馮金超, 黨宏忠, 王檬檬, 田大栓, 姚 源, 卻曉娥, 吳麗麗

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 荒漠化研究所, 北京 100091; 2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院,呼和浩特 010010; 3.中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所, 北京 100101; 4.寧夏枸杞產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心,銀川 750001)

土壤水分是陸地水資源的一個(gè)重要組成部分，尤其在干旱半干旱區(qū)域，如國(guó)內(nèi)黃土高原地區(qū)，地下水埋深在距離地表30—100 m的土層中，無(wú)法參與土壤水分循環(huán)[1]，是制約植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵性因子，顯得尤為重要。20世紀(jì)末，得益于退耕還林政策，超過(guò)兩千萬(wàn)hm2的耕地被恢復(fù)林地，旨在恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的歷史環(huán)境條件[2-5]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，單純的人工林已無(wú)法滿足當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)需求，在加強(qiáng)水土保持林建設(shè)的同時(shí)，營(yíng)造經(jīng)濟(jì)林成為了提高當(dāng)?shù)厥杖氲谋厝贿x擇[6]。黃土丘陵溝壑區(qū)地處中國(guó)西北部，是典型的旱作農(nóng)耕區(qū)，也是我國(guó)重要的特色果品生產(chǎn)基地。因其高海拔，較大的晝夜溫差以及充足的光照有利于蘋(píng)果糖分積累和果實(shí)著色；同時(shí)，降雨量相對(duì)較低，氣候干燥，病蟲(chóng)害小，環(huán)境污染較輕；黃綿土土層深厚疏松，土壤通透性強(qiáng)，適宜于蘋(píng)果樹(shù)的生長(zhǎng)。因此，該區(qū)域20世紀(jì)80年代開(kāi)始種植蘋(píng)果樹(shù)，90年代蘋(píng)果種植面積迅速增加，目前已成為全國(guó)優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果的主要生產(chǎn)區(qū)之一[7]。該地區(qū)80%的山地果園都是旱地雨養(yǎng)果園，水是作物增產(chǎn)的主要限制因子[8-9]。該區(qū)水資源極缺，年降雨量小，且年內(nèi)分布不均。由于不合理的人工植被配置等因素，導(dǎo)致該地區(qū)土壤干層現(xiàn)象嚴(yán)重[10]。廣泛發(fā)育的土壤干層加劇了土壤退化，降低了植被生產(chǎn)力，阻斷了土壤水分的入滲，使土壤水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用減弱，改變了該地區(qū)的生態(tài)水文進(jìn)程[11-14]。研究表明，黃土塬區(qū)存在高齡果園深層干化的現(xiàn)象，影響深度可達(dá)10 m 甚至更深[15]。目前，在黃土高原，關(guān)于植被與土壤水分的關(guān)系，眾多學(xué)者已經(jīng)對(duì)天然植被和人工植被在不同尺度、地形和土地利用方式等方面開(kāi)展了大量工作[8-14]，而對(duì)于經(jīng)濟(jì)林水分動(dòng)態(tài)研究，仍有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。因此，本研究在2017年生長(zhǎng)季(4—10月)，對(duì)晉西黃土丘陵溝壑區(qū)蘋(píng)果園土壤水分進(jìn)行連續(xù)定位觀測(cè)，揭示土壤含水量的動(dòng)態(tài)規(guī)律及對(duì)降雨的響應(yīng)，有利于對(duì)黃土塬區(qū)蘋(píng)果園的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)以及確定合理的人工干預(yù)方式。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點(diǎn)位于山西省吉縣雷家莊，地理位置為110°35′E，36°04′，屬于黃土高原殘塬丘陵溝壑區(qū)，平均海拔1 100 m。氣候?yàn)榕瘻貛Т箨懶园敫珊禋夂?，多年平均降水量?22.8 mm，2017年為欠水年。降水年內(nèi)分布不均，主要集中在6—9月，約占全年降水量的70%，最大年降雨量828.9 mm(1956年)，最小年降雨量277.7 mm(1997年)。年平均氣溫10 ℃，超過(guò)10 ℃的年均積溫3 357.9℃，無(wú)霜期平均172 d。研究樣地果園土壤為黃土，黃土母質(zhì)呈微堿性，pH值在8.4左右。果園面積3 300 m2，果樹(shù)為17 a齡紅富士，栽植密度4 m×6 m。

