土壤干湿交替对物理、化学和生物效应的影响及特征分析

干湿交替是普遍的自然或人为土壤现象与过程，干热河谷干湿交替格局差异，对土壤特征与过程的影响也有所区别，在不同干湿交替条件下土壤的物理、化学和生物效应也有所差异。干湿交替是农田水管理中一种常见的节水灌溉技术，能够有效节约水资源（于晓莉等，2016）。干热河谷土壤有机质含量低，土壤结构性差，土壤退化严重，而漫长旱季与集中雨季造就了干热河谷独特的土壤干湿交替格局，但也有研究表明干湿交替激发效应的影响有限，其随干湿交替次数和周期延长而降低，干湿交替格局不可能是干热河谷土壤退化的主要原因（秦纪洪等，2016）。

2016年1月至5月21日为旱季，I00～20cm土层土壤含水量8.96%～10.23%，平均土壤含水量9.61%。2016年5月22日至10月为雨季，I00～20cm土层土壤平均含水量为24.90%，经历了4次干湿交替，分别为：20.06%～29.49%，20.61%～28.54%，20.99%～27.50%，16.76%～28.20%，平均干湿交替强度为19.61%～28.43%。可见，2016年I00～20cm土层土壤经历了1次最为强烈的干湿交替，土壤含水量为9.61%～24.90%。2017年1月至5月14日为旱季，I00～20cm土层土壤含水量9.29%～10.86%，平均土壤含水量10.37%。2017年5月15日至10月为雨季，I00～20cm土层土壤平均含水量为20.69%，经历了3次干湿交替，分别为：12.94%～24.06%，15.10%～29.40%，11.98%～28.62%，平均干湿交替强度为13.34%～27.36%。可见，2017年I00～20cm土层土壤经历了1次最为强烈的干湿交替，土壤含水量为10.37%～20.69%。2018年1月至5月2日为旱季，I00～20cm土层土壤含水量9.54%～10.18%，平均土壤含水量10.19%。2018年5月3日至10月为雨季，I00～20cm土层土壤平均含水量为22.50%，经历了4次干湿交替，分别为：12.00%～27.95%，21.23%～29.70%，17.93%～29.53%，14.86%～23.88%，平均干湿交替强度为17.01%～27.77%。可见，2018年I00～20cm土层土壤经历了一次最为强烈的干湿交替，土壤含水量为10.19%～22.50%。2016—2018年旱季—雨季I00～20cm土层土壤干湿交替强度为10.06%～22.70%，雨季土壤干湿交替强度为16.65%～27.85%。王克勤等对元谋干热河谷乔木林土壤含水量观测发现，雨季结束之后的11月份，0～20cm土层土壤含水量为15%，之后持续下降，5月份降至最低9%，几乎接近元谋燥红土的凋萎湿度9%（王克勤，2004），这与本研究结果一致。

2016年I10～20cm土层土壤平均含水量为21.54%，经历了8次干湿交替，分别为：21.02%～24.59%，16.53%～22.44%，15.08%～21.89%，16.54%～24.00%，15.41%～22.29%，21.69%～23.63%，16.43%～24.42%，17.61%～26.21%。2017年I10～20cm土层土壤平均含水量为22.44%，经历了8次干湿交替，分别为：19.46%～26.77%，18.03%～22.56%，18.23%～22.47%，21.01%～22.19%，19.92%～28.06%，18.18%～29.09%，19.58%～24.37%，19.41%～23.78%。2018年I10～20cm土层土壤平均含水量为21.66%，经历了5次干湿交替，分别为：18.31%～24.53%，17.99%～22.63%，20.49%～24.90%，17.57%～23.71%，14.52%～22.10%。2016—2018年I10～20cm土层土壤经历了21次干湿交替，干湿交替强度为18.24%～24.13%，土壤含水量较I0雨季0～20cm土层低。

