張濤，張建新，范文波，楊海梅，喬長(zhǎng)錄

（1.石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.現(xiàn)代節(jié)水灌溉兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 石河子 832000；3.新疆農(nóng)墾科學(xué)院，新疆 石河子 832000）

0 引 言

土壤水分對(duì)植物生存有重要作用，不同區(qū)域的土壤含水量對(duì)其植被的類型和植被的個(gè)體的發(fā)育具有很大影響，土壤水分時(shí)空變異性的研究對(duì)于相應(yīng)地區(qū)的生態(tài)發(fā)展具有重要的研究意義[1,2]。坡面地區(qū)不同于平面地區(qū)，在坡面上，不同的坡向會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)輻射時(shí)長(zhǎng)和輻射強(qiáng)度產(chǎn)生差異，從而影響坡面土壤水分的蒸發(fā)；不同的坡度會(huì)影響坡面土壤水分的入滲和徑流過(guò)程，是降水后坡面土壤水分產(chǎn)生變化的主導(dǎo)地形因子，影響著不同坡位土壤水分含量的分布[3-5]。對(duì)于土壤水分的保持來(lái)說(shuō)，土壤表面采用覆蓋處理是一種有效抑制土壤水分蒸發(fā)的方式，在我國(guó)干旱和半干旱地區(qū)，這一保水方式已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可和推廣[6]。對(duì)于覆蓋層來(lái)說(shuō)，覆蓋的顏色不同影響太陽(yáng)輻射，從而影響了土壤水分的蒸發(fā)作用，導(dǎo)致不同覆蓋的保蓄水效果也有差異[7,8]。在不同坡面條件下研究覆蓋對(duì)坡面土壤水分的影響，可以有效提出適宜新疆北部干旱半干旱地區(qū)的保蓄水措施，對(duì)提高當(dāng)?shù)赝寥浪掷眯示哂兄匾饔谩?/p>

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)坡面條件下土壤水分運(yùn)移和土壤水分保蓄的研究中，Moore[9]指出干旱區(qū)由于晴天多，坡向?qū)ν寥浪挚臻g分布的影響要更為顯著。Qiu[10]在中國(guó)黃土高原分析了表層土壤水分與坡向的關(guān)系，指出北坡土壤水分較南坡高；馬耘秀等[11]研究了黃土丘陵地區(qū)地表含水量與坡向的關(guān)系，也證明了此結(jié)論。艾寧等[12]指出坡位對(duì)0～60 cm土層的水分影響較大，且隨著土層深度的增加，坡位對(duì)土壤水分的影響逐漸減小直到差異不顯著?？琢柘龅萚13]研究發(fā)現(xiàn)坡向?qū)ρ芯繀^(qū)刺槐林的土壤水分具有顯著性影響，陰坡的土壤水分顯著高于陽(yáng)坡(P＜0.01)。國(guó)外學(xué)者M(jìn)a, J等[14]研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋地膜等有助于降低土壤水分散失量，改變鹽分在土壤中的分布狀況，讓土壤的質(zhì)地向好的方面轉(zhuǎn)變；Li, R等[6]對(duì)地膜和秸稈覆蓋這兩種措施對(duì)土壤水分蒸發(fā)的影響進(jìn)行了研究，指出覆膜的蓄水保墑效果比覆秸稈的好，但在高溫季節(jié)，土壤表面進(jìn)行覆蓋處理對(duì)減少土壤水分散失的作用極其微弱；張永濤等[15]研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋比無(wú)覆蓋處理土壤含水量增加20%～50%，貯水量增加10%～50%，水分虧缺減少5%～70%，具有明顯的抗旱保墑作用。

新疆北部瑪納斯河流域?qū)儆诘湫偷拇箨懶愿珊蛋敫珊禋夂?，其氣候特征為區(qū)域內(nèi)干燥少雨，日照時(shí)間長(zhǎng)，蒸發(fā)量大，區(qū)域內(nèi)地形種類繁多。探究區(qū)域內(nèi)不同坡面條件下的土壤水分運(yùn)移規(guī)律和覆蓋對(duì)坡面水分蒸發(fā)的影響，可以得出適宜植被生長(zhǎng)的水分環(huán)境，為指導(dǎo)當(dāng)?shù)乩猛寥浪譂摿謴?fù)植被提供參考。

