俞望杰，方维萱，3

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093；2.北京矿产地质研究院，北京 100012；3.有色金属矿产地质调查中心，北京 100012)



昆明海口磷矿山复垦区土壤含水量研究

俞望杰1，2，方维萱1，2，3

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093；2.北京矿产地质研究院，北京 100012；3.有色金属矿产地质调查中心，北京 100012)

[目的]研究不同条件下昆明海口磷矿山复垦区的土壤含水量，旨在为该地植被复垦提供科学依据。[方法]选择昆明海口磷矿山复垦区为试验区，分别测定不同植被条件下不同土壤深度、不同时间段、不同人为因素影响下以及降雨前后的土壤含水量。[结果]矿山复垦区0～80 cm土层土壤含水量差异不大；下午土壤含水量高于上午；果林土壤含水量高于蔬菜地；未翻耕地土壤含水量高于翻耕地，且翻耕后覆膜的土壤含水量较高；降雨1 d后的土壤含水量较高，降雨后土壤含水量较降雨前高出15%左右。[结论]复垦区土壤含水量与土壤深度、时间段、人为因素、降雨等条件有关。

复垦区；土壤水分；深度变化；时间变化；植被条件

土壤水分是土壤-植物-大气循环体的关键因子，更是限制植物生长的决定因子，而植物的生长水平又对矿山植被恢复具有重要作用[1-3]。因此，研究复垦区土壤水分的变化对矿山土壤水分管理和植被恢复工作具有重要的指导意义。前人对土壤水分在温度、植被、覆土、地形、气候和季节等方面的变化进行了大量研究[4-10]。然而，这些研究大多基于自然荒地或者种植土进行，对矿山复垦区的土壤水分变化规律研究不够系统和深入。笔者以昆明海口磷矿山复垦区为研究对象，对不同植被条件下不同土壤深度、不同时间段、不同人为影响因素及降雨前后的复垦区土壤水分变化进行研究，以期为矿山复垦区土壤水分保持和植被复垦提供科学依据。1材料与方法

1.1研究区概况云南磷化集团有限公司海口磷矿位于云南省昆明市西山区海口镇桃树箐办事处境内，平均海拔1 900 m，地理坐标为24.78° E，102.60° N。属于北亚热带高原季风气候，具有低纬高原山地季风气候特征。年均气温13.2 ℃，最冷月平均气温5.0 ℃，最热月平均气温19.0 ℃，极端最低气温-8.6 ℃，极端最高气温28.3 ℃，气温年较差10.6 ℃，日较差9.4 ℃。全年无霜期180～220 d。年平均日照时数2 200 h，年太阳辐射量515.05 kJ/m2。常年以西南季风为主，平均风速2.2 m/s。复垦区地区由于受山原地貌及热带季风下生物气候的影响，土壤多为地带红壤。土壤的成土母质主要是红色风化壳。自然植被属中亚热带植被，区域内有少量云南松、华山松、旱冬瓜、落叶阔叶等次生森林植被。同时，种植有花红、樱桃、李子、桃子、无花果、梨、枇杷等水果以及韭菜、茴香、苦菜、豌豆、马铃薯等蔬菜，开采地块大部分属灌木林地和荒坡。

1.2试验方法对昆明海口磷矿复垦区土壤含水量进行研究，通过文献资料收集、野外现场土壤含水量测定，研究不同植被条件下不同土壤深度、不同时间段、不同人为影响因素以及降雨前后复垦区土壤含水量变化情况。设7个试验点，即昆明海口磷矿复垦区的草药地3个点，樱桃林1个点，马铃薯地1个点，卷心菜地1个点和花红地1个点，分别测定7个点不同时间、降雨前后的土壤含水量。土壤含水量的测定采用表层土壤水分传感器(TRIME-PICO64/32：用于测量表层土壤含水量)和剖面土壤水分传感器(TRIME-PICO -IPH：用于测量深层土壤含水量)。测量时间在雨季3～5月份。分别在上午9：00和下午14：00采集数据，测量深度为0～80 cm。

2　结果与分析

2.1复垦区不同土层土壤含水量的变化由于马铃薯地的人为干扰因素小，因此不同深度土壤含水量的测定选取马铃薯地作为试验地。由表1可知，上、下午不同深度(0～80 cm)的土壤含水量为29%～30%，变化不大。这表明在矿山复垦区80 cm以下土层的土壤含水量基本无变化，复垦区土壤在垂直方向的水分运输较少。

表1马铃薯地不同土层土壤含水量测定结果

Table 1The determination results of soil moisture in different soil layer of potato field

%

2.2复垦区不同时间土壤含水量的变化从图1可以看出，在未得到水分补充的情况下，菜地和樱桃地的土壤表层含水量下午明显高于上午。从图2可以看出，在降雨后，菜地和樱桃地不同土层的土壤含水量也是下午明显高于上午。由此可推断，复垦区土壤含水量表现为下午高于上午。原因可能是下午土壤温度高、太阳照射强烈，植物的蒸腾作用加剧，开始关闭气孔维持水分，且土壤水分蒸发加快，造成浅层土壤的水分蒸发较快，下层土壤水分运输到上层进行补充。

图1　不同时间菜地和樱桃林地表层土壤含水量比较Fig.1　Comparison of surface soil moisture between vegetable field and cherry woods at different time

