全 文 ： ；一 f
第 l5卷 第 4
千军，增 ， 跚
态 学 报
1 g 9 5年 l 2月 ACTA ECOLOGICA SINICA
V0Ll5．No 4
Dec．．1 g 9 5
南方东部丘陵区季节性干旱
成因及其对策研究
． 堡 垫． 张桃林
(中国科学院南京土壤研究所 ，南京 ．210008)
} ’＼，、S27午
，、 捕 要 车文着重从气幔和土壤阿方面撵讨红壤丘I萃区土壤季节性干旱的成困。研究结果表明．红壤特
厂 l 殊的水分物理性质和该区特定的太气一土壤一植物系坑水分运动模式的综合作甩是红壤季节性干旱的主
要成因。认为丘陵红壤的土壤水分管理应从土壤结掏改良和梆调气幢一土蕈关系两方面A手．通垃 合理的
耕作技术和建立台理的利用方式体系．改 土壤结掏．利用探层土壤水分，从而选封提高土壤水分利用率
和抗旱、避旱的目的·复音农林业和免耕疆盖拄术对红壤水分具有显著的谓节作用．
词I 暑 · ’ ‘ 干罕
南方东部丘陵区包括我国东南 lO个省(区)全部或部分。山区、丘陵各占总面积的 38 。
红壤是该区的主要土壤类型 ．其中浙、赣、湘、闽、两广、琼等 7省(区)土地面积的 45 为低丘
红壤 ，面积达 45万 km ”。虽然该区水热资源丰富，年降水量可达 1200-2500mm，但雨量分
配不均，伏旱、秋旱频繁。干旱已成为农业生产的重要障碍因素之～。 ，严重妨碍着红壤旱地
巨大的光温资源潜力的发挥
研究土壤资源的水分特征及其对水分的调节利用能力，对制定防旱、避旱和抗旱的农业技
术措施有重要的意义。本文根据近年来对低丘红壤的土壤水分特征的研究结果，从气候一土壤
等方面探讨红壤丘陵区季节性干旱的成因，并提出该区防旱、避旱和抗旱的农业技术对策。
1 季节性干旱的土壤因素
1．1 红壤的土壤水分库容
红壤总库容是指其剖面中容积孔隙的容量 。 。若以 30kPa时土壤含水量计算 1m土体可
容纳的水分总量作为贮水库容、 大于 1500kPa吸力时土壤水分 的容纳量为无效库容 ，则有
效库容量为 30kPa至 1500kPa闻的土壤贮水量。由表 1可见，红壤的总库容为 482．8ram．略低
于相同质地的东北黑土、华北潮土．略高于黄土母质发育的褐土；贮水库容与褐土相当，略低于
黑土和潮土，但有效水库容只是它们的一半左右；o一20cm，o一50cm，0—1OOcm土层土壤有效
水库容分别为 21．5，48．1和 104．2ram，均为贮水库容的三分之一。由于影响库容的主要 因素
是土壤质地和土壤结构状况 “ ，一方面红壤高度发育的微团聚体及其所构成的通气孔隙使
其通透库容较大，贮水库容较小，另一方面微团聚体内所吸持的水分也占据了部分库容(为无
效库容)，加之红壤的粘粒舍量高，而粘粒吸附水又多为无效水，因而红壤有效水库容较小 ．使
其较潮土、黑土和褐土更易受到干旱的威胁。
*车研究为 八五 攻关专题‘85 0 c)9叫一11)和国家自然科学基金项目(493710341的弗分工怍
林抗生参加了丰研究的初期工作．粱音协助稚廿数据的处理工作．在此一并致谢
收 稿 日期 {1994 O1 z0、修改 稿收到 日期 ：1994 09 02．
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414 生 态 学 报 15卷
1．2 红壤的水分保持、释放特征
表 2 两种#地土壤水分特征曲线拟台方程 ‘
Table 2 Sim ulation of soil water characteristic c under two forest systems
* 单位 为 g／kg．S单 位为 hPa
Unit ，g，kg； hPa
表 3 两种#地不同土层释放 80 有效木时的土壤木吸力(kPa)
Table 3 Soil water suction tO rlease 30 of lie available
water in different horizons under two forest system s
土壤水嗳力 Sol suction(k )
土 壤层孜 ’Soil ho~zon
茶园 土壤 So il in cea garden 1180 l120 1020 1020 11 30
