黄土高原不同种植类型下土壤容重及田间持水量影响研究

摘 要：本研究以黄土高原主要經济林种樱花树、紫薇树、柏树、梧桐作为研究对象，通过测定背景值以及不同林地土壤容重和田间持水量，对比分析其时空变化特征。结果表明：一定范围内，随着土壤深度的增加，土壤容重有不同程度的增加，田间持水量有减小趋势，但随着深度的进一步增加，田间持水量又有所增加，其中梧桐树变化最为显著。

关键词：黄土高原；土壤容重；含水量；富平；田间持水量

中图分类号：S152.5 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180532001

引言

黄土高原[1]位于我国中部偏北部的干旱半干旱地区，是世界上水土流失最为严重、生态环境最脆弱的地区之一。由于其严重的水土流失[2]，地面被切割成了千沟万壑，进一步加速了风蚀、水蚀以及重力侵蚀的相互作用，增加了洪涝灾害、植被破坏[3]、生态退化的几率，形成恶性循环，因此植树造林对于缓解黄土高原水土流失有着十分重要的意义。

土壤容重作为土壤基本物理指标之一，其受土壤孔隙和土壤密度2方面因素的影响[4]，而前者的影响更大，土壤容重对土壤的透气性、入渗性能以及持水能力等各方面性质有重要的影响[5]。土壤容重作为衡量土壤肥力高低的重要辅助标准，其在农业和林业生产中均具有十分重要的实践意义[6]，同时其也是判断土壤肥力与耕作质量的重要标准[7]，对于提高土地生产力有重要影响。田间持水量是土壤能够稳定保持的最高含水量，是大多数植物可利用水的上限，而且对于田间灌溉具有指导意义。田间持水量[8，9]作为土壤保水能力的指标，其对于土壤的物理化学性质都有着重要的影响。由此可见，研究黄土高原不同种植类型下的土壤容重及田间持水量变化对于作物生长、保水保肥以及防治水土流失均具有重要的现实意义。

1 研究区概况

研究区位于陕西省渭南市富平县，地理位置为N3441'～3506'，E10857'～10926'，属渭北黄土高原沟壑区，是关中平原和陕北高原的过渡地段。地势北高南低，平均海拔900m，最低380m，最高1439m。气候类型为干旱、半干旱大陆性暖温带季风气候，四季分明，雨热同期，春季气候温暖日差大、夏季高温多雨、秋季湿润多阴雨、冬季寒冷干燥少雨雪。年平均气温13.1℃，年平均日照时数约为2472h，平均无霜期225d，年均降水量约为533mm，降水时空分布不均匀。本次采样地点位于富平县杜村镇褚源村。

2 研究方法

本次采样地块为一矩形地块，大小为50m×30m，分别种植有樱花树、紫薇树、柏树和梧桐树，树龄皆为5a，不同种类树木占地大小均为6m×30m，树间行距3m，株距3m。

2.1 土壤含水量测定

土壤含水量采用烘干法进行测定，根据需要采取不同深度土样，将其放入已知质量的铝盒并立即盖好盖子（防止水分蒸发影响测定结果精确度），称重得湿土加铝盒质量；打开铝盒盖，置于105～110℃烘箱中，烘至恒重（6～8h），称重得干土加铝盒质量。该土壤质量含水量可由下式计算得出：

2.2 土壤容重测定

土壤容重指的是田间自然状态下单位体积土壤的干重，常以g/cm3表示。在距离树干0.5～1m处，根据不同的土地种植类型，取样前选择合适位置，挖好土壤剖面，并修整。利用体积为100cm3质量已知并且已经编号的环刀分别在地表以下0～10cm、10～20cm、20～30cm和30～40cm各层处取得没有扰动的自然状态的土样，将环刀托放置环刀上，缓慢均匀用力使环刀刃垂直进入土中，待土样填充满整个环刀体积，切开其周围土样，取出环刀并将其两端多余土样削平，擦干环刀外壁土样，立刻将两端加盖以免水分蒸发，同时在同层处用铝合采集相应土样进行含水量测定，然后分别将装有土样的环刀和铝盒带回实验室称重记录，精确至0.01g。

