珠江源马雄山低山区不同土地利用类型土壤水分空间差异分析

潘温琪 吕宁 张梅芬 杜先兵

【摘   要】 马雄山是珠江源流域重要的生态屏障，为实现提高马雄山土壤的可持续利用与发展，提高土壤涵养水土的能力，有必要为马雄山土壤的质量变化规律制定合理的土地利用方式和水土保持措施提供依据。

【关键词】 马雄山地区;土壤水分;空间差异

[Abstract]  Ma Xiong Mountain is an important ecological barrier in the Pearl River source basin. In order to improve the sustainable use and development of Ma Xiong Mountain soil and improve the ability of soil conservation， it is necessary to formulate reasonable land use methods and soil and water conservation measures for the law of soil quality change in Ma Xiong Mountain.

[Key words] Ma Xiong Shan area; soil moisture; spatial differences

土壤理化性質的调查可以判断土壤肥力状况。不同的土壤利用方式影响土壤的理化性质，如土壤养分，土壤水分，土壤容重和养分元素的生物地球化学循环，从而影响整个生态系统的稳定性和可持续性。其中不良的土壤利用方式会造成土壤板结，水土流失，作物缺素，环境污染问题，从而破坏土地的可持续发展利用和生态环境的稳定性。马雄山是珠江源头所在地，关于珠江源马雄山低山区土地利用类型对土壤理化性质的研究历史上是空白的，本研究通过对该区域采用科学的研究方法，填补了珠江源地区土壤的可持续发展这一空白，通过对不同土地类型的土壤水分的研究，提出有效措施，对于改善珠江源头土地利用状况，促进了该区域土壤的改善，进而推动珠江源地区生态与经济的协调发展提供一定借鉴。

1  数据来源与研究方法

1.1  数据来源

实地获取数据包括土壤表层水分（使用水分测定仪测量获得）、土壤深度、土地利用类型、采样点地理坐标和海拔等。实验室数据包括深层水分测定（采用烘干法测得）、土壤有机质（采用重铬酸钾滴定法测定）。

1.1.1研究区域概况  云南省曲靖市沾益区珠江源马雄山地区，距沾益区50km。位置在103°E、53°附近，海拔2104—2227m。为喀斯特地貌。该区属亚热带高原季风气候，日照率47%。该地区雨热同期，年均降雨量1002毫米，降水集中在每年5-10月，降水量占全年降水的89%。土地类型主要以草地、林地、耕地、果园、荒地为主。

1.1.2不同土地利用类型土壤样品采集  土壤样品采集主要是沾益区炎方乡刘麦地村和珠江源风景区，共采集样品共113份。样品数量按照不同土地利用类型的面积大小来决定取样个数。样品重量约为1kg，采样方法为“Z”型五点取样法。用密封袋装取并进行登记编号，带回实验室风干、研磨、过筛、装瓶。

1.1.3土壤水分测定方法  土壤水分测定采用水分测定仪和烘干法测量，表层土壤采用水分测定仪实地测量。深层土壤带回实验室采用烘干法测定。

1.2  研究方法

1.2.1经典统计分析方法  通过经典统计分析法，计算马雄山地区不同土地利用类型下土壤水分的平均值和标准差，并以此为依据得出不同土地利用类型下的土壤水分的变异系数，根据这些标准来判断不同土地利用类型下土壤水分空间分布状况以及其总体的变异系数。一般来说，变异值越大，其变异程度也就越大，其中，CV小于或等于10%为弱性变异，CV在10%到100%之间的为中等变异，CV大于或等于100%是强性变异。

2  讨论与分析

2.1  不同土地利用类型土壤水分空间差异分析

马雄山低山区不同土地利用类型土壤水分含量平均值。草地类型平均含水量为30.35%，耕地类型的平均含水量为9.66%，果园类型的平均含水量为27.64%，林地的平均含水量为20.40%。四种土地利用类型草地的平均含水量最高，果园次之，耕地最低。这种现象可能与不同土地利用类型的地形、植被郁闭度。马雄山地山区属于典型的卡斯特地貌，岩溶地貌发育，地表水较少，地下水发育。草地地处河谷中，不同于高山草地，含水量较高，上游下渗的水分导致无法作为耕地。耕地处于河谷的两侧，形成一定的坡度，测量时处于云南春耕，降水量处于一年中最少的季节。果园处于农户住所旁，面积小且地势平坦。林地植被郁闭度较高，土壤腐殖质层厚，蒸发量小。植物的郁闭度越高，蒸发量就越小，不同土地利用类型郁闭度大小林地>果园>草地>耕地。

