桉林_砖红壤水分性能特征研究

土壤与环境 2002, 11(2): 136~139 https://www.360docs.net/doc/a05100507.html, Soil and Environmental Sciences E-mail: ses@https://www.360docs.net/doc/a05100507.html,

基金项目：广东省自然科学基金项目（980006）；广东省农业环境综合治理重点实验室资助项目 作者简介：钟继洪（1956－），男，研究员，从事土壤物理及环境生态研究。 收稿日期：2001-08-17

桉林－砖红壤水分性能特征研究

钟继洪，郭庆荣，谭军，廖观荣，李淑仪，蓝佩玲，廖新荣

广东省生态环境与土壤研究所，广东 广州 510650

摘要：根据室内测定资料，对雷州半岛桉林地砖红壤水分性能进行了探讨。结果表明，与自然植被下的砂页岩赤红壤比较，浅海沉积物桉林-砖红壤导水性、持水能力及供水能力均较低。在同样的吸力下，土壤持水量较少，在同样的吸力段，土壤释放的水量较少；玄武岩桉林-砖红壤持水能力较高，但导水性和供水能力较低。通径分析结果表明，浅海沉积物桉林-砖红壤持水能力较低主要受粘粒较少影响，其水分的有效性较低主要与其有机质的较少有较大关系；玄武岩桉林-砖红壤持水能力较高而水分的有效性较低，主要受其粘粒含量较高、有机质含量较低的制约。 关键词：雷州半岛；桉林－砖红壤；水分性能

中图分类号：S152.7 文献标识码：A 文章编号：1008-181X （2002）02-0136-04

土壤水分性能（导水、持水、供水性）是土壤重要的物理性质之一，它制约着土壤对水的吸持、贮存和土壤水对植物的供给，而它自身又受土壤颗粒组成、土壤结构、孔性的影响。本文根据反映土壤水分性能的土壤水入渗、不同吸力下的持水量等指标的测定结果，对桉林-砖红壤的水分性能及其特征加以讨论。

１ 材料和方法　

１．１ 样品采集　

根据研究内容采集了不同母质（玄武岩、浅海沉积物）和不同植被（桉林、相思）的砖红壤表土、亚表土代表样品，并采集了鼎湖山自然林（常绿阔叶林）赤红壤同层次土壤样品作为对照。 １．２ 水分性能测定　

水分渗透率用室内环刀法测定，水分特征曲线用压力仪负压法测定。具体方法见文献[1]。

２ 结果与讨论　

２．１ 桉林－砖红壤的导水性　

土壤的导水性可用饱和导水率和非饱和导水率来表征。在热带亚热带地区，因降雨丰富且降雨集中，土壤具有较高的水渗透率，对于减少地表径流，防止水土流失有重要意义。　

水渗透率用环刀法测定[1]。从现有结果来看，广东丘陵红壤的渗透系数（饱和导水率，K 10℃）为0.003~13.4 cm/h ，变幅很大[2]，丘陵荒坡赤红壤小于7 cm/h ，有的甚至小于3 cm/h ，接近于四川紫色土渗透系数的＜2 cm/h ，对雨水入渗不利[3]。土壤

水的渗透性能受成土母质的影响，同时也受到植被、利用方式的影响。浅海沉积物发育的桉林-砖红壤，表土2 h 饱和渗水量在1000～1200 ml （图1），玄武岩发育的雷桉林－砖红壤，表土2 h 饱和渗水量在530.1～1098.6 ml ，而鼎湖山自然植被下砂页岩赤红壤(鼎阔1、2)的，分别是1863.9 ml 和4202.9 ml 。显然，质地较粘重的土壤，水的渗透性较差；人工植被下土壤的导水性能较低，说明植被演退会导致土壤导水性能下降[4]。 ２．２　桉林－砖红壤持水性　

