高海拔地区樱桃园土壤水分变化特征分析

丁艳萍 杨荣赞 和梅辉 刘有梅 刘艳阳 王龙

摘   要   为给樱桃园土壤水分管理提供依据，2018年对云南省曲靖市马龙区某樱桃园的土壤水分变化进行了监测，探究樱桃园土壤水分变化特征。结果表明：1）樱桃生育期内，土壤含水量随土层深度增加而增加;生育前期（發芽、开花期）土壤含水量变化幅度较小，生育后期（幼果、硬核、成熟期）的变化幅度相对较大。2）浅层土壤（20 cm、40 cm）含水量变化幅度较大，而深层土壤（60 cm、80 cm）含水量趋于稳定，即随土层深度增加，土壤含水量变化幅度减小。3）土层间土壤含水量的相关性随土层间距增大而减弱;相邻土层间（20 cm和40 cm土层）土壤含水量相关性较好，相关系数为0.92;40 cm土层的含水量变化趋势最能代表0～80 cm土层土壤含水量变化特征。

关键词   樱桃园;土壤水分;变化特征;相关性;云南省曲靖市

中图分类号：S152.7    文献标志码：A    DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.16.012

土壤水分是土壤-植被-大气连续体的关键因子，是农业生产的重要影响因子，也是土壤系统中养分循环和流动的载体[1-2]。王杰等的研究表明云南地区土壤含水率整体上表现为深度越深，土壤含水率越大;不同深度的土壤含水率呈显著线性相关，且整体上表现为土壤层间距离越近，相关性越高[3]。刘小勇等研究表明甘肃山地核桃园土壤含水量随土层深度增加而增加，变异系数随之降低[4]。刘继龙等通过对胶东樱桃、苹果园土壤水分进行定位观测，结果表明土壤水分垂向变异幅度随深度增加呈减小趋势，但区分不同变异强度的土层深度不同[5-6]。许多学者对黄土丘陵区不同土地利用类型、不同树龄的枣园土壤水分变化特征进行大量研究，为枣园土壤水分管理提供科学依据，减少枣树自身奢侈性耗水和非生产性耗水[7-9]。王嘉航等研究了京郊樱桃园在不同农艺措施处理下，土壤水热变化规律及其对樱桃树生长的影响[10]。

美早樱桃品种自引入云南以来，种植面积逐年增加，深受种植户喜爱。考虑到樱桃对土壤水分的敏感性，加之樱桃的主要生育期正逢云南旱季，而目前鲜有高海拔地区樱桃园土壤水分变化的相关研究报道，因此，开展美早樱桃园土壤水分变化特征的研究具有重要意义。

本试验利用2018年2—5月樱桃园土壤含水量的监测数据，分析其变化特征，为美早樱桃园土壤水分管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于云南省曲靖市马龙区白坡村，东经103°32′，北纬25°22′，海拔2 085 m。马龙区属云贵高原的滇东北丘陵区，地处金沙江水系与南盘江水系的分水岭地带，四面环山;属低纬高原季风型气候，冬春干旱，夏秋湿润，季节干湿分明。2010—2017年，樱桃园内平均气温14.4 ℃，平均日照时数

2 162.8 h，平均降雨量885.8 mm，平均无霜期264.9 d。

樱桃品种为美早，树龄9 a，种植株行距为4 m×3 m，管理水平较好，地面为天然草坪。试验土壤类型为红壤，有机质29.2 g·kg-1，全氮1.3 g·kg-1，碱解氮110.8 mg·kg-1，有效磷15.6 mg·kg-1，缓效钾294.0 mg·kg-1，速效钾124 mg·kg-1，土壤pH值5.0。观测樱桃生育期为：2月下旬发芽，3月中旬初花期，3月下旬盛花期，4月初幼果期，4月中下旬硬核期，5月成熟期。

1.2 观测项目与数据处理

在美早樱桃园内埋设土壤温湿度自动记录仪（NL-GPRS-I，浙江托普仪器有限公司生产），观测记录美早樱桃园地土层深度（20， 40， 60， 80 cm）的土壤含水量和温度。利用Microsoft Excel 2007进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同深度土壤含水量的差异

