衡水市周邊桃園土壤水分時空變化特征

石宗琳

（衡水學院生命科學學院/河北省濕地生態與保護重點實驗室 河北 衡水 053000）

土壤含水量是土壤中所含有水分的數量，用來表征土壤物理學特性參數[1，2]，水分是植物生長的必備條件之一，也是果樹體內所含的重要組成部分，參與著果樹中各個器官的形成。同時，對果樹的體溫起到了重要的維持作用。水分能夠保證果樹葉片的舒展，防止葉片卷曲，從而使葉片更有利于接受光能進而轉化為生物質能，更加充分、合理地進行有效的光合作用[3~5]。土壤水分狀況將直接影響著桃樹的生長過程和發育階段，如果桃園土壤的含水量下降，土壤顆粒對水分子的吸附作用力勢必得到增強，那么相應的桃樹根系對水分的吸收作用就明顯變得困難了；倘若土壤中水分進一步減少，那么桃樹將可能會呈現出永久性萎蔫的狀況，一旦出現這種情況，如果不及時對桃樹進行適當的灌溉處理，那么桃樹的正常發育將會受到嚴重的制約[6]。當水分脅迫對桃樹產生影響時，根據其體內水勢的高低，桃樹體內的水分將會被重新布置和調配，如此一來勢必使得一些水勢相對較低的組織器官加速衰老甚至死亡，從而對桃樹造成永久性傷害，這是一種無法逆轉的傷害。由于干旱脅迫造成的葉片衰老問題包括了其光合作用能力的減弱，由此導致的最終后果將會造成葉片的脫落甚至死亡[6]。最優的土壤供水條件始終是果樹品質好、產量高的重要外部地理環境條件和內部自身物質基礎[7]。

衡水市位于河北沖積平原之上，地勢走向由西南方向東北方呈現出逐漸傾斜的趨勢，氣候條件為溫帶大陸性季風氣候，氣候類型屬于溫暖半干旱型。眾所周知，在半干旱地區與干旱地區中，水分條件是限制果樹生長的主要因素之一[8]。因此，研究衡水市周邊桃園生態系統內的土壤水分條件，為桃樹的健康化及合理化管理提供適當的理論依據顯得尤為重要。

1 材料與方法

1.1 樣品采集。采樣區域設在衡水市侯劉馬村，選擇不同園齡桃園作為研究對象，桃齡分別為1 年(桃園3)、3 年(桃園2)、5 年(桃園1)、7 年(桃園4)。采樣時間為2018 年7 月、8 月，以及2019 年3 月、4 月(桃樹開花期)。選取3 個相同園齡果園作為重復，按蛇形布點法，在0~20 cm、20~40 cm、40~70 cm、70~100 cm 土層分別采集土壤樣品。把同一園齡同一土層樣品進行混合，四分法保留500 g 左右，裝入采樣袋帶回室內，共采集16 個樣品。同時用環刀采集原狀土樣，測定土壤容重，用于土壤儲水量計算。

1.2 測定指標與方法。采用經典烘干法測定土壤含水量；土壤水分儲量計算：V=w ×p×h×10(式中：w 為土壤含水量%，p 為土壤容重g/cm3，h 為土層厚度cm)。