土壤持水性可用土壤吸力与土壤水分的关系来表征。广东丘陵红壤类土壤的贮水库容较小，这是红壤类土壤持水性的基本特征[5]。

由表1结果可知，红壤类的持水性是存在差异的。浅海沉积物发育的砖红壤，不论是在较低吸力段，还是在较高吸力段，所保持的水分都较少，玄武岩发育的砖红壤不论是在较低吸力段，还是在较高吸力段，所保持的水分都较多，鼎湖山砂页岩赤红壤（鼎阔1、2）在不同吸力段所持的水分介于两者之间。不同土壤持水性的差异，受土壤颗粒组成、有机质含量、孔隙状况等的影响[6]，对此，后面还将加以详细讨论。

２．３ 土壤供水性　

土壤吸持的水分并不总是对植物有效的。根据前人研究的结果，我们以30 kPa 吸力时的含水量为有效水上限(田间持水量)，以1.5 MPa 吸力时的含水量为有效水下限(萎蔫含水量的临界值)，对桉林-

钟继洪等：桉林－砖红壤水分性能特征研究 137

砖红壤的水分有效性状况进行分析。

红壤类的有效持水量范围一般不宽。由表2可知，0～10表土与10～20 cm 亚表土的有效持水量，浅海沉积物砖红壤的较小，只有31～42 g/kg ；玄武岩砖红壤的也较小，为61～105 g/kg ；鼎湖山自然植被赤红壤(鼎阔1、2)的有效水量较高，为105～174 g/kg ，较接近于东北黑土的（130～200 g/kg ）有效水量[3]。砖红壤的有效水量一般较小，说明其供水性能较差。

在研究土壤水分有效性时，人们常用比水容量(或称水容量)，即土壤持水曲线的斜率(d θ /ds ，其中θ为含水量，s 为土壤吸力)来表示吸力变化时所释出或吸收的水量[7]，这一指标反映了植物吸收土壤水分的难易程度。为了探讨桉林-砖红壤供水性能的状况，我们计算了其比水容量，结果见表3。

土壤持水曲线是非线性的。由表3可知，不同吸力范围的水容量并不相等，同样的吸力差，在低吸力时，土壤释出的水量多；而在高吸力时，土壤释出的水量少；红壤类的水容量有快速下降的特点，当吸力超过0.5×105 Pa 时，水容量下降到为10-2量级。浅海沉积物砖红壤表土亚表土的水容量值，无论是在低吸力段还是在高吸力段都比如鼎湖山自然林下赤红壤(鼎阔1、2)的低，玄武岩砖红壤与鼎湖山自然林下赤红壤的水容量值比较情况也基本上如此，表明在消耗同样能量的情况下，植物根系可从自然林下赤红壤吸收到更多的水分,据此可以认为桉林-砖红壤的供水能力要比自然植被下赤红壤(鼎阔1、2)的弱。由此可看出，植被的演退在一定程度上会导致供水性能降低[4]。

２．４ 土壤供水性特征与土壤其它理化性质的关系　土壤是一种多孔性的介质，其水分是由其固体部分所产生的吸引力和气体与液体界面上所产生的毛细管力所保持.

其水分性能与土壤的颗粒组成、

02004006008001000120014001600180020001

3

5

10

15

30

60

120

时间／min

渗水量/m l

图１　红壤表土渗水量累积曲线　

表２ 红壤类土壤有效水状况 g/kg

类别代号　土壤深度　／ｃｍ　有效水上限　

（０．３×１０５　

Ｐａ）　有限水下限　

（１５．０×１０５

Ｐａ）　

有效　水量　０～１０　１０６　６４　４２　刚果桉１　（浅海沉积物）　１０～２０　９６　６５　３１　０～１０　１００　６４　３６　刚果桉２　（浅海沉积物）　

１０～２０　９３　６３　３０　０～１０　３３５　２７４　６１　柠檬桉　（玄武岩）　

１０～２０　３６３　２８７　７６　０～１０　３５６　２５１　１０５　相思　（玄武岩）　１０～２０　３６１　２７９　８２　０～１０　３６１　１８７　１７４　鼎阔１　（砂页岩）　１０～２０　２７５　１７０　１０５　０～１０　３３８　１８５　１５３　鼎阔２　（砂页岩）　

