坡面土壤水分特性的空间变异及其水库贮量

利用地统计学方法研究了我国西南丘陵区坡面土壤水分特性的空间变异。结果表明:西南丘陵区坡面土壤水分特性在不同的剖面深度具有一定的空间结构,可用纯块金效应模型、线性模型、指数模型和球状模型进行拟合;土壤水分特性变异为含水量>萎蔫含水量>田间持水量>饱和含水量>容重,变异系数都介于1%～100%之间,均属中等变异;水分特性随剖面深度表现出一定的变化规律,但半方差模型各参数随土壤深度无明显变化规律;土壤水库容为:有效水库容>通透库容>无效水库容,其空间分布主要受土层厚度和地形影响。     

黑河中游绿洲不同景观单元表层土壤水分空间变异性

了解黑河中游绿洲生态系统表层土壤水分空间分布规律可为绿洲生态系统水资源合理分配与利用提供参考。使用地统计学方法分析黑河中游绿洲8—10月戈壁、林地、农地3种典型景观单元表层土壤水分空间变异特征。结果表明：1）3种景观单元土壤含水量从8—10月有下降趋势,呈中等变异特征且土壤水分相对变异（变异系数）一般在干燥时较大,绝对变异（标准差）在湿润时较大;2）表层土壤水分具有明显空间结构及季节变化特征,呈明显斑块状分布,最优拟合模型均为指数模型;土壤水分基台值和变程的变化大致与土壤平均含水量的变化呈相同趋势,具有中等和强烈的空间相关性,且10月份的土壤水分空间自相关性明显大于8和9月,相似性质斑块空间尺度有缩小趋势;3）在黑河中游绿洲区景观类型、土壤平均含水量、土壤、地貌、气候条件及人为管理等因素是造成黑河中游荒漠绿洲区表层土壤水分呈现时间和空间上明显差异的主导因素,其中平均含水量起的主导作用是持续存在的。     

太行山山前坡地不同土地利用方式下土壤水分的时空变异特征

以济源试区坡耕地、苹果园、果农复合系统、退耕还林地、刺槐林地5个邻接农林模式为研究对象,用时域反射仪(TDR)测定坡面不同农林模式雨季前、雨季中和雨季后表层土壤(0-30 cm)含水量,分析表层土壤水分分布特征及其时空变异特征。结果表明:由于受不同坡位、不同植被类型的影响,土壤表层含水量从坡顶到坡底逐渐增加;雨季前后土壤表层含水量的半方差理论函数均呈球状模型,块金值变化并不明显,其值分别为0.25和0.30,独立间距分别为99.7 m和87.6 m,土壤水分具有强烈的空间自相关性,存在很好的分形特征,分形维数分别为1.71和1.74,变异均主要是由空间自相关部分引起。雨季中土壤表层含水量的半方差函数呈直线模型,土壤水分空间变异表现出随距离增加而增加,分形维数为1.40。     

柠条林地土壤水分动态分析

在龙滩流域内,不论阴坡、半阳坡还是阳坡,柠条林地土壤含水量年内变化均呈现不对称的双峰曲线,4月与7月出现土壤含水量的低值,5月与9月出现土壤含水量的高值,且一年当中土壤含水量生长末期明显高于生长初期,柠条林地在该区域表现出随季节变化对土壤水分较为稳定的利用特性;不同坡向人工柠条林土壤水分具有显著性差异,具体表现为阳坡半阳坡阴坡。     

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤水分变化特征

为了探讨黄土丘陵区不同土地利用方式土壤水分的时空变化特征,合理规划土地利用方式与土壤水资源。选择陕西省延安市安塞县墩山上梯田、草地、刺槐林、沙棘灌丛4种土地利用方式,采用土钻法在2019年5月、7月、8月和10月监测了土壤水分。结果表明:4种土地利用方式的土壤含水量表现为明显的时间特征,存在滞后效应;0—300 cm深度平均土壤含水量大小表现为梯田草地沙棘灌丛刺槐林;随土层深度的增加土壤含水量的季节变异系数均逐渐减小,季节变异系数在100 cm以下的土壤深层趋于稳定;土壤含水量由表土层到深土层上为"S"形,含水量先增大后减小,垂直变化特征明显;土壤水分变化相似性表现为梯田沙棘灌丛草地刺槐林。刺槐林和沙棘灌丛需要消耗更多深层土壤水分,容易出现土壤干燥化;梯田和草地的土壤水分条件较好,梯田对土壤水分的调控作用较好,土壤水分在垂直方向上的变化较为平缓。     

