土壤水分状况是影响作物生长和产量的关键因素^[1]。在我国，不管是资源型缺水地区还是在工程性缺水地区，耕地土壤水分的盈缺皆是影响农业生产的重要因素^[2]。我国西南喀斯特区降水较为丰富，但由于岩溶地貌发育，区域地形破碎、土壤瘠薄，水土地下漏失严重，工程性缺水问题突出; 因此，针对区域突出的工程性缺水问题现状，开展有机覆盖措施保墒效应相关研究具有重要的现实意义。

根据Hartwig等^[3]的定义，活有机覆盖(living organic mulches)是指在主要作物种植之前或与主要作物一起种植的植物，并在整个作物生长季节作为活有机覆盖物保持地面覆盖。故本研究所指有机覆盖除传统意义上的有机覆盖外，尚包括活有机覆盖(粮草间作)。近些年，针对秸秆、生物炭及粮草间作等有机覆盖措施土壤保墒效应方面的研究，国内外已有较多报道。通过研究不同耕作制度下覆盖对土壤特性及温室气体排放的影响，Nawaz等^[4]发现，土壤蒸发随覆盖量的增加而减少，土壤入渗随覆盖量的增加呈增加趋势，进而减少坡面径流。Montenegro等^[5]在研究间歇性降雨条件下覆盖对水土动态影响时发现，当秸秆覆盖达到4 000 kg/hm²时，径流峰值减少51%，同时土壤水分明显增加，土壤温度达到一个最佳的调节效果。为了研究不同秸秆类型覆盖对水土流失的调控特征，Somchai等^[6]通过室内模拟试验发现，同一降雨强度及低覆盖率条件下，香根草对径流泥沙的控制效果优于稻草，但高覆盖率条件下则相反。王昕等^[7]在研究半干旱区秸秆覆盖量对土壤水分保蓄作用及作物水分利用效率影响时发现，秸秆覆盖量对土壤水分的影响存在季节性及层次性差异，即秸秆覆盖量对作物生育前期的土壤水分影响要大于生育后期，对表层水分的影响要大于中下层土壤。孙博等^[8]通过研究秸秆覆盖量对土壤蒸发速率的影响发现，随着秸秆覆盖量的增加，土壤水分蒸发速率也在逐渐降低，秸秆覆盖具有较好的抑蒸保墒效果，但他也指出，当秸秆覆盖量达到7 500 kg/hm²及以上时，秸秆的抑蒸保水效果并没有明显增强。为了进一步探讨秸秆覆盖量对土壤水分的影响，并对其影响机制进行量化处理，高鹏程等^[9]建立土壤水分蒸发动力模型分析了不同秸秆覆盖量、不同土壤初始水分含量条件下的秸秆蓄水保墒效应，发现在土壤初始水分含量较低时不同秸秆覆盖量对土壤水分蒸发的抑制作用差异不大，而当土壤初始水分含量较高时，其差异则更为显著。

已开展的研究表明活有机覆盖(间作覆盖)及生物炭覆盖等措施不仅能够改善土壤肥力环境，调节坡耕地径流和泥沙，同时水分调节效果也较为明显。紫花苜蓿是一种优良的多年生豆科草本植物，具有适应性强、生长快及产量高等特点^[10-11]，玉米间作紫花苜蓿可增加土壤孔隙，改善土壤结构，增加降水的入渗率，因而较单作玉米具有更好的保水效果^[12]。为了解玉米-大豆混种密度对耕地水肥的影响，郭江等^[13]通过长期野外试验观测发现玉米间作大豆可以增加植物层次，增大植株冠层，从而减少降水对耕地表面的冲蚀和溅蚀，因而能够增加水分的入渗。朱青等^[14]在贵州喀斯特黄壤区研究不同种植模式水土保持效果时发现，玉米间作紫花苜蓿可以保持坡耕地全年覆盖，具有较好的保水保土及保肥效果。一直以来，人们对生物炭覆盖作用的认识还主要停留在其在增加土壤肥力、增加作物产量方面，但由于生物炭自身密度小，生物炭的施加可减小土壤密度^[15]，增加土壤孔隙度，改变土壤的团聚性^[16]，从而影响到土壤的持水能力及水分入渗特征^[17]。

