體規(guī)格的差距，更能有效控制各個修剪強度生物量，棗樹生物量明顯隨修剪強度的增大而減小。受氣候與土壤因素等影響，同一修剪強度下棗樹生物量基本是2015年<2014年<2016年，這說明相同樹體規(guī)格的棗樹在降雨充沛、土壤水分較高的年份，其枝葉、果實的繁茂程度也要高于降雨量少、土壤水分低的年份。

圖3不同修剪強度下棗樹生物量及蒸騰效率變化

其次，通過棗樹生育期各時段蒸騰效率可以看到(圖3B、圖3D、圖3F)，不同年份各修剪強度下蒸騰效率差異較小，其變異系數(shù)基本保持在較低水平(低于10%)，表示蒸騰效率基本不隨修剪強度發(fā)生變化。各修剪強度下的棗樹蒸騰效率變化趨勢一致，呈雙峰曲線形式。棗樹蒸騰效率大約在每年6月至9月處于較高水平(大于2 g/kg)，并且在6月至7月中旬、8月，這兩段時間內(nèi)處于較高水平，主要是因為前者是萌芽展葉的中后期，后者是果實膨大主要時期，棗樹生物量迅速增長的緣故，而7月中下旬棗樹處于開花坐果期，生物量增長較萌芽展葉期慢，因此蒸騰效率較前期有所下降。

2.2 修剪強度對棗林地土壤水分的影響

圖4為2014—2016年不同修剪強度下棗林地3 m土層土壤水分變化及其降雨情況。就每個生育期來看，隨著5月棗樹萌芽之后不斷生長，各個修剪強度間棗樹耗水差異不斷增大，直接表現(xiàn)在土壤水分動態(tài)變化上。一般來說，修剪強度越大，棗樹耗水越少，隨著降雨對土壤水分的補充，土壤水分越高。2014年修剪強度1—4處理下的棗林地生育期土壤儲水量分別提高了-16.76，-2.64，17.27，42.54 mm，2015年修剪強度1-4處理下的棗林地生育期土壤儲水量分別提高了-20.45，-12.14，-6.08，2.98 mm，2016年修剪強度1—4處理下的棗林地生育期土壤儲水量分別提高了-19.31，3.70，46.22，68.38 mm。也就是說，在修剪強度1處理下的棗林地，2014—2016年生育期棗林地3 m土層土壤水分處于負增長狀態(tài)，即使降雨對土壤水分有所補充，也會迅速被旺盛的棗樹蒸騰消耗掉，土壤水分被棗樹透支。但是在修剪強度4處理下的棗樹，生育期棗林地3 m土層土壤水分處于增長狀態(tài)，即使在年降雨量只有380.8 mm的2015年，也能夠使棗樹生育期耗水量與年降雨量達到平衡，沒有進一步透支林地的土壤水分。

2.3 修剪強度對棗樹產(chǎn)量和水分利用效率的影響

表3為不同修剪處理下棗樹產(chǎn)量與其水分利用效率對比情況，可以看出，不同年份間棗樹產(chǎn)量與水分利用效率差異較大，降雨較多的2016年棗樹產(chǎn)量普遍較高，最高產(chǎn)量可達15.57 t/hm2；而降雨量少的2015年棗樹產(chǎn)品普遍較低，最高產(chǎn)量僅為外9.75 t/hm2，是2016年的71.4%，由此可見氣候條件對旱作經(jīng)濟棗樹產(chǎn)量影響巨大。與此同時，同一修剪強度下棗樹水分利用效率2015年>2014年>2016年，主要是由于降雨越多，棗林地蒸發(fā)蒸騰量越大的緣故?？傮w上說，不同年份均是強度1處理下的棗樹產(chǎn)量最高，強度4處理下的棗樹水分利用效率最高，棗樹產(chǎn)量隨著修剪強度的增大而減小，棗樹水分利用效率隨修剪強度的增大而升高，增大修剪強度有利于陜北黃土高原有限的水資源高效利用。對不同修剪強度下棗樹產(chǎn)量與水分利用效率進行顯著性分析，發(fā)現(xiàn)各修剪強度間棗樹產(chǎn)量沒有顯著性差異，這可能是在修剪過程中合理保留結果枝的效果。同時，棗樹水分利用效率隨修剪強度的增大而升高，而圖3中顯示各修剪強度間蒸騰效率差異較小，應該是增大修剪強度并盡量保留結果枝以后，棗樹生殖生長比重加大，營養(yǎng)生長比重減小的緣故。