贵州喀斯特人工草地土壤水分空间异质性对放牧强度的响应

采用地统计学方法研究贵州南部人工草地不同放牧强度(零牧、中牧和重牧)下浅层土壤剖面(0—10,10—20,20—30cm)水分的空间异质性及其影响因素。结果表明:喀斯特人工草地土壤水分的平均值与变异系数均呈现出明显的放牧强度变化与剖面变化规律;在不同放牧强度下,0—10cm和10—20cm土壤剖面含水量均表现为NGHGMG,20—30cm土层土壤含水量为NGMGHG,变异系数均呈中等变异(10%CV100%),平均含水量处于中等水平时土壤水分变异性较高;土壤水分的Moran’s I自相关分析表明,不同放牧强度下不同土层草地土壤水分均具有较强的空间自相关性,且空间自相关性主要受放牧影响;土壤水分半方差分析表明,不同放牧强度下不同土层草地土壤水分空间分布特征模型为指数模型、球状模型或高斯模型,表明其均为聚集分布;不同放牧强度C/(C0+C)值在0.500~0.817之间,表明土壤水分表现出中等或很强的空间自相关性;不同放牧强度土壤水分变程在2.77~15.61m范围内变化(零牧,2.53~12.82m;中牧,2.77~15.61m;重牧,14.03~18.79m),说明影响土壤水分的生态过程随放牧强度变化在不同尺度上起作用;Kriging maps直观地反映和验证了草地土壤水分的空间变化规律,与Moran’s I和半方差函数分析的结果相吻合。综合分析发现,在小尺度内,重牧是地势平坦的喀斯特人工草地表层土壤水分空间变异的主要影响因素。     

衡阳盆地紫色土丘陵坡地土壤水分变化动态研究

2007年对衡阳盆地紫色土丘陵坡地0-50 cm土壤进行研究.结果表明:(1)在同一水平空间位置上,土壤平均含水量总的变化趋势是阴坡>阳坡.而土壤水分变异系数则呈现出相反的变化规律;(2)在同一垂直空间位置上,阴坡与阳坡不同坡位的土壤含水量的变化规律均为:下坡>中坡>上坡.阳坡的土壤水分变异系数的大小顺序是:阳坡上坡>阳坡中坡>阳坡下坡;而阴坡则呈现出相反的变化趋势;(3)土壤含水量的消长与同期的降雨量有关,1-6月为雨季水分补偿期,7-12月属于旱季水分亏缺期;(4)在同一水平空间,不同坡向土壤含水量剖面变化明显.随着土层深度的增加,土壤含水量增加.从土壤水分的变异系数来看,阳坡土壤水分的变异系数随土壤的加深而变大,阴坡土壤水分的变异系数随土壤深度的加深而变小,土壤水分的最稳定层均出现在10-30 cm处.     

高寒草甸典型小流域雨后土壤水分空间变异特征

利用地统计学的Kriging空间内插法研究寒区典型小流域雨后土壤水分空间变异及分布情况;分析了0～50 cm土壤层的平均土壤水分与剖面土壤水分的空间分布特征。结果表明：0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm和40～50 cm五层土壤水分和流域平均土壤水分最佳拟合模型为球状模型;在小流域尺度范围内,五层土壤水分具有中等空间变异性,其块金系数为43.7%、58.9%、53.0%、71.6%和68.1%,流域平均土壤水分的块金系数为38.4%,0～10 cm1、0～20 cm、20～30cm三层土壤水分相关度明显小于30～40 cm和40～50 cm两土层土壤水分,说明表层土壤水分受降雨因素干扰明显,而深层土壤含水量相关性比较稳定。通过分析,得出雨后流域土壤水分空间分布主要受水分入渗、地形、植被覆盖、海拔等因素的影响。利用半方差函数分析得出流域土壤水分的有效变程在938～1469 m之间,40～50 cm土层土壤水分变程最大,为1469 m;10～20 cm土层土壤水分变程最小为938 m。通过确定半方差函数、比较变量的空间变异性及空间变异程度,得出在小流域内土壤水分半方差函数模型总体上拟合效果较好。     

榆林沙区土壤水分时空格局及动态变化规律研究

采用定位取样与烘干法,测定了榆林沙区几个树种土壤含水量。结果表明:各树种土壤含水量变化规律为:樟子松>柠条>紫穗槐>沙柳>沙蒿>花棒-踏郎;土壤含水量的垂直分布格局为表层土壤含水量最低,随着土壤深度的增加,土壤含水量呈增加趋势;土壤含水量的季节动态规律为不同树种土壤含水量具有明显的季节变化规律,土壤含水量按季节变化可分为3个阶段,4-5月的土壤水分弱失水阶段,6-8月的土壤水分消耗阶段,9-10月的土壤水分缓慢恢复阶段。     