总体而言，已开展的研究证实了有机覆盖措施保水功能的有效性，但是喀斯特地区相关野外试验较少，尤其是秸秆覆盖及生物炭覆盖相关野外定位观测试验鲜见报道。基于此，开展秸秆、生物炭及粮草间作等有机覆盖措施野外种植试验，研究喀斯特区坡耕地有机覆盖耕作措施对耕作层水分的影响，旨在通过有机覆盖措施的田间试验，探明适用于喀斯特工程性缺水地区的农艺保水措施，为区域坡耕地水土流失综合治理，以及为农民或管理者实施更可持续的土地管理实践提供理论参考。

1 研究区概况

研究区位于贵州省毕节市黔西县金兰镇(以下称为“金兰示范区”)，E 105°47′~ 106°26′，N 26°45′~ 27°21′，如图 1所示。贵黔高速公路(S82)途径金兰示范区，距贵阳80 min车程。该区气候属亚热带温暖湿润气候，降水较为丰沛，年平均降雨量一般在1 000 mm以上，雨热同期。年内气温差小，多年平均气温14.2 ℃，最低月气温、最高月气温一般为1月和7月，全年平均日照长达1 066 h。试验观测期间(2018年)，研究区全年降水936.26 mm，且主要集中在5—10月，达665.4 mm，占全年降水的71%；2018年月均气温为15.36 ℃，5—9月气温相对较高，均在20 ℃以上。

金兰示范区土地总面积555.8 hm²，其中石漠化土地面积478 hm²，占土地总面积的86%；耕地面积239 hm²，其中石漠化坡耕地面积191 hm²，占耕地总面积的80%。该区土壤类型以黄壤和黄色石灰土为主，其中黄壤为地带性土壤，黄色石灰土交错分布。

2 材料与方法 2.1 试验设计

研究区有机覆盖措施野外观测准备工作始于2018年1月，主要内容包括试验小区修建、整地、玉米(Zea mays L.)种植、牧草种植，以及秸秆、生物炭覆盖等。小区修建前，以试验区范围(550 m²)作为1个样地单元(传统坡耕地，玉米单作)，随机采集3个土样测定试验区中总有机碳(total organic carbon，TOC)、全氮(total nitrogen，TN)、全磷(total phosphorus，TP)及全钾(total potassium，TK)等化学指标背景值，使用环刀法及紧实度测定仪(S C- 900)测定土壤密度、紧实度及含水率等物理指标背景值，结果见表 1。试验区岩石出露面积达到11%，土壤类型为黄壤，耕作层厚度30 cm左右；各种植小区坡度13°~ 15°，规格为3 m×12 m。小区修建、种植及覆盖等观测准备工作完成后，于当年7月起持续开展野外观测工作。基于研究目的，秸秆和生物炭均采取当年覆盖于表土层、次年翻耕入土的方式还田，秸秆为玉米秸秆(切割至2 cm以下)，生物炭为稻壳质生物炭，间作的牧草包括紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、菊苣(Cichorium intybus L.)和多年生黑麦草(Lolium perenne L.)。玉米采用顺坡种植方式，种植规格为100 cm×70 cm(行株距)，距离小区边埂30 cm，即每个小区种植3行玉米，每行17穴。牧草采用条播的方式进行种植，每个粮草间作小区条播2行牧草，生长期定期刈割，留茬高度大于5 cm。各小区施肥量保持一致，2018年施用复合肥作为底肥(600 kg/hm²)，其他管理制度等同当地耕作习惯。