1 材料和方法

本次實(shí)驗(yàn)采用土柱實(shí)驗(yàn)和土槽實(shí)驗(yàn)。土柱規(guī)格為（外徑×內(nèi)徑×高）：21 cm×20 cm×60 cm。試驗(yàn)裝置由土柱、黑白地膜、滴灌系統(tǒng)、輻射燈、Em50檢測(cè)和采集系統(tǒng)組成。根據(jù)野外調(diào)研結(jié)果確定土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土并設(shè)置不同深度土壤容重，其基本物理參數(shù)如表1所示，其中Y為設(shè)計(jì)容重，ω為土壤顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)。將試驗(yàn)用土碾碎及風(fēng)干后，過(guò)直徑2 mm篩以去除雜質(zhì)，隨后在土柱內(nèi)每隔5 cm進(jìn)行振搗填裝、人工夯實(shí)，每層土層之間打毛，以便各層緊密接觸，避免分層。

表1 土層土壤設(shè)計(jì)容重及基本物理特性Tab.1 Design bulk density and basic physical characteristics of soil layer

根據(jù)瑪納斯流域地區(qū)降水量，灌水量設(shè)置為4 L，采用1 L/袋的輸液袋模擬滴頭對(duì)土柱進(jìn)行灌水，滴頭由土柱中心膜孔滴入，為防止滴頭沖刷，在土柱表層放置一張濾紙，灌水完成后去掉；分別在距土柱土壤表面10、20、30、40和50 cm處打孔，在孔處安裝Em50探頭進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。設(shè)置兩種保水措施（白膜A1、黑膜A2），根據(jù)野外實(shí)地測(cè)量，設(shè)置3種輻射時(shí)長(zhǎng)（8、10、12 h），兩種輻射強(qiáng)度（陰坡40 ℃左右，陽(yáng)坡50 ℃左右），調(diào)整輻射燈高度，以溫度計(jì)確定土壤表面溫度。實(shí)驗(yàn)采用完全隨機(jī)布置，時(shí)間為7 d（見(jiàn)圖1）。

土槽規(guī)格為（長(zhǎng)×寬×高）：120 cm×15 cm×65 cm。試驗(yàn)裝置由土槽、灌水系統(tǒng)、輻射燈、水熱鹽采集系統(tǒng)組成。分別在距土槽土壤表面中間及距邊緣位置10、20、30、40和50 cm處埋設(shè)Em50傳感器，以便監(jiān)測(cè)膜內(nèi)土壤水分變化規(guī)律。為模擬野外太陽(yáng)輻射，在每部分土槽上方同時(shí)懸掛兩個(gè)輻射燈進(jìn)行光照，輸液袋所在位置與輻射燈相同（見(jiàn)圖2）。

圖2 土槽試驗(yàn)裝置圖（單位：cm）Fig.2 Diagram of soil tank test device

實(shí)驗(yàn)設(shè)置土壤為砂壤土，土層深度為60 cm，裝土?xí)r每隔5 cm進(jìn)行一次人工夯實(shí)，并用刷子刷毛土層確保不出現(xiàn)土層分層現(xiàn)象。灌水入滲試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)得瑪納斯降水量76.13 mm，從而確定灌水量為27.4 L。在該灌水量下設(shè)計(jì)3個(gè)坡度P1(10°)、P2(20°)、P3(30°），兩種保水措施（黑膜、白膜），以3個(gè)坡位（W1上坡位、W2中坡位、W3下坡位）作為觀測(cè)點(diǎn)。蒸發(fā)試驗(yàn)時(shí)，調(diào)整輻射燈高度以確保土層表面溫度控制在40 ℃左右，蒸發(fā)時(shí)間為12 h。

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Origin 9.0和AutoCAD進(jìn)行作圖．

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輻射時(shí)長(zhǎng)對(duì)土壤剖面水分的影響