2016年I20～20cm土层土壤平均含水量为18.92%，经历了13次干湿交替，分别为：21.71%～22.32%，20.71%～22.28%，16.97%～22.26%，16.91%～21.17%，12.72%～19.83%，15.77%～18.20%，15.37%～20.35%，14.42%～20.26%，14.36%～19.11%，13.36%～20.28%，18.07%～22.08%，18.80%～20.65%，16.36%～19.40%。2017年I20～20cm土层土壤平均含水量为19.36%，经历了13次干湿交替，分别为：17.34%～22.65%，17.18%～21.51%，16.95%～21.14%，18.83%～20.87%，17.95%～20.95%，18.25%～21.27%，18.95%～21.17%，17.72%～21.72%，19.74%～21.97%，16.81%～21.27%，16.98%～20.06%，17.55%～18.32%，17.20%～20.61%。2018年I20～20cm土层土壤平均含水量为17.33%，经历了14次干湿交替，分别为：18.75%～20.46%，19.01%～20.54%，16.02%～20.45%，13.84%～20.22%，13.02%～17.34%，13.40%～15.84%，15.70%～19.63%，13.88%～19.74%，15.60%～20.15%，16.87%～19.66%，14.97%～20.54%，14.92%～18.88%，15.65%～19.49%，13.78%～20.18%。2016—2018年I20～20cm土层土壤经历了40次干湿交替，干湿交替强度为16.56%～20.37%，土壤含水量较I10～20cm土层低。

2016年I30～20cm土层土壤平均含水量为18.36%，经历了9次干湿交替，分别为：17.86%～21.22%，14.88%～19.05%，11.60%～19.23%，17.64%～22.70%，15.26%～21.69%，14.80%～21.44%，12.18%～21.26%，15.84%～23.37%，14.18%～20.88%。2017年I30～20cm土层土壤平均含水量为17.93%，经历了15次干湿交替，分别为：14.51%～18.81%，16.74%～19.26%，15.62%～19.22%，14.68%～19.23%，13.55%～24.22%，18.13%～22.59%，18.38%～22.47%，13.23%～21.74%，13.66%～26.34%，13.92%～24.04%，12.25%～24.53%，15.46%～24.16%，10.44%～24.04%，13.97%～23.45%，18.77%～23.42%。2018年I30～20cm土层土壤平均含水量为20.83%，经历了16次干湿交替，分别为：15.61%～23.22%，14.97%～22.98%，12.50%～24.10%，14.36%～22.36%，20.85%～22.78%，14.95%～25.43%，17.00%～24.61%，20.42%～23.54%，18.80%～24.36%，12.88%～23.94%，15.93%～23.68%，19.87%～23.97%，19.09%～24.93%，19.04%～24.11%，21.20%～23.52%，19.37%～23.86%。I30～20cm土层土壤经历了40次干湿交替，干湿交替强度为15.86%～22.74%，土壤含水量低于I10～20cm土层，略微高于I20～20cm土层（彩图6）。(www.xing528.com)

2016年1月至5月21日为旱季，I020～40cm土层土壤含水量14.40%～17.46%，平均土壤含水量15.76%。2016年5月22日至10月为雨季，I00～20cm土层土壤平均含水量为22.05%，经历了4次干湿交替，分别为：19.54%～24.11%，20.62%～23.11%，20.80%～22.05%，20.88%～24.96%。可见，2016年I00～20cm土层土壤经历了1次最为强烈的干湿交替，土壤含水量为15.76%～22.05%；I00～20cm土层土壤含水量变化较I020～40cm土层强烈。2017年1月至5月14日为旱季，I020～40cm土层土壤含水量10.17%～15.42%，平均土壤含水量14.04%。2017年5月15日至10月为雨季，I020～40cm土层土壤平均含水量为18.01%，经历了3次干湿交替，分别为：14.51%～16.55%，15.34%～23.36%，13.01%～18.83%。可见，2017年I020～40cm土层土壤经历了1次最为强烈的干湿交替，土壤含水量为18.01%～14.04%。2018年1月至5月2日为旱季，I020～40cm土层土壤含水量11.23%～12.18%，平均土壤含水量11.74%。2018年5月3日～10月为雨季，I020～40cm土层土壤平均含水量为19.01%，经历了3次干湿交替，分别为：21.59%～23.06%，18.86%～23.71%，17.58%～18.67%。可见，2018年I020～40cm土层土壤经历了1次最为强烈的干湿交替，土壤含水量为11.74%～19.01%。2016—2018年旱季—雨季I020～40cm土层土壤干湿交替强度为13.85%～19.69%，雨季20～40cm土层土壤干湿交替强度为18.26%～21.84%。