图2　菜地和樱桃林地不同土层土壤含水量比较Fig.2　Comparison of soil moisture in different soil layer between vegetable field and cherry woods

2.3复垦区不同植被条件下土壤含水量的变化植被类型不同，根系分布深度及密度有很大差异，从而使土壤的蒸发和植被的蒸腾不同，由此引起的土壤干燥化程度和土壤水分分布也不同。一般，生育期强，根系分布较深的植物，年蒸发蒸腾量大[11]。从图3可以看出，在未得到水分补充的状态下，马铃薯地和樱桃林地表层土壤含水量维持在14%～19%，且上午和下午的土壤表层含水量有较明显的波动，整体来看，樱桃林地土壤表层含水量高于马铃薯地。从图4可以看出，土壤含水量随土层深度的增加变化不明显，樱桃林地剖面土壤含水量明显高于马铃薯地。这说明相同条件下，复垦区林地浅层(0～80 cm)土壤含水量高于农地，这是由于复垦区樱桃林种植时间短，根系较浅，加之测量时间正处于樱桃林枝叶繁茂截留降雨能力强的季节，而马铃薯地植被覆盖程度低，截留雨水保水能力差。

图3　不同时间马铃薯地和樱桃林表层土壤含水量比较Fig.3　Comparison of surface soil moisture between potato field and cherry woods at diiferent time

图4　马铃薯地和樱桃林地不同土层土壤含水量比较Fig.4　Comparison of soil moisture in different soil layer between potato field and cherry woods

2.4其他因素对复垦区土壤含水量的影响

2.4.1土地翻耕对土壤含水量的影响。土地翻耕会影响土壤含水量，导致入渗率下降，降低降雨向土壤水分的转化率[12]。从图5可以看出，马铃薯地在下雨1 d后不同土层土壤含水量维持在30%左右，而花红地不同土层土壤含水量维持在22%左右。可见，经过翻耕的花红地土壤含水量低于未经翻耕的马铃薯地。

图5　马铃薯地和花红地不同土层土壤含水量比较Fig.5　Comparison of soil moisture in different soil layer between potato field and apple field

2.4.2土地覆膜对土壤含水量的影响。覆膜后土壤中的细菌、微生物数量增加，植物光合速率增加，能有效提高土壤含水量[13-14]。从图6可以看出，下雨1 d后菜地不同土层土壤含水量为34%左右，花红地不同土层土壤含水量为22%左右。可见，经过覆膜和翻耕的菜地土壤含水量明显高于只翻耕未覆膜的花红地。

图6　菜地和花红地不同土层土壤含水量比较Fig.6　Comparison of soil moisture in different soil layer between vegetable field and apple field

图7　降雨前后马铃薯地和樱桃地表层土壤含水量比较Fig.7　Comparison of surface soil moisture between potato field and cherry woods before and after rain

2.4.3降水对土壤含水量的影响。从图7可以看出，降雨前马铃薯地和樱桃地上午的表层土壤含水量为15%左右，下午表层土壤含水量为17%左右；降雨后马铃薯地和樱桃地上午表层土壤含水量为30%左右，下午表层土壤含水量为31%左右。降雨前后下午的表层土壤含水量相差15%左右。3结论

该研究结果表明，矿山复垦区浅层(0～80 cm)土壤含水

量在土壤深度上并无明显变化；不同植被条件下的土壤含水量1 d中的变化表现为下午的土壤含水量高于上午；果林土壤含水量高于蔬菜地；未经翻耕的土壤含水量大于翻耕过的土壤，翻动后覆膜的土壤含水量较高；降雨1 d后土壤保持较高含水量(30%左右)，降雨后土壤含水量较降雨前高出15%左右。

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On Soil Moisture in Reclamation Area of Haikou Phosphate Mining Site, Kunming

YU Wang-jie1,2, FANG Wei-xuan1,2,3

(1. School of Land and Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650093; 2. Beijing Institute of Geology for Mineral Resources, Beijing 100012; 3. China Non-ferrous Metals Resource Geological Survey, Beijing 100012)

[Objective] The aim was to study soil moisture in reclamation area of Haikou phosphate mining site in Kunming, to provide scientific basis for vegetation reclamation. [Method] Soil moisture in different vegetation conditions, soil depth, time periods, human factors, before and after precipitation were determined in reclamation area of Haikou phosphate mining site, Kunming. [Result] The results showed that: mine reclamation area shallow(0-80 cm) soil moisture content have not change clearly with the depth increase; the soil moisture content in afternoon is higher than that in morning; the soil moisture content in fruit jungle is higher than that in vegetable field; the soil moisture content in without plowed field is higher than that in plowed field, and the soil moisture content in plastic covered field is higher than the field which without covered; soil moisture maintains the high content after a day of rainfall, and the soil moisture content is about 15 percent higher than before. [Conclusion] Soil moisture in reclamation area is related to soil depth, time, human factors, precipitation and so on.

Reclamation area; Soil moisture; Depth variation; Time variation; Vegetation condition

科研院所创新能力专项资金项目(2014EG115019)。

俞望杰(1992- )，男，浙江宁波人，硕士研究生，研究方向：应用地球化学。

2016-05-12

S 152.7

A

0517-6611(2016)17-163-03