該實(shí)驗(yàn)為土柱實(shí)驗(yàn)，模擬了連續(xù)7 d，每天8、10和12 h輻射時(shí)長(zhǎng)下土柱內(nèi)不同深度土層土壤含水率的變化規(guī)律。蒸發(fā)結(jié)束后，各處理不同深度土層土壤體積含水率大小分布如圖3所示，蒸發(fā)結(jié)束后土壤含水率相對(duì)變化率如表2所示。

圖3 不同輻射時(shí)長(zhǎng)下各土層土壤含水率對(duì)比圖Fig.3 Comparison of soil moisture content of each soil layer under different radiation duration

表2 不同輻射時(shí)長(zhǎng)下蒸發(fā)結(jié)束時(shí)土壤水分相對(duì)變化率Tab.2 Relative change rate of soil moisture at the end of evaporation under different radiation duration

圖3的信息表明，在歷時(shí)7 d的蒸發(fā)結(jié)束后，0～60 cm土層深度范圍內(nèi)，土壤含水率的分布隨著土層深度的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，且T1處理下的土壤含水率明顯大于T2和T3處理。在T1、T2、T3這3種不同輻射時(shí)長(zhǎng)處理中土壤含水率最高的土層均為20 cm土層，其中含水率最高的為T(mén)1處理，為25%，土壤含水率最低的土層均為50 cm土層，最低為T(mén)3處理的5.08%。從整體相對(duì)變化率來(lái)看，T1、T2、T3這3種處理的相對(duì)變化率大小排列為：T3＞T2＞T1，這說(shuō)明日輻射時(shí)長(zhǎng)影響蒸發(fā)過(guò)程中土壤含水率的變化，一日內(nèi)輻射時(shí)間越長(zhǎng)，土壤含水率減少越多。

由表2可知，蒸發(fā)過(guò)程中不同土層土壤水分相對(duì)變化率不同，相對(duì)變化率最大的為10 cm的表層土壤，最小的為50 cm的深層土層，在3種不同輻射時(shí)長(zhǎng)處理中，土壤水分相對(duì)變化率隨著土層深度的增加而減少。對(duì)于10 cm土層來(lái)說(shuō)，T3處理下土壤水分相對(duì)變化率最大，為59.42%，T1處理下土壤水分相對(duì)變化率最小，為39.14%。蒸發(fā)結(jié)束時(shí)在深度為50 cm的土層中土壤水分的相對(duì)變化率為負(fù)值，這是由于土壤水分的下滲作用，淺層土層未蒸發(fā)的水分在重力勢(shì)能的影響下補(bǔ)充了50 cm處的土壤水分。當(dāng)日輻射時(shí)長(zhǎng)改變時(shí)，50 cm土層土壤含水率的增加也收到了影響，在T1、T2、T3這3種處理影響下的相對(duì)變化率大小排列為T(mén)3＞T2＞T1。

綜合以上分析得，一日內(nèi)輻射時(shí)間越長(zhǎng)，土壤水分日蒸發(fā)量越大，0～10 cm土層對(duì)輻射時(shí)長(zhǎng)變化的響應(yīng)最為明顯。在所有處理中，歷時(shí)7 d的蒸發(fā)結(jié)束后50 cm土層土壤含水率均增加，且隨著日蒸發(fā)歷時(shí)的增加土壤含水率的增加量減少。

2.2 不同輻射強(qiáng)度對(duì)土壤剖面水分的影響

該實(shí)驗(yàn)為土柱實(shí)驗(yàn)，模擬了連續(xù)7 d每天10 h不同輻射強(qiáng)度下土柱內(nèi)不同深度土層土壤體積含水率的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)設(shè)置兩個(gè)不同輻射強(qiáng)度，用來(lái)模擬陽(yáng)坡和陰坡的太陽(yáng)輻射分別記作，C1和C2。根據(jù)野外實(shí)地測(cè)量，確定陰坡白天平均地面氣溫為41.3 ℃，陽(yáng)坡平均地面氣溫為53.7 ℃。調(diào)整輻射燈高度，以確定土柱土壤表面溫度達(dá)到所需溫度。