１０～２０　

２８１　

１６７　

１１４　

表１　红壤类土壤在中高吸力下的土壤水分含量 103 g/kg

地点 土深

土壤吸力/105 Pa

/cm 0.1

0.3

0.5

1.0

3.0

5.0

15.0

0~10 0.218 0.106 0.095 0.086 0.076 0.068 0.064 刚果林1 (浅海沉积物) 10~20 0.172 0.096 0.086 0.080 0.072 0.067 0.065 0~10 0.215 0.100 0.089 0.083 0.072 0.066 0.064 刚果桉2 (浅海沉积物) 10~20 0.192 0.093 0.088 0.082 0.072 0.065 0.063

0~10 0.498 0.335 0.317 0.307 0.297 0.277 0.274 柠檬桉 (玄武岩) 10~20 0.550 0.363 0.342 0.331 0.317 0.292 0.287 0~10 0.558 0.356 0.334 0.322 0.304 0.260 0.251 相思 (玄武岩) 10~20 0.553 0.361 0.341 0.331 0.318 0.286 0.279 0~10 0.424 0.361 0.31

0.281 0.215 0.201 0.187

鼎阔1 (砂页岩) 10~20 0.326 0.275 0.253 0.234 0.191 0.181 0.170 0~10 0.424 0.338 0.298 0.270 0.213 0.198 0.185 鼎阔2 (砂页岩)

10~20

0.346 0.281 0.256 0.235 0.191 0.178 0.167

138 土壤与环境第11卷第2期（2002年5月）有机质含量、孔隙状况有很大的关系，我们根据近

年广东丘陵土壤的测定结果结此进行了分析，表4

列出他们之间的相关系数。

根据表4求出土壤持水容量与粉粒、粘粒、有

机质等性质的通径分析结果见表5。由表中结果可

知:（1）红壤在较低吸力（0.3×105Pa）时的持水容

量与各变量均是正相关，相关的密切程度依次是：

有机质含量>粉粒含量（<0.005 mm孔隙度）>粘粒

含量>0.05 mm孔隙度；有机质含量对0.3×105Pa

吸力时持水量的效应以直接效应为主，通过粉粒含

量的正效应也较重要，而粉粒、粘粒含量对0.3×

105P吸力下的持水量以直接效应为主且较有机质

含量的直接效应高；（2）红壤在较高吸力（15×

105Pa）下的持水量与各变量的正相关次序大小是：

<0.005 mm孔隙度>粘粒含量>粉粒含量>有机质含

量，粘粒含量以直接正效应为主，而有机质含量的

正效应以通过粉粒含量的间接效应为主；（3红壤

有效持水容量与各变量的相关密切程度依次是：有

机质含量>粉粘含量>（>0.05 mm）孔隙度>（<0.005

mm）孔隙度。有机质含量、粉粒含量、粘粒含量

对有效持水容量的效应以直接正效应为主，直接效

应大小次序是：有机质含量>粉粒含量>粘粒含量。

>0.05 mm孔隙度对有效持水容量的正效应较

<0.005 mm孔隙度大，且主要是通过有机质含量的

间接正效应。综合上述可知，丘陵赤红壤持水能力

与土壤粘粒含量、有机质含量呈正相关关系，在较

低吸力时，粘粒含量的相关性较小，有机质含量的

相关性较大，而在较高吸力下，前者的相关性较大，

后者的相关性较小；红壤土壤有效持水量主要与有

机质含量呈正相关，>0.05 mm孔隙度对有效持水容

量的正效应主要是通过有机质含量的间接效应，也

说明有机质对提高丘陵赤红壤水分有效性有作用。

表6列出各变持水能力量的决定系数，结果显

示：低吸力下土壤的持水容量主要由粉粒和粘粒含

量以及它们之间的共同作用起决定作用；中高吸力

下土壤的持水容量主要由粘粒含量、<0.005 mm孔

隙度含量和粉粒含量以及它们之间的共同作用来决定；有效持水容量则由有机质和粉粒含量以及它们之间的共同作用为主，粘粒含量也起较大作用.从误差项来看，有效持水容量已达到95.5%取决于上述因子的直接和间接作用，其它因子的作用已很小，可以不加考虑。综上所述可知，浅海沉积物桉林-砖红壤持水能力较低主要与其粘粒较少有较大的关系，其水分的有效性较低与其有机质的较少有较大关系；玄武岩桉林-砖红壤持水能力较高而水分的有效性较低，则主要受其粘粒含量较高、有机质含量较低的影响和制约。

