紅壤低山丘陵區果園坡面土壤水分空間分布特征

劉湘玥,呂靜, 葉梓濤,何錦繁, 陳世發

(韶關學院旅游與地理學院，廣東 韶關 512005)

土壤水分對于研究地表徑流、水土流失等具有重要作用。土壤水分受當地的氣象、地形、水文、植被等自然因子的影響，也受人為因素的影響。降水是土壤水分主要的來源之一，地形、植被等對降水進行二次分配，進而影響土壤水分[1-3]，也對坡面土壤水分產生顯著影響。目前，關于土壤水分的研究相對較多，如戴軍杰等研究林地土壤水分對降水事件的響應[4]；有學者研究干旱區不同樹齡的土壤水分時空分布特征[5，6]，隨樹齡增加，土壤水分呈現減小-增加-減小的趨勢[5]，林地和草地在涵養土壤水分方面優于農田[7]，干旱地區的水分對植物生長的脅迫效應較強，這些研究主要集中于干旱與半干旱地區，而對南方紅壤低山丘陵區的果園土壤水分的研究相對較少。

紅壤低山丘陵坡面是南方果園種植的典型利用類型，果園在適度的坡度上能起到保持坡面水土的作用，而坡面土壤水分則成為坡面發育與果園種植的重要因素。因此研究韶關紅壤果園坡面水分空間分布，有助于明確土壤水分與果園種植的關系及相互制約因素，可為果園土壤水分管理、種植的坡面位置及水土流失防治提供參考。

1 試驗設計與方法

1.1 樣地概述

以粵北紅壤低山丘陵區的韶關市樂昌市九峰某桃園以及韶關市湞江區新韶鎮某桃園為研究對象，其地理坐標分別為113°35′45″ E,25°13′55″ N和113°42′05″ E，24°48′38″ N。2019年8月31日從九峰某桃園取土，采樣期間天氣晴朗，采樣前7 d無有效降水，該區總體植被覆蓋較多，果園為人工精心管理，土壤受人為翻耕多次，由桃樹拋荒改種杉樹，桃樹根莖覆有較多桃膠，土壤表層有較多腐殖質；2019年11月23—24日在韶關市新韶鎮某桃園取土，該地桃樹地表較多為裸露土壤，且近2個月無有效降水，土壤含水量低。

1.2 土壤含水率測定方法

采用土鉆-烘干法測定土壤水分，土鉆深度為60 cm，取樣分三層，即0～20、20～40和40～60 cm，每層3個重復，進行取樣分析。采用環刀法取土，烘干稱重法檢測含水率。從樣地上中下坡位置分別在土壤上層(0～20 cm)、中層(20～40 cm)、下層(40～60 cm)用環刀采集土壤，測定土壤含水率、土壤孔隙度與土壤容重，帶回實驗室稱得濕重，放至恒溫烘干箱105度烘干6 h，取出放入干燥器內，冷卻20 min，稱烘干土質量，此時測得土壤含水率，其計算公式為：

式中：W為所測樣品的土壤含水率(%)；W1為烘干前環刀及土樣質量(g)；W2為烘干后環刀及土樣質量(g)；M1為烘干環刀質量。

2 結果與分析

2.1 不同植被覆蓋的土壤水分變化特征

在韶關市湞江區新韶鎮某桃園中，同一樹種、不同樹齡的植被覆蓋下的土壤含水率，具有明顯差異性。1年生桃園地表裸露，平均植被覆蓋率10%，9年生桃園平均植被覆蓋率為70%。1年生桃園含水率的平均值為5.84%，9年生桃園的含水率平均值為5.54%，1年生桃園的含水率高于9年生桃園。其主要是受到根系分布及植物蒸騰作用的影響。

在韶關市九峰鎮套種杉樹的桃園中，不同植被覆蓋率對含水率有顯著差異；同一樹種，表土發育、破壞情況及表層蓋度對含水率也具有影響。通過對比土壤含水率數據發現：桃樹(無開墾，樹下有植被)(含水量48.8%)>桃樹(開墾，樹下無植被)(含水量33.08%)>杉樹(地表無植被)(含水量31.95%)>杉樹(土地破壞，地表無植被)(含水量28.38%)。同一土表狀況下，含水率大小表現為：桃樹>杉樹。表土發育較完整，層間豐富的含水率較高。不同植被覆蓋、人為擾動狀況及不同的植被類型影響了腐殖質的組成和分解，植被根系發育及分布、土壤的孔隙結構、容重等性質和土表結皮狀況影響了含水率。

2.2 不同坡位對土壤水分的影響

新韶鎮某桃園中，在坡度基本一致的同一坡面上，上中下坡平均含水率由小到大依次為：上坡(5.76%)、中坡(6.22%)、下坡(5.66%)。在不同的坡位，土層間的含水率變化差異明顯。上層土層的含水率變異系數為14.7%，中、下層含水率變異系數分別為1.41%、3.11%，上層坡位間差異遠高于中、下層。上層的含水率受到坡位的影響最大，這是因為上層受到太陽輻射、降雨等環境因素和人為干擾因素的影響較大[8]。此外，由于采樣地為人工坡面，容重較大，因此易形成坡面徑流，產生較為明顯的土壤堆積和水土流失現象[9]，影響不同坡位，特別是上層土壤性質。在這種特定的條件下，各因素相互之間的循環作用，造成不同坡位上層含水率的差異增大。

圖19年生桃園、1年生桃園與不同坡位土壤含水率(A為9年生果園，B為1年生果園)

2.3 土壤容重與含水率的關系

以九峰桃園為例，分析數據可知，不同坡位或不同地表條件下，土壤容重均隨土層深度的增大而增大。同時，土壤含水率也符合同一規律，即土層深度增加，土壤含水率增加。這是因為容重反映的是孔隙度的大小，一定意義上講也就是土壤微團聚結構，土壤微團聚結構的形成有利于降水下滲，從而提高了土壤含水率[10]。新韶鎮某桃園與該桃園土壤含水率規律相符。將新韶鎮桃園各含水率數據與該桃園含水率數據進行對比，九峰桃園各坡位各層次的土壤含水率均遠遠大于新韶鎮桃園。這主要是樣本采集的時間造成的，九峰桃園樣本采集為8月末，前期降水相對充足，土壤含水率相對較高，而新韶鎮土壤樣本采集于11月中旬，該地區近兩個月無降雨。降雨會增強土壤入滲，從而改變土壤含水率。

3 結論

3.1 前期降水對土壤水分影響顯著，是造成九峰鎮桃園土壤水分遠高于新韶鎮土壤水分的重要原因。

3.2 土壤含水率總體隨植被覆蓋率的增加而增加，特別是對地表有擾動的情況下表現更為明顯。

3.3 隨著土層深度的增加，土壤含水率也逐漸增加，土壤容重也呈現出此規律。

3.4 各土層深度的中坡位的土壤水分含量略高于上坡位與下坡位，而上坡位與下坡位土壤水分差異較小。