衡水市周邊桃園土壤水分時(shí)空變化特征

石宗琳

（衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院/河北省濕地生態(tài)與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河北 衡水 053000）

土壤含水量是土壤中所含有水分的數(shù)量，用來表征土壤物理學(xué)特性參數(shù)[1，2]，水分是植物生長的必備條件之一，也是果樹體內(nèi)所含的重要組成部分，參與著果樹中各個(gè)器官的形成。同時(shí)，對(duì)果樹的體溫起到了重要的維持作用。水分能夠保證果樹葉片的舒展，防止葉片卷曲，從而使葉片更有利于接受光能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，更加充分、合理地進(jìn)行有效的光合作用[3~5]。土壤水分狀況將直接影響著桃樹的生長過程和發(fā)育階段，如果桃園土壤的含水量下降，土壤顆粒對(duì)水分子的吸附作用力勢(shì)必得到增強(qiáng)，那么相應(yīng)的桃樹根系對(duì)水分的吸收作用就明顯變得困難了；倘若土壤中水分進(jìn)一步減少，那么桃樹將可能會(huì)呈現(xiàn)出永久性萎蔫的狀況，一旦出現(xiàn)這種情況，如果不及時(shí)對(duì)桃樹進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓喔忍幚恚敲刺覙涞恼０l(fā)育將會(huì)受到嚴(yán)重的制約[6]。當(dāng)水分脅迫對(duì)桃樹產(chǎn)生影響時(shí)，根據(jù)其體內(nèi)水勢(shì)的高低，桃樹體內(nèi)的水分將會(huì)被重新布置和調(diào)配，如此一來勢(shì)必使得一些水勢(shì)相對(duì)較低的組織器官加速衰老甚至死亡，從而對(duì)桃樹造成永久性傷害，這是一種無法逆轉(zhuǎn)的傷害。由于干旱脅迫造成的葉片衰老問題包括了其光合作用能力的減弱，由此導(dǎo)致的最終后果將會(huì)造成葉片的脫落甚至死亡[6]。最優(yōu)的土壤供水條件始終是果樹品質(zhì)好、產(chǎn)量高的重要外部地理環(huán)境條件和內(nèi)部自身物質(zhì)基礎(chǔ)[7]。

衡水市位于河北沖積平原之上，地勢(shì)走向由西南方向東北方呈現(xiàn)出逐漸傾斜的趨勢(shì)，氣候條件為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候類型屬于溫暖半干旱型。眾所周知，在半干旱地區(qū)與干旱地區(qū)中，水分條件是限制果樹生長的主要因素之一[8]。因此，研究衡水市周邊桃園生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的土壤水分條件，為桃樹的健康化及合理化管理提供適當(dāng)?shù)睦碚撘罁?jù)顯得尤為重要。

1 材料與方法

1.1 樣品采集。采樣區(qū)域設(shè)在衡水市侯劉馬村，選擇不同園齡桃園作為研究對(duì)象，桃齡分別為1 年(桃園3)、3 年(桃園2)、5 年(桃園1)、7 年(桃園4)。采樣時(shí)間為2018 年7 月、8 月，以及2019 年3 月、4 月(桃樹開花期)。選取3 個(gè)相同園齡果園作為重復(fù)，按蛇形布點(diǎn)法，在0~20 cm、20~40 cm、40~70 cm、70~100 cm 土層分別采集土壤樣品。把同一園齡同一土層樣品進(jìn)行混合，四分法保留500 g 左右，裝入采樣袋帶回室內(nèi)，共采集16 個(gè)樣品。同時(shí)用環(huán)刀采集原狀土樣，測(cè)定土壤容重，用于土壤儲(chǔ)水量計(jì)算。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法。采用經(jīng)典烘干法測(cè)定土壤含水量；土壤水分儲(chǔ)量計(jì)算：V=w ×p×h×10(式中：w 為土壤含水量%，p 為土壤容重g/cm3，h 為土層厚度cm)。

1.3 數(shù)據(jù)處理。利用Excel 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 桃園土壤水分含量變化趨勢(shì)