2.2  不同深度土壤有水分分布特征分析

研究区内各种土地类型的不同深度平均含水量垂直分布规律明显，即水分随着土层深度的增加而逐渐降低。各层土壤的相对含水量在7%-40%之间。且除耕地外，其他类型的土地利用类型水分随深度增加而逐渐降低。其中，草地的土壤含水量居第一，果园次之，林地第三，耕地最小。

草地，林地和果园的土壤水分垂直变化表现为逐渐降低，结合采样时土壤中植物根系较多，说明第一层表层的土壤受到降雨的影响，下层土壤由于植物根系吸收水分的作用保持较低的水平。三种土壤类型的变异系数来看，各层土壤的变异系数在15%-50%之间，属于中等变异。草地和果园的变异系数上层小，下层大，造成深层土壤的水分变异系数较大的原因可能是不同植物根系的分层分布;而林地则表现为下层小，上层大，造成林地表层土壤水分变异较大的原因可能是取样时从山顶的林地向下取样，由于地势的下降，地表径流对不同高度土壤表层含水量产生影响。

耕地的土壤水分变化表现的与其他三类不同。耕地的土壤平均相对含水量随层数的增加而增加，变异系数在20%-60%之间，属于中等变异，可能的原因一方面是土地利用类型为耕地，受到当地耕作措施的影响，上层的变异得到了平滑;另一方面可能是因为采集样本的区域，土壤表层无遮挡蒸发强烈，导致上层水分含量要低于深层水分含量。

2.3  不同类型土壤水分变异系数分析

通过变异系数对不同土地利用类型以及同一土地利用类型不同土层水分含量进行比较分析，可以直观的反映土壤水分的差异，由于不同的土地利用类型其分布、土壤性质、面积等都有所差异故而在样本的选取中也存在一定的差异，如部分土地利用类型在马雄山地区较少，样点相对集中;部分土地利用类型土层深厚质地坚硬样本采集的土层数较少（两层）。在对比变异系数的过程中数据缺失部分以及数据量少的部分不做变异系数对比。由分析实验得出不同土地利用类型不同土壤层变异系数比较如下：草地第一层0.261、第二层0.515;耕地第一层0.598、第二层0.481、第三层0.53、第四层0.21;林地第一层0.413、第二层0.21、第三层0.37;果园第一层0.161、第二层0.309。

马雄山地区不同土地利用类型不同土层变异系数的关系，草地、耕地、林地、果园在不同土层其水分变异系数均有差异，变异系数区间均在15%～60%，属于中度变异。这一结果符合逻辑关系，不同土层在水分的吸收和保存上存在差异。其中耕地变异系数相对较大，结合当地实际来看，耕地耕作的农作物多以玉米、土豆、烤烟等为主，种植不同的农作物其对水分的消耗程度不同而有所不同，这是土壤水分差异的一个重要原因;而果园变异系数较小，果园样地面积较小且树种单一、土层深厚深层土壤样本较少，采样地较为集中，这些是其变异程度小的重要影响因素。

总之从马雄山地区不同的土地利用类型看其水分含量存在较大的差异，同一土地利用类型在不同的图层也存在一定差异，其中耕地因耕种农作物不同表现出较大的差异。

3  结论

马雄山低山地区不同土地类型土壤水分空间差异明显，且同一类型的土地利用随深度变化显著。

从水平的角度，通过分析不同类型土壤水分的平均值和标准差表明，四种土地类型中草地的含水量最高，果园次之，耕地最低，这主要受到地形的影响，马雄山低山地处草地处河谷，由废弃水田演变而成，含水量较高。而通过比较不同类型的土壤水分变异系数可知，四种土地利用类型的土壤水分含量均属于中等变异，其中耕地变异系数相对较大，结合当地实际来看，耕地耕作的农作物多以玉米、土豆、烤烟等为主，种植不同的农作物其对水分的消耗程度不同而有所不同，因此耕地的土壤水分變异系数更大。

从垂直的角度，通过分析同一类型不同深度土壤水分的变异系数表明，除耕地外，土壤水分含量大致随深度的增加而递减，呈现负相关，这主要由于马雄山低山地区的土地主要以降水作为植被的补给来源，因此土壤水分含量随深度增加而递减。对于耕地土壤水分含水量随深度增加而增加的原因，是由于采样时的耕地土样靠近水库旁，位于水库的坝子上，底层的耕地土壤受周边水库的影响较大，土壤水分含量较高。而耕地表层土壤由于受风力侵蚀作用大，土质成砂状，较为疏松干旱。

参考文献：

[1] 宋同清，彭晚霞，曾馥平，等.2009.喀斯特木论自然保护区旱季土壤水分的空间异质性.应用生态学报，20（1） ： 98-104.

（编辑：赫亮）