壓砂地土壤水分研究綜述

摘 要：針對干旱、半干旱地區土地壓砂后土壤水分狀況及其運動過程帶來的土壤質量變化和經濟效益開展論述，為更好地可持續高效利用壓砂地，達到科學利用區域水土資源、治理生態環境的目的。

關鍵詞：壓砂地；土壤水分；綜述

中圖分類號 S152.7 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）14-86-02

壓砂是人為活動導致的礫石在土體中的再分布過程，是西北地區獨特的旱作模式[1]。礫石層因其破壞了土體連續性，使得土壤水分運動過程不同于一般均質土壤[2]，土體蒸發過程也因礫石存在，而減小蒸發面[3]，因此礫石覆蓋或含礫石土壤的水分運動過程較均質土壤更為復雜[4]。

1 壓砂對土壤水分入滲的影響

入滲是水分進入土壤、在土壤中運動和存儲的過程。其決定著降水或灌溉水進入土壤的過程，不僅關系到對當季作物供水的數量，而且還關系到供水以后可被作物利用深層水的儲量[5]。土壤水分入滲是相當復雜的過程，覆蓋在地表和土體中的礫石能夠改變土壤的結構、孔隙度和表面積等物理性狀，從而影響土壤持水特性、土壤水分入滲以及耕層土壤的水分含量和植物生長過程。因此，國內外學者對含礫石土壤的水分入滲過程進行了大量研究。研究發現入滲量與礫石含量間存在正相關關系[6]，原因在于礫石對土壤表面提供了額外保護，減少了徑流的產生。在亞利桑那州小流域的灌草叢試驗小區進行入滲試驗[7]，結果表明土壤入滲率與土表礫石覆蓋呈負相關關系。時忠杰等[8]分析六盤山含礫石森林土壤入滲特性時，發現0～40cm土層礫石含量小于15%～20%時，穩滲速率隨礫石含量增加而增大；礫石含量大于15%～20%時，土壤穩滲速率隨礫石含量增加而減小。楊艷芬等[9]研究發現礫石對土壤入滲的影響較大，礫石阻礙水分入滲，減小入滲量。王慧芳和邵明安[10]發現礫石對黃土高原土壤水分入滲具有促進和阻滯兩方面影響。

2 壓砂對土壤蒸發的影響

土壤蒸發是指土壤水分經過土壤表面以水蒸汽狀態擴散到大氣的過程，是土壤水運動過程中的一個特殊階段。前人大量研究結果表明，礫石覆蓋作為一項傳統的覆蓋技術，可以明顯減少土壤蒸發[11]。利用土柱研究了不同粒徑和厚度礫石覆蓋對蒸發的抑制效果[12]，結果表明礫石覆蓋能夠顯著地減少蒸發，其中6cm覆蓋厚度對蒸發的抑制效果最好。分析干旱區不同厚度、顏色礫石層對降雨蒸發損失的影響[13]，發現不同厚度礫石層減少水分損失、抑制蒸發的程度不同，其中5cm厚白色礫石層減少水分損失最有效。分析不同粒徑礫石對壓砂瓜蒸散量和土壤蒸發的影響。結果表明礫石粒徑大小對壓砂瓜蒸散量和土壤蒸發有顯著影響，粒徑2～5mm覆蓋處理的蒸散量顯著低于粒徑5～20mm和20～60mm處理[14]。利用微型蒸滲儀研究不同粒徑礫石覆蓋對西北地區壓砂瓜地土壤蒸發和蒸散的抑制作用，結果表明土壤蒸發量隨著礫石粒徑增大而增加[15]。研究不同粒徑砂石覆蓋對土壤蒸發過程的影響，結果表明礫石覆蓋能夠有效抑制土壤蒸發，其抑制蒸發的效果與礫石粒徑密切相關[16]，在相同的覆蓋厚度（5cm）和同一含水率條件下，礫石覆蓋的粒徑越大，對蒸發的抑制能力越低。

