第1章緒論

1.1研究目的和意義
土壤重要的組成物質(zhì)之一土壤水分，它會(huì)影響到土壤的生產(chǎn)力⑴。土壤水分作為土壤-植被-大氣連續(xù)體的關(guān)鍵因子、四水轉(zhuǎn)換的紐帶，土壤系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的遷移和流動(dòng)，還有水-熱-溶質(zhì)鍋合運(yùn)移均離不開它[2]。在黃土高原丘陵溝壑區(qū)，土壤侵蝕十分嚴(yán)重，溝壑密布，水土流失嚴(yán)重，土壤水分更是決定該區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)鍵所在。黃土高原位于中國(guó)腹地，是我國(guó)東南部濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)向西北部?jī)?nèi)陸干旱氣候區(qū)的過(guò)渡地帶。該區(qū)年降水量不足且年際變化率大，年平均降水量?jī)H在200?650mrn之間。降水季節(jié)分配也不均，有出現(xiàn)明顯的干季和濕季，降水主要集中分布于7?9月。而且黃土高原地區(qū)蒸發(fā)旺盛，地下水埋藏深度大，在40~60m以下，沒(méi)有補(bǔ)給植被生長(zhǎng)所需水分的可能，致使土壤水分常常虧缺。因此，土壤水分是黃土高原地區(qū)非常寶貴的資源，在黃土高原生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。陜西省果樹種植面積廣，達(dá)1517萬(wàn)畝，約占耕地總面積的22%,是我國(guó)水果生產(chǎn)第一大省[5]。榆林地區(qū)専樹栽種面積155萬(wàn)畝，年產(chǎn)専量達(dá)20萬(wàn)t以上，產(chǎn)量位居全國(guó)5大紅麥主產(chǎn)區(qū)之首，年總產(chǎn)值約達(dá)9億元，麥農(nóng)人均從麥樹種植中可獲收入780元[6]。佳縣更以“中國(guó)紅麥名鄉(xiāng)”而聞名，麥樹種植面積約為80萬(wàn)畝，年產(chǎn)麥量約達(dá)2.5萬(wàn)t左右，年產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的49%I7]。榆林地區(qū)蘋果種植面積50萬(wàn)畝，年產(chǎn)量約23萬(wàn)t，年總產(chǎn)值為10億元，果農(nóng)人均收入達(dá)650元。米脂和綏德縣被陜西省果業(yè)局專家論證為蘋果最適宜區(qū)之一,米脂縣、綏德縣蘋果種植面積分別達(dá)11萬(wàn)畝和8.6萬(wàn)畝。杏樹也是榆林地區(qū)的鄉(xiāng)土樹種，種植面積約達(dá)90萬(wàn)畝。果樹的種植，對(duì)該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、群眾脫貧致富起到積極促進(jìn)作用。陜北丘陵溝壑區(qū)，光照充足，晝夜溫差大，透氣透風(fēng)，海拔高度和土壤皆適宜種植經(jīng)濟(jì)林果。生產(chǎn)的水果含糖量高，品質(zhì)好且易儲(chǔ)存。但是該區(qū)降水量較少，氣候干旱，土壤水分不足，可利用水分低，這已成為該區(qū)果業(yè)發(fā)展最大制約因素。因此，研究榆林東南部佳縣、米脂縣和緩德縣的蘋果樹、杏樹和率樹林地的土壤水分狀況，以及土壤干層分布情況，有利于掌握各經(jīng)濟(jì)林地的土壤水分垂向變化特征，對(duì)合理高效利用水資源和保障經(jīng)濟(jì)林優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義。
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1.2國(guó)內(nèi)外研究概況
土壤含水量的測(cè)定是研究土壤水分變化的前提與基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行土壤含水量測(cè)定時(shí)常使用供干稱重法，如李瑜琴[9]等對(duì)西安地區(qū)人工林地土壤含水量的測(cè)定。烘干稱重法被認(rèn)為是最經(jīng)典、最準(zhǔn)確的方法,它是唯一能夠直接測(cè)定土壤含水量的方法，所有其他測(cè)定方法均為間接觀測(cè)法，都要以此法為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校對(duì)。該方法測(cè)得的是土壤質(zhì)量含水量，成本低、操作簡(jiǎn)單，但耗時(shí)費(fèi)力，且很難進(jìn)行長(zhǎng)期原位連續(xù)監(jiān)測(cè)。