（一）土壤水分监测

在缺水、少土、植被覆盖率低的岩溶山区峰丛洼地，由于地形地貌的复杂多变和小生境类型多样，土壤水分具有很大的时空变异性。因此，监测土壤水分的动态变化，对生态环境建设和农作物生长具有重要的现实意义。

1.不同土地利用方式下坡面土壤水分的动态变化

（1）土壤水势。不同利用方式下坡面土壤水势变化明显，都为强变异性，表明其易受外界环境条件的影响（表53）。由于地表植被覆盖，自然灌草丛和板栗覆草地土壤水势都相对较高，表明其保水性能较强。时序分析结果表明（1时间滞后距＝3d），自然灌草丛与板栗覆草两种土地利用方式既能促进雨水入渗又能减缓土壤水分的耗散，土壤水势对降雨响应的持续时间可达10d以上；而2003年复垦坡耕地由于种植有南瓜等匍匐植被，能有效减缓土壤水分的耗散，其土壤水势对降雨响应时间也较长；至于其他三种土地利用方式（蒸散作用较强的撂荒地、地表近似裸地且蒸发强烈的板栗和木豆），其土壤水势对降雨响应的持续时间相对较短，土壤水分易随天气的变化而波动（表54）。上述研究结果表明，板栗、木豆等生态经济林栽种早期因地表近似裸地而蒸发强烈，加上根系耗水较多，应注意采取一定的蓄水保墒措施。

表53 不同土地利用方式下坡面土壤水势的统计特征值（2004年5～9月）

表54 降雨对不同土地利用方式坡面0～20cm土壤水势影响的时效性（2004年5～9月）

（2）土壤水分。不同土地利用方式下，坡面浅薄土层（0～20cm）土壤水分层间差异不明显。统计分析结果表明，0～20cm土壤水分变化较大，为中等变异性（表55）。相对于近似裸地的板栗、木豆林地，自然灌草丛土壤水分含量较高，而撂荒地和复垦坡耕地土壤水分含量次之；至于板栗覆草，土壤水分含量并没有较大的提高，表明岩溶山区浅薄土层土壤水分的运移较其他类型区更为复杂。

表55 不同土地利用方式下坡面0～20cm 土壤水分的统计特征值（2004年5～12月）

2.洼地土壤水分的动态变化

土壤水分的变化主要受降雨和蒸散（发）过程的影响，其动态变化趋势与有效降雨量的变化趋势基本一致，尤其是表层土壤水分。玉米地和牧草地土壤水分都随土层深度的增加而增大，但变化幅度逐渐减小（表56）。与坡地相比，洼地0～20cm 土壤水分变异系数较低，表明其受干旱的胁迫较小，这与洼地土层深度相对较厚且接受坡面径流（包括壤中流）较多有关。

表56 洼地土壤水分的统计特征（2004年5～12月）

3.洼地土壤水分的空间变异性

（1）影响因素。在西南岩溶地区，旱季洼地土壤水分的空间格局主要受石丛和地形两个尺度环境因素的影响和控制。在土被连续分布区域，土壤水分具有较小的总体方差和较大的变程，土壤水分空间差异程度较小、空间连续性较好；而在石丛分布区域，土壤水分具有较大的基台值和较小的变程，土壤水分空间变异程度较高且空间连续性差（表57）。表明研究不同性质斑块土壤水分的变异特征时，需要不同的采样设计。

表57 洼地不同性质斑块土壤水分半变异函数理论模型及其结构参数

（2）尺度效应。岩溶地区洼地土壤水分具有一定的尺度效应。不同最小滞后间距条件下，变程具有随采样尺度增大而变大的特征（表58），表明当研究区域存在多重尺度的变异结构时，需要根据研究的目的和精度确定合理的采样尺度。

表58 不同采样尺度下洼地土壤水分变异函数理论模型及其结构参数

（3）初始含水量。湿润条件下表层（0～5cm、5～10cm）土壤水分均呈现弱变异，而干旱条件下表层表现为中等变异，干旱条件下土壤表层水分变异程度较湿润条件下大（表59）。湿润条件下土壤水分具有中等的空间相关性，变异程度较小，空间连续性较好，变程为55m 左右；干旱时则具有较强和中等程度的空间相关性，变异程度较大，变程仅约为10m，而且从两种含水量条件下土壤水分的层次变化上也表现出：土壤水分空间变异程度在一定条件下随平均含水量的升高而降低。表层土壤含水量的空间结构呈现出明显的各向异性特征，而且在不同含水量条件下，0°和90°方向的变异程度明显不同，表明随着土壤含水量的变化，控制各向异性的因素也会相应发生改变。