试验设秸秆覆盖(straw mulch，SM)、生物炭覆盖(biochar mulch，BM)及粮草间作覆盖(grain and grass intercropping，GI) 3个有机覆盖措施处理，并以传统玉米单作(CK)为对照。其中秸秆覆盖根据其覆盖量设置1 111、2 222、3 889、5 556及6 944 kg/hm² 5个处理(SM₁~SM₅)，秸秆质量皆为干质量；生物炭覆盖根据其覆盖量设置1 389、2 778、5 556及1万1 111 kg/hm² 4个处理(BM₁~BM₄)；粮草间作措施中，根据示范区养殖现状，设玉米间作紫花苜蓿(alfalfa intercropping，AI)、菊苣(chicory intercropping，CI)及黑麦草(ryegrass intercropping，RI)3个处理，共计13个处理(含CK)，如图 2所示。

2.2 测定指标及方法

本试验测定的指标包括耕作层土壤密度、土壤水分、土壤硬度，以及研究区降水及气温等气象指标。土壤含水量主要采用环刀法进行测量，并辅助以土壤水分测定仪(FD-T型)，土壤水分测量深度为20 cm以内。土壤水分依据小区部位随机布设观测取样点，上、中、下3个部位每次测3个重复，每3天观测1次，观测时段为2018年7月3日至2018年12月10日，期间共记录土壤水分46次；采用土壤紧实度测定仪(SC-900)对每个小区上、中、下3个部位随机测量，每个部位每次测3个重复。因紧实度总体变化较小，仅在玉米生长初期、生长期和生长后期各测1次，计3次；土壤总有机碳、总氮质量分数等化学指标采样点设置同前述土壤水分及硬度，取样时间为玉米收获后的2018年11月。总有机碳测试方法采用重铬酸钾氧化法，总氮采用半微量开氏法(凯式定氮法)；在示范区设小气候观测站1座，记录研究区降雨、气温、风速及空气湿度等气象指标，同时设置人工雨量筒1个，对自记雨量计进行校核。

利用环刀法测算小区土壤水分含量及密度时采用以下公式^[18]进行计算：

$ {\theta _{\rm{m}}} = \frac{{{w_1} - {w_2}}}{{{w_2} - {w_3}}} \times 100\% 。$

(1)

式中：θ_m为土壤绝对含水比例，%；w₁为为湿土质量与环刀质量之和，g；w₂为干土质量与环刀质量之和，g；w₃为环刀质量，g。

$ {\rho _{\rm{b}}} = \frac{{{m_{\rm{s}}}}}{{{V_{\rm{t}}}}}。$

(2)

式中：ρ_b为土壤密度，g/cm³；m_s为烘干后土质量，g；V_t为环刀内土的体积，cm³。

2.3 数据处理

采用Excel 2010处理数据，利用SPSS 22.0数据统计分析软件中的最小显著性差异检验法(LSD)进行方差分析多重比较(α=0.05)。采用Origin 2018绘制相关统计图，采用ArcGIS 10.2制作研究区地理位置示意图。

3 结果与分析 3.1 秸秆覆盖对耕作层土壤水分的影响

由图 3可知，在整个观测期，不同秸秆覆盖量处理下耕作层水分含量的总体变化趋势较为一致，大体呈“V”形波动变化。在玉米生长初期，由于玉米耗水量少，加上降水较为充足(图 4)，不同秸秆覆盖处理耕作层水分含量均较高。同时，生长初期，由于秸秆覆盖时间短，各处理耕作层水分含量差异较小；玉米生长中后期，随着气温的上升、玉米耗水量的增加以及植株冠层的扩大，各处理耕作层水分含量有所下降。然而，秸秆覆盖小区较对照小区其水分含量在多数测次都要高，尤其是SM₄和SM₅。