由圖4可知，輻射強(qiáng)度不同時(shí)土柱內(nèi)各深度土層土壤含水率的變化具有明顯的差異，整體上看C1處理下土壤含水率隨蒸發(fā)歷時(shí)的減少量明顯大于C2處理。在每日輻射10 h歷時(shí)7 d的蒸發(fā)結(jié)束后，0～40 cm土層含水率均隨著蒸發(fā)歷時(shí)的增加而減少，變化趨勢(shì)呈正弦變化，其中20 cm以上的淺層減少趨勢(shì)較為明顯，減少幅度最大的為C1處理中20 cm土層，其相對(duì)變化率為54.17%，這可能是由于土柱內(nèi)20 cm土層是灌水入滲以及土壤水分再分布后土壤含水率最高的土層，所以蒸發(fā)開(kāi)始時(shí)20 cm土層土壤含水率較高，導(dǎo)致在蒸發(fā)過(guò)程中土壤含水率變化幅度最大。對(duì)于50 cm的深層土壤來(lái)說(shuō)，在C1處理下土壤含水率未發(fā)生明顯變化，而在C2處理下土壤含水率相對(duì)于初始狀態(tài)增加了142.02%，這說(shuō)明在C2處理下土壤蒸發(fā)量少于C1處理，土柱內(nèi)土壤水分相對(duì)于C1處理更多，導(dǎo)致土壤垂直方向入滲能力增加。不同輻射強(qiáng)度下各土層深度土壤水分相對(duì)變化率最大為為：C120cm處理，最小為C250cm處理（見(jiàn)表3）。

圖4 不同輻射強(qiáng)度下各土層土壤含水率變化對(duì)比圖Fig.4 Comparison of soil moisture content changes of different soil layers under different radiation intensities

表3 不同輻射強(qiáng)度下蒸發(fā)結(jié)束時(shí)土壤水分相對(duì)變化率Tab.3 Relative change rate of soil moisture at the end of evaporation under different radiation intensities

綜合以上分析得，輻射強(qiáng)度越強(qiáng)，土壤含水率減少越多，土壤含水率的相對(duì)變化率隨土層深度的增加而減少，上部20 cm土層對(duì)輻射強(qiáng)度變化的響應(yīng)最為明顯。在50 cm的深層土層中，兩種處理土壤水分相對(duì)變化出現(xiàn)顯著差異，在C1處理中土壤水分未發(fā)生明顯變化，在C2處理中，蒸發(fā)結(jié)束后50 cm土層土壤含水率出現(xiàn)增加趨勢(shì)，這說(shuō)明輻射強(qiáng)度對(duì)土壤的水分入滲產(chǎn)生了影響，輻射強(qiáng)度的增加將使蒸發(fā)效果增強(qiáng)，導(dǎo)致土壤整體含水率減少，從而減弱較深層土壤的水分入滲過(guò)程。

2.3 不同坡度對(duì)土壤濕潤(rùn)鋒的影響

濕潤(rùn)鋒是水分下滲過(guò)程中土壤干土層與被濕潤(rùn)的先頭部位形成的明顯交界面，此處具有極大的土壤含水量梯度，隨時(shí)間的變化趨勢(shì)可以反映出水分在土壤中的運(yùn)移狀態(tài)[16,17]。該小節(jié)在不同坡度條件（10°、20°、30°）下分析了坡面在每日輻射時(shí)長(zhǎng)為10 h，輻射強(qiáng)度為C1（41.3 ℃）時(shí)濕潤(rùn)鋒動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，分別記作P1、P2、P3。圖5為不同坡度條件下土壤水分累積入滲量隨時(shí)間的變化曲線。

圖5 入滲階段不同坡度條件下坡面土壤濕潤(rùn)鋒分布圖Fig.5 Distribution of soil moisture on slope surface under different slope conditions at evaporation stage

