昆明?？诹椎V山復墾區土壤含水量研究

俞望杰，方維萱，3

(1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明 650093；2.北京礦產地質研究院，北京 100012；3.有色金屬礦產地質調查中心，北京 100012)

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昆明?？诹椎V山復墾區土壤含水量研究

俞望杰1，2，方維萱1，2，3

(1.昆明理工大學國土資源工程學院，云南昆明 650093；2.北京礦產地質研究院，北京 100012；3.有色金屬礦產地質調查中心，北京 100012)

[目的]研究不同條件下昆明海口磷礦山復墾區的土壤含水量，旨在為該地植被復墾提供科學依據。[方法]選擇昆明海口磷礦山復墾區為試驗區，分別測定不同植被條件下不同土壤深度、不同時間段、不同人為因素影響下以及降雨前后的土壤含水量。[結果]礦山復墾區0～80 cm土層土壤含水量差異不大；下午土壤含水量高于上午；果林土壤含水量高于蔬菜地；未翻耕地土壤含水量高于翻耕地，且翻耕后覆膜的土壤含水量較高；降雨1 d后的土壤含水量較高，降雨后土壤含水量較降雨前高出15%左右。[結論]復墾區土壤含水量與土壤深度、時間段、人為因素、降雨等條件有關。

復墾區；土壤水分；深度變化；時間變化；植被條件

土壤水分是土壤-植物-大氣循環體的關鍵因子，更是限制植物生長的決定因子，而植物的生長水平又對礦山植被恢復具有重要作用[1-3]。因此，研究復墾區土壤水分的變化對礦山土壤水分管理和植被恢復工作具有重要的指導意義。前人對土壤水分在溫度、植被、覆土、地形、氣候和季節等方面的變化進行了大量研究[4-10]。然而，這些研究大多基于自然荒地或者種植土進行，對礦山復墾區的土壤水分變化規律研究不夠系統和深入。筆者以昆明?？诹椎V山復墾區為研究對象，對不同植被條件下不同土壤深度、不同時間段、不同人為影響因素及降雨前后的復墾區土壤水分變化進行研究，以期為礦山復墾區土壤水分保持和植被復墾提供科學依據。1材料與方法

1.1研究區概況云南磷化集團有限公司海口磷礦位于云南省昆明市西山區海口鎮桃樹箐辦事處境內，平均海拔1 900 m，地理坐標為24.78° E，102.60° N。屬于北亞熱帶高原季風氣候，具有低緯高原山地季風氣候特征。年均氣溫13.2 ℃，最冷月平均氣溫5.0 ℃，最熱月平均氣溫19.0 ℃，極端最低氣溫-8.6 ℃，極端最高氣溫28.3 ℃，氣溫年較差10.6 ℃，日較差9.4 ℃。全年無霜期180～220 d。年平均日照時數2 200 h，年太陽輻射量515.05 kJ/m2。常年以西南季風為主，平均風速2.2 m/s。復墾區地區由于受山原地貌及熱帶季風下生物氣候的影響，土壤多為地帶紅壤。土壤的成土母質主要是紅色風化殼。自然植被屬中亞熱帶植被，區域內有少量云南松、華山松、旱冬瓜、落葉闊葉等次生森林植被。同時，種植有花紅、櫻桃、李子、桃子、無花果、梨、枇杷等水果以及韭菜、茴香、苦菜、豌豆、馬鈴薯等蔬菜，開采地塊大部分屬灌木林地和荒坡。

1.2試驗方法對昆明?？诹椎V復墾區土壤含水量進行研究，通過文獻資料收集、野外現場土壤含水量測定，研究不同植被條件下不同土壤深度、不同時間段、不同人為影響因素以及降雨前后復墾區土壤含水量變化情況。設7個試驗點，即昆明?？诹椎V復墾區的草藥地3個點，櫻桃林1個點，馬鈴薯地1個點，卷心菜地1個點和花紅地1個點，分別測定7個點不同時間、降雨前后的土壤含水量。土壤含水量的測定采用表層土壤水分傳感器(TRIME-PICO64/32：用于測量表層土壤含水量)和剖面土壤水分傳感器(TRIME-PICO -IPH：用于測量深層土壤含水量)。測量時間在雨季3～5月份。分別在上午9：00和下午14：00采集數據，測量深度為0～80 cm。