稀斑马尾樵林土壤 Soil in sparse s [<)rest 830 920 420 1060 1110
*参见表 z Seetabl+2．
土壤水分特征曲
线表征土壤水分保持
和释放过程中其含水
量与 水势 的相 应关
系。压力膜测定法测
定相邻 茶园、马尾松
稀疏林地土壤水吸持
力与土壤含水量的关
系，得到水分特征曲
线 的拟 合方 程有 2
种：0=4×S 和 口=
n—b×logS(表 2)。
其中 0为 土壤 含 水
量， 为土 壤水吸力
(单 位 ：0，g／kg；S，
hPa)。 结 果 与
Carder。 和 杨 艳
生。 等人 研 究结果
一 致
若以亟积 j 。0
×dS表示 土壤有效
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4期 张 斌等 ：南方东部丘陵区季节性干旱成固及其对策研究
水库容，则当土壤水吸力为f时，释放的土壤有效水占有效水库容的比率R可表示拳：R
8>(dS／ O>(dS(3OO
的80 。马尾松林地土壤与茶园土壤相比，释放 80 的有效水时t值较小，表明马尾松土壤的
持水性更差，植物更易受到干旱的协迫。
表 4 2种林地土壤的比水容量(mI／lo Pa／g)拟台方程
Table 4 Stimulation 0f specific soil water volume
in two for4~t ym ms
*蠹见表 2．See table 2
土壤的水容量 表示单位重
量土壤增加单位吸力时土壤中释放
出的水分容量，定义为： =dO／dS。
有人根据 的大小将土壤有效水
区分为易效水和难效水 ’ “ 认为
C一为 10 的数量级范围时的土壤
水即为难效水。由 2种林地土壤的
比水容量方程(表 4)计算可知当土
壤吸 力达 200-500kPa时，2种土
壤 的 比水容量达 l0 数量级。因
此 ，红壤不但有效水库容小，有效水的释放又主要是在低吸力段，而且其有效水中难效水比例
大。可见这些土壤水分特征是红壤上植物更易遭受干旱威胁的主要土壤原因。
2 季节性干旱的红壤水分循环因素
红壤丘陵相对高度一般为50—100m，地下水补给少，土壤水分主要来自于降水。该区降水
月份 Month
图 1 凡工蚰林地表径流季节性动态
Fig l Seasonal dynamics。f⋯ 0『f
in artificia[young gre,wth
0 集中在 4 6月，占年降水量的 67 。1985
： 1 990年何园球“ 在江西鹰潭坡度为 10度的坡
地上的研究结果表明，若以降水量为 i00 ，则
林冠截 留、地表枯叶保蓄、地表径流、土体吸收
j 降水分别占 3．6 -18．7 ，1．4 -18．7 ．
5．4 -51 和 39 一51．8 ，土体 90cm处渗
漏水占 8．5 -12．6 ，而且不同林型间存在
： 着很大的差异。同时，地表径流呈强烈的季节性
媾j (图 1)。虽然 7月份的降水量为 200mm左右 ，
低于 3—6月份的月阵水量 ，但因 7月份降雨次
数少，降雨强度大 ，所 以，其径流系数却高于
3— 6月份 。
土壤渗透速率决定了土壤接纳降水的能
力。该区高能雨滴打击表土，使其破碎阻塞微团聚体间的孔隙 ，形成表土(0—2cm)结壳 ，使
表土容重增至 1．3一1．49g／cm ，大于心土层和底土层。因而 ，表土层(0—20cm)的渗透系数
K-o为 4．08cm／h(K 。为水温 10"C时的渗透速率)，明显小于心土层(20-60cm)的 19．4cm／h和
底土层(60-80cm)的 17．Ocm／h 。可见，表土较低的 K 。值是阻碍降水入渗，造成地表径流严
重(尤其是在降雨集中的 4—6月份)的主要原因之一。另一方面，由于表层以下土壤的 K 。较
大，降水一旦进^土体．其水分一般运动较快，可在深层贮存起来。不过，由于 7月份以后长时
r瑚呈 曹目瞄目 詈 目嚣辑饼繁t
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生 态 学 报 L5卷
间无降雨(一般在 30 6Od)，加之 7月份降雨
又多呈暴雨形式，径流系数较大。因此，土壤干
旱十分突出。
此外 ，红壤土体中大量存在的稳定性微团