1.2 研究方法

試驗(yàn)選擇山西吉縣有代表性的東城鄉(xiāng)雷家莊村果園作為研究樣地，樣地內(nèi)土壤質(zhì)地均一，無(wú)黏土層、母質(zhì)層等相對(duì)不透水層。試驗(yàn)以17齡蘋(píng)果樹(shù)果園土壤為研究對(duì)象，并于2017年6月在樣地表層用環(huán)刀(100 cm3)取原狀土，每個(gè)層次取3個(gè)重復(fù)，用以測(cè)定土壤田間持水量。土壤田間持水量測(cè)定采用威爾科克斯(Wilcox)法也稱環(huán)刀法，方法如下：

用環(huán)刀在樣地上采取原狀土，同時(shí)在同一土層上取些散狀土，帶回室內(nèi)。將原狀土放入水中，有孔蓋的一端向下，且水不沒(méi)環(huán)刀頂，浸一晝夜。散狀土風(fēng)干后通過(guò)孔徑為1 mm的土篩，裝入環(huán)刀。然后打開(kāi)裝有濕土的環(huán)刀的有孔蓋子，連同濾紙一起放在盛風(fēng)干土的環(huán)刀上。經(jīng)過(guò)8 h吸水后，從環(huán)刀中取15～20克原狀土土樣，用稱重烘干法，測(cè)定其含水量。三次重復(fù)，求平均值，即為該層的田間持水量W，其計(jì)算公式為：

W=(Ww-Wd)Wd×100%

式中：Ww為濕土重;Wd為干土重。

同時(shí)，在距表層50，100，150，200，250，300 cm處各安裝1個(gè)ECH2O土壤水分探頭，長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土壤體積含水量。數(shù)據(jù)線外套有塑料軟管，以防止動(dòng)物啃噬影響數(shù)據(jù)獲取。水分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2017年3月初布設(shè)，經(jīng)過(guò)1個(gè)月的試運(yùn)行，消除采集系統(tǒng)安裝過(guò)程中對(duì)土壤的擾動(dòng)后，開(kāi)始進(jìn)行正式數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集時(shí)間從蘋(píng)果樹(shù)開(kāi)始生長(zhǎng)到果實(shí)采摘為止(2017年4月—10月底)，土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)采用EM50數(shù)據(jù)采集器采集，采集間隔為1 h。土壤氣象要素的監(jiān)測(cè)均采用SQ2020數(shù)采器采集數(shù)據(jù)，采集間隔為2 min。

1.3 數(shù)據(jù)分析

式中：j為監(jiān)測(cè)時(shí)間；k=50 cm，100 cm，150 cm，200 cm，250 cm和300 cm。

土層k在監(jiān)測(cè)期內(nèi)土壤體積含水量的標(biāo)準(zhǔn)差(s)計(jì)算公式如下：

同時(shí)，我們引入了變異系數(shù)CV(標(biāo)注差與平均值的比例)，公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)降水特征

降雨量是黃土區(qū)土壤水分年際變化的主要影響因子，在枯水年土壤水分變異較大，在豐水年土壤水分變異程度變低[16]。研究區(qū)2017年4月27日至11月1日總降雨量317.4 mm(圖1)，24 h降雨量≤5 mm 43次，共降雨36.8 mm，占試驗(yàn)期總降雨量的11.6%；24 h 5—10 mm 的事件11次，共降雨77.6 mm，占試驗(yàn)期總降雨量的24.4%；24 h 降雨量≥10 mm 的事件13次，共降雨203 mm，占試驗(yàn)期總降雨量的64.0%。試驗(yàn)期間，最大日降雨量為22.4 mm，最大一次降雨事件的累積降雨量為59.4 mm，出現(xiàn)在7月末。7月、8月份作為降雨最多的季節(jié)，其降雨特征見(jiàn)表1。其中，出現(xiàn)降雨的天數(shù)為19 d，最大日降雨量出現(xiàn)在7月26日，達(dá)到24 mm；超過(guò)10 mm/h降雨的雨強(qiáng)有4次，占總時(shí)降雨時(shí)長(zhǎng)的4.9%，介于5 mm/h到10 mm/h 之間的降雨有7次，占總時(shí)降雨時(shí)長(zhǎng)的8.5%，小于5 mm/h的降雨為71次，占總時(shí)降雨時(shí)長(zhǎng)的86.6%。

