榆林区域东南经济林地土壤水分概述

第1章绪论

1.1研究目的和意义
土壤重要的组成物质之一土壤水分，它会影响到土壤的生产力⑴。土壤水分作为土壤-植被-大气连续体的关键因子、四水转换的纽带，土壤系统营养物质的迁移和流动，还有水-热-溶质锅合运移均离不开它[2]。在黄土高原丘陵沟壑区，土壤侵蚀十分严重，沟壑密布，水土流失严重，土壤水分更是决定该区生态系统结构与功能的关键所在。黄土高原位于中国腹地，是我国东南部湿润季风气候区向西北部内陆干旱气候区的过渡地带。该区年降水量不足且年际变化率大，年平均降水量仅在200?650mrn之间。降水季节分配也不均，有出现明显的干季和湿季，降水主要集中分布于7?9月。而且黄土高原地区蒸发旺盛，地下水埋藏深度大，在40~60m以下，没有补给植被生长所需水分的可能，致使土壤水分常常亏缺。因此，土壤水分是黄土高原地区非常宝贵的资源，在黄土高原生态系统中发挥关键作用。陕西省果树种植面积广，达1517万亩，约占耕地总面积的22%,是我国水果生产第一大省[5]。榆林地区専树栽种面积155万亩，年产専量达20万t以上，产量位居全国5大红麥主产区之首，年总产值约达9亿元，麥农人均从麥树种植中可获收入780元[6]。佳县更以“中国红麥名乡”而闻名，麥树种植面积约为80万亩，年产麥量约达2.5万t左右，年产值占农业总产值的49%I7]。榆林地区苹果种植面积50万亩，年产量约23万t，年总产值为10亿元，果农人均收入达650元。米脂和绥德县被陕西省果业局专家论证为苹果最适宜区之一,米脂县、绥德县苹果种植面积分别达11万亩和8.6万亩。杏树也是榆林地区的乡土树种，种植面积约达90万亩。果树的种植，对该区经济发展、群众脱贫致富起到积极促进作用。陕北丘陵沟壑区，光照充足，昼夜温差大，透气透风，海拔高度和土壤皆适宜种植经济林果。生产的水果含糖量高，品质好且易储存。但是该区降水量较少，气候干旱，土壤水分不足，可利用水分低，这已成为该区果业发展最大制约因素。因此，研究榆林东南部佳县、米脂县和缓德县的苹果树、杏树和率树林地的土壤水分状况，以及土壤干层分布情况，有利于掌握各经济林地的土壤水分垂向变化特征，对合理高效利用水资源和保障经济林优质高产有重要的指导意义。
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1.2国内外研究概况
土壤含水量的测定是研究土壤水分变化的前提与基础。国内外学者进行土壤含水量测定时常使用供干称重法，如李瑜琴[9]等对西安地区人工林地土壤含水量的测定。烘干称重法被认为是最经典、最准确的方法,它是唯一能够直接测定土壤含水量的方法，所有其他测定方法均为间接观测法，都要以此法为标准进行校对。该方法测得的是土壤质量含水量，成本低、操作简单，但耗时费力，且很难进行长期原位连续监测。中子水分测定仪在20世纪50年代得以推广使用[12]。如孟秦倩等[13]利用中子水分测定仪测定土壤含水量研究延安地区土壤水库特征。Vera等[14]使用中子水分仪和电容法测量西班牙南部的桃树林地土壤含水量并研究其土壤水分平衡。该方法测得的是土壤容积含水量，，适合长时间的田间定位观测，耗时短，结果准确，但设备价格昂贵，对于表层土壤含水量测定准确度较低，并且存在福射危害，在发达国家己经被禁止使用。时域反射仪法（TDR)出现于20世纪60年代末期，1980年后TDR大量应用于测定土壤容积含水量如伍永秋等[16]详细介绍了 TDR的测量方法，并用以自动监测黄土高原土壤含水量变化。该方法操作简便、快速、精度高，但仪器价格高，不能做远距离的土壤水分观测。上述三种方法，主要用于小尺度土壤含水量定点观测，很难进行大范围动态监测。
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第2章研究区自然地理概况与研究方法

