太湖地区主要水稻土水力特征及其影响因素1吴华山陈效民叶民标吴华强施恩培（南京农业大学资源与环境科学学院，南京210095）E-mail:xmchen@摘要：本文主要研究了太湖地区三种主要水稻土（白土、黄泥土和乌栅土）的水分特征以及影响因素，通过田间和室内试验得出了各种土壤每一土层的容重、质地、有机质、土壤团聚度、土壤结构系数和土壤水分特征曲线，比较了三种主要水稻土类型的土壤基本物理性质和水分特征状况，并根据水分特征曲线得出了这三种土壤的田间持水量、有效水含量和萎蔫系数。
结果表明：土壤田间持水量和有效水含量均与容重呈极显著的线性负相关，有效水与土壤粘粒含量也呈显著的线性负相关；而土壤的田间持水量和有效水含量与土壤有机质、结构系数、团聚度呈极显著的线性正相关，但萎蔫系数与质地呈显著的线性正相关性。
关键词：太湖地区土壤水分特征影响因素1.引言土壤具有保持水分和传导水分的能力，这种能力决定于土壤的水力学性质[1]。
对于某一地区的水土流失和溶质运移规律及其预测模型的研究而言，土壤的水力性质是十分重要的土壤水分参数之一。
土壤田间持水量、萎蔫系数和土壤水分特征曲线等等是反应土壤水力学性质的重要因素。
土壤水分特征曲线是描述土壤含水量与吸力（基质势）之间的关系曲线。
它反映了土壤水能量与土壤水含量的函数关系，因此它是土壤基本水力特征的重要指标[2]。
本文选择了太湖地区三种主要水稻土，分别研究了它们的土壤基本性质和水分特征曲线，分析了水分特征及其影响因素，为进一步研究太湖地区土壤水滞留与运移、水土保持和土壤水分的管理提供科学依据。
2. 材料与方法2.1 供试土样本试验采取了太湖地区三种主要水稻土，分别是宜兴的白土、常熟王庄的黄泥土和常熟辛庄的乌栅土。
宜兴白土：按自然发生层采样分为0—12 cm、12—20 cm、20—29 cm、29—55 cm、55—100 cm 共5 层，120cm 无地下水。
常熟王庄黄泥土：按自然发生层采样分为0—15 cm、15—25 cm、25—65 cm、65—100 cm 共4 层。
采样点地下水位110cm，水位比较高。
常熟辛庄乌栅土：按自然发生层采样分为0—15 cm、15—28 cm、28—42 cm、42—70 cm 共 4 层。
采样点地下水位65cm，非常高。
2.2 研究方法————————————————本课题得到国家自然科学基金项目（40371055）和高等学校博士学科点专项科研基金（20030307018）资助。
12.2.1基本性质的测定：土壤容重用环刀法测定；土壤质地用吸管法测定；有机质用重铬酸钾外加热法进行测定；结构系数和团聚度用《土壤理化分析》一书中土壤微团聚体的测定方法进行测定[3]。
2.2.2土壤水分特征曲线的测定：按土壤层次用容重圈（直径为5cm，高为3cm）直接在田间采取原状土样，每个土层5 个重复。
在土样取回后，饱和24h，称重得环刀加饱和土重，将称过的样品放入压力膜仪的陶土板上，在0.1×105Pa、0.3×105Pa、0.5×l05Pa、l.0×l05Pa、3× l05Pa、5×l05Pa、15×l05Pa 共7 个不同的压力下测定土壤含水量，并在15×105Pa 级平衡后，将土样及环刀放入烘箱，在105℃的温度下烘至恒重，最后得出在饱和至烘干后及各压力下的土壤含水量，用各含水量和所施加的各对应压力作出土壤水分特征曲线[4]。
3 结果与讨论3.1 土壤的几种基本性质表 1 是通过上述几种方法测得的三种水稻土各土层的基本性质。
从表中可以看出表土层的容重最小，而且团聚度和结构系数也是表土层最高，有机质含量也呈现这种趋势。
从三种土壤的粒级含量来看，上层土壤的粘粒含量较低，基本呈从上往下逐渐升高的趋势，从对这三种土壤的粘粒含量比较可以看出，白土的粘粒含量比较低（除母质层外），乌栅土的粘粒含量最高。
表 1 三种土壤的几种基本性质土壤类土层深度容重孔隙度团聚度结构系数有机质含型(cm) (g/cm3) (%) (g/kg) (g/kg) 量(g/kg) 粘粒粉砂粒砂粒0-12 1.33 49.81 43.32 81.7 25.72 186.1 472.2 341.712-20 1.4 47.17 32.18 71.5 26.39 192.6 545 262.4白土黄泥土乌栅土20-2929-5555-1000-1515-2525-6565-1000-1515-2828-4242-701.61.481.491.121.231.421.391.041.281.431.2239.62 19.3844.15 22.5543.77 20.6453.58 40.5346.42 30.3347.55 31.5151.7 38.6546.04 23.6455.09 25.3461.4960.9363.4884.1680.6870.5665.9780.8977.0161.0660.9814.365.347.636.1517.1912.588.0640.7229.0619.2314.66249.3 262.8 487.9276.7 508.3 215418.4 145.6 436310.7 390.7 298.6299.2 399.7 301.1445.7 350.4 203.9349.4 379.5 271.1326.1 446.5 227.4361.9 452.5 185.6401.2 506.1 92.7405.2 582.1 12.73.2 土壤水分特征曲线表 2 是根据测得的水分特征曲线数据，饱和含水量是在0 Pa 压力下的含水量；田间持水量是在压力为0.3×105Pa 时的含水量[5,6]；萎蔫系数即是压力为15×l05Pa 时的土壤含水量；有效水含量即是田间持水量减去萎蔫系数的差。