聚体 ，也使毛管孔隙及其贯通性 发育。因此，
旱季红壤表层土壤水因强烈蒸散而迅速失水
时，心层土则会很快形成“自然幂” ，抑制底
层土壤水分的上行运动。从而形成了红壤独特
的土体贮水构造动态 。笔者在低丘花生地上利
用 中子测水仪监测土壤水分的结果表 明(图
2)：坡地红壤表层土壤含水量变化呈强烈的季
节性 ；深层土壤含水量大于表层，但变幅较小
此外，受丘陵地貌的影响，土壤水分具有明显的
侧渗及再分配的坡地水分运动特征，土壤水分
贮量在坡地不同部位存在显著的空间差异(表
5)Ⅲ ]
0．3 15 1B b_r D．3 be
30 25 20 15 l0 5 0 5 10 16 20 25
土曩水分音量 Wster content( )
T 。 。嚣 ∞‘ cn■ _ ⋯ 一
图 2 红壤早坡地花生地不同层次土壤水分含量动态
Fig 2 Dynamics of soil wai~21-&mntent in
different horizons peanut upland
表 5 低丘红壤土壤贮木量(mm)的坡地空间变异(1987—1989年)
f曲 l 5 Spatial 址i0n 钟 iI W ~ttr st们 agt‘ Tn) 8 hill land
*根据何 囤球””资料整理 (监 丘 陵坡厦 8- 10。，坡长 50m)
Origlna[data from Fie~u~nqiu：Ⅲ (a hiI1 with ~lope 8— 10 and SOre 10ng】．
因此，由于红壤独特的物理结构，尤其是剖面 自上而下土壤渗透速率差异，形成其特殊的
土壤水分贮量动态 ，旱季时下层土壤水分的上行运动 畅，形成了红壤特殊的土壤水分循环特
征，这是丘陵红壤浅根作物易遭受干旱协迫的土壤内在因素。而低丘红壤的水分循环的强烈的
季节性 ，加副了低丘红壤 区的季节性干旱。
3 红壤的水分管理
以上分析表明．红壤特殊 的水分物理特性和低丘红壤区特定的土壤谁 物 大气连续体中
水分运动模式的综合作用是导致红壤季节性干旱主要的成因。因此低丘红壤的土壤水分管理
首先应从协调气候-土壤关系和改善土壤结构两方面人手 ，提高植物土壤水分利用率，从而达
到抗旱、避旱的目的
3．1 复合农林业 (Agroforestry)技术
茶园土壤和稀疏马尾松林土壤有效水剖面特征研究结果表 明(图 3)：稀疏马尾松林地土
喜^vj苣等 暮田 鞋 州
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I期 张 斌等：南方东部丘陵区季节性干旱成圆及其对策研究 417
壤剖面 ∞一70cm处含砂量较大，其它层次土壤物理结构基本相同 所以 2种林地土壤的田间
持水量和凋菱含水量剖面的中部存在差异；2种林地的剖面的有效水范围自上而下呈下降趋
势，但是，茶园土壤的有效水范围大于稀疏马尾松林土壤，且茶园土壤 lm 以上各土层土壤的
有效水变化小于稀疏马尾松林土壤；说明不同的林业利用方式对深层土壤水分的有效性有一
定的影响 因此，可将林木引入农业土地利用中来，解决土壤季节性干旱问题。
J992 199~"
月／夭 Moath／~
图 3 2林地土壤有效水削面
Fig 3 The profile of available w~teT in two forest systems
复合农林业。 是指在同一土地单元上 ．有意识地把树木或灌木与农作物以空间或时间序
列结合起来 ，以便木本和非木本植物获得有效的生态和经济上的相互影响而建立的一种土地
利用方式。中国科学院红壤生态站的试验表明：农林间作系统比纯林或作物单作，土壤氮 、瞵、
钾全量及有机质均略有提高；土壤有效水含量增加了 1 一2 ；经济效益提高了 29 一158
(表 6)“ 。
表 6 农林问作的木肥效应
"fable 6 Effects ef alley cropping system On soil w=ter and fertility
- 农作物是花生；林木是南酸枣
Th crop is p~anut and the t is Choerospondias axallaras
，^‘ 。gi 童．≥ ■ *群
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4l8 生 态 学 报 l5卷