表59 不同含水量条件下洼地土壤水分空间变异性的比较

4.坡面土壤水分的空间变异性

表层土壤水分在坡面纵横方向上都具有明显的空间分布特征和变异规律，上坡含水量较高，中下坡则相对稍低，横向由于特殊的地形地貌条件使得变异程度较纵向大，偏相关分析结果显示土地利用方式和坡度是坡面土壤水分变异的重要影响因素（表60）。半方差分析揭示出坡面表层土壤水分具有明显的块金效应和较大的基台值，呈现中等或较强的空间相关性，表明土壤水分在岩溶坡面仍具有较好的变异结构和空间连续性，可以应用地统计学分析方法在该地区开展土壤水分空间变异研究，为退化生态系统的恢复重建提供理论指导。

表60 纵、横向土壤水分与各影响因子的偏相关分析

5.炮震扩穴和石坎填土对土壤水分的影响

岩溶山区种植果树不仅具有很好的经济效益，而且具有较大的生态效应，但其成活率受土层浅薄的影响较大。应用炮震扩穴和石坎填土技术定植果树苗木，能明显提高成活率。2002年3月在古周示范区应用炮震扩穴和石坎填土技术分别定植脐橙苗木1252株和393株，2002年12月19日统计成活率分别为96.7%和94.4%，而没有相应技术定植的脐橙苗木的成活率只有56.7%。由于炮震扩穴和石坎填土后脐橙苗根际土层增厚，各土层含水量明显提高（表61）。与对照地相比，炮震扩穴和石坎填土0～10cm土壤含水量分别增加21.9%和15.6%,10～20cm 分别增加17.2%和13.3%,20～30cm 分别增加16.1%和13.6%,30～40cm 分别增加14.8%和12.7%,40～50cm 分别增加16.4%和12.7%。

表61 炮震扩穴和石坎填土定植脐橙园各土层含水量（%）比较

（二）土壤养分监测

古周示范区土壤为红壤性石灰土，土层较薄，大部分低于60cm，且土层中常夹杂未风化的石灰岩碎屑。土壤质地黏重，易板结，土壤层次分化不明显，一部分为A-B-D型，另一部分为A-D型。土壤剖面中通常缺乏过渡层，在母岩和土壤之间，存在着软硬明显不同的界面，使岩土之间的黏着力与亲和力大为降低，一遇暴雨激发便极易产生水土流失和块体滑移。同时，由于地处亚热带湿润气候区，淋溶作用强烈，上层土体中的物理性黏粒（< 0.01m m）发生垂直下移，在下层土体中积累，从而造成土体上松（质地轻、通透性强）下紧（质地黏重、通透性差），形成一个物理性状不同的界面，这也容易导致水土流失的产生。2000年以来，通过实施退耕还林还草及相应的生态恢复重建技术措施，土壤退化已在一定程度上得到了遏制（图18～图24）。

图18 古周示范区w（土壤有机碳）分布

图19 古周示范区w（土壤全氮）分布

图20 古周示范区w（土壤全磷）分布

图21 古周示范区w（土壤全钾）分布

图22 古周示范区w（土壤碱解氮）分布

图23 古周土壤w（Olsen-P）分布

图24 古周示范区w（土壤交换性钾）分布

图18的结果表明，退耕和种植牧草比传统的玉米—红薯轮作更有利于退化土壤的恢复。正在耕种及退耕的土壤有机碳比自然植被条件下的土壤有机碳要低得多，而退耕仅3年的土壤有机碳比正在耕种的土壤有机碳明显要高，正在耕种的土壤中种植牧草（3年）的土壤又比种植玉米的土壤有机碳含量高。土壤全氮（图19）与有机碳的结果相似，但由于受人为施肥的影响，种植玉米和牧草的耕作土壤全氮没有明显差异。因为土壤全磷和全钾主要来源于母质，牧草地、玉米地、退耕地及自然植被条件下的土壤全磷与全钾（图20、图21）没有明显差异，这也从侧面反映示范区内耕作土壤的磷钾肥用量相对较低，不足以对土壤全磷和全钾产生影响。土壤碱解氮（图22）与土壤全氮的趋势完全一致。土壤O lsen-P（图23）表现为耕作土壤略高于退耕土壤和自然土壤，退耕土壤和自然土壤十分相近，耕作土壤中牧草地与玉米地也完全一致，说明土壤O lsen-P主要受人为施肥的影响，且当地所有作物的磷肥施用量都相近。玉米地、退耕地和自然植被条件下的土壤交换性钾（图24）差异不明显，牧草地的土壤交换性钾显著偏低，这是由于牧草以禾本科牧草桂牧一号为主，一般禾本科作物耗钾量高，且桂牧一号一年多次收割，收获物带走的土壤交换性钾自然也多，导致牧草地土壤交换性钾偏低。因此，牧草地更应重视钾肥的施用。