圖1 不同園齡桃園土壤水分含量狀況

2.1.1 不同園齡桃園土壤水分含量變化。從圖1(a)可以看出，2018 年7 月不同園齡桃園土壤含水量均隨土層深度的增加呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)，最小值出現(xiàn)在20~40cm 土層。除20~40 cm 土層外，不同園齡桃園含水量變化趨勢(shì)為：桃園2＞桃園3＞桃園1＞桃園4。從圖1(b)可以看出，2018 年8 月桃園2 土壤含水量隨土層深度的增加而增加，其他園齡桃園土壤含水量仍然隨土層深度增加呈現(xiàn)先減少后增加的變化趨勢(shì)，不同園齡桃園含水量變化趨勢(shì)大致為：桃園2＞桃園1＞桃園3＞桃園4。從圖1(c)可以看出，2019 年3 月桃園1 和桃園2 土壤含水量均隨土層深度的增加而呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，桃園3隨土層深度增加呈現(xiàn)先減少后增加的變化趨勢(shì)，與桃園4 變化趨勢(shì)相反。從圖1(d)可以看出，2019 年4 月桃園1、桃園2 和桃園3 土壤含水量均隨著土層剖面深度的增加而增加，桃園4 土壤含水量則隨著剖面深度的增加而呈現(xiàn)減—增—減的變化趨勢(shì)。各桃園土壤耗水主要在0~40 cm 土層。

2.1.2 不同土層桃園土壤含水量的動(dòng)態(tài)變化。從圖2(a)可以看出，桃園1 在0~100 cm 土層，土壤含水量在2019 年4 月最高，最低出現(xiàn)在2018 年7 月(0 ~40 cm)和2018 年8 月(40~100 cm)，7 月淺層土壤含水量最低，這與氣候環(huán)境有關(guān)，因天氣炎熱地表蒸發(fā)量大，此時(shí)桃園容易出現(xiàn)旱情。從圖2(b)可以看出，桃園2 的0~40 cm 土層土壤含水量在2018 年8 月最高，2019 年4 月最低，深層土壤40~100 cm 在2019年4 月最高，最低出現(xiàn)在2018 年7 月(40~70 cm)和2018 年8 月(70~100 cm)，總體來看水分狀態(tài)良好。從圖2(c)可以看出，在0 ~ 20 cm 土層，桃園3 在2019 年4 月土壤含水量最低，出現(xiàn)較輕微的水分脅迫現(xiàn)象，而在20~40 cm 處情況有所好轉(zhuǎn)，由于氣候原因，最低值出現(xiàn)在2018 年7 月。深層土壤(40 ~70 cm)最低值為2018 年8 月，2018 年7 月最高。從圖2(d)可以看出，桃園4 在2019 年3 月各土層土壤墑情較好，而在2018 年7 月各層土壤墑情較差。2019 年4 月，由于此時(shí)正值開花期，桃樹對(duì)水分的需求增加，導(dǎo)致各土層土壤水分含量均有明顯降低，這說明科學(xué)灌溉對(duì)桃樹的健康生長發(fā)育必不可少。

圖2 不同桃園土壤含水量的動(dòng)態(tài)變化

2.2 桃園土壤水分儲(chǔ)量變化。土壤儲(chǔ)水量是指一定面積土層所儲(chǔ)存水分的數(shù)量。土壤儲(chǔ)水量通常有2 種方式表示，一種是用水分的容積來表示；另一種是用水深來表示，即儲(chǔ)存水分相當(dāng)于相同面積水層的厚度，本試驗(yàn)采用的是第2 種。由圖3 可以看出，桃園1、桃園2 和桃園3 在2018 年7 月份的水分儲(chǔ)量都在40mm左右，桃園4 較低，為33.8 mm。同年8 月份，各桃園土壤水分儲(chǔ)量均得到提升，增幅為4~10 mm，此時(shí)桃園2 儲(chǔ)水量最大，最小仍為桃園4。2019 年3月，桃園1、桃園2 和桃園3 土壤水分儲(chǔ)量均有所下降，但由于此時(shí)桃園4 進(jìn)行了開春的灌水處理，故表層土壤水分儲(chǔ)量增至48.4 mm，高于其他3 處桃園。同年4 月，正值桃樹開花期，桃樹對(duì)水分的需求增加，各果園土壤水分儲(chǔ)量下降明顯，其中以桃園3 和桃園2 下降最多，說明4 月是桃園水分管理的關(guān)鍵時(shí)期，應(yīng)實(shí)施科學(xué)灌溉，保證桃樹正常生長需求。

圖3 不同時(shí)期桃園表層土壤水分儲(chǔ)量柱狀圖

3 結(jié)論

垂直剖面上，同一月份，多數(shù)桃園土壤水分含量大致隨土層深度的增加呈現(xiàn)先減少后增加的變化趨勢(shì)。各桃園淺層土壤(0~40 cm)含水量在2018 年7 月較低，深層變化趨勢(shì)各異，0~40 cm 土層是主要的耗水層。桃園土壤儲(chǔ)水量隨著時(shí)間變化呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì)，氣候原因?qū)е?018 年7 月各桃園土壤墑情較差，而次年4 月，由于桃樹對(duì)水分的需求增加，導(dǎo)致各果園土壤水分儲(chǔ)量均有明顯降低，4 月是桃園水分管理的關(guān)鍵時(shí)期。