表1 7月、8月降雨特征

在監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)，蘋(píng)果的物候期包括花期(4月底—5月中旬)，幼果期(5月中旬—6月底)，果實(shí)膨大期(7月初-8月底)，果實(shí)著色期(9月)，果實(shí)成熟期(10月)5個(gè)時(shí)期。各物候期表現(xiàn)出明顯的差異：最高降雨量出現(xiàn)在果實(shí)膨大期，即7月、8月份，達(dá)到167 mm；最低值出現(xiàn)在果實(shí)著色期，僅有10.8 mm；花期、幼果期、果實(shí)成熟期分別為26.6 mm，56.4 mm和56.6 mm。

圖1 觀測(cè)期降雨量與不同土層土壤體積含水量

2.2 果園土壤水分空間變異特征

果園的土壤水分容易受到土壤結(jié)構(gòu)、根系分布以及降雨和蒸散發(fā)的影響，因此具有很強(qiáng)的空間異質(zhì)性。充分把握土壤水分在垂直方向上的變異特征有助于理解土壤水分對(duì)地表植物生長(zhǎng)和發(fā)育的調(diào)節(jié)功能以及對(duì)土壤水分儲(chǔ)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)均具有一定積極意義[17]。50 cm 以下各層的土壤含水量表現(xiàn)出極顯著的相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，表明較深層次土壤含水量主要受到臨近上層土壤含水量的影響；最上層50 cm土壤體積含水量與其相鄰的100 cm 土壤體積含水量并不存在顯著的相關(guān)性關(guān)系(p>0.05)，這可能是由于50 cm深度土壤含水量更容易受到降雨影響，波動(dòng)較為劇烈所導(dǎo)致。

不同土壤層次土壤體積含水量的空間變異如圖1所示。在整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)期內(nèi)，土壤體積含水量的空間變異明顯。50 cm 深度土壤平均體積含水量最高，范圍從18.92%到27.94%，平均值為22.26%，300 cm深度土壤平均體積含水量最低，范圍從8.14%到10.55%，平均值為9.55%。在整個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)期，土壤體積含水量表現(xiàn)出隨著深度增加依次降低的趨勢(shì)。徐巧的研究[18]也得出，30—220 cm土層，土壤含水量隨土層深度的增加而降低，220—800 cm土層土壤含水量隨土層深度增加變化趨勢(shì)平緩，表現(xiàn)出比較穩(wěn)定的變化過(guò)程。50 cm 以下各層的土壤含水量表現(xiàn)出極顯著的相關(guān)關(guān)系(p<0.05)，表明較深層次土壤含水量主要受到臨近上層土壤含水量的影響；最上層50 cm土壤體積含水量與其相鄰的100 cm 土壤體積含水量并不存在顯著的相關(guān)性關(guān)系(p>0.05)，這可能是由于50 cm深度土壤含水量更容易受到降雨影響，波動(dòng)較為劇烈所導(dǎo)致。

同時(shí)，我們引入了CV用來(lái)描述整個(gè)時(shí)期土壤含水量的變異程度。CV越大，土壤含水量變化越劇烈，CV越小，土壤含水量越穩(wěn)定[19]。根據(jù)Nielsen等的劃分標(biāo)準(zhǔn)[20]，土壤水分變異系數(shù)CV≤0.1時(shí)表示該層土壤水分變異情況為弱變異，CV介于0.1，1 之間表示變異情況為中等變異，大于1為強(qiáng)變異。不同層次土壤含水量在所在深度范圍內(nèi)的變異系數(shù)均小于0.1，均屬于弱變異。50 cm深度的CV值最高，表明此層次水分的變異程度最高。這是由于表層土壤受降雨影響較大所導(dǎo)致，這與畢華興等的研究結(jié)果一致[21]，其通過(guò)地統(tǒng)計(jì)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在晉西黃土區(qū)表層土壤具有較高的變異程度。

2.3 果園土壤水分時(shí)間變異特征

2017年4月27日—11月1日果園不同層次土壤體積含水量隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化表明，50 cm深度土壤含水量在試驗(yàn)期間有4次明顯的波動(dòng)，波動(dòng)時(shí)間與強(qiáng)降雨時(shí)間相對(duì)應(yīng)。100 cm 深度土壤含水量出現(xiàn)一次波動(dòng)，而下面四層土壤含水量基本保持穩(wěn)定。這表明，50 cm 深度土壤含水量是受降雨影響最強(qiáng)的土層，隨著土層深度的增加，降雨對(duì)土壤含水量的影響減弱；而150 cm及以下土壤含水量基本不受降雨影響(圖1)。

