全 文 ：西北林学院学报 ２０１５，３０（５）：１３３～１３７
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
　　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－７４６１．２０１５．０５．２１
箭杆杨－乌拉尔甘草复合种植模式土壤水分特征研究
　收稿日期：２０１４－１１－２３　修回日期：２０１５－０１－１２
　基金项目：石河子大学优秀青年科技人才培养计划项目（２０１２ＺＲＫＸＹＱ－ＹＤ１２）。
　作者简介：唐诚，男，讲师，在读博士，研究方向：森林培育。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｎｇｃｈｅｎｇ１９８３＠１６３．ｃｏｍ
唐　诚，王　翠，杨　繁
（石河子大学 农学院，新疆 石河子８３２０００）
摘　要：以“箭杆杨－乌拉尔甘草”复合种植模式为研究对象，通过烘干称重法测定２种带间距模式
下不同月份水平及垂直方向土壤水分含量，研究其时间、空间变化特征。结果表明，垂直方向上，
０～２０ｃｍ土壤含水量最低，随深度增加，含水量逐步上升，窄间距模式各层土壤含水量低于宽间距
模式。水平方向上，离杨树行的距离越远，土壤含水量呈现出上升趋势，窄间距模式同样低于宽间
距模式。不同月份宽、窄间距模式各测点垂直方向土壤水分随着深度的增加土壤含水量也逐渐升
高。水平方向宽带和窄带都表现出在５月和８月含水量的波动性比较明显，而１０月含水量变化比
较稳定。
关键词：箭杆杨；乌拉尔甘草；复合种植；土壤水分
中图分类号：Ｓ７５３．５９　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－７４６１（２０１５）０５－０１３３－０５
Ｓｏｉｌ　Ｍｏｉｓｔｕｒｅ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｕｎｄｅｒ　Ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｉｎｇ　Ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　Ｐｏｐｕｌｕｓ　ｎｉｇｒａ　ｖａｒ．
ｔｈｅｖｅｓｔｉｎａ－Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ　ｕｒａｌｅｎｓｉｓ
ＴＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｃｕｉ，ＹＡＮＧ　Ｆａｎ
（Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈｉｈｅｚｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｈｅｚｉ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ８３２０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｉｎ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ａｎｄ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｏｎｔｈｓ　ｉｎ　ｔｈｅ
ｓｏｉｌｓ　ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｐｏｐｕｌｕｓ　ｎｉｇｒａ　ｖａｒ．ｔｈｅｖｅｓｔｉｎａ－Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ　ｕｒａｌｅｎｓｉｓ．Ｉｎ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｏｉｌ
ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　０－２０ｃｍ　ｌａｙｅｒ　ｗａｓ　ｌｏｗ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ，ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｇｒａｄｕａｌｙ　ｉｎ－
ｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｌａｙｅｒ　ｉｎ　ｎａｒｒｏｗ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｃｒｏｐｐｅｄ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｗａｓ　ｌｏｗｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｗｉｄｅ
ｓｐａｃｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ．Ｉｎ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｆａｒｔｈｅｒ　ｆｒｏｍ　ｐｏｐｌａｒ　ｌｉｎｅｓ，ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｉｎ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ，
