红壤低山丘陵区果园坡面土壤水分空间分布特征

刘湘玥,吕静, 叶梓涛,何锦繁, 陈世发

(韶关学院旅游与地理学院，广东 韶关 512005)

土壤水分对于研究地表径流、水土流失等具有重要作用。土壤水分受当地的气象、地形、水文、植被等自然因子的影响，也受人为因素的影响。降水是土壤水分主要的来源之一，地形、植被等对降水进行二次分配，进而影响土壤水分[1-3]，也对坡面土壤水分产生显著影响。目前，关于土壤水分的研究相对较多，如戴军杰等研究林地土壤水分对降水事件的响应[4]；有学者研究干旱区不同树龄的土壤水分时空分布特征[5，6]，随树龄增加，土壤水分呈现减小-增加-减小的趋势[5]，林地和草地在涵养土壤水分方面优于农田[7]，干旱地区的水分对植物生长的胁迫效应较强，这些研究主要集中于干旱与半干旱地区，而对南方红壤低山丘陵区的果园土壤水分的研究相对较少。

红壤低山丘陵坡面是南方果园种植的典型利用类型，果园在适度的坡度上能起到保持坡面水土的作用，而坡面土壤水分则成为坡面发育与果园种植的重要因素。因此研究韶关红壤果园坡面水分空间分布，有助于明确土壤水分与果园种植的关系及相互制约因素，可为果园土壤水分管理、种植的坡面位置及水土流失防治提供参考。

1 试验设计与方法

1.1 样地概述

以粤北红壤低山丘陵区的韶关市乐昌市九峰某桃园以及韶关市浈江区新韶镇某桃园为研究对象，其地理坐标分别为113°35′45″ E,25°13′55″ N和113°42′05″ E，24°48′38″ N。2019年8月31日从九峰某桃园取土，采样期间天气晴朗，采样前7 d无有效降水，该区总体植被覆盖较多，果园为人工精心管理，土壤受人为翻耕多次，由桃树抛荒改种杉树，桃树根茎覆有较多桃胶，土壤表层有较多腐殖质；2019年11月23—24日在韶关市新韶镇某桃园取土，该地桃树地表较多为裸露土壤，且近2个月无有效降水，土壤含水量低。

1.2 土壤含水率测定方法

采用土钻-烘干法测定土壤水分，土钻深度为60 cm，取样分三层，即0～20、20～40和40～60 cm，每层3个重复，进行取样分析。采用环刀法取土，烘干称重法检测含水率。从样地上中下坡位置分别在土壤上层(0～20 cm)、中层(20～40 cm)、下层(40～60 cm)用环刀采集土壤，测定土壤含水率、土壤孔隙度与土壤容重，带回实验室称得湿重，放至恒温烘干箱105度烘干6 h，取出放入干燥器内，冷却20 min，称烘干土质量，此时测得土壤含水率，其计算公式为：

式中：W为所测样品的土壤含水率(%)；W1为烘干前环刀及土样质量(g)；W2为烘干后环刀及土样质量(g)；M1为烘干环刀质量。

2 结果与分析

2.1 不同植被覆盖的土壤水分变化特征

在韶关市浈江区新韶镇某桃园中，同一树种、不同树龄的植被覆盖下的土壤含水率，具有明显差异性。1年生桃园地表裸露，平均植被覆盖率10%，9年生桃园平均植被覆盖率为70%。1年生桃园含水率的平均值为5.84%，9年生桃园的含水率平均值为5.54%，1年生桃园的含水率高于9年生桃园。其主要是受到根系分布及植物蒸腾作用的影响。

在韶关市九峰镇套种杉树的桃园中，不同植被覆盖率对含水率有显著差异；同一树种，表土发育、破坏情况及表层盖度对含水率也具有影响。通过对比土壤含水率数据发现：桃树(无开垦，树下有植被)(含水量48.8%)>桃树(开垦，树下无植被)(含水量33.08%)>杉树(地表无植被)(含水量31.95%)>杉树(土地破坏，地表无植被)(含水量28.38%)。同一土表状况下，含水率大小表现为：桃树>杉树。表土发育较完整，层间丰富的含水率较高。不同植被覆盖、人为扰动状况及不同的植被类型影响了腐殖质的组成和分解，植被根系发育及分布、土壤的孔隙结构、容重等性质和土表结皮状况影响了含水率。

2.2 不同坡位对土壤水分的影响

新韶镇某桃园中，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为：上坡(5.76%)、中坡(6.22%)、下坡(5.66%)。在不同的坡位，土层间的含水率变化差异明显。上层土层的含水率变异系数为14.7%，中、下层含水率变异系数分别为1.41%、3.11%，上层坡位间差异远高于中、下层。上层的含水率受到坡位的影响最大，这是因为上层受到太阳辐射、降雨等环境因素和人为干扰因素的影响较大[8]。此外，由于采样地为人工坡面，容重较大，因此易形成坡面径流，产生较为明显的土壤堆积和水土流失现象[9]，影响不同坡位，特别是上层土壤性质。在这种特定的条件下，各因素相互之间的循环作用，造成不同坡位上层含水率的差异增大。

图19年生桃园、1年生桃园与不同坡位土壤含水率(A为9年生果园，B为1年生果园)

2.3 土壤容重与含水率的关系

以九峰桃园为例，分析数据可知，不同坡位或不同地表条件下，土壤容重均随土层深度的增大而增大。同时，土壤含水率也符合同一规律，即土层深度增加，土壤含水率增加。这是因为容重反映的是孔隙度的大小，一定意义上讲也就是土壤微团聚结构，土壤微团聚结构的形成有利于降水下渗，从而提高了土壤含水率[10]。新韶镇某桃园与该桃园土壤含水率规律相符。将新韶镇桃园各含水率数据与该桃园含水率数据进行对比，九峰桃园各坡位各层次的土壤含水率均远远大于新韶镇桃园。这主要是样本采集的时间造成的，九峰桃园样本采集为8月末，前期降水相对充足，土壤含水率相对较高，而新韶镇土壤样本采集于11月中旬，该地区近两个月无降雨。降雨会增强土壤入渗，从而改变土壤含水率。

3 结论

3.1 前期降水对土壤水分影响显著，是造成九峰镇桃园土壤水分远高于新韶镇土壤水分的重要原因。

3.2 土壤含水率总体随植被覆盖率的增加而增加，特别是对地表有扰动的情况下表现更为明显。

3.3 随着土层深度的增加，土壤含水率也逐渐增加，土壤容重也呈现出此规律。

3.4 各土层深度的中坡位的土壤水分含量略高于上坡位与下坡位，而上坡位与下坡位土壤水分差异较小。