黃土高原不同種植類(lèi)型下土壤容重及田間持水量影響研究

摘 要：本研究以黃土高原主要經(jīng)濟(jì)林種櫻花樹(shù)、紫薇樹(shù)、柏樹(shù)、梧桐作為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)定背景值以及不同林地土壤容重和田間持水量，對(duì)比分析其時(shí)空變化特征。結(jié)果表明：一定范圍內(nèi)，隨著土壤深度的增加，土壤容重有不同程度的增加，田間持水量有減小趨勢(shì)，但隨著深度的進(jìn)一步增加，田間持水量又有所增加，其中梧桐樹(shù)變化最為顯著。

關(guān)鍵詞：黃土高原；土壤容重；含水量；富平；田間持水量

中圖分類(lèi)號(hào)：S152.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180532001

引言

黃土高原[1]位于我國(guó)中部偏北部的干旱半干旱地區(qū)，是世界上水土流失最為嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境最脆弱的地區(qū)之一。由于其嚴(yán)重的水土流失[2]，地面被切割成了千溝萬(wàn)壑，進(jìn)一步加速了風(fēng)蝕、水蝕以及重力侵蝕的相互作用，增加了洪澇災(zāi)害、植被破壞[3]、生態(tài)退化的幾率，形成惡性循環(huán)，因此植樹(shù)造林對(duì)于緩解黃土高原水土流失有著十分重要的意義。

土壤容重作為土壤基本物理指標(biāo)之一，其受土壤孔隙和土壤密度2方面因素的影響[4]，而前者的影響更大，土壤容重對(duì)土壤的透氣性、入滲性能以及持水能力等各方面性質(zhì)有重要的影響[5]。土壤容重作為衡量土壤肥力高低的重要輔助標(biāo)準(zhǔn)，其在農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中均具有十分重要的實(shí)踐意義[6]，同時(shí)其也是判斷土壤肥力與耕作質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)[7]，對(duì)于提高土地生產(chǎn)力有重要影響。田間持水量是土壤能夠穩(wěn)定保持的最高含水量，是大多數(shù)植物可利用水的上限，而且對(duì)于田間灌溉具有指導(dǎo)意義。田間持水量[8，9]作為土壤保水能力的指標(biāo)，其對(duì)于土壤的物理化學(xué)性質(zhì)都有著重要的影響。由此可見(jiàn)，研究黃土高原不同種植類(lèi)型下的土壤容重及田間持水量變化對(duì)于作物生長(zhǎng)、保水保肥以及防治水土流失均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省渭南市富平縣，地理位置為N3441'～3506'，E10857'～10926'，屬渭北黃土高原溝壑區(qū)，是關(guān)中平原和陜北高原的過(guò)渡地段。地勢(shì)北高南低，平均海拔900m，最低380m，最高1439m。氣候類(lèi)型為干旱、半干旱大陸性暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨熱同期，春季氣候溫暖日差大、夏季高溫多雨、秋季濕潤(rùn)多陰雨、冬季寒冷干燥少雨雪。年平均氣溫13.1℃，年平均日照時(shí)數(shù)約為2472h，平均無(wú)霜期225d，年均降水量約為533mm，降水時(shí)空分布不均勻。本次采樣地點(diǎn)位于富平縣杜村鎮(zhèn)褚源村。

2 研究方法

本次采樣地塊為一矩形地塊，大小為50m×30m，分別種植有櫻花樹(shù)、紫薇樹(shù)、柏樹(shù)和梧桐樹(shù)，樹(shù)齡皆為5a，不同種類(lèi)樹(shù)木占地大小均為6m×30m，樹(shù)間行距3m，株距3m。

2.1 土壤含水量測(cè)定

土壤含水量采用烘干法進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)需要采取不同深度土樣，將其放入已知質(zhì)量的鋁盒并立即蓋好蓋子（防止水分蒸發(fā)影響測(cè)定結(jié)果精確度），稱(chēng)重得濕土加鋁盒質(zhì)量；打開(kāi)鋁盒蓋，置于105～110℃烘箱中，烘至恒重（6～8h），稱(chēng)重得干土加鋁盒質(zhì)量。該土壤質(zhì)量含水量可由下式計(jì)算得出：