中子水分測(cè)定儀在20世紀(jì)50年代得以推廣使用[12]。如孟秦倩等[13]利用中子水分測(cè)定儀測(cè)定土壤含水量研究延安地區(qū)土壤水庫(kù)特征。Vera等[14]使用中子水分儀和電容法測(cè)量西班牙南部的桃樹林地土壤含水量并研究其土壤水分平衡。該方法測(cè)得的是土壤容積含水量，，適合長(zhǎng)時(shí)間的田間定位觀測(cè)，耗時(shí)短，結(jié)果準(zhǔn)確，但設(shè)備價(jià)格昂貴，對(duì)于表層土壤含水量測(cè)定準(zhǔn)確度較低，并且存在福射危害，在發(fā)達(dá)國(guó)家己經(jīng)被禁止使用。時(shí)域反射儀法（TDR)出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代末期，1980年后TDR大量應(yīng)用于測(cè)定土壤容積含水量如伍永秋等[16]詳細(xì)介紹了 TDR的測(cè)量方法，并用以自動(dòng)監(jiān)測(cè)黃土高原土壤含水量變化。該方法操作簡(jiǎn)便、快速、精度高，但儀器價(jià)格高，不能做遠(yuǎn)距離的土壤水分觀測(cè)。上述三種方法，主要用于小尺度土壤含水量定點(diǎn)觀測(cè)，很難進(jìn)行大范圍動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
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第2章研究區(qū)自然地理概況與研究方法

2.1研究區(qū)自然地理概況
榆林位于陜西省最北端，為黃土高原和毛烏素沙地的過(guò)渡區(qū)，大致以古長(zhǎng)城為界，以南為黃土丘陵溝塾區(qū)，以北為風(fēng)沙草灘區(qū)。佳縣地處榆林市東南，在北瑋37°46'~38°24'，東經(jīng)110°01'~110°45'之間。北與榆陽(yáng)區(qū)、神木縣相鄰，南與吳堡縣接壤，西接米脂縣、綏德縣，東靠黃河中游晉陜中段，與山西省臨縣隔黃河相望。全縣土地總面積約為2144km2，東西寬23.9km，南北長(zhǎng)85km。米脂縣地處榆林市東南，在北諱37°39'?38°05'，東經(jīng)109°49'~110°29'之間。北與榆陽(yáng)區(qū)相鄰，南與綏德縣接壤，西接橫山縣、子洲縣，東鄰佳縣�？h域土地總面積約為1212km2,東西寬59km，南北長(zhǎng)47km。緩德縣地處陜北榆林市東南，經(jīng)諱度范圍為北諱30°04'~37°45\東經(jīng)110°04'~3110°41’。北與米脂縣為鄰，南與清澗縣接壤，西鄰子洲縣，東靠佳縣、吳堡縣，東南部與山西省柳林縣隔黃河相望�？h域土地總面積約為1878km2，東西寬56km，南北長(zhǎng) 51.8km。
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2.2研究方法
2013年6月2號(hào)至10號(hào)，我們?cè)谟芰謻|南部佳縣烏鎮(zhèn)鎮(zhèn)、米脂縣杜家石溝鎮(zhèn)和緩德縣白家檢鄉(xiāng)（圖2-1)，選擇有代表性的蘋果樹、麥樹和杏樹經(jīng)濟(jì)林樣地采集土壤樣品。為保證一致性，立地類型均為寬條水平梯田，林木正常掛果。佳縣蘋果樹、専樹和杏樹3個(gè)樣地位于烏鎮(zhèn)鎮(zhèn)附近。米脂縣3個(gè)樣地在距離杜家石溝鎮(zhèn)東北方2.1km處的黨家塌村附近。緩德縣3個(gè)樣地在樓則溝村附近，距白家檢鄉(xiāng)3.9km。樣地基本情況見表2-1。使用輕型人力鉆在各采樣點(diǎn)累計(jì)采取了 22個(gè)鉆孔剖面的880個(gè)土壤樣品。鉆孔間距約15m，采樣深度、采樣間距分別為4.0m和0.1m，每個(gè)剖面采樣40個(gè)，土壤樣品平均重量為60g。為了解不同的土地利用方式對(duì)土壤含水量的影響，在緩德縣樓則溝村一塊玉米地和荒草地的中部分別打了1個(gè)鉆孔，兩塊樣地的立地類型仍為寬條水平梯田。土壤粒度分析是確定土壤質(zhì)地的前提。常用的土壤粒度分析方法有蹄析法、沉降分離法、顯微鏡鏡檢法等，20世紀(jì)80年代后，一些自動(dòng)化的顆粒分析儀相繼出現(xiàn)，如GDY-1型光電顆粒分析儀、RS型顆粒分析儀等，大大提高了實(shí)驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確性。本研究中的粒度分析使用由英國(guó)馬爾文儀器公司所生產(chǎn)的Mastersizer 2000型激光粒度儀測(cè)定。該方法測(cè)量范圍大（0.02?2000師），重復(fù)性好，重復(fù)測(cè)量的誤差小于3%，且效率高，操作便捷。
