俞望杰，方維萱，3

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明 650093；2.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012；3.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012)

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昆明?？诹椎V山復(fù)墾區(qū)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(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明 650093；2.北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，北京 100012；3.有色金屬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，北京 100012)

[目的]研究不同條件下昆明?？诹椎V山復(fù)墾區(qū)的土壤含水量，旨在為該地植被復(fù)墾提供科學(xué)依據(jù)。[方法]選擇昆明?？诹椎V山復(fù)墾區(qū)為試驗(yàn)區(qū)，分別測定不同植被條件下不同土壤深度、不同時(shí)間段、不同人為因素影響下以及降雨前后的土壤含水量。[結(jié)果]礦山復(fù)墾區(qū)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(jié)論]復(fù)墾區(qū)土壤含水量與土壤深度、時(shí)間段、人為因素、降雨等條件有關(guān)。

復(fù)墾區(qū)；土壤水分；深度變化；時(shí)間變化；植被條件

土壤水分是土壤-植物-大氣循環(huán)體的關(guān)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(fù)具有重要作用[1-3]。因此，研究復(fù)墾區(qū)土壤水分的變化對礦山土壤水分管理和植被恢復(fù)工作具有重要的指導(dǎo)意義。前人對土壤水分在溫度、植被、覆土、地形、氣候和季節(jié)等方面的變化進(jìn)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(jìn)行，對礦山復(fù)墾區(qū)的土壤水分變化規(guī)律研究不夠系統(tǒng)和深入。筆者以昆明?？诹椎V山復(fù)墾區(qū)為研究對象，對不同植被條件下不同土壤深度、不同時(shí)間段、不同人為影響因素及降雨前后的復(fù)墾區(qū)土壤水分變化進(jìn)行研究，以期為礦山復(fù)墾區(qū)土壤水分保持和植被復(fù)墾提供科學(xué)依據(jù)。1材料與方法

1.1研究區(qū)概況云南磷化集團(tuán)有限公司?？诹椎V位于云南省昆明市西山區(qū)?？阪?zhèn)桃樹箐辦事處境內(nèi)，平均海拔1 900 m，地理坐標(biāo)為24.78° E，102.60° N。屬于北亞熱帶高原季風(fēng)氣候，具有低緯高原山地季風(fēng)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(shí)數(shù)2 200 h，年太陽輻射量515.05 kJ/m2。常年以西南季風(fēng)為主，平均風(fēng)速2.2 m/s。復(fù)墾區(qū)地區(qū)由于受山原地貌及熱帶季風(fēng)下生物氣候的影響，土壤多為地帶紅壤。土壤的成土母質(zhì)主要是紅色風(fēng)化殼。自然植被屬中亞熱帶植被，區(qū)域內(nèi)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(shí)，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(yàn)方法對昆明海口磷礦復(fù)墾區(qū)土壤含水量進(jìn)行研究，通過文獻(xiàn)資料收集、野外現(xiàn)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(shí)間段、不同人為影響因素以及降雨前后復(fù)墾區(qū)土壤含水量變化情況。設(shè)7個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，即昆明?？诹椎V復(fù)墾區(qū)的草藥地3個(gè)點(diǎn)，櫻桃林1個(gè)點(diǎn)，馬鈴薯地1個(gè)點(diǎn)，卷心菜地1個(gè)點(diǎn)和花紅地1個(gè)點(diǎn)，分別測定7個(gè)點(diǎn)不同時(shí)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(shí)間在雨季3～5月份。分別在上午9：00和下午14：00采集數(shù)據(jù)，測量深度為0～80 cm。

2　結(jié)果與分析

2.1復(fù)墾區(qū)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(yàn)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(fù)墾區(qū)80 cm以下土層的土壤含水量基本無變化，復(fù)墾區(qū)土壤在垂直方向的水分運(yùn)輸較少。

表1馬鈴薯地不同土層土壤含水量測定結(jié)果

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

%

2.2復(fù)墾區(qū)不同時(shí)間土壤含水量的變化從圖1可以看出，在未得到水分補(bǔ)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(fù)墾區(qū)土壤含水量表現(xiàn)為下午高于上午。原因可能是下午土壤溫度高、太陽照射強(qiáng)烈，植物的蒸騰作用加劇，開始關(guān)閉氣孔維持水分，且土壤水分蒸發(fā)加快，造成淺層土壤的水分蒸發(fā)較快，下層土壤水分運(yùn)輸?shù)缴蠈舆M(jìn)行補(bǔ)充。

圖1　不同時(shí)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(fù)墾區(qū)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(fā)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(qiáng)，根系分布較深的植物，年蒸發(fā)蒸騰量大[11]。從圖3可以看出，在未得到水分補(bǔ)充的狀態(tài)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(dòng)，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(fù)墾區(qū)林地淺層(0～80 cm)土壤含水量高于農(nóng)地，這是由于復(fù)墾區(qū)櫻桃林種植時(shí)間短，根系較淺，加之測量時(shí)間正處于櫻桃林枝葉繁茂截留降雨能力強(qiáng)的季節(jié)，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(shí)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(fù)墾區(qū)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(huì)影響土壤含水量，導(dǎo)致入滲率下降，降低降雨向土壤水分的轉(zhuǎn)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?？梢?，經(jīng)過翻耕的花紅地土壤含水量低于未經(jīng)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(xì)菌、微生物數(shù)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?，經(jīng)過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(jié)論

該研究結(jié)果表明，礦山復(fù)墾區(qū)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(xiàn)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(jīng)翻耕的土壤含水量大于翻耕過的土壤，翻動(dòng)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。

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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(chuàng)新能力專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2014EG115019)。

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

2016-05-12

S 152.7

A

0517-6611(2016)17-163-03