1.3 數據處理。利用Excel 對數據進行整理及做圖。

2 結果與分析

2.1 桃園土壤水分含量變化趨勢

圖1 不同園齡桃園土壤水分含量狀況

2.1.1 不同園齡桃園土壤水分含量變化。從圖1(a)可以看出，2018 年7 月不同園齡桃園土壤含水量均隨土層深度的增加呈現出先減少后增加的趨勢，最小值出現在20~40cm 土層。除20~40 cm 土層外，不同園齡桃園含水量變化趨勢為：桃園2＞桃園3＞桃園1＞桃園4。從圖1(b)可以看出，2018 年8 月桃園2 土壤含水量隨土層深度的增加而增加，其他園齡桃園土壤含水量仍然隨土層深度增加呈現先減少后增加的變化趨勢，不同園齡桃園含水量變化趨勢大致為：桃園2＞桃園1＞桃園3＞桃園4。從圖1(c)可以看出，2019 年3 月桃園1 和桃園2 土壤含水量均隨土層深度的增加而呈現出增加的趨勢，桃園3隨土層深度增加呈現先減少后增加的變化趨勢，與桃園4 變化趨勢相反。從圖1(d)可以看出，2019 年4 月桃園1、桃園2 和桃園3 土壤含水量均隨著土層剖面深度的增加而增加，桃園4 土壤含水量則隨著剖面深度的增加而呈現減—增—減的變化趨勢。各桃園土壤耗水主要在0~40 cm 土層。

2.1.2 不同土層桃園土壤含水量的動態變化。從圖2(a)可以看出，桃園1 在0~100 cm 土層，土壤含水量在2019 年4 月最高，最低出現在2018 年7 月(0 ~40 cm)和2018 年8 月(40~100 cm)，7 月淺層土壤含水量最低，這與氣候環境有關，因天氣炎熱地表蒸發量大，此時桃園容易出現旱情。從圖2(b)可以看出，桃園2 的0~40 cm 土層土壤含水量在2018 年8 月最高，2019 年4 月最低，深層土壤40~100 cm 在2019年4 月最高，最低出現在2018 年7 月(40~70 cm)和2018 年8 月(70~100 cm)，總體來看水分狀態良好。從圖2(c)可以看出，在0 ~ 20 cm 土層，桃園3 在2019 年4 月土壤含水量最低，出現較輕微的水分脅迫現象，而在20~40 cm 處情況有所好轉，由于氣候原因，最低值出現在2018 年7 月。深層土壤(40 ~70 cm)最低值為2018 年8 月，2018 年7 月最高。從圖2(d)可以看出，桃園4 在2019 年3 月各土層土壤墑情較好，而在2018 年7 月各層土壤墑情較差。2019 年4 月，由于此時正值開花期，桃樹對水分的需求增加，導致各土層土壤水分含量均有明顯降低，這說明科學灌溉對桃樹的健康生長發育必不可少。

圖2 不同桃園土壤含水量的動態變化

2.2 桃園土壤水分儲量變化。土壤儲水量是指一定面積土層所儲存水分的數量。土壤儲水量通常有2 種方式表示，一種是用水分的容積來表示；另一種是用水深來表示，即儲存水分相當于相同面積水層的厚度，本試驗采用的是第2 種。由圖3 可以看出，桃園1、桃園2 和桃園3 在2018 年7 月份的水分儲量都在40mm左右，桃園4 較低，為33.8 mm。同年8 月份，各桃園土壤水分儲量均得到提升，增幅為4~10 mm，此時桃園2 儲水量最大，最小仍為桃園4。2019 年3月，桃園1、桃園2 和桃園3 土壤水分儲量均有所下降，但由于此時桃園4 進行了開春的灌水處理，故表層土壤水分儲量增至48.4 mm，高于其他3 處桃園。同年4 月，正值桃樹開花期，桃樹對水分的需求增加，各果園土壤水分儲量下降明顯，其中以桃園3 和桃園2 下降最多，說明4 月是桃園水分管理的關鍵時期，應實施科學灌溉，保證桃樹正常生長需求。

圖3 不同時期桃園表層土壤水分儲量柱狀圖

3 結論

垂直剖面上，同一月份，多數桃園土壤水分含量大致隨土層深度的增加呈現先減少后增加的變化趨勢。各桃園淺層土壤(0~40 cm)含水量在2018 年7 月較低，深層變化趨勢各異，0~40 cm 土層是主要的耗水層。桃園土壤儲水量隨著時間變化呈現先增加后減少的變化趨勢，氣候原因導致2018 年7 月各桃園土壤墑情較差，而次年4 月，由于桃樹對水分的需求增加，導致各果園土壤水分儲量均有明顯降低，4 月是桃園水分管理的關鍵時期。