从表 2 可以看出各种土壤的表层有效水含量均最高，并随土壤剖面的加深而逐渐下降（乌栅土的底层除外）。
白土各层的有效水变- 2 -化很大，从58.54-206.98 g/kg，黄泥土和乌栅土各层土壤有效水变化较小，分别为76.45-132.23 g/kg 和87.39-172.73 g/kg。
土壤水分特征曲线表示土壤水的能量状态和土壤水的数量之间的关系。
因此，它反映了土壤持水的基本特性[7]。
从图1-图3 三种土壤的水分特征曲线比较可以看出白土的水分特征曲线比较复杂，在土壤水吸力在 1×l05Pa 之前容重越小的含水量越大；白土层容重最大，该层的含水量在任何吸力下都处于最低点。
黄泥土和乌栅土也是容重越小的土层含水量越高，而且其各土层含水量的大小顺序并没有随土壤水分吸力的变化而改变。
当土壤水吸力大于l.0×l05Pa 时除白土层外的四层的曲线发生了交错。
这是因为白土各土层的质地差异较明显，尤其是粘粒含量变化很大。
土壤颗粒越细，其表面积越大，垒结起来之后形成的孔隙也就愈小，这样对水的吸持能力就越大[8]。
从水分特征曲线还可以看出，粘粒含量低的表土层土壤水分含量随土壤吸力的增加而下降比较急剧，粘粒含量高的底层水分含量的变化比较平缓。
黄泥土和乌栅土的水分特征曲线比较相似，这两种土壤的水分特征曲线没有相互交错的现象，这是因为这两种土壤剖面各层的粘粒含量相对都比较大，而且各层之间粘粒含量变化比较小。
但也可以看出粘粒含量稍低的表土层土壤其曲线在l.0×l05Pa 之前的变化幅度比其它土层的大，而粘粒含量高的土层其水分特征曲线变化相对比较平缓。
表 2 三种土壤不同土层的水分特征土壤类型土层深度(cm)饱和含水量(g/kg)田间持水量(g/kg)萎蔫系数(g/kg)有效水含量(g/kg)白土黄泥土乌栅土0-1212-2020-2929-5555-1000-1515-2525-6565-1000-1515-2828-4242-70397.81335.75250.58315.58282.45457.64362.68294.82320.79532.67365.87327.19399.12338.90 152.93290.34 161.36219.83 123.35279.93 219.94264.65 213.06344.32 239.02304.34 218.70232.90 168.21275.78 213.21405.17 274.56307.22 228.88286.87 216.45357.11 262.48- 3 -206.98142.34104.1772.3458.54132.23107.2981.5676.45172.7396.4387.39114.85图 1 白土不同土层的水分特征曲线图 2 黄泥土不同土层的水分特征曲线图 3 黄泥土不同土层的水分特征曲线3.3 影响土壤水力特征的因素3.3.1 容重经过统计分析容重与田间持水量（即压力在 0.3×l05Pa 时）呈极显著的线性负相关性， 相关系数 r=-0.9167（n=12）（图 4）。
容重的大小影响着土壤孔隙度的大小，容重小的土壤 其大孔隙较多、毛管作用较强，因而含水量增加。
随着压力的增加，其容重与该压力下的含水量的相关性逐渐减小，萎蔫系数与容重的相关系数也为极显著的线性负相关性，相关系数 r=-0.7391（n=12）（图 5）。
图 4 不同土层容重与田间持水量之间的关系图 5 不同土层的容重与萎蔫系数之间的关系分别对这三种土壤进行统计分析表明，黄泥土和乌栅土的容重和有效水含量均有显著的- 4 -负相关关系，但白土没有这种关系。
这是因为黄泥土和乌栅土各土层的质地相差不大，所以 它们各土层的容重与该土层的有效水含量相关性就比较显著，而白土各土层的质地相差很 大。
这也表明即使容重相同的情况下，不同类型土壤的有效水含量也有着显著的差异。
3.3.2 粘粒含量质地中的粘粒含量对土壤的持水能力有较大的影响，当土壤水吸力发生变化时，质地越 粘的土壤其含水量变化幅度越小。
经统计分析，虽然土壤粘粒含量越高，总体上其田间持水量就越大，但由于所试验的各土层的有机质、容重等因素相差很大，所以没有呈现显著的相关性。
但粘粒含量与萎蔫系数有比较显著的线性正相关关系，相关系数 r=0.6748（n=12）（图 6）。
这是因为在低压力水 头时（0-l.0×l05Pa ），水分的保持主要依赖于土壤结构和孔径分布，受到容重和孔隙度等的强烈影响。
而在高压力水头范围（大于 l.0×l05Pa ），土壤水的保持主要是由于吸附作用[9]， 而影响土壤吸附作用的主要因素是粘粒含量。