成昌國

(甘肅省水土保持科學研究所，甘肅 蘭州730020)

(責任編輯 李楊楊)

梯田是控制水土流失最有效、最快捷的坡面工程措施之一，因其具有攔截地表徑流、提高土壤含水量、改善生態(tài)環(huán)境等功能，增產(chǎn)增收效益明顯，成為農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有力保障。筆者選擇蘭州市榆中縣境內的新修梯田，研究梯田土壤含水量變化規(guī)律，希望能為同類地區(qū)作物栽培及農田改良提供參考。

1 研究區(qū)概況

蘭州市榆中縣位于溫帶半干旱氣候區(qū)，年均氣溫5．8 ～7．9 ℃，年降水量300 ～500 mm，年無霜期148 d，年蒸發(fā)量1 450 mm，干燥度1．5 ～3．5。當?shù)厮Y源缺乏且分布不均，坡改梯前每年因土壤侵蝕造成大量的土壤養(yǎng)分、水分流失，導致土壤退化、生態(tài)系統(tǒng)破壞;坡改梯后改變了原有小地形，使田面變得平整，減輕了徑流對地表的沖刷，土壤質量、作物產(chǎn)量、局部小氣候和整個生態(tài)系統(tǒng)都得到了明顯改善［1］。

2 試驗方法

在研究區(qū)選擇1 塊24 m 寬的16 臺新修梯田，在每臺梯田田面水平、垂直方向布設測點。水平方向測點布設分3 種情況:一是在梯田內側以坎角為起點，向外(田面中心方向)每隔1 m 設置1 個測點，分別為1—4 測點;二是自4 測點起每隔2 m 設1 個測點，分別為5—12 測點;三是在梯田外側以埂角為起點，向內(田面中心方向)每隔1 m 布設1 個測點，分別為16—13 測點。在垂直方向每20 cm 設置1 個測點，共9 個測點。根據(jù)土壤含水量變化規(guī)律，將0 ～60、60 ～100、100 ～180 cm 3 個不同深度土層分別命名為多變層、次變層和穩(wěn)定層。觀測時間為2009—2011年的5—11月，每隔10 d 觀測1 次，采用烘干法測定土壤含水量，每個樣品均重復測定3 次。

3 試驗結果與分析

梯田土壤含水量的變化受降水量、蒸發(fā)量、干濕季節(jié)、作物種類、耕作制度、農田管理技術與水平等諸多因素影響，影響因子多且復雜，結果表明田面不同水平、垂直位置的土壤含水量基本呈一定的變化規(guī)律(表1—3)。

表1 梯田內側(1—3 測點) 土壤含水量 %

表2 梯田中間(4—11 測點) 土壤含水量 %

表3 梯田外側(12—16 測點) 土壤含水量 %

3．1 垂直變化

除土壤質地和結構、地下水埋深等土壤物理性質因素外［2］，土壤含水量垂直變化還受到作物蒸騰、耕作管理、降水量等因素影響，土壤含水量的大小與變化幅度是上述因素共同作用的結果。由表1—3 知，不同深度土層土壤含水量層間變化分明，總的趨勢是自上而下遞增。這是因為隨著土層深度的增加，土壤含水量受外界影響越來越小，土壤含水量穩(wěn)定性增強［3］。

(1)多變層。受降雨、蒸發(fā)等氣象因素影響，加之耕作、管理等人為活動以及作物吸收利用等都直接作用于該層，導致土壤含水量變化頻繁，并常處于干旱狀態(tài)。內側(1—3 測點)平均土壤含水量為7．84%，中間(4—11 測點)為10．19%，外側(12—16 測點)為8．88%，與次變層的8．70%、11．28%、10．28%相比，分別低0．86、1．09、1．40 百分點，在降雨時可接近或超過田間最大持水量，久旱時又低于凋萎含水量［4］。

(2)次變層。在耕作層以下，受耕作、管理等人為活動影響較小，但降雨、蒸發(fā)以及多數(shù)草本植物根系都有可能影響到該層，因此土壤含水量數(shù)值仍有較大變化幅度。內側、中間、外側土壤含水量分別為8．70%、11．28%、10．28%，相比穩(wěn)定層的8．77%、12．63%、11．36%，分別低0．07、1．35、1．08 百分點，次變層土壤含水量在垂直方向低于穩(wěn)定層但高于多變層。