2016年I120～40cm土层土壤平均含水量为24.03%，经历了8次干湿交替，分别为：26.09%～26.62%，16.99%～26.25%，22.00%～22.74%，23.67%～24.73%，24.66%～25.42%，25.20%～25.90%，19.59%～25.94%，20.84%～24.87%。2017年I12 0～4 0 c m土层土壤平均含水量为2 4.1 6%，经历了8次干湿交替，分别为：22.97%～24.73%，23.28%～24.01%，24.24%～24.78%，24.97%～25.55%，23.76%～25.78%，22.64%～28.76%，22.30%～23.21%，21.80%～23.10%。2018年I12 0～4 0 c m土层土壤平均含水量为2 3.0 2%，经历了5次干湿交替，分别为：20.61%～23.81%，21.52%～23.52%，23.66%～24.11%，21.92%～24.44%，18.42%～23.49%。2016—2018年I120～40cm土层土壤经历了21次干湿交替，土壤干湿交替强度22.43%～24.85%，土壤含水量较I020～40cm土层高。

2016年I220～40cm土层土壤平均含水量为20.32%，经历了13次干湿交替，分别为：23.24%～23.70%，23.26%～24.10%，21.33%～23.54%，21.22%～23.11%，14.90%～22.33%，17.09%～19.09%，16.85%～20.86%，16.23%～19.44%，15.83%～19.44%，12.41%～20.34%，19.44%～21.98%，19.87%～21.02%，18.45%～19.79%。2017年I220～40cm土层土壤平均含水量为22.48%，经历了13次干湿交替，分别为：22.09%～23.48%，22.01%～23.10%，21.75%～23.10%，22.18%～22.90%，21.81%～22.90%，21.85%～22.51%，22.23%～23.00%，21.73%～23.13%，22.48%～23.35%，21.75%～23.00%，22.17%～23.01%，22.32%～23.28%，22.03%～23.13%。2018年I220～40cm土层土壤平均含水量为21.66%，经历了14次干湿交替，分别为：22.29%～22.50%，22.45%～22.93%，22.22%～23.05%，20.71%～22.97%，19.92%～20.58%，19.00%～19.67%，21.07%～21.72%，20.86%～21.98%，21.04%～22.20%，21.11%～22.32%，21.19%～22.67%，20.69%～22.04%，21.53%～22.23%，20.58%～22.56%。2016—2018年I220～40cm土层土壤经历了40次干湿交替，干湿交替强度为20.50%～22.18%，土壤含水量较I120～40cm土层低。

2016年I320～40cm土层土壤平均含水量为23.00%，经历了9次干湿交替，分别为：22.72%～23.71%，19.37%～23.57%，18.43%～23.70%，22.90%～25.27%，22.98%～25.50%，22.72%～25.43%，19.29%～26.41%，22.62%～26.44%，20.25%～24.76%。2017年I320～40cm土层土壤平均含水量为23.46%，经历了15次干湿交替，分别为：21.49%～25.93%，21.86%～24.70%，21.09%～23.82%，22.11%～25.11%，24.27%～26.61%，24.00%～27.02%，25.04%～26.91%，25.53%～26.29%，26.26%～29.44%，19.69%～26.23%，16.28%～26.82%，19.27%～27.09%，13.88%～25.42%，18.18%～25.96%，24.58%～26.27%。2018年I320～40cm土层土壤平均含水量为26.25%，经历了16次干湿交替，分别为：25.25%～27.75%，22.74%～27.12%，17.71%～26.85%，19.21%～25.12%，21.92%～25.47%，23.51%～27.81%，25.47%～28.45%，26.32%～27.66%，26.95%～27.89%，23.14%～27.87%，24.82%～27.43%，26.15%～27.58%，26.25%～28.27%，26.19%～28.11%，26.92%～28.07%，25.95%～28.17%。I320～40cm土层土壤经历了40次干湿交替，干湿交替强度为22.58%～26.45%，土壤含水量低于I10～20cm土层，高于I20～20cm土层（彩图7）。