ａｎｄ　ｎａｒｒｏｗ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒ　ｗａｓ　ｌｏｗｅｒ　ｔｈａｎ　ｗｉｄｅ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒ．Ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｏｎｔｈｓ，ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎ－
ｔｅｎｔ　ｏｆ　ｅａｃｈ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ　ｉｎ　ｗｉｄｅ　ａｎｄ　ｎａｒｒｏｗ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｇｒａｄｕａｌｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ　ｉｎ－
ｃｒｅａｓｅｄ．Ｉｎ　Ｍａｙ　ａｎｄ　Ａｕｇｕｓｔ，ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔ
ｗａｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｔａｂｌｅ　ｉｎ　Ｏｃｔｏｂｅｒ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｐｕｌｕｓ　ｎｉｇｒａ　ｖａｒ．ｔｈｅｖｅｓｔｉｎａ；Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ　ｕｒａｌｅｎｓｉｓ；ｉｎｔｅｒｃｒｏｐｐｅｄ　ｐｌａｎｔｉｎｇ；ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎ－
ｔｅｎｔ
　　杨树（Ｐｏｐｕｌｕｓ）是我国人工林的主要用材树种
和防护林树种之一［１］。杨树－甘草复合经营作为林
农复合种植模式的一种，既是一个特殊的生态系统，
又是一种特殊的经营模式。箭杆杨（Ｐｏｐｕｌｕｓ　ｎｉｇｒａ
ｖａｒ．ｔｈｅｖｅｓｔｉｎａ）是新疆干旱风沙区实施退耕还林工
程选择的乡土树种之一，在新疆适应性强，生长速度
快，木材产量高。乌拉尔甘草（Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ　ｕｒａｌｅｎ－
ｓｉｓ）作为重要的中药材，其经济价值潜力巨大。
杨树吸收根总量的８４％集中在土层４０～１００
ｃｍ处［２］。甘草根系在土层中分布的鲜质量比例看，
生长３年的甘草根系主要分布在０～５０ｃｍ深的土
层中，０～５０ｃｍ 土层集中了甘草根系总鲜质量的
９３．１７％，干质量的９２．８１％［３］。植被根系作为植被
吸收土壤水分和养分的主要通道，其分布空间直接
影响到植被拥有土壤水分和营养空间的大小［４－７］，复
合模式下不同带间距决定了地下根系的不同分布空
间，其林地土壤水分的垂直和水平变化特征存在着
很大差异［８］。
杨树－甘草复合模式下土壤水分如何变化，目前
鲜见相关报道。本研究从准噶尔盆地南缘“箭杆杨－
乌拉尔甘草”复合种植模式入手，研究２种复合种植
模式下土壤水分的时空变化特征，为这一复合种植
模式水资源的高效利用提供技术支持和理论指导。
１　研究区概况
试验在新疆生产建设兵团农业第八师１４９团
１４连（４４°４７′Ｎ、８６°０４′Ｅ）进行，该团位于新疆玛纳斯
河东岸，准噶尔盆地南缘，团场处于天山山前冲积平
原与古尔班通古特沙漠南缘交接处，地势东南高西
北低，东西宽２０．２７ｋｍ，南北长４１．７２ｋｍ，总面积
３４１．６ｋｍ２，海拔３３７～３５９．７ｍ。气候干燥，年平均
降水量１１７ｍｍ，年蒸发量２　７３１ｍｍ，日照总时间
２　７５２ｈ，平均风速２．７ｍ／ｓ，全年以西北风和北风居
多。试验地土壤类型为沙壤土，含碱性２％。该团
场水土资源丰富，拥有耕地１０　１２８ｈｍ２［９］。
２　试验设计与研究方法
２．１　试验设计
试验区栽植２年生杨树，株行距为１．５ｍ×１．５
ｍ，杨树栽植两行，杨树带与杨树带之间相距７．２ｍ
（图１）和１４．４ｍ２种模式（杨树种植同７．２ｍ，中间
甘草带为其２倍宽），带间种植甘草，地膜宽１．４５
ｍ，膜上宽１．２ｍ，膜间距２０ｃｍ。一膜种植４行甘
草，甘草株行距为０．０５ｍ×０．３ｍ。
图１　窄行种植示意图
Ｆｉｇ．１　Ｐｌａｎｔｉｎｇ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｎａｒｒｏｗ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ
２．２　研究方法
２．２．１　测点设置　窄行取样点设置：根据薄膜宽度
及甘草带宽，及滴灌带位置，设置６个采样点，分别
为两行杨树中间（测点１）；距离行间７５、１５５、２２５、
２９５、３６５ｃｍ和４３５ｃｍ，分别为测点２、３、４、５、６。宽
行取样点设置：根据薄膜宽度及甘草带宽，及滴灌带
位置，设置１１个采样点，分别为两行杨树中间（测点
１）；距离行间７５、１５５、２２５、２９５、３６５、４３５、５０５、５７５、
６４５、７１５ｃｍ和７８５ｃｍ，分别为测点２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１。
２．２．２　土壤水分测定　试验区降雨量极小，试验区
每１５ｄ灌水１次，灌水量为每次７５０ｍ３／ｈｍ２，每次
采样在灌水前２ｄ进行。
分别于每年５、８、１０月在各测点位置取样，土壤
样品的采集使用土钻采取，取样深度为０～１００ｃｍ，
每２０ｃｍ采集土样，重复３次。采集土样后现场用
塑料密封袋封装，尽快带回室内。土壤含水量测定
采用烘干称重法，烘干温度为１０５℃，烘干时间为１０
ｈ以上，烘干前后土重用高精度电子天平称量［１０］。