(3)穩(wěn)定層。該層土壤含水量受外界環(huán)境、耕作及作物蒸騰耗水等影響較小，含水量數(shù)值相對穩(wěn)定。內側、中間、外側土壤含水量分別為8．77%、12．63%、11．36%，相比多變層、次變層，各測點之間變化較小、數(shù)值較穩(wěn)定。

3．2 水平變化

梯田內側、中間、外側0 ～180 cm 土層平均土壤含水量分別為8．44%、11．37%、10．17%，沿水平方向呈兩邊低、中間高的變化趨勢。分析其原因，坡改梯后梯田內外側蒸發(fā)面增加，加大了土壤水分的蒸散發(fā)量，這就是我們常說的“脅邊”、“脅坎”效應。

3．3 區(qū)位變化

(1)梯田內側土壤含水量在水平方向的影響范圍為2 m 左右。沿水平方向，多變層1—3 測點的土壤含水量呈明顯的增加趨勢，次變層和穩(wěn)定層也有類似的變化規(guī)律。沿垂直方向，內側多變層、次變層、穩(wěn)定層的平均土壤含水量分別為7．84%、8．70%、8．77%，層間變化幅度較小。上述結果表明，“脅坎”效應對梯田內側土壤含水量在水平方向影響較大，在垂直方向影響較小。

(2)在水平方向(4—11 測點)和垂直方向(多變層到穩(wěn)定層)，梯田中間土壤含水量較高且相對穩(wěn)定。沿水平方向，除多變層外，次變層、穩(wěn)定層的4—11 測點土壤含水量變化較小。沿垂直方向，多變層、次變層、穩(wěn)定層的土壤含水量平均值由上向下遞增。

(3)梯田外側土壤含水量在水平方向的影響范圍為5 m 左右。沿水平方向，16—12 測點土壤含水量逐漸增加，但增幅較小。沿垂直方向，多變層、次變層、穩(wěn)定層的平均土壤含水量由上向下遞增。上述結果表明，外側土壤含水量受“脅邊”效應影響的面積較大，但變化幅度較小，且土壤含水量高于內側。

4 結 語

(1)坡改梯后，梯田內外側蒸發(fā)面增加，加大了土壤水分蒸散發(fā)量，形成了“脅邊”、“脅坎”效應，使土壤含水量在水平方向形成兩邊低、中間高的變化趨勢。其中，內側影響范圍在2 m 左右，影響區(qū)域較小，土壤含水量低且不穩(wěn)，土壤旱情嚴重;外側影響范圍在5 m左右，影響區(qū)域較大，影響程度較小，土壤墑情略好;中間土壤含水量較高且相對穩(wěn)定。

(2)多變層是土壤水分的主要變動區(qū)和儲水部位［5］，但受氣候、耕作管理、作物吸收利用等因素影響，土壤含水量變化明顯、數(shù)值低且不穩(wěn)，常處于低含水率狀態(tài)。次變層和穩(wěn)定層受上述因素影響較小，土壤含水量變化相對較小。

(3)梯田土壤含水量變化分內側、中間、外側3 個區(qū)位。水平方向，0 ～180 cm 土層梯田內側、中間、外側土壤含水量平均值分別為8．44%、11．37%、10．17%，其中內側土壤含水量數(shù)值較低且變化明顯;中間為梯田中心部位，土壤含水量變化幅度較小，數(shù)值較高且相對穩(wěn)定;外側較內側土壤含水量高，土壤墑情略好。垂直方向，多變層內側、中間、外側土壤含水量平均值分別為7．84%、10．19%、8．88%，次變層分別為8．70%、11．28%、10．28%，穩(wěn)定層分別為8．77%、12．63%、11．36%，可見層間土壤含水量呈遞增趨勢，同層土壤含水量兩頭低、中間高。

［1］胡洋洋．科爾沁沙地坨甸相間地區(qū)土壤水分動態(tài)試驗與模擬［D］．呼和浩特:內蒙古農業(yè)大學，2009:20．

［2］蔡典雄，梁二，華珞，等．旱區(qū)坡耕地土壤層析水流動態(tài)模擬研究［J］．中國土壤與肥料，2010(4):5-11．

［3］馬軼，張維江，朱旭東，等．好水川流域梯田土壤含水量變化規(guī)律研究［J］．中國水土保持，2012(5):47-49．

［4］余峰，董立國，趙慶豐，等．寧夏半干旱地區(qū)梯田土壤水分動態(tài)變化規(guī)律研究［J］．水土保持研究，2007，14(1):298-300，304．

［5］宋維峰，韓承鼎，楊敬青，等．雙平雙膜梯田試驗研究［J］．中國水土保持，2003(1):28-30．