2.3 田间持水量测定

田间持水量测定的取土工具以及取土方法与土壤容重测定均相同，田间持水量测定时仅需在底盖垫入适合大小的滤纸，将环刀带回室内称重，并放入事先铺有3、4层滤纸的水中浸泡24h（水不能没过环刀顶部）。然后将经过水分充分浸泡的原状土从浸泡容器中取出，经8h渗水后，取出部分土样放入质量已知的铝盒内，用称重烘干法测定其含水率。经过重复测重，求出同一土层含水率的平均值，即为该层的田间持水量，可由下式进行计算：

田间持水量=（湿重-干重）/干重×100%。

3 结果与分析

由图1可知，树木种植后5a 0～10cm的土壤容重较背景值1.44 g/cm3均有不同程度降低，其中梧桐降低程度最大，为1.26g/cm3，樱花最小，为1.40 g/cm3。10～20cm的土壤容重除樱花高于背景值外其余均低于背景值。各不同种植类型下20～30cm处的土壤容重均高于背景值，其中梧桐远超背景值1.47g/cm3，达1.76g/cm3。30～40cm的土壤容重也均高于背景值，容重值均有所减小，梧桐树仍高于其他树种。

从不同深度所采集的土壤样品来看，不同植被类型下，0～10cm的表层土壤容重较低，10～40cm的土壤容重较高。4种不同林地0～10cm深度的土壤容重平均值显著低于10～40cm处土壤容重，表明在一定范围内随着土壤深度的增加，土壤容重也有不同程度的增加，但不同树种增加程度有所不同。

由图2可知，0～10cm的土壤田间持水量变化范围为27.20%～36.04%，除柏树低于背景值外，其余均高于背景值，梧桐最高，为36.04%。10～20cm处土壤田间持水量仅梧桐低于背景值，其余均不同程度高于背景值。20～30cm和30～40cm深度，梧桐、柏树、樱花均低于背景值，梧桐最低，分别为16.81%和19.00%。

总体来看，紫薇田间持水量平均值高于其他树种，梧桐最低。在一定范围内，随着深度的增加，田间持水量由减小趋势，但随着深度的进一步增加，田间持水量又有所增加。不同植被类型下，田间持水量的变化范围及趋势又有所不同，表明在不同植被的影响下，土壤田间持水量存在一定的差异性。

4 结论与讨论

根据研究结果，不同种植类型对土壤容重和田间持水量均有不同程度的影响。从土壤容重方面来讲，树木的种植一定程度上可以减小表层土壤的容重，增大深层土壤容重。通过4种树木5a种植的对比，梧桐减小和增大趋势最为明显。从土壤田间持水量角度考虑，随着土壤深度的增加，梧桐树田间持水量减小最为明显，紫薇树最弱，分析其原因可能受土壤有机质含量以及土壤容重等因素影响较大。

参考文献

[1]易浪，任志远，张翀，等.黄土高原植被覆盖变化与气候和人类活动的关系[J].资源科学，2014，36（01）：166-174.

[2]谢永生，李占斌，王继军，等.黄土高原水土流失治理模式的层次结构及其演变[J].水土保持学报，2011，25（03）：211-214.

[3]刘宪锋，杨勇，任志远，等.2000—2009年黄土高原地区植被覆盖度时空变化[J].中国沙漠，2013，33（04）：1244-1249.

[4]黄昌勇，徐建明.土壤学[M].北京：中国农业出版社，2010：

111-112.

[5]姚荣江，杨劲松，刘广明.黄河三角洲地区土壤容重空间变异性分析[J].灌溉排水学报，2006，25（04）：11-15.

[6]王庆礼，代力民，许广山.简易森林土壤容重测定方法[J].生态学杂志，1996，15（03）：68-69.

[7]黄昌勇.土壤学[M].北京：中国农业出版社，2000：67-68.

[8]钱胜国.田间持水量与土壤容重机械组成的相关特性[J].土壤通报，1981（05）：12-14.

[9]李宝庆，董云社，杨克定.田间持水量确定方法的探讨[J].水文地质工程地质，1990（04）：46-49.

作者简介：李劲彬（1991-），男，陕西铜川，硕士，助理工程师，研究方向：土地工程。