并同时在各样点埋入ＰＲ２－６土壤水分剖面测定仪
进行土壤水分测量。
３　结果与分析
３．１　２种模式土壤含水量总体特征分析
图２表明，垂直方向上，７．２ｍ、１４．４ｍ带间距
２种模式下土壤含水量在０～１００ｃｍ范围内，随着
土层垂直深度的增加各层土壤含水量逐渐升高。除
６０～８０ｃｍ层外，７．２ｍ带宽的各层土壤含水量都
低于１４．４ｍ带宽模式。
图３表明，水平方向上，不同的带间距影响到土
壤水分含量，窄行模式土壤含水量低于宽行模式。
杨树行间的含水量大于杨树下。宽行模式中，随着
离杨树带的距离越远，土壤含水量变现出增长趋势，
在１５５～４３５ｃｍ处于平稳阶段，４３５～７１５ｃｍ表现
出明显上升现象，说明宽带的中央位置土壤含水量
基本不受杨树带的影响。
４３１ 西北林学院学报 ３０卷　
图２　土壤水分垂直分布特征
Ｆｉｇ．２　Ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ
３．２　窄行不同时期土壤含水量变化
由图４可以看出，５月、８月、１０月间土壤垂直
含水量基本表现为随深度增加，含水量逐渐上升。５
月份杨树行间含水量大于杨树下，随着离杨树带距
离增加，含水量逐渐上升，但测点４（２９５ｃｍ）后规律
性不很明显，０～２０ｃｍ含水量下降，但其他各层则
先升后降。８月份随着水平距离增加，表现为升－
降－升－降的波动变化中，且波动幅度较大，１０月
份６个测点的土壤含水量波动不大。
对比不同月份土壤含水量，发现５月份的土壤
含水量较８月份和１０月份都大，这是因为５月份为
植物生长初期，土壤蒸发量小，杨树、甘草叶面积指
数较低，对土壤水分的需求也相对较小所导致，这与
马长明［１１］的研究结果相似。
图３　土壤水分水平分布特征
Ｆｉｇ．３　Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ
图４　窄行各月土壤含水量特征
Ｆｉｇ．４　Ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｎａｒｒｏｗ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｎ　ｅａｃｈ　ｍｏｎｔｈ
３．３　宽行不同时期土壤含水量变化
从图５可以发现，宽行模式下，５月份、１０月份土
壤含水量垂直分布规律性比较明显，表现为随着深度
增加，土壤含水量逐渐上升，８月份，各层土壤含水量
规律性不强，６０～８０ｃｍ和８０～１００ｃｍ在０～３６５ｃｍ
这个水平距离比较接近，随着离杨树带的距离增加，
６０～８０ｃｍ含水量大于８０～１００ｃｍ土层。
同一土层的含水量表现为随着离杨树距离的增
加，５月份为波动变化，８月份０～２０、２０～４０、４０～
６０ｃｍ　３层为波动变化，且基本为上升过程，６０～８０
ｃｍ和８０～１００ｃｍ　２层为上升趋势。１０月份土壤含
水量各层在水平方向上变化不大。
４　结论与讨论
影响土壤水分空间分布的因素很多［１２－１４］（土壤
类型、种植密度、灌溉量等），在林农复合模式中，林
木和农作物的耗水特性及其种植模式对水分分布空
间差异性有显著影响，本研究中，箭杆杨林龄较小，
根系分布范围浅而窄，甘草为人工播种２年生，根系
分布亦尚浅，杨树和甘草吸水主要在土壤０～４０ｃｍ
５３１第５期 唐　诚 等：箭杆杨－乌拉尔甘草复合种植模式土壤水分特征研究
图５　宽行各月土壤含水量特征
Ｆｉｇ．５　Ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｗｉｄｅ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｎ　ｅａｃｈ　ｍｏｎｔｈｓ
层，对下层土壤水分影响较小。总体来看，土壤垂直
方向上随着深度增加，土壤含水量逐渐上升。同一
垂直层窄行含水量低于宽行。水平方向上表现为离
杨树带越远，含水量逐渐上升。此结论与云雷［１５］的
研究结果一致，但与ＹＯＵ　Ｗ　Ｚ［１６］研究结论相反。
土壤水分季节动态受到地上植被的生长动态、
降雨量、灌水量、土壤蒸发等因素影响［１７－１８］。本试验
区位于沙漠－绿洲过渡带，４月份土壤解冻后，植被
开始生长，５月是植被快速生长期，８月是该区域气
温最高时期，土壤蒸发强烈，１０月气温下降，植物叶
片逐渐脱落，对土壤水分的利用程度下降。对比宽、
窄带宽模式不同月份土壤水分垂直方向的动态变
化，可以看到随着土层垂直深度的增加其土壤含水
量也逐渐升高。水平方向动态变化来看，５月和８
月含水量的波动性比较明显，而１０月含水量变化比
较稳定。
参考文献：
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櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲櫲
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ｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｉｕｒｎａｌ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｒａｔｅｓ　ｏｆ　ｗｈｅａｔ
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ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７，３４（２）：２５６－２６１．（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）
７３１第５期 唐　诚 等：箭杆杨－乌拉尔甘草复合种植模式土壤水分特征研究