不同土地利用形式下土壤水分和容重的空间变化

　　1 引言
　　
　　毕节地区属于典型喀斯特地区，地势起伏，地面土被较薄且不连续，土壤的储水蓄水能力较差。表层土壤水分的空间格局由不同尺度上的自然作用和过程控制，包括降水、径流、蒸发蒸腾等，其变化尺度从几厘米到上百米。土壤水分主要受降水、地形、土壤物理性质、有机质含量和土地利用的影响。有研究表明0-100 cm土壤湿度分布主要受土壤特性、降水、灌溉、作物耗水以及地下水位等因素的影响，0-50 cm 土壤含水量受外界环境的影响较大，为土壤水分活跃层。朱自玺等认为随着土层的加深，土壤含水量相对趋于稳定。土壤剖面水分分布随土壤深度的增加，土壤含水量变化幅度随土层深度增加而变小。容重作为土壤的主要物理性质之一，它不仅影响到土壤孔隙大小分布、孔隙度及其穿透阻力，而且也与土壤水分的含量密切相关。李天杰等认为土壤容重的大小与土壤质地、结构、有机质含量、土壤紧实度、耕作措施等有关；砂土容重较大，粘土容重较小，一般腐殖质多的表层容重较小。在小流域尺度下, 土壤容重受区域地形、植被根系、土壤含水量等的影响，存在一定空间变异特征。有研究认为在西南喀斯特地区含碎石土壤空间变异性大，在该地区进行土壤理化性质、水分运动的研究难度较大，研究结果往往不能代表普遍规律。本项目在毕节市关门山流域，选取五种典型的土地利用类型，研究土壤水分和容重的空间变化，为当地的土壤水分迁移和土壤质量评价提供科学参考。
　　
　　2 材料与方法

　　2.1 研究区概况

　　关门山流域位于贵州省毕节市（经度是105°15.27′E，纬度是27°16.37′N）。该区境内山高坡陡，沟壑纵坡耕地多、土层薄，自然降水大多随地表径流而流失，土壤保水能力弱。气候属亚热带湿润季风气候，地貌为山、丘、沟、坝、谷、洞交融的喀斯特结构。区内最高海拔2900 m，最低海拔457 m，海拔高差 2443 m，年均温 13.2 ℃，无霜期 260 d，年日照时数 1377 h，日照率 31 %。虽然年降雨量高达848.6-1394.4 mm，但70 %的降水集中在5-9。区内主要的粮食作物有玉米、小麦、水稻等，该流域土壤以黄壤、紫色土为主。

　　2.2 样品的采集

　　2013年7月16号在关门山流域选取乔木林地、灌木林地、荒地、果园和玉米地五种主要的土地利用类型，每种类型重复3次（表1）。乔木林地和灌木林地为自然坡面，从坡顶至坡脚，每10m间距采取一个0-20cm土样，并在坡顶、坡中和坡脚三处取剖面样品，每20cm一层，直至母质层。对于位于梯田上的荒地、果园、玉米地，则采用“五点法”采取剖面样品，从土壤表层开始每20cm取一次样品，直至母质层。以上样品均取15g左右土壤用作土壤含水量的测定，并在采样点附近同时测定土壤表层容重，容重重复2次。【表1】

　　
　　2.3 测定指标与方法

　　土壤含水量采用105℃烘干法测定，土壤容重采用环刀法测定。

　　2.4 指标的计算土壤含水量的计算：【1-2】

　　
　　（2）式中：R为土壤容重，单位为g cm-3，g为土壤干重，单位为g，V为环刀容积，单位为cm3。

　　2.5 数据的处理本研究图和表均在Microsoft office办公软件中计算和处理。

　　3 结果与分析

　　3.1 坡面表层土壤含水量变化

　　乔木和灌木一般都生长在自然形成的坡面上，坡面土壤未经人为过多地扰动。在关门山流域，灌木林地主要植被为山茶花、亮皮桦，其林下表层土壤含水量在15.94%-16.73%之间波动，极差可达0.79%（图1）；而乔木林地以华山松和杉树为主，其林下表层土壤水分含量在19.51%-21.38%之间，极差为1.87%。可见，无论是乔木林地还是灌木林地，其表层土壤含水量随坡位的变化较小，其坡顶、坡中、坡脚表层土壤含水量变化不大，这可能与乔木林地和灌木林地的植被覆盖度较大，能够有效地减缓土面蒸发，减少雨水进入土体有关。但是，乔木林地表层土壤含水量均高于灌木林地，高出3.57%-4.65%。