表1为不同土层深度的土壤含水量统计参数结果，各层土壤含水量平均值依次为80 cm土层（35.53%）、60 cm土层（29.65%）、20 cm土层（23.48%）、40 cm土层（22.03%）。随着土层深度的增加，土壤含水量整体上有增加的趋势，除了20 cm土层的土壤含水量较40 cm高1.35%，其原因在于表层土壤水分易受降雨影响，而美早樱桃生育期基本处于旱季，有效降雨量较少，基本影响不到40 cm土层的土壤含水量。

20 cm、40 cm土层土壤含水量的极值比、标准差、变异系数均大于60 cm、80 cm，说明20 cm、40 cm土层的土壤含水量变化最明显，体现不同深度土壤含水量间影响因子的差异，表明美早樱桃园60 cm、80 cm土层的土壤含水量受降雨、植株蒸腾、土壤蒸发的影响弱于20 cm、40 cm土层。

极值比、标准差、变异系数随土层深度的增加，呈逐渐减小趋势，且40 cm到60 cm的跨度较大，进一步说明不同深度土层的土壤水分影响因素的改变;随着土层深度的进一步增加，土壤含水量变化较小，趋于稳定。

2.2 土壤含水量时间变化特征

不同深度的土壤含水量时间变化曲线如图1所示：在2—5月，美早樱桃生长期内，不同深度土层的土壤含水量变化趋势基本相同，但随土层深度的增加，土壤含水量变化幅度减小。20 cm、40 cm土层的土壤含水量随时间变化，整体呈增加趋势，且其土壤含水量的增长和消退幅度相近，而60 cm和80 cm土层的土壤含水量变化幅度较小。在一定程度上说明美早樱桃园不同深度的土壤含水量受降雨和灌溉增墒及植株蒸腾和土壤蒸发减墒的影响程度不一致。

不同土层深度的土壤含水量最大值出现时间不同，20 cm和40 cm土层的土壤含水量最大值、最小值都为5月下旬（成熟期）、3月中旬（初花期）;60 cm和80 cm土层的土壤含水量最大值、最小值出现时间分别为4月上旬（幼果期）、5月中旬（成熟期），表明降雨、蒸发蒸腾等对各层土壤水分分布格局的影响有差异。所有土层的土壤含水量变化趋势：美早樱桃生长前期（发芽期、开花期）的土壤含水量变幅较小，而生长后期（幼果期、硬核期、成熟期）的变幅较大。

2.3 土壤含水量垂向变化特征

图2为不同深度土层的土壤含水量随美早樱桃生育期的动态变化图。由图2可知，20 cm土层的土壤含水量在美早樱桃成熟期达到最高值，40， 60， 80 cm土壤含水量都在幼果期达到最高值。20 cm土壤含水量整体上随美早樱桃生育期增加而增大，40 cm土壤含水量也成增加趋势，除了硬核期使减小，其原因可能是硬核期是美早樱桃需水量较大时期，土壤水分消耗较多。

樱桃生育期内，20 cm、40 cm、60 cm、80 cm土层的土壤含水量变化范围分别为：20.73%～26.77%、19.08%～24.72%、28.77%～31.64%、34.59%～36.99%，极值差分别为6.04%、5.64%、2.86%、2.40%，说明随深度增加，土壤含水量变化幅度减小。20， 40 cm土壤含水量随生育期变化幅度相对较大，60， 80 cm土壤含水量变化较小，趋于稳定。

2.4 不同深度土壤含水量的相关性

不同深度土壤含水量的相关性分析见表2，相邻土层间20 cm与40 cm土层的土壤含水量相关性较高，相关系数为0.92，其次为60 cm与80 cm（0.61），最后是40 cm与60 cm（0.53）。随着土层间距增大，各土层间土壤含水量相关系数逐渐减小，即土层间距增大，土壤含水量相关性减弱。40 cm土层的土壤含水量与其他土层的相关性平均值最好，相关系数为0.97，说明40 cm土层与其他土层的土壤含水量具有较好的关联性，能很好地反映美早樱桃园地（0～80 cm土层）土壤水分变化特征。