复合农林系统通过林木的深根系利用深层土壤水分和养分，或者通过其死亡的根系等有
机体改善土层间的毛管孔豫结构，有利于深层土壤水分的上行。但是有关树种的选择、林木与
作物之间的关系、以及这种利用方式对红壤水分的调控机理仍有待进一步深入的研究
4．3 覆盖技术
覆盖包括残茬覆盖、秸秆覆盖、活体覆盖以及塑料薄膜覆盖 覆盖物在雨季具有防止雨滴
的剧烈打击．有利降水的入渗 ；在旱季，可以降低地表温度 ，减少土壤水分蒸发；同时除了塑料
薄膜覆盖外 ，覆盖物都参与了土壤养分再循环，有利于良好土体结构的形成；另外 ，覆盖物还为
土壤动物 、土壤微生物提供适宜的生境，使其参与促进底层土壤水分向上运动。但是，覆盖技术
在红壤旱地上的应用还较少 。已有的研究结果。 表明以秸杆为覆盖物的免耕覆盖技术使低
丘红壤出现凋萎含水量的次数比常耕少 36 ，地表最高温度大于 4oc的次数仅为常耕的一半
(表 7) 马渭俊等人。”的研究结果也表明：玉米生育期间，秸杆覆盖、活体覆盖分别比对照减少
径流量 182mm和 89ram；减少蒸发量 234mm和 144ram；增加渗漏量 187ram和 65ram。
表 7 覆盖技术对土壤水分及土壤温度的调节作用。”
Treble 7 Effects of mulching and he．tillage 0Ⅱsoil wmter and j l temperature．
5 结语
红壤特殊的水分物理性质和红壤区特定的土壤一植物一大气系统水分运动模式的综合作用
是红壤季节性干旱的成因。红壤有效水库容小是其易遭干旱协迫的一个重要的土壤原因；而土
壤水的含量在低吸力段很窄的范目内迅速下降．当土壤吸力在 410一l18OkPa时 ，土壤已释放
其 80Uo的有效水 ，则是红壤上植物易遭干旱的另一重要土壤因素
低丘红壤区降水的季节性 ，特别是 7月份的暴雨是造成 7月份及其以后几个月土壤干旱
加剧的重要气候因素 红壤独特的物理结构 ，使接纳的降水较易下行，但干旱季节 ，表层土壤失
水时不易得到下层土壤水分的补给；同时，山丘土壤水分的空间变异使得其不同部位受旱程度
不同 红壤的这些水分循环特征更加刚了其季节性干旱。
红壤的土壤水分管理应从改良土壤结构和协调气候一土壤关系两方面人手 ，通过合理的耕
作技术，改造土壤结构，扩大土壤有效水分库容，拦截和接纳更多的降水 通过建立合理的利用
方式体系 ，引进深根系植物，利用深层土壤水分，或使表层土壤得到底层水分的补给，提高土壤
水分利用率。
参 考 文 献
1 席 承藩 (主编)南方 山 区的 出路 北 京 ：科学 出版社 1990，l一2
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4期 张 斌等：南方东都丘陵区季节性干旱成囡厦其对策研究 419
2 张桃捧 ，赵其国，张斌．我国热带亚热带持续农韭的土地利用管理．中国科学院红壤生态实验站主编．红壤生态系统研究
<第二 集 )南 昌：江西 科学技 术出版 社．1993 rl一7
3 鲁如坤 持A农业与红壤的开发利用 中国科学院红壤生态实验站主编，红壤生态系统研究 (第二集)t南昌t江西科学技
术 出版社 l993，8一l5
4 L ，R．Soil surfacemanagementintropicsforintetsivelanduse and high sustainable production．A inSailSci 1986，5：
l- 94
5 程云生，姚贤良等译．土壤厦土质物理性质测定方法<^ B| ⋯ 等著)．北京c科学出版社．1965
6 撬贤 良．许秀云，于德菩．红壤的库 窖厦其对抗旱性能的髟响．见t中国科学院红壤生态实验蛄主编，红壤生态系统研究
<第二集)．南昌：江西科学技术出版社．1993，262-268
7 中国科学院林韭土壤所．中国东土壤 北京 ：科学出版社 l990
8 中国科学院水土保持研究所等著．华北平原土壤．北京 t科学出版社．1962
9 赵聚宝，棒旭荣 晋东南地区农田土壤水丹状况厦水丹糖尹F特征．中国农业科学，1992，25(6)：l一8
lo 橇贤良 我国红壤物理研究近况厦展望．中国科学院南京土壤研究所蝙．李庆遵与我国土壤科学的发展．南京 ：江苏科学