３ 结语　

与自然植被下的砂页岩赤红壤比较，浅海沉积物桉林－砖红壤导水性、持水能力及供水能力均较低。在同样的吸力下，土壤持水量较少；在同样的吸力段，土壤释放的水量较少；玄武岩桉林－砖红表４ 持水容量及各变量间的相关系数　自变量

粉粒

含量

粘粒

含量

有机质

含量

>0.05

mm

孔隙度

<0.005

mm

孔隙度

0.3×105

Pa

持水容量

15×105

Pa

持水容量

有效持

水容量粉粒含量 1 -0.408 0.390 0.064 0.216 0.580 0.323 0.686 粘粒含量 1 -0.139 -0.130 0.393 0.268 0.432 0.012 有机质 1 0.612 -0.002 0.601 0.213 0.843 >0.05 mm

孔隙度

1 -0.366 0.213 -0.026 0.410 <0.005 mm

孔隙度

1 0.508 0.627 0.225

表３ 红壤的比水容量ml/(105 Pa?g)田间号土深土壤吸力(×105 Pa)

/cm 0.3~0.5 0.5~1.0 1.0~3.0 3.0~5.0 5.0~15.0

0~10 0.55×10-1 1.8×10-2 5.00×10-2 4.0×10-30.4×10-3刚果桉1

(浅海沉积物) 10~20 0.50×10-1 1.2×10-2 4.00×10-2 2.5×10-30.2×10-3 0~10 0.55×10-1 5.6×10-20.55×10-2 3.0×10-30.2×10-3刚果桉2

(浅海沉积物) 10~20 0.50×10-1 4.2×10-20.50×10-2 3.5×10-30.2×10-3 0~10 0.90×10-1 5.8×10-20.50×10-210.×10-30.3×10-3柠檬桉

(玄武岩) 10~20 1.05×10-1 3.8×10-20.70×10-212.5×10-30.5×10-3 0~10 1.10×10-1 5.6×10-20.90×10-222.0×10-30.9×10-3相思

(玄武岩) 10~20 1.00×10-1 4.2×10-20.65×10-216.0×10-30.7×10-3 0~10 2.25×10-1 5.8×10-2 3.30×10-27.0×10-3 1.4×10-3鼎阔1

(砂页岩) 10~20 1.10×10-1 3.8×10-2 2.15×10-2 5.0×10-3 1.1×10-3 0~10 2.00×10-1 5.6×10-2 2.85×10-27.5×10-3 1.3×10-3鼎阔2

(砂页岩) 10~20 1.25×10-14.2×10-2 2.20×10-2 6.5×10-3 1.1×10-3

表５ 红壤持水容量与各变量的通径分析　因变量变量

粉粒

含量

（X1）

粘粒

含量

（X2）

有机质

含量

(X3)

>0.05 mm

孔隙

(X4)

<0.005 mm

孔隙

(X5)

总和0.3×105X1 0.5611* -0.1927 0.1569 0.0047 0.0498 0.5800 Pa吸力下X2 -0.2288 0.4726* -0.0560 -0.0099 0.0903 0.2680 持水容量X3 0.2189 -0.0658 0.4022* 0.0465 -0.0004 0.6010 X4 0.0358 -0.0613 0.2462 0.0760* -0.0840 0.2130