圖4 不同修剪強度下棗林地土壤水分變化曲線

3 討 論

3.1 修剪強度對棗林地耗水的影響

在前人的研究中，樹體蒸騰影響因素可以分為兩類，一類是輻射、溫度等環(huán)境外部因素[28-29]，一類是樹體種類、規(guī)格、基因、生理變化等內(nèi)部因素[25,30]。目前關于棗樹不同修剪強度對樹木生理指標影響及修剪對棗樹根系影響還缺乏相關研究。Namirembe等[31]在水資源有限的環(huán)境中研究發(fā)現(xiàn)，修剪使4 a生的美麗決明(Sennaspectabilis)木質(zhì)部導管直徑變窄，樹干導水率降低，抑制了樹冠的蒸騰速率并減少土壤水分的消耗。在葡萄修剪試驗中發(fā)現(xiàn)，修剪后葡萄枝條導管腔內(nèi)產(chǎn)生侵填體，降低了其水分輸送性能，最大可降低液流速率21.10%[32]。除了修剪導致的生理變化能夠減少林木蒸騰耗水以外，樹體蒸騰耗水還與葉面積顯著相關[33-34]。一般認為，植株蒸騰量與單株總葉面積顯著相關，蒸騰量隨著葉面積增加而增大，但葉面積增加至一定程度后，蒸騰增幅會變緩甚至不再增加[22,35-36]。

棗樹生育期內(nèi)同一時段各修剪強度蒸騰效率變異系數(shù)基本不超過10%，各個修剪強度間棗樹蒸騰效率差異很小，說明研究樹種在各修剪強度下蒸騰效率穩(wěn)定。采用的修剪標準能夠有效拉開各個修剪強度處理下棗樹生物量的差距(圖3)，也就是說，修剪一旦能夠有效控制樹體的生物量，就能夠顯著減少樹體的蒸騰耗水量，可以認為本研究中通過增大修剪強度降低棗樹蒸騰耗水量(表2)是一種有效的管理技術手段。

棗樹修剪降低蒸騰耗水的同時也影響林下的土壤水分，有利于土壤水分的提升，但是會一定程度的增加棗林地蒸發(fā)量。由于陜北黃土高原旱作矮化密植棗林地土壤水分3 a內(nèi)的變化主要集中在2.6 m土層內(nèi)，1 a內(nèi)2.6 m以下土壤水分變異極低[20]，由此通過水量平衡，計算得各修剪強度下棗林地蒸發(fā)量。2014—2016年各修剪強度下棗林地蒸散量見表4，由于棗林地表沒有任何覆蓋措施，修剪強度越大，棗樹規(guī)格越小，暴露在外的土地面積越多，棗林地蒸發(fā)量也隨修剪強度的增大而升高。此外，棗林地蒸發(fā)量占蒸散總量的比例也隨修剪強度的增大而增大，尤其是修剪強度4處理下棗林地蒸發(fā)量占蒸散總量的比例明顯高于強度3?？梢酝茢啵m然增大修剪強度減少了棗樹蒸騰耗水量，但節(jié)約下來的蒸騰量并不能完全用于改善土壤水分，其中有一部分被蒸發(fā)掉了，并且這部分蒸發(fā)量也隨修剪強度的增大而增大。2014—2016年強度4處理下的棗樹較強度3蒸騰量分別減少38.86，19.04，44.14 mm，蒸發(fā)量增大了13.60，9.98，21.98 mm。