由表 2可知，不同覆盖处理耕作层水分存在较大差异，总体而言，随着秸秆覆盖量的增加，水分含量大致呈上升趋势，SM₅＞SM₄＞SM₁＞SM₃＞SM₂＞CK，CK和SM₁~SM₅分别为20.19%、20.56%、20.28%、20.55%、21.29%及21.33%，SM₅最高，高出CK 1.14百分点。多重比较分析发现，与CK相比，SM₁、SM₂及SM₃均未显著提高土壤耕作层水分含量(P＞0.05)，且SM₁、SM₂及SM₃之间亦无显著差异(P＞0.05)，表明覆盖量较低时(SM₁~SM₃)秸秆覆盖措施保水效果不明显；同CK对照，SM₄和SM₅显著提高了土壤含水量(P＜0.05)，且显著高于SM₁、SM₂及SM₃(P＜0.05)，但SM₄和SM₅之间无显著差异(P＞0.05)。可以看出，覆盖量较高时(SM₄和SM₅)，秸秆覆盖措施保水效果较为明显。总体上，随着覆盖量的增加，秸秆覆盖措施保墒效应增强，当覆盖量达5 556 kg/hm²(SM₄)时，土壤含水量显著提高(P＜0.05)，但当秸秆覆盖量继续提高，达到6 944 kg/hm²(SM₅)时，与SM₄相比，耕作层水分含量未再显著增加(P＞0.05)。

为进一步探明不同秸秆覆盖量对土壤水分的影响，对秸秆覆盖量与土壤水分含量的关系进行不同函数模型拟合，如图 5所示。可以看出，针对不同函数拟合模型，随着秸秆覆盖量的增加，土壤水分含量皆大致呈上升趋势，但Logistic模型(b)、多项式拟合模型(d)的拟合效果均要优于线性及指数模型拟合(a)和(c)，较好反映出秸秆覆盖量与土壤水分含量两者变量之间的实际关系，大约6 000 kg/hm²的秸秆覆盖率是较为合适的覆盖施用量，可以起到很好的土壤水分保持作用(图 5(b)和(d))。此外，从图 5还可看出，SM₁土壤含水量大于SM₂及SM₃，产生这种现象的原因可能是前期秸秆覆盖准备工作阶段，堆积的待覆盖秸秆清理不完全所致。

3.2 生物炭覆盖对耕作层土壤水分的影响

生物炭覆盖措施下耕作层土壤水分含量随时间的变化趋势如图 6所示。从图可看出，在整个观测期，各处理土壤水分含量变化趋势较为一致，均呈初期较高，中期下降，后期小幅上升的趋势。除此之外，还可看出，CK及不同生物炭覆盖量(BM₁~BM₄)水分含量在观测期大部分测次差异都较小。

由表 3可知，随生物炭覆盖量的增加，土壤水分整体呈缓慢上升趋势，BM₄＞BM₂＞BM₃＞CK＞BM₁，其中BM₄最高，达20.42%，高出CK 0.23百分点。多重比较分析发现，相比于CK，BM₁、BM₂、BM₃及BM₄均未能显著提高水分含量(P＞0.05)，且BM₁、BM₂、BM₃及BM₄之间亦无显著差异(P＞0.05)。可以看出，不同生物炭覆盖量下其保水效果均不明显。生物炭密度小，可以增加土壤孔隙度，改变土壤团聚性，在一定程度上可以增强土壤水分入渗能力，增加耕作层水分含量^[19]。本研究结果显示，短期生物炭覆盖对土壤水分有一定影响，但未显著提高土壤含水量。下一阶段，我们将持续开展观测，探明长期生物炭覆盖对土壤水分的影响。

3.3 粮草间作对耕作层土壤水分的影响

由图 7可知，在整个观测期，不同处理耕作层水分含量整体变化趋势存在一定差异。CI及RI处理土壤水分在观测期整体呈下降趋势，而AI及CK处理耕作层水分含量则大致呈“V”形波动。粮草间作可在一定程度上通过增加地表覆盖度来达到抑制水分蒸发的效果，但由于紫花苜蓿、菊苣及黑麦草等都是多年生植物，其耗水量较大，耗水时间较长，因此在整个生长期CI、RI水分含量整体呈下降趋势。但需要指出的是，由于紫花苜蓿是宿根性、根系埋藏深的植物，所以到观测期后期AI处理对土壤水分的消耗较少，整体变化趋势与CK较为一致。

