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(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽 110866；2.朝陽市雙塔區(qū)桃花吐鄉(xiāng)土肥站，遼寧 朝陽 122000）

遼西地區(qū)屬半干旱區(qū)，干旱問題一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要限制因素[1]。該地區(qū)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(dú)特的規(guī)律[2-6]。

本試驗(yàn)以干旱少雨并具有典型丘陵耕地的平頂山村為研究對(duì)象，闡述了該地區(qū)在秋季結(jié)凍前土壤墑情的分布特征，旨在為旱地保墑技術(shù)中的春墑秋?？缂竟?jié)調(diào)控積累經(jīng)驗(yàn)，并提供一定的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況及觀測方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于遼寧省西部朝陽市雙塔區(qū)桃花吐鄉(xiāng)平頂山村。該地區(qū)屬溫帶半干旱性氣候[7]。朝陽是北溫帶大陸性季風(fēng)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(jīng)常侵入，形成了半干燥半濕潤易干燥區(qū)。其主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)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(shí)數(shù)為2850 ～2950 h，年降水量為450～580mm，無霜期為122～155 d，春秋兩季多風(fēng)，易旱，風(fēng)力一般為2～3級(jí)，冬季盛行西北風(fēng)，風(fēng)力較強(qiáng)。

試驗(yàn)區(qū)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(yàn)處理

試驗(yàn)于2011年10月24—28日完成，該時(shí)間段為當(dāng)?shù)厍锸蘸蠼Y(jié)凍前。試驗(yàn)分為3因素：坡度、坡向、不同茬口。坡度因素分為3個(gè)處理3次重復(fù)：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(jī)選取測量點(diǎn)且每2個(gè)測量點(diǎn)之間有一定距離間隔。坡向因素分為2個(gè)處理3次重復(fù)：陰坡、陽坡；以玉米茬口地為觀測樣地，在相同坡度上隨機(jī)取點(diǎn)，每2個(gè)樣點(diǎn)之間有一定距離間隔。茬口因素分為3個(gè)處理3次重復(fù)：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(jìn)行隨機(jī)取點(diǎn)觀測，3個(gè)樣點(diǎn)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(gè)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(jié)果與分析

2.1 坡度因素對(duì)土壤含水量的影響[8]

對(duì)所測得的同一坡向不同坡度的各個(gè)土層的平均含水量進(jìn)行方差分析，其結(jié)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(shí)也可以看出，坡上和坡下的含水量之間差異達(dá)到了顯著水平，但坡上和坡下與坡中之間差異均未達(dá)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(dāng)有降水時(shí)，坡上和坡中的土壤表面水分一部分進(jìn)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(huì)高于坡上與坡中。試驗(yàn)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(dá)到了顯著水平。

2.2 坡向因素對(duì)土壤含水量的影響

對(duì)測得的同一坡度不同坡向各個(gè)土層的平均含水量進(jìn)行方差分析，其結(jié)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(fā)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?yàn)樵囼?yàn)地為低山丘陵耕地，其海拔高度有限，甚至較低，以至于對(duì)太陽的照射并不能有太大的影響，所以，表現(xiàn)為差異水平很小。

2.3 同一坡向坡度不同作物茬口對(duì)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(duì)測得的同一坡度同一坡向不同作物茬口的各個(gè)土層的平均含水量進(jìn)行方差分析，結(jié)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(nèi)三者之間的差異并不顯著，但15～40cm土層內(nèi)三者的差異達(dá)到了顯著水平。在秋收時(shí)，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(shí)，谷子、高粱、玉米三者之間的變化沒有規(guī)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(xiàn)一定的規(guī)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(fā)量，從而玉米茬口失墑就嚴(yán)重。另外，土層中不同茬口的根系分布與數(shù)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(guān)系[10-13]

土壤含水量隨著土層深度的變化而變化，將各個(gè)條件下測定的各個(gè)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(nèi)，土壤中的含水量變化劇烈；而20～40cm層次內(nèi)的變化甚微；在30～40cm土層內(nèi)，土壤含水量達(dá)到了最大值。當(dāng)秋季降水結(jié)束后，地面水分很大一部分通過入滲進(jìn)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(xiàn)了濕潤層，含水量達(dá)到了一個(gè)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(jìn)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(fēng)速等氣象因素影響較大，土面蒸發(fā)強(qiáng)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(jīng)驗(yàn)上適宜的播種含水量的比較[14-17]

通常在春季播種玉米時(shí)，認(rèn)為在沙壤質(zhì)地的耕地上玉米的播種部位的體積含水量達(dá)到14%時(shí)就認(rèn)定為適宜含水量，種子可以很好地萌發(fā)，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(nèi)，土壤的平均含水量達(dá)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(fā)芽、出苗對(duì)水分的需求。然而，在遼西地區(qū)每年春播前的土壤墑情較差，達(dá)不到種子對(duì)水分的需求，從而造成無法適時(shí)播種或出苗率較低，以至于最終減產(chǎn)。這就充分說明了在上凍前和播種前土壤的墑情發(fā)生了很大的變化，如果知道墑情的變化原因與規(guī)律，及時(shí)采取土壤墑情的調(diào)控措施，會(huì)收到事半功倍的效果。

3 結(jié)論

通過對(duì)朝陽市雙塔區(qū)平頂山村秋收后上凍前的土壤墑情進(jìn)行監(jiān)測得出，在同一坡向時(shí)，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(dá)到顯著；同一坡度時(shí)，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(dá)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(nèi)變化劇烈，20～40cm土層內(nèi)變化緩慢，基本在30～40cm土層內(nèi)達(dá)到了土壤含水量的最大值。秋季上凍前土壤墑情的特點(diǎn)為我們對(duì)墑情的跨季節(jié)調(diào)控提供了理論依據(jù)。

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