3.2 陜北地區(qū)棗林適宜土壤水分及水分利用效率與其修剪強度的探討

近年來有果樹修剪影響土壤水分的研究報道，李明霞等[15]發(fā)現(xiàn)較傳統(tǒng)長放修剪而言，修剪強度更大的更新修剪林地2.4 m深土層土壤水分得到了明顯的改善。通過本研究的結果可以看到，增大修剪強度可以顯著降低棗樹蒸騰耗水量(圖2)，改善林地土壤水分(圖4)，與強度1相比，2014—2016年強度4處理下的棗樹蒸騰耗水分別減少了89.03，41.75，128.26 mm，生育期3 m土層土壤儲水量增量分別增加了59.30，23.42，87.69 mm，在降雨充沛的年份，增大棗樹修剪強度的節(jié)水效果更為顯著。魏新光等[22]也在其研究中發(fā)現(xiàn)，修剪強度最大(留有一個主枝)的棗林地土壤水分有所改善，2 a累計增加土壤儲水量40.5 mm，與本研究的研究結果相似。2015年強度2處理下的棗樹蒸騰耗水量較強度1相比，并沒有顯著性的降低，這可能是由于年降雨量太小，土壤可利用水分少，輕度修剪的棗樹無法控制樹冠對土壤水分需求的緣故，這與Jackson等[36]在研究修剪對銀樺(Grevillearobusta)坡地農(nóng)林復合系統(tǒng)的影響時得到的結論相符。

增大修剪強度雖然能夠降低棗樹蒸騰耗水量，改善林地土壤水分，但也在一定程度上降低了棗樹產(chǎn)量(表3)。眾多國內(nèi)外學者提出，目前黃土高原土壤干燥化日益加重，并為該區(qū)域大規(guī)模人工林帶來的土壤水環(huán)境惡化所擔憂[2,4,37]。因此，一味追求產(chǎn)量、透支林地土壤水分是不可取的，只有考慮到當?shù)丨h(huán)境承載力，以可持續(xù)發(fā)展為目標，追求水土資源高效利用，才能避免生態(tài)系統(tǒng)遭到進一步的破壞。研究結果表明，強度4處理下的棗樹產(chǎn)量雖然較其他強度而言有所下降，但各修剪強度間棗樹產(chǎn)量在統(tǒng)計學上沒有顯著性差異(表3)。此外，各修剪強度中，強度4處理下的棗樹蒸騰耗水量顯著低于其他各修剪強度(表2)，水分利用效率也最高(表3)，綜合棗林地耗水、棗樹產(chǎn)量與水分利用效率等各方面考慮，在研究范圍內(nèi)，修剪強度4處理下棗林產(chǎn)量沒有顯著性降低，又能達到高效用水的目的，可以作為當?shù)睾底鳁椓挚沙掷m(xù)發(fā)展的修剪管理參考標準。同時，由于增大修剪強度，減少棗樹蒸騰耗水的同時也促進了林地蒸發(fā)，與強度1相比，強度4處理下的棗樹3 a平均蒸騰量降低86.35 mm，蒸發(fā)量升高了29.54 mm，節(jié)約下來的蒸騰量并不能完全用于改善土壤水分，因此，建議陜北旱作棗林地進行節(jié)水型修剪的同時，采取地面覆蓋等抑制地表蒸發(fā)的措施，以減少林地蒸發(fā)量。

4 結 論

(1) 棗樹可以通過修剪強度的增加來控制樹體規(guī)格，從而可以實現(xiàn)降低棗樹蒸騰耗水的效果，蒸騰耗水量的減小有利于林地土壤水分的提升，可以緩解林地土壤干化現(xiàn)象，是一條黃土高原林地防治干化的新途徑。不同降雨年份，修剪對于降低棗樹蒸騰耗水效果不同，在降雨充沛的年份效果更為顯著。但修剪也在一定程度上促進了棗林地蒸發(fā)，建議將適度修剪與傳統(tǒng)的覆蓋保墑結合以提高土壤水分環(huán)境的保護與修復。

(2) 各修剪強度間棗樹蒸騰效率差異較小(變異系數(shù)<10%)，本研究采用的修剪標準證明，合理的修剪能夠較好地控制樹體枝葉生物量，而對于果實產(chǎn)量影響較小，各修剪強度間棗樹產(chǎn)量無顯著性差異，且棗樹水分利用效率隨著修剪強度的增大得到了顯著性提高，與修剪強度1相比，修剪強度4處理下的棗樹3 a平均水分利用效率提高了11.99%，由此證明試驗提供的修剪標準對于旱作棗林生產(chǎn)具有較強的參考意義。

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