遼西低山丘陵耕地秋季土壤墑情分布特征

楊耀峰，黃毅，孔祥海

（1.沈陽農業大學土地與環境學院，遼寧 沈陽 110866；2.朝陽市雙塔區桃花吐鄉土肥站，遼寧 朝陽 122000）

遼西地區屬半干旱區，干旱問題一直是農業生產的重要限制因素[1]。該地區水資源短缺，自然條件較差，如何能夠更有效地利用水資源是迫在眉睫的問題。秋季的土壤墑情直接影響到第2年春季土壤墑情的分布與變化，而丘陵耕地土壤墑情的分布與變化更有著獨特的規律[2-6]。

本試驗以干旱少雨并具有典型丘陵耕地的平頂山村為研究對象，闡述了該地區在秋季結凍前土壤墑情的分布特征，旨在為旱地保墑技術中的春墑秋保跨季節調控積累經驗，并提供一定的理論依據。

1 試驗區概況及觀測方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于遼寧省西部朝陽市雙塔區桃花吐鄉平頂山村。該地區屬溫帶半干旱性氣候[7]。朝陽是北溫帶大陸性季風氣候，雖然東南部受到海洋暖濕氣流影響，但是由于北部蒙古高原的干燥冷空氣經常侵入，形成了半干燥半濕潤易干燥區。其主要氣候特點為四季分明，雨熱同季，日照充足，日溫差較大，降水偏少，全年平均氣溫在5.4～8.7℃之間，年平均日照時數為2850 ～2950 h，年降水量為450～580mm，無霜期為122～155 d，春秋兩季多風，易旱，風力一般為2～3級，冬季盛行西北風，風力較強。

試驗區土壤為褐土，地形為典型的丘陵緩坡耕地，周圍無河流。

1.2 觀測儀器

觀測儀器使用SM-2便攜式土壤水分測量儀。測得的土壤含水量為體積含水量。

1.3 試驗處理

試驗于2011年10月24—28日完成，該時間段為當地秋收后結凍前。試驗分為3因素：坡度、坡向、不同茬口。坡度因素分為3個處理3次重復：坡上、坡中、坡下；以玉米茬口地為觀測樣地，分別在上中下坡地隨機選取測量點且每2個測量點之間有一定距離間隔。坡向因素分為2個處理3次重復：陰坡、陽坡；以玉米茬口地為觀測樣地，在相同坡度上隨機取點，每2個樣點之間有一定距離間隔。茬口因素分為3個處理3次重復：玉米、高粱、谷子；分別在相同坡度相同坡向的玉米地、高粱地、谷子地進行隨機取點觀測，3個樣點之間要有一定距離間隔。3因素每次測量土層深度均為 40cm，8 個層次：0～5，5～10，10～15，15～20，20～25，25～30，30～35，35～40cm，并做好記錄。

2 結果與分析

2.1 坡度因素對土壤含水量的影響[8]

對所測得的同一坡向不同坡度的各個土層的平均含水量進行方差分析，其結果如圖1和圖2所示。

從圖1，2可以看出，無論是陰坡還是陽坡，總含水量的分布趨勢都是坡下高于坡中，而坡中又高于坡上。同時也可以看出，坡上和坡下的含水量之間差異達到了顯著水平，但坡上和坡下與坡中之間差異均未達到顯著水平。坡度直接影響到地表的徑流與土壤的入滲，由于坡度的差異，當有降水時，坡上和坡中的土壤表面水分一部分進入土層，一部分則由于重力原因隨坡度流下，這樣坡下的土壤含水量就會高于坡上與坡中。試驗地為遼西的低山丘陵耕地，耕地的坡度并不是很急，而是緩坡，坡中正好處于坡上和坡下的過渡地帶，相比較而言，坡上和坡下的地形差異更大，二者之間的土壤含水量差異達到了顯著水平。

2.2 坡向因素對土壤含水量的影響

對測得的同一坡度不同坡向各個土層的平均含水量進行方差分析，其結果如圖3，4，5所示。

從圖3，4，5可以看到，在同一坡度的情況下，陰坡的土壤含水量略高于陽坡的土壤含水量，但二者之間差異水平不顯著。其可能是由于坡向的不同直接影響到其所受熱量的不同、蒸發的不同，從而形成不同的土壤墑情，但差異水平并不顯著，是因為試驗地為低山丘陵耕地，其海拔高度有限，甚至較低，以至于對太陽的照射并不能有太大的影響，所以，表現為差異水平很小。

2.3 同一坡向坡度不同作物茬口對土壤含水量的影響[9]

由于秋收前作物茬口不同，上凍前土壤墑情也不同。對測得的同一坡度同一坡向不同作物茬口的各個土層的平均含水量進行方差分析，結果如圖6所示。

從圖6可以看出，總的含水量分布情況是谷子高于高粱和玉米，0～15 cm土層內三者之間的差異并不顯著，但15～40cm土層內三者的差異達到了顯著水平。在秋收時，0～15 cm層次的土壤很容易受到破壞和干擾，從而破壞了其原有的土壤墑情分布情況，所以，在0～15 cm土層時，谷子、高粱、玉米三者之間的變化沒有規律和差異，但15～40cm土層間沒有遭到人為破壞和干擾，墑情的分布呈現一定的規律。之所以玉米的含水量最低是由于玉米的茬口要比谷子和高粱的粗，這樣就增加了蒸發量，從而玉米茬口失墑就嚴重。另外，土層中不同茬口的根系分布與數量也影響著土壤中墑情的分布。