出版杜 l993，57— 64
l1 许秀云，姚贤良 红壤生态站土壤物理性质研究 土壤 ，1990，2：60—65
l2 Garder W R al Post irfigation movement 0f soil waterI1．Redistribution．W4f盯 Res~ ces hj．1970，6<3)1851— 861
l3 杨艳生．侵蚀土壤和某些物质的持水容量．水土保持学报，1990，l： 3—79
14 庄季砰．土壤低吸力段持水性能及其与旱期土壤干旱的关系研究．土壤学报 ．1986．23(4)：鲫6—313
l5 陈志雄等 中国几种主要土壤的持水性质．土壤学捂 ．1979，16(3){z77—281
l6 何园球 红壤丘陵水分养分循环特点与资源的合理利用．中国科学院红壤生态实验站主编 红壤生态系统研究 (第二
集 )．南昌 }江西 科 学拄术 出版杜 i99 3，2l 223
17 何园球，芏明珠 低丘红壤出动态与元簟浓度特征．中国科学院红壤生卷实验站主编 红壤生态系统研究(第一集)北
京 ：科 学 出版社．1992．170一 l78
l8 张斌 ，维挑#．翟玉顺 南方红壤区的农业景理持征与农韭布局 长江靠域赘_潦与环境．1993，2<4)：325—310
19 王明璩 红壤丘陵医生态环境退化丑治理对策 中国科学院红壤生态实验蛄主编 红壤生态系统研究<第二集)，南昌 江
西科学 技术 出版社．1g93，gz一 9 7
20 张斌 ．张挑林 新垦红壤旱地耕作削度的比较研究 中国科学院红壤生态 实验站主编．红壤生态系统研究(第二集)，南
昌 ：江 西科 学技术 出版杜 1993，1l8— 124
2l 马谓谊 ．文化一 滇中高原红壤旱地水丹平衡定位研究 土壤学捂，1990，27(3)t 325—334
CAUSE 0F SEAS0NAL DRAUGHT F0RM AT10N AND STRATEGY
0F THE EASTERN HILLS IN S0UTHERN CHINA
Zhang Bin Zhang Taolin
ship among the climate，soil and plant+the present paper reveals that the seasonal draught of
the soils are due to the special soil water characteristics and the specific patterns of water
movement under the integrated effects of local soil，plant and climate．The results show that．
to avoid from or fight against seasonal draught in eastern hilly red soil region of South
China·the soil water management should aim at ameliorating red soil structure and improving
relationship of soil and climate through proper soil management techniques and establishing
proper land use systems in order to llSe deep water in the soil．Besides，agroforestry tech—
niques and mulching with minimum tillage have exerted a profound effect on the adjustment
of soil water regime．
Key words：eastern hilly red soil region in South China，soil water physics，to avoid from or
fight against drought．
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