3 小结与讨论

3.1 小结

1）樱桃园内不同土层深度的土壤含水量变化特征：随土层深度增加，土壤含水量整体上增大，但其变化幅度逐步减小。20， 40 cm土层的土壤含水量变化幅度较60， 80 cm土层大，表明不同深度土层的土壤水分变化影响因子有所差异。

2）樱桃全生育期内，20， 40 cm土层的土壤含水量整体呈增加趋势，60， 80 cm土壤含水量趋于稳定;美早樱桃生育前期（发芽、开花期）的土壤含水量变化幅度较小，生育后期（幼果、硬核、成熟期）的變化幅度较大。

3）不同深度土层的含水量相关性随土层间距增大而减弱，相邻土层间（20， 40 cm土层）土壤含水量的相关性较好，且40 cm土层的土壤含水量变化最能代表0～80 cm土层的土壤含水量变化趋势。

3.2 讨论

本试验与王杰等的研究结果相一致，即土壤含水量整体上表现为随土层深度增加而增大，相邻土层间土壤含水量相关性随间距增加而减弱[3]。美早樱桃园内，土壤含水量随土层深度增加而增大，变异系数减小，20 cm土层的土壤含水量变化幅度最大，80 cm土层的土壤含水量变幅最小，其与刘小勇等研究甘肃山地核桃园土壤水分变化结果相一致[4]。降雨或灌溉在使土壤水分增加的同时，有促使土壤水分分布均匀的效应，而水分的不断消耗使得土壤水分分布格局差异变大[7，11]。美早樱桃生育期基本全处于旱季，降雨次数及降雨量较少，仅能影响到浅层土壤水分变化，而浅层土壤水分要提供植株蒸腾和土壤蒸发所需，故20， 40 cm土层土壤含水量变异系数较大，而60， 80 cm土层变异系数较小。

土壤水分、温度、有机质含量等都是影响樱桃产量和品质的重要因素，本试验仅对土壤水分变化特征进行了研究，而樱桃园土壤水热耦合机制及有机质含量对美早樱桃产量和品质的影响有待于进一步研究。

参考文献：

[1] 苏子龙，张光辉，于艳.东北典型黑土区不同土地利用方式土壤水分动态变化特征[J].地理科学，2013，33（9）：1104-1110.

[2] 邹文秀，韩晓增，江恒，等.东北黑土区降水特征及其对土壤水分的影响[J].农业工程学报，2011，27（9）：196-202.

[3] 王杰，曹言，张鹏，等.云南省土壤墒情变化特征分析[J].节水灌溉，2016（5）：97-101.

[4] 刘小勇，孔芬，韩富军，等.甘肃山地核桃园土壤水热和养分的变化特征[J].经济林研究，2018，36（1）：79-86.

[5] 刘继龙，张振华，谢恒星.基于表层水分信息的胶东樱桃园深层土壤水分估算研究[J].水土保持研究，2006（4）：96-98，100.

[6] 刘继龙，张振华，谢恒星.苹果园表层与深层土壤水分的转换关系研究[J].农业现代化研究，2006（4）：304-306.

[7] 唐敏，赵西宁，高晓东，等.黄土丘陵区不同土地利用类型土壤水分变化特征[J].应用生态学报，2018，29（3）：765-774.

[8] 李陆生，赵西宁，高晓东，等.黄土丘陵区不同树龄旱作枣园土壤水分动态[J].农业工程学报，2016，32（14）：145-152.

[9] 马建鹏，董建国，汪有科，等.黄土丘陵区枣林地土壤水分时空变化研究[J].中国生态农业学报，2015，23（7）：851-859.

[10] 王嘉航，杨培岭.京郊樱桃果园不同农艺措施的土壤水热效应及综合评价[J].中国农村水利水电，2016（9）：40-45.

[11] 刘继龙，张振华，谢恒星.梨园土壤水分时空分布特征研究[J].水土保持研究，2006（6）：159-162.

（责任编辑：易  婧）