2.4 土壤墑情與土層深度之間的關系[10-13]

土壤含水量隨著土層深度的變化而變化，將各個條件下測定的各個層次的土壤含水量平均并制圖（圖7）。從圖7可以看出，隨著土層深度的增加，土層的含水量也逐漸增大，但變化趨勢不一樣。在0～20cm土層內，土壤中的含水量變化劇烈；而20～40cm層次內的變化甚微；在30～40cm土層內，土壤含水量達到了最大值。當秋季降水結束后，地面水分很大一部分通過入滲進入到更深層次的土層，隨著土層深度的增加基本在30～40cm間出現了濕潤層，含水量達到了一個峰值。地面水層消失后，入滲過程終止，在重力和溫度等影響下，水分進行再分布。水分的入滲和再分布使得土壤水分隨著深度的增加而逐漸增加。0～20cm土層受輻射、氣溫、濕度和風速等氣象因素影響較大，土面蒸發強度較大，損失的水分就較多，含水量的變化也就劇烈。

2.5 玉米播種層次的土壤含水量與經驗上適宜的播種含水量的比較[14-17]

通常在春季播種玉米時，認為在沙壤質地的耕地上玉米的播種部位的體積含水量達到14%時就認定為適宜含水量，種子可以很好地萌發，出苗率也很高。而由圖7可以得到，在通常的播種深度5～15 cm土層內，土壤的平均含水量達到了14.99%，這就是說在秋收后上凍前土壤的墑情很好，可以滿足玉米的發芽、出苗對水分的需求。然而，在遼西地區每年春播前的土壤墑情較差，達不到種子對水分的需求，從而造成無法適時播種或出苗率較低，以至于最終減產。這就充分說明了在上凍前和播種前土壤的墑情發生了很大的變化，如果知道墑情的變化原因與規律，及時采取土壤墑情的調控措施，會收到事半功倍的效果。

3 結論

通過對朝陽市雙塔區平頂山村秋收后上凍前的土壤墑情進行監測得出，在同一坡向時，坡下的土壤含水量高于坡中和坡上，并且坡下與坡上的差異水平達到顯著；同一坡度時，陰坡的土壤含水量高于陽坡，但差異不顯著；不同種植茬口的土壤含水量谷子高于高粱，高粱又高于玉米，并且谷子和玉米之間的差異水平達到顯著；隨著土層深度的增加，土壤中的含水量也增加，0～20cm土層內變化劇烈，20～40cm土層內變化緩慢，基本在30～40cm土層內達到了土壤含水量的最大值。秋季上凍前土壤墑情的特點為我們對墑情的跨季節調控提供了理論依據。

［1］黃毅，鄒洪濤.遼西易旱區雨水資源跨時空調控技術的研究[J].水土保持學報，2006，20（5）：126-129.

［2］張玉龍，黃毅，鄒洪濤，等.遼西地區干旱特征與降水資源調控的可能性分析[J].農業科技與裝備，2007，174（6）：10-11.

［3］李玉山，史竹葉，張孝中，等.長武王東溝小流域土壤墑情影響因素與分布特征[J].水土保持通報，1990，10（6）：1-6.

［4］張富倉，唐紹忠.內蒙古敖包小流域土壤水分性質與土壤墑情分布特征[J].干旱地區農業研究，1996，14（3）：10-15.

［5］幺文，唐紅艷.興安盟農區土壤水分變化特征[J].內蒙古農業科技，2009（4）：48-49.

［6］韓仕峰.旱地土壤水分變化規律及有效利用[J].山西農業科學，1990（7）：20-23.

［7］中國科學院自然區劃工作委員會.中國綜合自然區劃：初稿[M].北京：科學出版社，1959.

［8］劉海艷，魏江生.大興安嶺落葉松林土壤水分變化研究[J].華北農學報，2005，20（專輯）：81-84.

［9］張玉龍，鄒洪濤，楊宇，等.遼西半干旱地區春播前土壤墑情變化的研究[J].水土保持學報，2004，18（6）：179-182.

［10］黃昌勇.土壤學[M].北京：中國農業出版社，2000.

［11］張哲元，張玉龍，黃毅.秋覆膜對遼西半干旱區土壤墑情的影響[J].水土保持應用技術，2009（2）：10-12.

［12］徐鐵男.遼寧省西北部地區旱田增墑技術研究 [J].節水灌溉，2010（11）：51-52.

［13］李紅，周連第，張有山.北京郊區平原良田土壤水分垂直變異特征[J].華北農學報，2002，17（2）：82-87.

［14］惠靜夷，王秋兵，黃毅.不同質地土壤玉米出苗適宜墑情研究[J].干旱地區農業研究，2006，24（4）：62-67.

［15］張斌，趙從舉，陳浩，等.海南西部桉樹人工林春季土壤水分時空變化研究[J].天津農業科學，2012，18（3）：51-53.

［16］侯啟昌，梅四衛.黃河故道地區生草梨園土壤水分含量變化動態分析[J].河南農業科學，2009（10）：122-124.

［17］蘇年貴，張定一，冀秀梅.隔坡水平溝土壤水分變化規律及利用效果[J].山西農業科學，2005，33（2）：54-57.