辽西低山丘陵耕地秋季土壤墒情分布特征

杨耀峰，黄毅，孔祥海

（1.沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁 沈阳 110866；2.朝阳市双塔区桃花吐乡土肥站，辽宁 朝阳 122000）

辽西地区属半干旱区，干旱问题一直是农业生产的重要限制因素[1]。该地区水资源短缺，自然条件较差，如何能够更有效地利用水资源是迫在眉睫的问题。秋季的土壤墒情直接影响到第2年春季土壤墒情的分布与变化，而丘陵耕地土壤墒情的分布与变化更有着独特的规律[2-6]。

本试验以干旱少雨并具有典型丘陵耕地的平顶山村为研究对象，阐述了该地区在秋季结冻前土壤墒情的分布特征，旨在为旱地保墒技术中的春墒秋保跨季节调控积累经验，并提供一定的理论依据。

1 试验区概况及观测方法

1.1 试验区概况

试验地位于辽宁省西部朝阳市双塔区桃花吐乡平顶山村。该地区属温带半干旱性气候[7]。朝阳是北温带大陆性季风气候，虽然东南部受到海洋暖湿气流影响，但是由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入，形成了半干燥半湿润易干燥区。其主要气候特点为四季分明，雨热同季，日照充足，日温差较大，降水偏少，全年平均气温在5.4～8.7℃之间，年平均日照时数为2850 ～2950 h，年降水量为450～580mm，无霜期为122～155 d，春秋两季多风，易旱，风力一般为2～3级，冬季盛行西北风，风力较强。

试验区土壤为褐土，地形为典型的丘陵缓坡耕地，周围无河流。

1.2 观测仪器

观测仪器使用SM-2便携式土壤水分测量仪。测得的土壤含水量为体积含水量。

1.3 试验处理

试验于2011年10月24—28日完成，该时间段为当地秋收后结冻前。试验分为3因素：坡度、坡向、不同茬口。坡度因素分为3个处理3次重复：坡上、坡中、坡下；以玉米茬口地为观测样地，分别在上中下坡地随机选取测量点且每2个测量点之间有一定距离间隔。坡向因素分为2个处理3次重复：阴坡、阳坡；以玉米茬口地为观测样地，在相同坡度上随机取点，每2个样点之间有一定距离间隔。茬口因素分为3个处理3次重复：玉米、高粱、谷子；分别在相同坡度相同坡向的玉米地、高粱地、谷子地进行随机取点观测，3个样点之间要有一定距离间隔。3因素每次测量土层深度均为 40cm，8 个层次：0～5，5～10，10～15，15～20，20～25，25～30，30～35，35～40cm，并做好记录。

2 结果与分析

2.1 坡度因素对土壤含水量的影响[8]

对所测得的同一坡向不同坡度的各个土层的平均含水量进行方差分析，其结果如图1和图2所示。

从图1，2可以看出，无论是阴坡还是阳坡，总含水量的分布趋势都是坡下高于坡中，而坡中又高于坡上。同时也可以看出，坡上和坡下的含水量之间差异达到了显著水平，但坡上和坡下与坡中之间差异均未达到显著水平。坡度直接影响到地表的径流与土壤的入渗，由于坡度的差异，当有降水时，坡上和坡中的土壤表面水分一部分进入土层，一部分则由于重力原因随坡度流下，这样坡下的土壤含水量就会高于坡上与坡中。试验地为辽西的低山丘陵耕地，耕地的坡度并不是很急，而是缓坡，坡中正好处于坡上和坡下的过渡地带，相比较而言，坡上和坡下的地形差异更大，二者之间的土壤含水量差异达到了显著水平。