由圖5可知，在灌水總量不變的情況下，整個(gè)土壤水分入滲過(guò)程分為兩個(gè)階段，第一階段水分入滲速率快，第二階段水分入滲速率較慢，坡度和坡位不同，兩階段之間的拐點(diǎn)也不同。3種坡度條件下，W2處濕潤(rùn)鋒隨時(shí)間的變化幾乎一致，濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離也基本相同，這說(shuō)明坡度變化對(duì)中坡位土壤水分入滲的影響相對(duì)較小。P1處理中W3處濕潤(rùn)鋒運(yùn)移距離最大，為37.3 cm，拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)卻最晚，為10 h。W1處濕潤(rùn)鋒運(yùn)移距離最小，為21.1 cm，變化趨勢(shì)與W2處濕潤(rùn)鋒差異不大，但與W3處理的差異較大，且W1處濕潤(rùn)鋒第二階段運(yùn)移速率明顯小于W3處理。P2處理中W3處濕潤(rùn)鋒運(yùn)移距離為42.9 cm，明顯大于P1處理，相對(duì)P1處理的運(yùn)移距離增加了13.94%。P2處理W1和W2處的濕潤(rùn)鋒隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化與P1處理相差不大。在P3處理中，W3處濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離為49.2 cm，大于P2處理，顯著大于P1處理，運(yùn)移距離分別相對(duì)增加了31.9%和14.93%。P3處理中W1處濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離相對(duì)P1處理和P2處理最小，為18 cm，拐點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間與P1處理和P2處理的時(shí)間相差不大，但是在第二階段的入滲過(guò)程中，濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移速率較P1和P2處理較慢。

整體分析發(fā)現(xiàn)，坡度對(duì)濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離和運(yùn)移速率有明顯影響，影響最大的坡位為下坡位，坡度越陡，下坡位濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離越大，運(yùn)移速率越快，P3處理濕潤(rùn)鋒運(yùn)移距離分別比P1和P2處理大31.9%和14.93%。對(duì)于中坡位來(lái)說(shuō)，坡度在20°內(nèi)的小范圍變化對(duì)濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離和運(yùn)移速率的影響不大。對(duì)于上坡位來(lái)說(shuō)，坡度越陡，濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離越小，運(yùn)移速率越慢，P3處理濕潤(rùn)鋒運(yùn)移距離分別比P1和P2處理小14.28%和10%。

2.4 覆蓋條件下不同坡面土壤水分運(yùn)移規(guī)律

2.4.1 覆蓋條件下坡面（坡度為10°）土壤水分分布特征

該實(shí)驗(yàn)為土槽實(shí)驗(yàn)，設(shè)置了兩種覆膜處理（白膜A1、黑膜A2），以探究在不同坡度條件（10°、20°、30°）下兩種不同覆蓋措施對(duì)坡面水分運(yùn)移的影響和對(duì)不同坡位（上坡位W1、中坡位W2、下坡位W3）垂直方向土壤水分入滲的影響。

當(dāng)坡度為10°，每日輻射時(shí)長(zhǎng)為10 h，輻射強(qiáng)度為C1（41.3 ℃）時(shí)，兩種覆蓋條件下土壤水分在不同坡位的運(yùn)移規(guī)律如圖6所示。

圖6 蒸發(fā)階段P1處理的坡面土壤水分分布Fig.6 Distribution of soil moisture on the slope treated by P1 in evaporation stage

由圖6可知，在W1處和W2處20 cm以上的淺層土層中，隨著蒸發(fā)歷時(shí)的增加，土壤體積含水率逐漸下降，下降最快的為白膜覆蓋下的W1處，相較與蒸發(fā)開(kāi)始前下降了39.09%，黑膜覆蓋下的W1處與白膜覆蓋下的W2處下降幅度相差不大，分別為32.89%和30.70%，黑膜覆蓋下W2處下降幅度最小，為28.99%。在W3處黑膜覆蓋下整體的土壤含水率要高于白膜，在30 cm以上的土層中，黑膜覆蓋與白膜覆蓋土壤含水率的差異不大，30 cm以下的土層中黑膜覆蓋下的土壤含水率明顯高于白膜。相對(duì)與蒸發(fā)開(kāi)始前，白膜覆蓋下整體的土壤含水率減少了15.38%，黑膜覆蓋下的土壤含水率減少了12.13%，這說(shuō)明在坡度為10°的情況下，黑膜的保水性明顯優(yōu)于白膜。