2　結果與分析

2.1復墾區不同土層土壤含水量的變化由于馬鈴薯地的人為干擾因素小，因此不同深度土壤含水量的測定選取馬鈴薯地作為試驗地。由表1可知，上、下午不同深度(0～80 cm)的土壤含水量為29%～30%，變化不大。這表明在礦山復墾區80 cm以下土層的土壤含水量基本無變化，復墾區土壤在垂直方向的水分運輸較少。

表1馬鈴薯地不同土層土壤含水量測定結果

Table 1The determination results of soil moisture in different soil layer of potato field

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2.2復墾區不同時間土壤含水量的變化從圖1可以看出，在未得到水分補充的情況下，菜地和櫻桃地的土壤表層含水量下午明顯高于上午。從圖2可以看出，在降雨后，菜地和櫻桃地不同土層的土壤含水量也是下午明顯高于上午。由此可推斷，復墾區土壤含水量表現為下午高于上午。原因可能是下午土壤溫度高、太陽照射強烈，植物的蒸騰作用加劇，開始關閉氣孔維持水分，且土壤水分蒸發加快，造成淺層土壤的水分蒸發較快，下層土壤水分運輸到上層進行補充。

圖1　不同時間菜地和櫻桃林地表層土壤含水量比較Fig.1　Comparison of surface soil moisture between vegetable field and cherry woods at different time

圖2　菜地和櫻桃林地不同土層土壤含水量比較Fig.2　Comparison of soil moisture in different soil layer between vegetable field and cherry woods

2.3復墾區不同植被條件下土壤含水量的變化植被類型不同，根系分布深度及密度有很大差異，從而使土壤的蒸發和植被的蒸騰不同，由此引起的土壤干燥化程度和土壤水分分布也不同。一般，生育期強，根系分布較深的植物，年蒸發蒸騰量大[11]。從圖3可以看出，在未得到水分補充的狀態下，馬鈴薯地和櫻桃林地表層土壤含水量維持在14%～19%，且上午和下午的土壤表層含水量有較明顯的波動，整體來看，櫻桃林地土壤表層含水量高于馬鈴薯地。從圖4可以看出，土壤含水量隨土層深度的增加變化不明顯，櫻桃林地剖面土壤含水量明顯高于馬鈴薯地。這說明相同條件下，復墾區林地淺層(0～80 cm)土壤含水量高于農地，這是由于復墾區櫻桃林種植時間短，根系較淺，加之測量時間正處于櫻桃林枝葉繁茂截留降雨能力強的季節，而馬鈴薯地植被覆蓋程度低，截留雨水保水能力差。

圖3　不同時間馬鈴薯地和櫻桃林表層土壤含水量比較Fig.3　Comparison of surface soil moisture between potato field and cherry woods at diiferent time

圖4　馬鈴薯地和櫻桃林地不同土層土壤含水量比較Fig.4　Comparison of soil moisture in different soil layer between potato field and cherry woods

2.4其他因素對復墾區土壤含水量的影響

2.4.1土地翻耕對土壤含水量的影響。土地翻耕會影響土壤含水量，導致入滲率下降，降低降雨向土壤水分的轉化率[12]。從圖5可以看出，馬鈴薯地在下雨1 d后不同土層土壤含水量維持在30%左右，而花紅地不同土層土壤含水量維持在22%左右。可見，經過翻耕的花紅地土壤含水量低于未經翻耕的馬鈴薯地。

圖5　馬鈴薯地和花紅地不同土層土壤含水量比較Fig.5　Comparison of soil moisture in different soil layer between potato field and apple field

2.4.2土地覆膜對土壤含水量的影響。覆膜后土壤中的細菌、微生物數量增加，植物光合速率增加，能有效提高土壤含水量[13-14]。從圖6可以看出，下雨1 d后菜地不同土層土壤含水量為34%左右，花紅地不同土層土壤含水量為22%左右?？梢姡涍^覆膜和翻耕的菜地土壤含水量明顯高于只翻耕未覆膜的花紅地。

圖6　菜地和花紅地不同土層土壤含水量比較Fig.6　Comparison of soil moisture in different soil layer between vegetable field and apple field

圖7　降雨前后馬鈴薯地和櫻桃地表層土壤含水量比較Fig.7　Comparison of surface soil moisture between potato field and cherry woods before and after rain

2.4.3降水對土壤含水量的影響。從圖7可以看出，降雨前馬鈴薯地和櫻桃地上午的表層土壤含水量為15%左右，下午表層土壤含水量為17%左右；降雨后馬鈴薯地和櫻桃地上午表層土壤含水量為30%左右，下午表層土壤含水量為31%左右。降雨前后下午的表層土壤含水量相差15%左右。3結論

該研究結果表明，礦山復墾區淺層(0～80 cm)土壤含水

量在土壤深度上并無明顯變化；不同植被條件下的土壤含水量1 d中的變化表現為下午的土壤含水量高于上午；果林土壤含水量高于蔬菜地；未經翻耕的土壤含水量大于翻耕過的土壤，翻動后覆膜的土壤含水量較高；降雨1 d后土壤保持較高含水量(30%左右)，降雨后土壤含水量較降雨前高出15%左右。

[1] 何其華，何永華，包維楷.干旱半干旱區山地土壤水分動態變化[J].山地學報，2003，21(2)：149-156.