在整個(gè)生長(zhǎng)季，雨養(yǎng)果園0～3 m 的貯水量隨著時(shí)間表現(xiàn)出一定的波動(dòng)趨勢(shì)(圖2)?；ㄆ诮涤炅可?，缺少水分的補(bǔ)給，而同時(shí)氣溫回升較快，土壤的蒸發(fā)潛力較大，水分補(bǔ)給少而損失較多，因此土壤貯水量最低，僅有476.1 mm。幼果期降雨量增加幅度較大，相應(yīng)的土壤的貯水量出現(xiàn)明顯的增加。果實(shí)膨大期為降雨最為豐沛的7月、8月份，貯水量達(dá)到最大值，為513.8 mm。進(jìn)入果實(shí)著色期后，降雨量有明顯的減少，此時(shí)貯水量也出現(xiàn)了回落。果實(shí)成熟期后，溫度降低，蒸騰和蒸發(fā)作用都減小，土壤水分散失減少，而同期保持了較高的降雨量，土壤貯水量有一定程度的回升?？傮w而言，在整個(gè)生長(zhǎng)季，0～3 m土壤貯水量表現(xiàn)出先增加后減少，在生長(zhǎng)季末期又逐步增加的趨勢(shì)。

圖2 不同物候期降雨量及不同土層體積含水量

3 討 論

3.1 果園不同土層土壤含水量特征

在土壤表層，土壤含水量受到植被蒸騰和土壤蒸發(fā)的作用更容易受到影響，植被的蒸騰和土壤的蒸發(fā)能夠消耗60%的降雨?；诖嗽颍诟珊蛋敫珊档貐^(qū)，土壤表層的土壤含水量通常較低。黃土高原有強(qiáng)烈的蒸發(fā)散潛力，這將導(dǎo)致持續(xù)的低含水量。

由于土壤表層的含水量能夠被降雨補(bǔ)給，表層土壤含水量往往高于深層；另一方面講，深層的土壤很難受到降雨的影響。而深層土壤的含水量受到土壤根系的影響，導(dǎo)致土壤含水量要低于表層。孫蕾等發(fā)現(xiàn)[22]，雨季過(guò)后，土壤含水量表現(xiàn)出上層較大，下層遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上層的趨勢(shì)，深層呈現(xiàn)干燥化。黃土高原的降雨事件可以粗略的分為兩類：高頻率低雨量的降雨和低頻次高雨量的降雨。前者對(duì)于土壤含水量基本沒(méi)有影響，其只能影響到表層1 cm 的土壤，因此，土壤含水量的變化主要由較大的降雨事件所引起。降雨事件越強(qiáng)，它所能影響到的土壤含水量的深度越深。隨著土層深度的增加，土壤含水率對(duì)降雨的響應(yīng)逐層減弱，表現(xiàn)為滯后時(shí)間逐層延長(zhǎng)、土壤水分增量逐層減小、土壤含水率下降速率逐層降低[6]。在半干旱的黃土高原，由于黃土層的厚度不同，土壤水分的空間分布與時(shí)間變異都是獨(dú)一無(wú)二的。李佳旸長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)[23]，自然降雨很難下滲補(bǔ)充到200 cm以下土層。在本研究中，一個(gè)生長(zhǎng)季的數(shù)據(jù)表明，晉西黃土丘陵殘塬溝壑區(qū)雨養(yǎng)果園100 cm以下土層含水量沒(méi)有明顯的變化，這說(shuō)明降雨的入滲并未超過(guò)100 cm，這與曹揚(yáng)等的研究結(jié)果一致[24]。我們認(rèn)為，一個(gè)生長(zhǎng)季的連續(xù)含水量監(jiān)測(cè)，能夠反映深層土壤的穩(wěn)定的含水量的情況，盡管有待進(jìn)一步的數(shù)據(jù)驗(yàn)證。

3.2 典型降雨事件對(duì)土壤體積含水量的影響

降雨是黃土高原雨養(yǎng)果園土壤水分的唯一來(lái)源，在黃土丘陵溝壑區(qū)，儲(chǔ)存于深層土壤中的水分，對(duì)于維系植物的生存具有重要意義[25]。研究表明，黃土高原地區(qū)降雨能夠滲透到100—300 cm深度的土壤中，在豐水年，甚至能達(dá)到500 cm深度。在黃土丘陵溝壑區(qū)，由于其獨(dú)特的地形條件，降雨能夠滲透到的深度一般不超過(guò)200 cm。本研究選取了四次典型的降雨事件，分析了其對(duì)土壤各層次含水量的影響(圖3)。