2.4.2 覆蓋條件下坡面（坡度為20°）土壤水分分布特征

當(dāng)坡度為20°，每日輻射時(shí)長(zhǎng)為10 h，輻射強(qiáng)度為C1（41.3 ℃）時(shí)，兩種覆蓋條件下土壤水分在不同坡位的運(yùn)移規(guī)律如圖7所示。

圖7 蒸發(fā)階段P2處理的坡面土壤水分分布Fig.7 Distribution of soil moisture on the slope treated by P2 during evaporation

由圖7可知，在20°的坡面條件下，黑膜覆蓋下的坡面中坡位和下坡位土壤含水率在蒸發(fā)后明顯大于白膜，在整個(gè)蒸發(fā)歷程中，白膜覆蓋下的坡面土壤含水率由蒸發(fā)開(kāi)始前的23.06%下降到了蒸發(fā)完成后的20.31%，相對(duì)于蒸發(fā)開(kāi)始前下降了13.03%，高于黑膜覆蓋下的10.77%。對(duì)于上坡位來(lái)說(shuō)，在20 cm以上的土層中白膜覆蓋下的土壤含水率下降速度明顯快于黑膜，土壤含水率由蒸發(fā)前的26.43%下降到了18.64%，相對(duì)下降了29.47%，高于黑膜覆蓋下的23.24%，這可能是由于在蒸發(fā)過(guò)程中，黑膜覆蓋下坡面土壤保水能力更為優(yōu)異，從而導(dǎo)致坡面整體土壤含水率更高，使得水分在垂直方向的滲透能力更強(qiáng)。在中坡位20 cm以上的淺層土層中，白膜覆蓋和黑膜覆蓋下的土壤水分均呈現(xiàn)正弦式下降，但是黑膜覆蓋下的下降速度略小于白膜，在20～30 cm土層中，黑膜覆蓋下的土壤水分均呈現(xiàn)正弦式上升，在30 cm以下的土層中，白膜覆蓋和黑膜覆蓋下的坡面土壤水分變化無(wú)明顯差異。在黑膜覆蓋和白膜覆蓋下，下坡位都是坡面土壤水分聚集最多地方，整體土壤含水率明顯高于上坡位和中坡位。

2.4.3 覆蓋條件下坡面（坡度為30°）土壤水分分布特征

當(dāng)坡度為30°，每日輻射時(shí)長(zhǎng)為10 h，輻射強(qiáng)度為C1（41.3 ℃）時(shí)，兩種覆蓋條件下土壤水分在不同坡位的運(yùn)移規(guī)律如圖8所示。

圖8 蒸發(fā)階段P3處理的坡面土壤水分分布Fig.8 Distribution of soil moisture on the slope treated by P3 during evaporation

圖8中信息表明，在30°的坡度下，白膜覆蓋和黑膜覆蓋下坡面整體土壤含水率相差不大，黑膜覆蓋下的坡面整體土壤含水率在蒸發(fā)后略大于白膜，相對(duì)與蒸發(fā)開(kāi)始前，白膜覆蓋下整體的土壤含水率減少了10.08%，黑膜覆蓋下的土壤含水率減少了9.53%。對(duì)于上坡位和中坡位來(lái)說(shuō)，白膜覆蓋和黑膜覆蓋下蒸發(fā)過(guò)程的土壤含水率變化并不顯著，對(duì)于下坡位來(lái)說(shuō)，整體土層土壤含水率變化都是呈現(xiàn)上升趨勢(shì)而且差距不顯著，但40 cm以下土層黑膜覆蓋下的土壤含水率的增長(zhǎng)量明顯大于白膜覆蓋，黑膜覆蓋由蒸發(fā)前的9.51%增加到了15.13%，增加了5.62%，白膜覆蓋由蒸發(fā)前的9.40%增加到了12.88%，增加了3.48%（見(jiàn)表4）。

表4 不同坡度坡面蒸發(fā)結(jié)束后不同覆蓋條件下土壤含水率減少量 %Tab.4 Reduction of soil moisture content under different cover conditions after evaporation on slopes with different slopes