2.1研究区自然地理概况
榆林位于陕西省最北端，为黄土高原和毛乌素沙地的过渡区，大致以古长城为界，以南为黄土丘陵沟塾区，以北为风沙草滩区。佳县地处榆林市东南，在北玮37°46'~38°24'，东经110°01'~110°45'之间。北与榆阳区、神木县相邻，南与吴堡县接壤，西接米脂县、绥德县，东靠黄河中游晋陕中段，与山西省临县隔黄河相望。全县土地总面积约为2144km2，东西宽23.9km，南北长85km。米脂县地处榆林市东南，在北讳37°39'?38°05'，东经109°49'~110°29'之间。北与榆阳区相邻，南与绥德县接壤，西接横山县、子洲县，东邻佳县。县域土地总面积约为1212km2,东西宽59km，南北长47km。缓德县地处陕北榆林市东南，经讳度范围为北讳30°04'~37°45\东经110°04'~3110°41’。北与米脂县为邻，南与清涧县接壤，西邻子洲县，东靠佳县、吴堡县，东南部与山西省柳林县隔黄河相望。县域土地总面积约为1878km2，东西宽56km，南北长 51.8km。
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2.2研究方法
2013年6月2号至10号，我们在榆林东南部佳县乌镇镇、米脂县杜家石沟镇和缓德县白家检乡（图2-1)，选择有代表性的苹果树、麥树和杏树经济林样地采集土壤样品。为保证一致性，立地类型均为宽条水平梯田，林木正常挂果。佳县苹果树、専树和杏树3个样地位于乌镇镇附近。米脂县3个样地在距离杜家石沟镇东北方2.1km处的党家塌村附近。缓德县3个样地在楼则沟村附近，距白家检乡3.9km。样地基本情况见表2-1。使用轻型人力钻在各采样点累计采取了 22个钻孔剖面的880个土壤样品。钻孔间距约15m，采样深度、采样间距分别为4.0m和0.1m，每个剖面采样40个，土壤样品平均重量为60g。为了解不同的土地利用方式对土壤含水量的影响，在缓德县楼则沟村一块玉米地和荒草地的中部分别打了1个钻孔，两块样地的立地类型仍为宽条水平梯田。土壤粒度分析是确定土壤质地的前提。常用的土壤粒度分析方法有蹄析法、沉降分离法、显微镜镜检法等，20世纪80年代后，一些自动化的颗粒分析仪相继出现，如GDY-1型光电颗粒分析仪、RS型颗粒分析仪等，大大提高了实验的效率和准确性。本研究中的粒度分析使用由英国马尔文仪器公司所生产的Mastersizer 2000型激光粒度仪测定。该方法测量范围大（0.02?2000师），重复性好，重复测量的误差小于3%，且效率高，操作便捷。
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第3章榆林东南部经济林地土壤含水量测定结果.........13
3.1佳县林地土壤含水量测定结果......... 13
3.2米脂县林地土壤含水量测定结果......... 17
3.3绥德县林地土壤含水量测定结果......... 20
3.4绥德县荒草地、农田土壤含水量测定结果......... 23
3.5经济林地土壤水分垂直变化模型......... 24
第4章榆林东南部土壤粒度分析......... 27
4.1粒度分级标准.........27
4.2榆林东南部土壤粒度组成......... 27
第5章讨论......... 31
5.1经济林地土壤含水量变化分析......... 31
5.2经济林地土壤水分存在形式......... 32
5.3 土壤干层分布与等级 .........32
5.4经济林地土壤水分平衡与水分循环.........   35
5.5 土壤水分有效性及亏缺度......... 36
5.6 土壤水库分析......... 38
5.7气候对土壤水分影响分析......... 38

第5章讨论

5.1经济林地土壤含水量变化分析
因为该区降水量少，气候干旱，所以研究区各林地土壤含水量均较低。并且6月份初夏时节土壤含水量出现一个低值。4-5月该区气温逐步回升，土壤水分蒸发作用逐渐加强。并且林木生长速度加快，萌芽、展叶，使蒸腾量增大。我们采样时间为6月上旬，而此前降水量较少，稀少的降水不能满足表层土壤水分蒸发与植被蒸腾耗水，需消耗土壤含水量补充，从而使土壤含水量达到一个低值。随着降水高峰期的到来，7月到9月土壤含水量会有一定回升。佳县14龄杏树和米脂13龄杏树各钻孔剖面平均土壤含水量分别为7.3%和7.5%，含水量相近。佳县14龄苹果树各钻孔剖面平均土壤含水量为5.9%,米脂和缓德县30龄苹果树各钻孔剖面平均土壤含水量为5.0%和5.3%。佳县13龄赛树各钻孔剖面平均土壤含水量为7.7%，米脂县30龄麥树为6.5%，缓德县20龄率树为6.9%。由上可知，不同地区同一经济林种土壤含水量差异较小。并且随着树龄增大，土壤含水量变低。树龄越大，林木叶冠越大，蒸腾作用耗水越多，并且由于树叶变得更密集，对降水的截流作用也增强。20年生以上为挂果衰退期，虽然其对水分需求较盛果期减少，但由于前期水分的大量消耗以及得不到补给，造成土壤含水量较低。

结论

通过对2013年6月上旬榆林东南部佳县、米脂县和缓德县苹果树林地、率树林地与杏树林地土壤水分的研究，可得出以下结论：
(1)6月初夏时节，各经济林地土壤含水量较低。不同经济林种，树龄相近，率树林地土壤含水量最高，杏树林地次之，苹果树林地最低。苹果树耗水强度比専树和杏树高。同一经济林种，树龄越大，土壤含水量越低。佳县和米脂3种经济林地土壤含水量垂向变化规律基本一致，分0-1.0m、1.1-2.3m和2.4-4.0m 3层，含水量第2层〉第3层〉第1层。绥德苹果树和麥树林地土壤含水量垂向变化也可为分3层，含水量第2层〉第1层〉第3层。第2层含水量较高的原因是2011年丰水年降水补给多，2012年降水正常，该层水分未被完全消耗所致。该区6月0-4.0m深度范围内土壤水分主要以薄膜水形式存在，没有重力水出现。
(2)隔室模型能够拟合绥德麥树林地土壤含水量随深度变化，拟合度为0.74。五次多项式对1.0m以下土层含水量变化拟合效果更优，拟合度多在0.9以上。
(3)不同土地利用方式对土壤含水量影响不同，缓德县农田、荒草地与经济林地土壤含水量从高到低依次为农田>荒草地〉经济林地。这是由于荒草地和玉米生物量较经济林小，耗水少的缘故。
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参考文献（略）