第一次降雨事件發(fā)生在6月4日，歷時(shí)14 h，累積降雨量22.6 mm。降雨開(kāi)始前，50 cm，100 cm，150 cm，200 cm，250 cm，300 cm深度的土壤體積含水量分別為23.06%，20.67%，18.36%，18.09%，10.22%，9.29%。降雨開(kāi)始以后，各層土壤體積含水量均沒(méi)有顯著的變化，隨著時(shí)間的推移，最上層50 cm處的體積含水量開(kāi)始逐步升高并達(dá)到最大值25.72%。以小時(shí)作為橫坐標(biāo)，體積含水量作為縱坐標(biāo)，其線性擬合方程為y=0.031x+22.10(R2=0.853，p<0.01)，100 cm 及以下層次土壤體積含水量基本無(wú)變化。第二次降雨事件發(fā)生在7月27日，歷時(shí)41 h，累計(jì)降雨量58.6 mm。降雨開(kāi)始前，自上而下六層深度的土壤體積含水量分別為22.74%，21.30%，18.69%，17.88%，11.00%，10.13%本次降雨的歷時(shí)與降雨量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)第一次，其土壤體積含水量的響應(yīng)時(shí)間與強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于第一次降雨，在第46 h時(shí)，土壤體積含水量就出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，然后迅速升高，達(dá)到最高值27.94%。此次降雨量也影響到100 cm 深度的土壤體積含水量，在降雨開(kāi)始90 h時(shí)，此層的土壤體積含水量也出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到最大值22.68%。150 cm 及以下土層體積含水量無(wú)明顯變化。隨著深度的增加，土壤含水量對(duì)降雨的響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，響應(yīng)的強(qiáng)度減弱，這與吳胡強(qiáng)等的研究結(jié)果一致[14]。第三次降雨事件發(fā)生在8月27日，歷時(shí)24 h，累計(jì)降雨量16.40 mm。降雨開(kāi)始前，自上而下六層深度的土壤體積含水量分別為22.27%，22.60%，19.89%，17.81%，10.59%，9.70%。此次降雨雨強(qiáng)弱，降雨歷時(shí)短，僅對(duì)50 cm層次土壤含水量產(chǎn)生影響，且存在滯后現(xiàn)象，在降雨開(kāi)始后60 h才出現(xiàn)拐點(diǎn)。第四次降雨事件發(fā)生在10月8日，歷時(shí)40 h，累計(jì)降雨量39.20 mm。降雨開(kāi)始前，自上而下六層深度的土壤體積含水量分別為20.42%，20.77%，19.54%，17.72%，10.70%，9.47%。此次降雨雨量較強(qiáng)，降雨歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，其對(duì)50 cm和100 cm層次土壤含水量均產(chǎn)生影響，且滯后時(shí)間短，兩層土壤水分對(duì)降雨的響應(yīng)在降雨開(kāi)始后40 h即出現(xiàn)拐點(diǎn)。

3.3 土壤干層

土壤干化現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，經(jīng)調(diào)查研究表明，土壤干層普遍存在于黃土高原的各個(gè)地區(qū)[26]。土壤干層是黃土高原半干旱和半濕潤(rùn)環(huán)境條件下形成的一種特殊的水文現(xiàn)象，是環(huán)境旱化和土壤干化的結(jié)果。林草植被過(guò)度耗水情況下，土壤含水量處于深層次虧缺狀態(tài)，接近甚至達(dá)到凋萎濕度，這種水分虧缺經(jīng)過(guò)雨季降水可得到部分補(bǔ)償，得不到補(bǔ)償?shù)耐翆油寥罎穸乳L(zhǎng)期處于一種較穩(wěn)定的低水平上，進(jìn)而形成土壤干層。Liu等通過(guò)兩年的連續(xù)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)[27]，不同林齡的苜蓿地土壤干層出現(xiàn)的深度不同，表現(xiàn)出隨著林齡的增長(zhǎng)深度先增加后降低的趨勢(shì)，,但干層均未在300 cm 內(nèi)出現(xiàn)。Yan 等通過(guò)對(duì)近69篇發(fā)表的文獻(xiàn)(73個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的1 149組觀測(cè)數(shù)據(jù))進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)[28]，耕地的土壤干層厚度最小，平均含水量最高。Li 等通過(guò)長(zhǎng)期的定位研究發(fā)現(xiàn)[29]，土壤干層的發(fā)生范圍在50—260 cm左右。Zhang 等選取了由南到北860 km的樣帶[30]，結(jié)果表明，在所調(diào)查的86個(gè)地點(diǎn)中有66個(gè)地點(diǎn)出現(xiàn)土壤干層，沒(méi)有出現(xiàn)土壤干層的點(diǎn)主要集中在農(nóng)業(yè)灌溉用地中，干層的體積土壤含水量為2.54%。李玉山認(rèn)為[25]，在旱作農(nóng)區(qū)也存在土壤干層,只是表現(xiàn)不如林草植被下的干層強(qiáng)烈。