X5 0.1215 0.1856 -0.0007 -0.0278 0.2299* 0.5080 15×105X1 0.3954* -0.1855 0.0161 0.0085 0.0890 0.3230 Pa吸力下X2 -0.1612 0.4550* -0.0058 -0.0173 0.1615 0.4320 持水容量X3 0.1543 -0.0634 0.0413* 0.0814 -0.0008 0.2130 X4 0.0252 -0.0590 0.0253 0.1330* -0.1503 -0.0260

X5 0.0856 0.1787 0.0001 -0.0486 0.4112* 0.6270 有效持X1 0.5787* -0.1455 0.2618 -0.0004 -0.0089 0.6860 水容量X2 -0.2359 0.3568* -0.0934 0.0008 0.0162 0.0120 X3 0.2258 -0.0497 0.6710* -0.0038 0.0000 0.8430

X4 0.0369 -0.0463 0.4108 -0.0061* 0.0151 0.4100

X5 0.1253 0.1401 -0.0012 0.0022 -0.0412* 0.2250

钟继洪等：桉林－砖红壤水分性能特征研究 139

壤持水能力较高，但导水性和供水能力较低。浅海沉积物桉林－砖红壤持水能力较低主要受粘粒较少影响，其水分的有效性较低主要与其有机质的较少有较大关系；玄武岩桉林-砖红壤持水能力较高而水分的有效性较低，主要受其粘粒含量较高、有机质含量较低的制约。如何提高砖红壤的水分有效性，是提高这类土壤生产力的关键问题之一。

参考文献：

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征及其意义[J]．热带亚热带土壤科学，1993，2（4）：203-210. [4] 钟继洪，骆伯胜，郭庆荣，等．坡地赤红壤物理退化及其

机理研究: Ⅲ．土壤物理退化的机理分析[J]．热带亚热带土壤科学, 1998，7（2）：166-171.

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效性研究: Ⅰ. 赤红壤水库容及其有效性[J]．热带亚热带土壤科学．1998，7（2）：106-110.

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Latosol water properties characteristics under Eucalyplus in Leizhou Peninsula

ZHONG Ji-hong, GUO Qing-rong, TAN Jun, LIAO Guang-rong, LI Shu-yi, LAN Pei-ling, LIAO Xin-rong

Guangdong Institute of Eco-Environmental and Soil Sciences, Guangdong, Guangzhou 510650, China

Abstract: The primarily study on soil water properties of latosol under Eucalyplus in Leizhou Peninsula was discussed. It was showed that, compared with the latored soils under zonal natural vegetation, soil water properties of neritic sedimentary latosol under Eucalyplu was characterized by lower in water infiltration rate , in water-holding ability (being less in holded water under the same suction ),in water supplying ability (being less in released water content under same suction); soil water properties of basalt latosol under Eucalyplu was characterized by higher in water-holding ability, but lower in water infiltration rate and water supplying ability. It was found that by path analysis, that the lower in clay and l OM. content might be the main interior factors leading to lower water-holding ability and lower water supplying ability respectively for neritic sedimentary latosol under Eucalyplu ; that higher water-holding ability but lower water supplying ability in basalt latosol might be mainly caused by higher clay content and lower OM. Content for basalt latosol .

Key words: Leizhou Peninsula; latosol under Eucalyplus ; soil water properties

表６ 各变量通径分析的决定系数　

因子

x 1

x 2

x 3

x 5

x 12

x 13

x 15

x 25

误差

决定

系数 0.315 0.223 0.161 0.053 -0.216 0.176 0.056 0.085 0.173

0.3×105 Pa 持 水容量

次序 1 2 5 8 3 4 7 6

因子

d 1

d 2

d 4

d 5

d 12

d 13

d 15

d 25 误差

决定

系数 0.156 0.207 0.018 0.169 -0.147 0.013 0.070 0.147 0.412

15×105 Pa 持 水容量

次序 3 1 7 2 4 8 6 5

因子 d 1

d 2

d 3

d 12

d 13

d 15

d 23

d 25 误差

决定 系数 0.335 0.127 0.450 -0.168 0.303 -0.010 -0.067 -0.012 0.045 有效

持水 容量

次序

2

4

1

5

3

8

6

7