2.2 土壤容重測(cè)定

土壤容重指的是田間自然狀態(tài)下單位體積土壤的干重，常以g/cm3表示。在距離樹(shù)干0.5～1m處，根據(jù)不同的土地種植類(lèi)型，取樣前選擇合適位置，挖好土壤剖面，并修整。利用體積為100cm3質(zhì)量已知并且已經(jīng)編號(hào)的環(huán)刀分別在地表以下0～10cm、10～20cm、20～30cm和30～40cm各層處取得沒(méi)有擾動(dòng)的自然狀態(tài)的土樣，將環(huán)刀托放置環(huán)刀上，緩慢均勻用力使環(huán)刀刃垂直進(jìn)入土中，待土樣填充滿(mǎn)整個(gè)環(huán)刀體積，切開(kāi)其周?chē)翗?，取出環(huán)刀并將其兩端多余土樣削平，擦干環(huán)刀外壁土樣，立刻將兩端加蓋以免水分蒸發(fā)，同時(shí)在同層處用鋁合采集相應(yīng)土樣進(jìn)行含水量測(cè)定，然后分別將裝有土樣的環(huán)刀和鋁盒帶回實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)重記錄，精確至0.01g。

2.3 田間持水量測(cè)定

田間持水量測(cè)定的取土工具以及取土方法與土壤容重測(cè)定均相同，田間持水量測(cè)定時(shí)僅需在底蓋墊入適合大小的濾紙，將環(huán)刀帶回室內(nèi)稱(chēng)重，并放入事先鋪有3、4層濾紙的水中浸泡24h（水不能沒(méi)過(guò)環(huán)刀頂部）。然后將經(jīng)過(guò)水分充分浸泡的原狀土從浸泡容器中取出，經(jīng)8h滲水后，取出部分土樣放入質(zhì)量已知的鋁盒內(nèi)，用稱(chēng)重烘干法測(cè)定其含水率。經(jīng)過(guò)重復(fù)測(cè)重，求出同一土層含水率的平均值，即為該層的田間持水量，可由下式進(jìn)行計(jì)算：

田間持水量=（濕重-干重）/干重×100%。

3 結(jié)果與分析

由圖1可知，樹(shù)木種植后5a 0～10cm的土壤容重較背景值1.44 g/cm3均有不同程度降低，其中梧桐降低程度最大，為1.26g/cm3，櫻花最小，為1.40 g/cm3。10～20cm的土壤容重除櫻花高于背景值外其余均低于背景值。各不同種植類(lèi)型下20～30cm處的土壤容重均高于背景值，其中梧桐遠(yuǎn)超背景值1.47g/cm3，達(dá)1.76g/cm3。30～40cm的土壤容重也均高于背景值，容重值均有所減小，梧桐樹(shù)仍高于其他樹(shù)種。

從不同深度所采集的土壤樣品來(lái)看，不同植被類(lèi)型下，0～10cm的表層土壤容重較低，10～40cm的土壤容重較高。4種不同林地0～10cm深度的土壤容重平均值顯著低于10～40cm處土壤容重，表明在一定范圍內(nèi)隨著土壤深度的增加，土壤容重也有不同程度的增加，但不同樹(shù)種增加程度有所不同。

由圖2可知，0～10cm的土壤田間持水量變化范圍為27.20%～36.04%，除柏樹(shù)低于背景值外，其余均高于背景值，梧桐最高，為36.04%。10～20cm處土壤田間持水量?jī)H梧桐低于背景值，其余均不同程度高于背景值。20～30cm和30～40cm深度，梧桐、柏樹(shù)、櫻花均低于背景值，梧桐最低，分別為16.81%和19.00%。

總體來(lái)看，紫薇田間持水量平均值高于其他樹(shù)種，梧桐最低。在一定范圍內(nèi)，隨著深度的增加，田間持水量由減小趨勢(shì)，但隨著深度的進(jìn)一步增加，田間持水量又有所增加。不同植被類(lèi)型下，田間持水量的變化范圍及趨勢(shì)又有所不同，表明在不同植被的影響下，土壤田間持水量存在一定的差異性。

4 結(jié)論與討論

根據(jù)研究結(jié)果，不同種植類(lèi)型對(duì)土壤容重和田間持水量均有不同程度的影響。從土壤容重方面來(lái)講，樹(shù)木的種植一定程度上可以減小表層土壤的容重，增大深層土壤容重。通過(guò)4種樹(shù)木5a種植的對(duì)比，梧桐減小和增大趨勢(shì)最為明顯。從土壤田間持水量角度考慮，隨著土壤深度的增加，梧桐樹(shù)田間持水量減小最為明顯，紫薇樹(shù)最弱，分析其原因可能受土壤有機(jī)質(zhì)含量以及土壤容重等因素影響較大。

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作者簡(jiǎn)介：李勁彬（1991-），男，陜西銅川，碩士，助理工程師，研究方向：土地工程。