對(duì)于黃土高原蘋(píng)果園干層現(xiàn)象，也有一些相關(guān)研究，在不同區(qū)域的蘋(píng)果園中，土壤干層現(xiàn)象均普遍發(fā)生，干層發(fā)生深度存在差異[31-34]。程立平和劉文兆對(duì)陜西省長(zhǎng)武黃土塬區(qū)0～20 m土壤剖面水分分布特征進(jìn)行調(diào)查與分析發(fā)現(xiàn)[31]，18 年蘋(píng)果園地在10 m 以上土層發(fā)生了中度和輕度為主的土壤干燥化現(xiàn)象。曹裕等測(cè)定并分析了陜西洛川旱塬11，15，20，25 和43 齡蘋(píng)果園地0—15 cm 土層土壤濕度[32]，結(jié)果表明：隨著樹(shù)齡增加，果園土壤濕度總體呈降低趨勢(shì)，有補(bǔ)灌果園土壤尚未發(fā)生干燥化，而旱作果園均發(fā)生了輕度或中度干燥化。李瑜琴研究發(fā)現(xiàn)[33]，2～4 m土層土壤含水量介于8%～10%之間，土壤干層會(huì)有較弱的發(fā)育。曹裕研究表明[34]，蘋(píng)果樹(shù)蒸騰耗水強(qiáng)烈，地面蒸發(fā)大于降水補(bǔ)給，在黃土丘陵區(qū)部分果園已經(jīng)出現(xiàn)土壤干燥化現(xiàn)象。王延平以安塞和米脂田間持水量的50%作為果園土壤干化的標(biāo)準(zhǔn)[18]，發(fā)現(xiàn)兩地果園1.4 m以下土層干化嚴(yán)重。根據(jù)我們的試驗(yàn)結(jié)果，在觀測(cè)期內(nèi)，50 cm，100 cm，150 cm，200 cm，250 cm，300 cm深度的土壤體積含水量的平均值為22.27%，21.38%，18.92%，17.94%，10.60%，9.55%，表現(xiàn)出自上而下依次降低的趨勢(shì)。由本試驗(yàn)測(cè)定的田間持水量23.8%可知，200 cm以下土壤含水量已低于其50%的數(shù)值。且250 cm 深度的土壤含水量10.60%與300 cm 深度的土壤含水量9.55%相差不大，表明其不僅處于水分虧缺狀態(tài)，而且已穩(wěn)定于一個(gè)相對(duì)較低的水平。因此，我們認(rèn)為，對(duì)于晉西黃土高原丘陵區(qū)蘋(píng)果果園土壤，200 cm 以下的土層深度處已經(jīng)有土壤干化的現(xiàn)象發(fā)生。

圖3 典型降雨事件對(duì)土壤水分的影響

4 結(jié) 論

(1) 在此區(qū)域，降雨能影響到的土層深度僅為100 cm，100 cm深度以下土壤含水量對(duì)降雨無(wú)響應(yīng)，100 cm 深度以內(nèi)，隨著深度的增加，土壤含水量對(duì)降雨的響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，存在明顯的滯后現(xiàn)象。

(2) 隨著土層深度的增加，土壤體積含水量呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。在300 cm處，土壤體積含水量為9.55%，與250 cm 深度處的10.60%相近，說(shuō)明其已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；同時(shí)，此含水量也處于相對(duì)虧缺的狀態(tài)。因此，在晉西黃土丘陵溝壑區(qū)的雨養(yǎng)果園中，200 cm 以內(nèi)的土層已經(jīng)有土壤干化的現(xiàn)象產(chǎn)生。