3种粮草间作处理及CK土壤含水量见表 4。由表知，仅AI的20.41%略高于CK的20.19%，高出0.22百分点；CI和RI处理均低于CK，分别为20.09%和20.11%。多重比较表明，与CK相比，3种间作方式耕作层水分含量均未显著提高(P＞0.05)，同时AI、CI和RI 3种粮草间作处理之间亦无显著差异(P＞0.05)。需要指出的是，除AI处理外，CI及RI土壤水分含量均低于CK。紫花苜蓿的根系埋藏较深，对浅层土壤水分消耗较少^[20]，同时紫花苜蓿冠层覆盖对耕作层具有抑蒸作用，因此紫花苜蓿间作处理(AI)土壤水分含量较其他处理整体要高，且土壤水分含量波动幅度要小(图 7)，可见，玉米间作紫花苜蓿对耕作层具有一定抑蒸保墒效果。菊苣间作及黑麦草间作，虽可在玉米生长期减少土壤水分蒸发，但其对土壤水分的消耗可能更大，因此黑麦草、菊苣间作处理保墒效果不明显。

3.4 3种覆盖措施保墒效应分析

从图 8知，整个观测期，各处理耕作层土壤水分含量存在一定差异，SM、BM及GI 3种有机覆盖措施平均土壤水分含量分别为20.80%、20.26%及20.20%，其中秸秆覆盖最大，生物炭覆盖次之，粮草间作最小，较CK均无显著差异(P＞0.05)，同时，3种措施间土壤水分含量亦无显著差异(P＞0.05)。秸秆覆盖可增加土壤表面粗糙度，截留降雨、拦蓄径流、减少坡面冲刷，同时减少土层表面因水分蒸散发作用而致水分的无效损耗，因此秸秆覆盖处理土壤水分含量高于生物炭覆盖、粮草间作及传统耕作；随着生物炭覆盖量的增加，耕作层水分整体呈缓慢增加的趋势，然而短期生物炭覆盖土壤保墒效果并不突出，略高于CK的20.19%；粮草间作因植株冠层的扩大可在一定程度上抑制土层表面水分的蒸发，但进入到玉米生长的中后期，随着植株冠层的进一步扩大，牧草的整体蒸腾作用也在不断加强，同时生物量的加大也在损耗耕作层水分，因此在SM、GI及BM 3种有机覆盖措施处理中，GI处理耕作层水分含量最低。综上可知，在秸秆覆盖、粮草间作及生物炭覆盖3种有机覆盖措施中，秸秆覆盖保墒效应较为突出，而生物炭覆盖、粮草间作的抑蒸保墒效果并不明显。

3.5 有机覆盖措施对坡耕地其他土壤理化性质的影响

土壤结构是土壤质量的重要影响因素，而土壤密度和土壤紧实度是评价土壤结构的重要指标，其值的高低直接影响土壤的通气性和持水性，从而影响土壤肥力与健康状况^[21]。由表 5可以看出，不同农艺措施土壤密度、紧实度存在一定差异。CK、SM、GI及BM土壤密度均值分别为1.26、1.25、1.33和1.21 g/cm³，其中最大的是GI，最小的是BM，可以看出，GI提高了土壤密度，而SM和BM降低了土壤密度。多重比较发现，与CK为对照，3种措施对土壤密度的影响均未达显著水平(P＞0.05)。3种覆盖措施相比较，GI土壤密度显著大于SM和BM(P＜0.05)，而SM和BM之间无显著差异(P＞0.05)；CK，以及SM、GI、BM紧实度分别为2 283、2 225、2 421和2 087 kPa，GI＞CK＞SM＞BM。以CK为对照，GI显著提高了土壤紧实度(P＜0.05)，BM显著降低了土壤紧实度，SM未显著改变土壤紧实度。3种措施相比较，紧实度均存在显著差异(P＜0.05)，表明3种措施对土壤紧实度影响均较大，其中粮草间作措施加大了土壤紧实度，而秸秆和生物炭覆盖降低了土壤紧实度。

