衡水市周边桃园土壤水分时空变化特征

石宗琳

（衡水学院生命科学学院/河北省湿地生态与保护重点实验室 河北 衡水 053000）

土壤含水量是土壤中所含有水分的数量，用来表征土壤物理学特性参数[1，2]，水分是植物生长的必备条件之一，也是果树体内所含的重要组成部分，参与着果树中各个器官的形成。同时，对果树的体温起到了重要的维持作用。水分能够保证果树叶片的舒展，防止叶片卷曲，从而使叶片更有利于接受光能进而转化为生物质能，更加充分、合理地进行有效的光合作用[3~5]。土壤水分状况将直接影响着桃树的生长过程和发育阶段，如果桃园土壤的含水量下降，土壤颗粒对水分子的吸附作用力势必得到增强，那么相应的桃树根系对水分的吸收作用就明显变得困难了；倘若土壤中水分进一步减少，那么桃树将可能会呈现出永久性萎蔫的状况，一旦出现这种情况，如果不及时对桃树进行适当的灌溉处理，那么桃树的正常发育将会受到严重的制约[6]。当水分胁迫对桃树产生影响时，根据其体内水势的高低，桃树体内的水分将会被重新布置和调配，如此一来势必使得一些水势相对较低的组织器官加速衰老甚至死亡，从而对桃树造成永久性伤害，这是一种无法逆转的伤害。由于干旱胁迫造成的叶片衰老问题包括了其光合作用能力的减弱，由此导致的最终后果将会造成叶片的脱落甚至死亡[6]。最优的土壤供水条件始终是果树品质好、产量高的重要外部地理环境条件和内部自身物质基础[7]。

衡水市位于河北冲积平原之上，地势走向由西南方向东北方呈现出逐渐倾斜的趋势，气候条件为温带大陆性季风气候，气候类型属于温暖半干旱型。众所周知，在半干旱地区与干旱地区中，水分条件是限制果树生长的主要因素之一[8]。因此，研究衡水市周边桃园生态系统内的土壤水分条件，为桃树的健康化及合理化管理提供适当的理论依据显得尤为重要。

1 材料与方法

1.1 样品采集。采样区域设在衡水市侯刘马村，选择不同园龄桃园作为研究对象，桃龄分别为1 年(桃园3)、3 年(桃园2)、5 年(桃园1)、7 年(桃园4)。采样时间为2018 年7 月、8 月，以及2019 年3 月、4 月(桃树开花期)。选取3 个相同园龄果园作为重复，按蛇形布点法，在0~20 cm、20~40 cm、40~70 cm、70~100 cm 土层分别采集土壤样品。把同一园龄同一土层样品进行混合，四分法保留500 g 左右，装入采样袋带回室内，共采集16 个样品。同时用环刀采集原状土样，测定土壤容重，用于土壤储水量计算。

1.2 测定指标与方法。采用经典烘干法测定土壤含水量；土壤水分储量计算：V=w ×p×h×10(式中：w 为土壤含水量%，p 为土壤容重g/cm3，h 为土层厚度cm)。

1.3 数据处理。利用Excel 对数据进行整理及做图。

2 结果与分析

2.1 桃园土壤水分含量变化趋势

图1 不同园龄桃园土壤水分含量状况

2.1.1 不同园龄桃园土壤水分含量变化。从图1(a)可以看出，2018 年7 月不同园龄桃园土壤含水量均随土层深度的增加呈现出先减少后增加的趋势，最小值出现在20~40cm 土层。除20~40 cm 土层外，不同园龄桃园含水量变化趋势为：桃园2＞桃园3＞桃园1＞桃园4。从图1(b)可以看出，2018 年8 月桃园2 土壤含水量随土层深度的增加而增加，其他园龄桃园土壤含水量仍然随土层深度增加呈现先减少后增加的变化趋势，不同园龄桃园含水量变化趋势大致为：桃园2＞桃园1＞桃园3＞桃园4。从图1(c)可以看出，2019 年3 月桃园1 和桃园2 土壤含水量均随土层深度的增加而呈现出增加的趋势，桃园3随土层深度增加呈现先减少后增加的变化趋势，与桃园4 变化趋势相反。从图1(d)可以看出，2019 年4 月桃园1、桃园2 和桃园3 土壤含水量均随着土层剖面深度的增加而增加，桃园4 土壤含水量则随着剖面深度的增加而呈现减—增—减的变化趋势。各桃园土壤耗水主要在0~40 cm 土层。

2.1.2 不同土层桃园土壤含水量的动态变化。从图2(a)可以看出，桃园1 在0~100 cm 土层，土壤含水量在2019 年4 月最高，最低出现在2018 年7 月(0 ~40 cm)和2018 年8 月(40~100 cm)，7 月浅层土壤含水量最低，这与气候环境有关，因天气炎热地表蒸发量大，此时桃园容易出现旱情。从图2(b)可以看出，桃园2 的0~40 cm 土层土壤含水量在2018 年8 月最高，2019 年4 月最低，深层土壤40~100 cm 在2019年4 月最高，最低出现在2018 年7 月(40~70 cm)和2018 年8 月(70~100 cm)，总体来看水分状态良好。从图2(c)可以看出，在0 ~ 20 cm 土层，桃园3 在2019 年4 月土壤含水量最低，出现较轻微的水分胁迫现象，而在20~40 cm 处情况有所好转，由于气候原因，最低值出现在2018 年7 月。深层土壤(40 ~70 cm)最低值为2018 年8 月，2018 年7 月最高。从图2(d)可以看出，桃园4 在2019 年3 月各土层土壤墒情较好，而在2018 年7 月各层土壤墒情较差。2019 年4 月，由于此时正值开花期，桃树对水分的需求增加，导致各土层土壤水分含量均有明显降低，这说明科学灌溉对桃树的健康生长发育必不可少。

图2 不同桃园土壤含水量的动态变化

2.2 桃园土壤水分储量变化。土壤储水量是指一定面积土层所储存水分的数量。土壤储水量通常有2 种方式表示，一种是用水分的容积来表示；另一种是用水深来表示，即储存水分相当于相同面积水层的厚度，本试验采用的是第2 种。由图3 可以看出，桃园1、桃园2 和桃园3 在2018 年7 月份的水分储量都在40mm左右，桃园4 较低，为33.8 mm。同年8 月份，各桃园土壤水分储量均得到提升，增幅为4~10 mm，此时桃园2 储水量最大，最小仍为桃园4。2019 年3月，桃园1、桃园2 和桃园3 土壤水分储量均有所下降，但由于此时桃园4 进行了开春的灌水处理，故表层土壤水分储量增至48.4 mm，高于其他3 处桃园。同年4 月，正值桃树开花期，桃树对水分的需求增加，各果园土壤水分储量下降明显，其中以桃园3 和桃园2 下降最多，说明4 月是桃园水分管理的关键时期，应实施科学灌溉，保证桃树正常生长需求。

图3 不同时期桃园表层土壤水分储量柱状图

3 结论

垂直剖面上，同一月份，多数桃园土壤水分含量大致随土层深度的增加呈现先减少后增加的变化趋势。各桃园浅层土壤(0~40 cm)含水量在2018 年7 月较低，深层变化趋势各异，0~40 cm 土层是主要的耗水层。桃园土壤储水量随着时间变化呈现先增加后减少的变化趋势，气候原因导致2018 年7 月各桃园土壤墒情较差，而次年4 月，由于桃树对水分的需求增加，导致各果园土壤水分储量均有明显降低，4 月是桃园水分管理的关键时期。