2.2 坡向因素对土壤含水量的影响

对测得的同一坡度不同坡向各个土层的平均含水量进行方差分析，其结果如图3，4，5所示。

从图3，4，5可以看到，在同一坡度的情况下，阴坡的土壤含水量略高于阳坡的土壤含水量，但二者之间差异水平不显著。其可能是由于坡向的不同直接影响到其所受热量的不同、蒸发的不同，从而形成不同的土壤墒情，但差异水平并不显著，是因为试验地为低山丘陵耕地，其海拔高度有限，甚至较低，以至于对太阳的照射并不能有太大的影响，所以，表现为差异水平很小。

2.3 同一坡向坡度不同作物茬口对土壤含水量的影响[9]

由于秋收前作物茬口不同，上冻前土壤墒情也不同。对测得的同一坡度同一坡向不同作物茬口的各个土层的平均含水量进行方差分析，结果如图6所示。

从图6可以看出，总的含水量分布情况是谷子高于高粱和玉米，0～15 cm土层内三者之间的差异并不显著，但15～40cm土层内三者的差异达到了显著水平。在秋收时，0～15 cm层次的土壤很容易受到破坏和干扰，从而破坏了其原有的土壤墒情分布情况，所以，在0～15 cm土层时，谷子、高粱、玉米三者之间的变化没有规律和差异，但15～40cm土层间没有遭到人为破坏和干扰，墒情的分布呈现一定的规律。之所以玉米的含水量最低是由于玉米的茬口要比谷子和高粱的粗，这样就增加了蒸发量，从而玉米茬口失墒就严重。另外，土层中不同茬口的根系分布与数量也影响着土壤中墒情的分布。

2.4 土壤墒情与土层深度之间的关系[10-13]

土壤含水量随着土层深度的变化而变化，将各个条件下测定的各个层次的土壤含水量平均并制图（图7）。从图7可以看出，随着土层深度的增加，土层的含水量也逐渐增大，但变化趋势不一样。在0～20cm土层内，土壤中的含水量变化剧烈；而20～40cm层次内的变化甚微；在30～40cm土层内，土壤含水量达到了最大值。当秋季降水结束后，地面水分很大一部分通过入渗进入到更深层次的土层，随着土层深度的增加基本在30～40cm间出现了湿润层，含水量达到了一个峰值。地面水层消失后，入渗过程终止，在重力和温度等影响下，水分进行再分布。水分的入渗和再分布使得土壤水分随着深度的增加而逐渐增加。0～20cm土层受辐射、气温、湿度和风速等气象因素影响较大，土面蒸发强度较大，损失的水分就较多，含水量的变化也就剧烈。

2.5 玉米播种层次的土壤含水量与经验上适宜的播种含水量的比较[14-17]

通常在春季播种玉米时，认为在沙壤质地的耕地上玉米的播种部位的体积含水量达到14%时就认定为适宜含水量，种子可以很好地萌发，出苗率也很高。而由图7可以得到，在通常的播种深度5～15 cm土层内，土壤的平均含水量达到了14.99%，这就是说在秋收后上冻前土壤的墒情很好，可以满足玉米的发芽、出苗对水分的需求。然而，在辽西地区每年春播前的土壤墒情较差，达不到种子对水分的需求，从而造成无法适时播种或出苗率较低，以至于最终减产。这就充分说明了在上冻前和播种前土壤的墒情发生了很大的变化，如果知道墒情的变化原因与规律，及时采取土壤墒情的调控措施，会收到事半功倍的效果。

3 结论

通过对朝阳市双塔区平顶山村秋收后上冻前的土壤墒情进行监测得出，在同一坡向时，坡下的土壤含水量高于坡中和坡上，并且坡下与坡上的差异水平达到显著；同一坡度时，阴坡的土壤含水量高于阳坡，但差异不显著；不同种植茬口的土壤含水量谷子高于高粱，高粱又高于玉米，并且谷子和玉米之间的差异水平达到显著；随着土层深度的增加，土壤中的含水量也增加，0～20cm土层内变化剧烈，20～40cm土层内变化缓慢，基本在30～40cm土层内达到了土壤含水量的最大值。秋季上冻前土壤墒情的特点为我们对墒情的跨季节调控提供了理论依据。

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