3 砂田經濟及生態效應

近年來，隨著西北地區氣候干旱化趨勢加重和水資源短缺的影響，壓砂技術越來越受到西北地區農民和政府的重視。在砂田迅猛發展的同時，關于如何防治砂田土壤退化、實現可持續利用的問題也逐漸受到國內外專家學者的關注[17]。許強等[18]研究寧夏香山地區種植1～17a砂田及撂荒砂田時，發現連續種植會導致砂田礫石含量不斷提高；土壤含水量、全鹽、速磷、速鉀含量不斷降低；而有機質、全氮、速氮含量在連續種植4～5a后達到最高，此后下降。王金牛等[19]對不同耕作年限壓砂土壤粒徑進行分析，結果表明土體中礫石含量隨耕作年限增加而增加，其增溫保墑效應逐漸減弱，土壤質量呈退化趨勢。胡景田等[20]對寧夏中衛市香山地區不同年限荒地壓砂土壤分析，結果表明隨壓砂年限的增加，土壤微生物總數、脲酶活性、有機碳、全氮、堿解氮和速效鉀含量均呈下降趨勢。張戰勝等[21]研究不同間作模式對砂田土壤水分變化的影響，結果表明應增加西瓜與其它作物的間套種以及輪作倒茬種植，保證砂田的可持續發展。

參考文獻

[1]戈敢.中國壓砂田的發展與意義[J].農業科學研究，2009，30（4）：52-54.

[2]朱元駿，邵明安.鈣結石含量對土壤水分蒸發影響的模擬試驗[J].農業工程學報，2010，26（2）：77-81.

[3]馬東豪.黃土區土石混合介質水分運動試驗研究及（下轉96頁）數值模擬[D].北京：中國科學院地理科學與資源研究所，2009.

[4]周蓓蓓，邵明安.不同碎石含量及直徑對土壤水分入滲的影響[J].土壤學報，2007，44（5）：801-807.

[5]邵明安，王全九，黃明斌.土壤物理學[M].北京： 高等教育出版社，2006.

[6]Wilcox B.P.，Wood M.K..Factors influencing interrill erosion from semiarid slopes in new mexico[J].Journal of Range Management，1989，42：66-70.

[7]Abraham A.D.，Parsons A.J..Relation between infiltraton and stone cover on a semiarid hillslope，southern arizona[J].Journal of hydrology，1991，122：45-49.

[8]時忠杰，王彥輝，于澎濤，等.六盤山森林土壤中的礫石對滲透性和蒸發的影響[J].生態學報，2008，28（12）：6 090-6 098.

[9]楊艷芬，王全九，曾辰，等.土石混合介質水分入滲特性試驗研究[J].水土保持學報，2009，23（5）：87-90.

[10]王慧芳，邵明安.田間含碎石土壤水分入滲及再分布試驗研究[J].水土保持學報，2009，23（5）：81-86.

[11]Li X.Y..Gravel-sand mulch for soil and water conservation in the semiarid loess region of northwest china[J].Catena，2003，52（2）：105-127.

[12]Modaihsh A.S.，Horton R.，Kirkham D..Soil water evaporation suppression by san mulches[J].Soil Science，1985，139（4）：357-361.

[13]Govers G.，Vandaele K.，Desmet P.，Poesen J.，et al.The role of tillage in soil redistribution on hillslopes[J].European Journal of Soil Science，1994，45（4）：469-478.

[14]陳士輝，謝忠奎，王亞軍，等.砂田西瓜不同粒徑砂礫石覆蓋的水分效應研究[J].中國沙漠，2005，25（3）：433-436.

[15]Xie Z.，Wang Y.，Jiang W.，et al.Evaporation and evapotranspiration in a watermelon field mulched with gravel of different sizes in northwest china[J].Agricultural Water Management，2006，81（1-2）：173-184.

[16]原翠萍，張心平，雷廷武，等.砂石覆蓋粒徑對土壤蒸發的影響[J].農業工程學報，2008，24（7）：25-28.

[17]馬國飛，張曉煜，張磊，等.寧夏壓砂地土壤水分動態及消耗規律分析[J].寧夏農林科技，2011（1）：4-7.

[18]許強，吳宏亮，康建宏，等.旱區砂田肥力演變特征研究[J].干旱地區農業研究，2009，27（1）：37-41.

[19]王金牛，謝忠奎，郭志鴻，等.砂田退化對土壤溫度和蒸發影響的模擬研究[J].中國沙漠，2010，30（2）：388-393.

[20]胡景田，馬琨，王占軍，等.荒地不同壓砂年限對土壤微生物區系、酶活性與土壤理化性狀的影響[J].水土保持通報，2010，30（3）：53-58.

[21]張戰勝，付曉，康建宏，等.壓砂地不同間作模式下土壤水分變化研究[J].北方園藝，2011（7）：4-7.