粮草间作覆盖中的牧草根系对土壤的固结作用突出，因此该措施土壤密度、紧实度较秸秆覆盖及生物炭覆盖处理要大，而土壤密度及紧实度的增大无疑会增加表层土壤水分的入渗难度，这也进一步诠释了粮草间作覆盖，除紫花苜蓿间作外，RI和CI处理耕作层水分普遍较低这一结果；生物炭覆盖对改善土壤结构尤其是减小土壤密度、紧实度作用较为显著，然而，由于生物质炭自身的特点，其减流作用有限且抑蒸作用不明显，因而短期生物炭覆盖对耕作层保墒作用不显著。

土壤养分是指土壤提供给植物生活所必须的营养元素，而总有机碳(TOC)、全氮(TN)等作为土壤养分重要组成部分，其质量分数的高低将直接影响到作物的生长和发育^[22]。由表 5可知，CK，以及SM、GI、BM 3种措施土壤TOC质量分数分别为9.89、26.26、17.95和29.97 g/kg。与CK相比较，BM和SM土壤总有机碳显著提高(P＜0.05)，而GI未显著提高土壤TOC质量分数(P＞0.05)；CK，以及SM、GI、BM 3种措施的土壤总氮质量分数分别为0.56、0.83、1.14和1.35 g/kg，同样，BM最高，CK最低。多重比较发现，与CK相比，BM及GI显著提高了土壤TN(P＜0.05)，而SM未显著提高TN(P＞0.05)。

3种覆盖措施对土壤TOC和TN的影响并不完全一致，BM对土壤TOC、TN的影响均较为显著，而SM和GI分别对土壤TOC、TN影响较大，这可能同覆盖材料有关。

4 讨论

相关研究已较为广泛地证实了秸秆覆盖土壤抑蒸保墒效应的有效性，然而基于保墒效果的适宜秸秆覆盖量仍没有统一的研究结论。蔡太义等^[23]在研究渭北旱原地区不同秸秆覆盖量对春玉米田蓄水保墒及节水效益时认为，结合秸秆覆盖的粮食增产效益以及保墒效益，认为渭北旱塬及同类生态区春玉米秸秆覆盖量以9 000 kg/hm²为宜。刘战东等^[24]在我国北方旱作农业区通过野外定位观测试验以及室内模拟试验，研究降雨特性及覆盖方式对麦田土壤水分的影响发现，在模拟降雨试验及同一雨强条件下，秸秆覆盖量与降水入渗土层深度及降雨土壤蓄积量成正相关关系，当秸秆覆盖量超过7 500 kg/hm²后，秸秆覆盖对冬小麦利用降雨入渗起到明显促进作用，蓄水保墒效果显著。但本研究基于短期覆盖试验发现，喀斯特区坡耕地秸秆覆盖量超出5 556 kg/hm²后，土壤水分含量不再显著增加，故我们认为基于短期试验，6 000 kg/hm²左右即可达到较好的保墒效果。研究结论不一致的主要原因一方面是不同研究区域自然环境状况相差较大，尤其是北方旱作农业区与喀斯特区相比，降雨强度、土壤湿度及土壤类型等具体条件都存在较大差异^[25]；另一个重要原因是试验观测期限不一致，本研究试验观测期限较短，为短期覆盖试验结果，而长期结果如何则需要进一步的研究。同时，从本研究短期秸秆覆盖试验可以发现，秸秆覆盖量与土壤蓄水保水能力并不是简单的线性关系，秸秆覆盖量过低，保墒效果不显著，过高则不再继续显著提高土壤水分含量，这与孙博等^[8]和刘超等^[26]研究结论基本一致。此外，有研究认为，在降雨强度较大情况下，高秸秆覆盖量还可能导致侵蚀沟的形成，提高土壤侵蚀风险^[27]。当然，秸秆覆盖量的选择还需考虑到经济成本等因素。