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第3章榆林東南部經(jīng)濟(jì)林地土壤含水量測(cè)定結(jié)果.........13
3.1佳縣林地土壤含水量測(cè)定結(jié)果......... 13
3.2米脂縣林地土壤含水量測(cè)定結(jié)果......... 17
3.3綏德縣林地土壤含水量測(cè)定結(jié)果......... 20
3.4綏德縣荒草地、農(nóng)田土壤含水量測(cè)定結(jié)果......... 23
3.5經(jīng)濟(jì)林地土壤水分垂直變化模型......... 24
第4章榆林東南部土壤粒度分析......... 27
4.1粒度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn).........27
4.2榆林東南部土壤粒度組成......... 27
第5章討論......... 31
5.1經(jīng)濟(jì)林地土壤含水量變化分析......... 31
5.2經(jīng)濟(jì)林地土壤水分存在形式......... 32
5.3 土壤干層分布與等級(jí) .........32
5.4經(jīng)濟(jì)林地土壤水分平衡與水分循環(huán).........   35
5.5 土壤水分有效性及虧缺度......... 36
5.6 土壤水庫(kù)分析......... 38
5.7氣候?qū)ν寥浪钟绊懛治?........ 38

第5章討論

5.1經(jīng)濟(jì)林地土壤含水量變化分析
因?yàn)樵搮^(qū)降水量少，氣候干旱，所以研究區(qū)各林地土壤含水量均較低。并且6月份初夏時(shí)節(jié)土壤含水量出現(xiàn)一個(gè)低值。4-5月該區(qū)氣溫逐步回升，土壤水分蒸發(fā)作用逐漸加強(qiáng)。并且林木生長(zhǎng)速度加快，萌芽、展葉，使蒸騰量增大。我們采樣時(shí)間為6月上旬，而此前降水量較少，稀少的降水不能滿足表層土壤水分蒸發(fā)與植被蒸騰耗水，需消耗土壤含水量補(bǔ)充，從而使土壤含水量達(dá)到一個(gè)低值。隨著降水高峰期的到來(lái)，7月到9月土壤含水量會(huì)有一定回升。佳縣14齡杏樹和米脂13齡杏樹各鉆孔剖面平均土壤含水量分別為7.3%和7.5%，含水量相近。佳縣14齡蘋果樹各鉆孔剖面平均土壤含水量為5.9%,米脂和緩德縣30齡蘋果樹各鉆孔剖面平均土壤含水量為5.0%和5.3%。佳縣13齡賽樹各鉆孔剖面平均土壤含水量為7.7%，米脂縣30齡麥樹為6.5%，緩德縣20齡率樹為6.9%。由上可知，不同地區(qū)同一經(jīng)濟(jì)林種土壤含水量差異較小。并且隨著樹齡增大，土壤含水量變低。樹齡越大，林木葉冠越大，蒸騰作用耗水越多，并且由于樹葉變得更密集，對(duì)降水的截流作用也增強(qiáng)。20年生以上為掛果衰退期，雖然其對(duì)水分需求較盛果期減少，但由于前期水分的大量消耗以及得不到補(bǔ)給，造成土壤含水量較低。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)2013年6月上旬榆林東南部佳縣、米脂縣和緩德縣蘋果樹林地、率樹林地與杏樹林地土壤水分的研究，可得出以下結(jié)論：
(1)6月初夏時(shí)節(jié)，各經(jīng)濟(jì)林地土壤含水量較低。不同經(jīng)濟(jì)林種，樹齡相近，率樹林地土壤含水量最高，杏樹林地次之，蘋果樹林地最低。蘋果樹耗水強(qiáng)度比専樹和杏樹高。同一經(jīng)濟(jì)林種，樹齡越大，土壤含水量越低。佳縣和米脂3種經(jīng)濟(jì)林地土壤含水量垂向變化規(guī)律基本一致，分0-1.0m、1.1-2.3m和2.4-4.0m 3層，含水量第2層〉第3層〉第1層。綏德蘋果樹和麥樹林地土壤含水量垂向變化也可為分3層，含水量第2層〉第1層〉第3層。第2層含水量較高的原因是2011年豐水年降水補(bǔ)給多，2012年降水正常，該層水分未被完全消耗所致。該區(qū)6月0-4.0m深度范圍內(nèi)土壤水分主要以薄膜水形式存在，沒(méi)有重力水出現(xiàn)。
(2)隔室模型能夠擬合綏德麥樹林地土壤含水量隨深度變化，擬合度為0.74。五次多項(xiàng)式對(duì)1.0m以下土層含水量變化擬合效果更優(yōu)，擬合度多在0.9以上。
(3)不同土地利用方式對(duì)土壤含水量影響不同，緩德縣農(nóng)田、荒草地與經(jīng)濟(jì)林地土壤含水量從高到低依次為農(nóng)田>荒草地〉經(jīng)濟(jì)林地。這是由于荒草地和玉米生物量較經(jīng)濟(jì)林小，耗水少的緣故。
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參考文獻(xiàn)（略）