從整體上看，對(duì)坡面進(jìn)行覆蓋處理可以有效的減少坡面土壤水分的蒸發(fā)，加強(qiáng)坡面土壤保水蓄水的能力，對(duì)坡面進(jìn)行黑膜覆蓋的保水效果要優(yōu)于白膜。在坡面上，坡高不變的情況下，坡度越大，覆蓋對(duì)坡面整體的保水能力影響越小。

3 討 論

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，土壤水分的蒸發(fā)受坡向、坡度的影響，且坡度變化時(shí)顯著影響不同坡位土壤水分的變化[18]。本次研究中隨著日輻射時(shí)長(zhǎng)的增加和輻射強(qiáng)度的增加，蒸發(fā)過(guò)程中土壤水分減少量也隨之增加，0～20 cm土層對(duì)輻射強(qiáng)度變化的響應(yīng)最為明顯，這與Runhong Liu[19]的研究結(jié)果相似。究其原因是坡向不同，受到的太陽(yáng)輻射不同，坡面不同坡位一日內(nèi)所受的輻射時(shí)長(zhǎng)也不同，使得土層表面土壤蒸發(fā)強(qiáng)度不同，進(jìn)而影響了土壤的水分分布狀況，造成陰坡的土壤含水率比陽(yáng)坡大，水分蒸發(fā)量也較少。

不同覆蓋下坡面土壤水分變化也不相同，這主要是由于不同顏色的地膜對(duì)光和熱的傳導(dǎo)能力不同，導(dǎo)致對(duì)土壤環(huán)境的調(diào)控作用也不一樣，研究發(fā)現(xiàn)地膜顏色越淺，其透光性越好[20]。對(duì)坡面進(jìn)行覆蓋處理后，黑膜的保水性要優(yōu)于白膜，這和前人的研究結(jié)果一致[21,22]。以上結(jié)果表明，對(duì)于新疆北部瑪納斯河流域前山地區(qū)來(lái)說(shuō)，在陰坡地區(qū)的下坡位選擇種植植被并覆蓋黑膜最可使植被擁有最好的土壤水分環(huán)境，最利于植被的萌發(fā)和生長(zhǎng)。

4 結(jié) 論

本研究利用室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)不同坡向和坡度條件下的土壤水分運(yùn)移規(guī)律和不同覆蓋保蓄能力進(jìn)行了研究，在水分的入滲和蒸發(fā)期間，各深度土層土壤含水率的變化具有明顯的差異。

（1）坡度對(duì)濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離和運(yùn)移速率有明顯影響，影響最大的坡位為下坡位，坡度越大，下坡位濕潤(rùn)鋒的運(yùn)移距離越大，坡度為30°時(shí)濕潤(rùn)鋒運(yùn)移距離分別比20°和10°處理大31.9%和14.93%。

（2）日輻射時(shí)長(zhǎng)影響土壤水分的蒸發(fā)，隨著日輻射時(shí)長(zhǎng)的增加，土壤含水率的減小量也隨之增加，不同土層土壤水分相對(duì)變化率不同，相對(duì)變化率最大的為10 cm的表層土層，最小的為50 cm的深層土層。輻射強(qiáng)度影響各深度土層土壤含水率的變化，輻射強(qiáng)度越強(qiáng)，土壤含水率減少越多，土壤含水率的相對(duì)變化率隨土層深度的增加而減少，0～20 cm土層對(duì)輻射強(qiáng)度變化的響應(yīng)最為明顯。

（3）黑膜的保水性要優(yōu)于白膜，且坡度越陡，覆蓋對(duì)坡面整體的保水能力影響越小。在坡度為10°的坡面，相對(duì)與蒸發(fā)開(kāi)始前，白膜覆蓋下整體的土壤含水率減少了15.38%，黑膜覆蓋下的土壤含水率減少了12.13%；在坡度為20°的坡面，白膜覆蓋下整體的土壤含水率減少了13.03%，黑膜覆蓋下的土壤含水率減少了10.77%；在坡度為20°的坡面，白膜覆蓋下整體的土壤含水率減少了10.08%，黑膜覆蓋下的土壤含水率減少了9.53%。