生物炭由于自身多孔隙特点，混入土层后无疑会在一定程度上影响到土壤结构，改变土壤持水特性及持水能力^[15-17]。本研究通过生物炭覆盖试验发现，生物炭覆盖能够显著减小土壤密度、紧实度等结构性指标，并且随着生物炭覆盖量的增加，土壤总氮、总有机碳质量分数有所增加，该研究结论与刘园等^[28]和窦森等^[29]研究结论基本一致。虽然生物炭覆盖减小了耕作层土壤的紧实度及密度，一定程度上改善了土壤结构，然而BM₁、BM₂、BM₃及BM₄处理下的耕作层水分含量较CK处理并无显著提高。本研究生物炭覆盖处理耕作层水分未显著增加的原因一方面可能是覆盖时间较短，受覆盖时间限制，生物炭覆盖处理下的土壤密度、团聚性、黏结性及孔隙度等指标并未达到理想状态而充分增加并维持土壤水分含量。当生物炭覆盖年限较久且未被破坏的情况下，土壤尤其是上层土壤持水保水效果将明显改善，因为长时间生物炭施加到土壤中将在炭-土交界面之上形成滞水层，从而增强上层土壤蓄水能力^[30]；另一方面基于生物质炭(稻壳质生物炭)的自身的特征，防止土壤水分蒸发的能力较为有限。

尽管贵州喀斯特区降水较多，但由于其独特的水文和地质特征，形成了该区湿润气候环境条件下干旱的生境^[31]。干旱作为喀斯特石漠化区一种常见的自然灾害，在物候关键期很大程度上限制了作物的生长发育。生物炭覆盖措施虽然在雨强较大或者土壤水分含量较高时保墒效果不突出，但由于生物炭覆盖能够增加土壤水吸力，提高土壤持水和保水性能，因而能够在干旱期或者物候关键期给作物生长提供所需水分^[32]，在土壤水分较低时起到较好的保墒效果。倪雪波等^[31]利用遥感观测研究干旱对石漠化地区植被生长影响时指出，贵州喀斯特区降水时空分布不均匀，加上土层薄瘠，土被不连续，土壤持水保水能力低，下伏基岩垂向裂隙、落水洞等发达，地表水漏失严重，时常出现临时性干旱现象。基于生物炭在增强土壤持水能力方面的有效性，生物炭覆盖可能是一种在干旱期或者物候关键期具有较好保墒效果、适宜的覆盖措施。

鉴于喀斯特区土层瘠薄的问题，本试验以耕作层水分为研究对象，然而土壤不同土层水分含量特征是全面评价土壤水分环境的重要指标^[33]。全面了解喀斯特区有机覆盖措施对坡耕地不同土层墒情的影响差异，则需在将来的试验中作进一步的观测和研究。本研究基于短期试验，粮草间作及生物炭覆盖对石漠化坡耕地耕作层土壤水分的影响并不明显，至于长期试验结果如何，需在将来的试验中进一步观测。

5 结论

1) 随着秸秆覆盖量的增加，耕作层水分含量整体呈上升趋势，当覆盖达到5 556 kg/hm²后，继续增加秸秆覆盖量，土壤水分含量不再显著提高。基于短期试验，我们认为，喀斯特区坡耕地秸秆覆盖量6 000 kg/hm²左右即可起到较好的保墒效果。

2) 随着生物炭覆盖量的增加，耕作层土壤水分有一定程度的提高，但与对照相比，未显著提高。

3) 短期玉米间作紫花苜蓿能够在一定程度上改善耕作层墒情，但短期玉米间作菊苣及黑麦草保墒效果并不理想。

4) 不同有机覆盖措施保墒效应试验结果表明，秸秆覆盖总体保墒效果要优于生物炭及粮草间作覆盖。基于秸秆覆盖的保墒效果，同时考虑秸秆的易获取性、经济性及环保性，我们认为，秸秆覆盖是解决喀斯特区工程性缺水问题的一种较为适宜的农艺节水措施。但需要指出的是，生物炭覆盖能够增强土壤持水能力，可能是干旱期或者物候关键期适宜的保墒覆盖措施。