[2] 郭忠升，邵明安.半干旱區人工林草地土壤旱化與土壤水分植被承載力[J].生態學報，2003，23(8)：1640-1647.

[3] 肖斌，范玉華，李俊，等.昆鋼大紅山鐵礦土地復墾植被重建[J].金屬礦山，2014(9)：160-164.

[4] 柳根水.基于 Globe-Logging TDR 系統的棉花土壤水分與溫度研究[J].安徽農業科學，2013，41(26)：10637-10639.

[5] 梁少民，李春發，張小磊，等.沙漠腹地防護林植物液流與土壤水分的時空變化規律[J].安徽農業科學，2013，41(13)：5887-5890.

[6] JOSLIN J D，WOLFE M H，HANSON P J.Effects of altered water regimes on forest root systems[J].New phytologist，2000，147(1)：117-129.

[7] 曲晨曉，王煒.土壤剖面中砂質夾層的儲水作用及機理研究[J].華中農業大學學報，1997，16(5)：349-356.

[8] 周買春，JAYAWARDENA A W.利用雙拋物線型土壤蓄水容量曲線對新安江產流模型的改進[J].水利學報，2002(12)：38-43.

[9] KALMA J D，BATES B C，WOODS R A.Predicting catchment-scale soil moisture status with limited field measurements[J].Hydrological processes，1995，9(3/4)：445-467.

[10] 劉華，李丕軍，賈瑞琪，等.漫灌過程中不同徑級棗樹根際土壤水分含量變化規律[J].內蒙古民族大學學報，2013，28(1)：44-48.

[11] 何福紅，黃明斌，黨廷輝.黃土高原溝壑區小流域土壤水分空間分布特征[J].水土保持通報，2002，22(4)：6-9.

[12] 李裕元，邵明安.土壤翻耕對坡地水分轉化與產流產沙特征的影響[J].農業工程學報，2003，19(1)：46-50.

[13] 員學鋒，吳普特，汪有科.地膜覆蓋保墑灌溉的土壤水、熱以及作物效應研究[J].灌溉排水學報，2006，25(1)：25-29.

[14] 王懷珠，胡玉錄，郭紅英.不同起壟覆膜方式對土壤水分及煙株前期生長的影響[J].水土保持學報，2006，20(1)：190-192.

On Soil Moisture in Reclamation Area of Haikou Phosphate Mining Site, Kunming

YU Wang-jie1,2, FANG Wei-xuan1,2,3

(1. School of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650093; 2. Beijing Institute of Geology for Mineral Resources, Beijing 100012; 3. China Non-ferrous Metals Resource Geological Survey, Beijing 100012)

[Objective] The aim was to study soil moisture in reclamation area of Haikou phosphate mining site in Kunming, to provide scientific basis for vegetation reclamation. [Method] Soil moisture in different vegetation conditions, soil depth, time periods, human factors, before and after precipitation were determined in reclamation area of Haikou phosphate mining site, Kunming. [Result] The results showed that: mine reclamation area shallow(0-80 cm) soil moisture content have not change clearly with the depth increase; the soil moisture content in afternoon is higher than that in morning; the soil moisture content in fruit jungle is higher than that in vegetable field; the soil moisture content in without plowed field is higher than that in plowed field, and the soil moisture content in plastic covered field is higher than the field which without covered; soil moisture maintains the high content after a day of rainfall, and the soil moisture content is about 15 percent higher than before. [Conclusion] Soil moisture in reclamation area is related to soil depth, time, human factors, precipitation and so on.

Reclamation area; Soil moisture; Depth variation; Time variation; Vegetation condition

科研院所創新能力專項資金項目(2014EG115019)。

俞望杰(1992- )，男，浙江寧波人，碩士研究生，研究方向：應用地球化學。

2016-05-12

S 152.7

A

0517-6611(2016)17-163-03