立地因子和盖度对宁南黄土区中庄小流域玉米土壤水分的影响

[目的]探讨立地因子和植被盖度对小流域玉米土壤水分空间变异的影响,可为流域植被种植结构优化调整和作物合理空间布局提供理论基础。[方法]以宁夏南部黄土丘陵区中庄小流域旱地玉米为对象,在2021年生长季中期采用土钻法获取200 cm深的土壤含水量,并分析了坡向、坡位、盖度对土壤水分的影响。[结果]小流域玉米土壤含水量平均为11.93%,其中,川地土壤含水量平均为13.97%,显著高于梯田。小流域玉米盖度平均为0.39,川地盖度为0.45,显著高于梯田;在梯田玉米中,阳坡盖度显著高于阴坡,下坡位显著高于上坡位;随盖度增加,川地玉米土壤水分呈降低或先下降后稳定的变化,梯田阴坡上坡位呈升高趋势,阳坡上坡位呈降低趋势,其他坡位变化不明显。阴坡土壤水分高于阳坡,上坡位高于下坡位,两者间差异不显著;当盖度为0～0.3,0.3～0.6时,上坡位土壤水分高于下坡位,盖度为0.6～0.9时,下坡位高于上坡位。随土层加深,小流域、川地、梯田、不同盖度、不同立地土壤水分大致均呈先微弱变化、再迅速升高、后逐渐稳定,且大多数均属中等变异性。[结论]中庄小流域旱地玉米土壤水分空间变异明显,且盖度、坡向、坡位对土壤水分...     

干热河谷不同土地利用类型坡面土壤水分时空变异

为探究干热河谷区不同土地利用类型坡面土壤水分的时空变化规律,以元谋干热河谷老城小流域水土保持综合治理示范区内的银合欢人工林地、扭黄茅草丛地和坡耕地为研究对象,采用经典统计学和地统计学克里格插值相结合的分析方法,对3种土地类型坡面土壤水分的时间和空间异质性进行研究。结果表明:元谋干热河谷区土壤含水量较低(林地旱季7.56%,雨季12.80%;草地旱季8.05%,雨季12.66%;坡耕地旱季19.37%,雨季22.95%),雨季显著大于旱季。旱、雨季均表现为坡耕地草地林地,呈中等至强度变异(0.14~0.72之间);不同土地利用类型下各层土壤水分的自相关系数均由正向负转化的相同趋势,但拐点有所不同,且雨季大于旱季;不同土地利用类型下旱、雨季土壤水分的最佳拟合模型林地与草地相同(林地与草地旱雨季均为球状模型,坡耕地旱雨季为指数模型),均呈中等或强等空间相关性(0.05~0.39之间),且旱季大于雨季;同一土地类型下旱、雨季不同土层的土壤水分空间分布相似,不同土地利用类型下相同土层分布格局则不同。     

基于GIS的黄土丘陵区土壤水库蓄水时空变异特征

以空间图形和数据库为基础,利用GIS将安塞县的土壤水分样点数据与地理数据结合起来,建立不同利用类型-土地类型-坡度分级的浮点型土壤含水率字段,对安塞县域尺度土壤水分制图及其定量化方法进行了研究和探讨;对安塞县不同土层土壤水分状态和分布进行了定量分析。结果表明：0～60 cm土层,雨季前,土壤水分基本处于极难效或难效状态;雨季后,土壤水分基本处于迟效或速效状态;土壤水分补偿率高。60～120 cm土层,雨季前,土壤水分主要为极难效水、难效水和迟效水;雨季后,土壤水分基本处于迟效和速效状态;土壤水分补偿率小于上层。120～200 cm土层,雨季前,土壤水分主要为极难效水、难效水和迟效水;雨季后,土壤水分基本处于难效水、迟效水和速效状态;土壤水分补偿率明显小于上层。200～300 cm土层,雨季前,土壤水分主要为极难效水和难效水;雨季后,土壤水分基本处于极难效和难效状态;土壤水分补偿率很小。300～500 cm土层,雨季前,土壤水分主要为极难效水、难效水和迟效水;雨季后,土壤水分基本处于极难效、难效状态和迟效状态;土壤水分基本不能得到补偿,处于基本稳定状态。     

等高绿篱模式下红壤丘岗区浅沟坡面土壤水分时空分布

等高绿篱技术被认为是防治浅沟侵蚀的一种有效措施,然而,绿篱拦挡下浅沟坡面土壤水分的变化特征还不是很清楚。利用定位观测数据,探讨了绿篱拦挡下浅沟坡面土壤水分的时空变化。结果表明:在浅沟存在的坡面上,等高种植香根草显著影响了土壤水分时空分布特征。0-45cm土层土壤含水量垂直变化,香根草小区和裸地小区在雨季均呈逐渐减小趋势,在旱季呈逐渐增大趋势,且香根草小区各层土壤水分变异程度大于裸地;浅沟坡面土壤水分从坡顶向下,香根草小区变化总趋势是先减小后增大或持平,裸地小区呈先增大后减小再增大趋势;香根草种植增大了土壤水分沿坡面横向的变异度,但纵向坡位的影响仍较横向明显。     

毛乌素沙地西南缘不同植被下的土壤水分时空变化研究

在一个生长季内通过对毛乌素沙地不同植被下土壤水分的连续观测,研究毛乌素沙地不同植被下的土壤水分时空动态变化规律。结果表明:各样地土壤含水量生长期末低于生长期初,按时间变化可划分为3个时期,土壤水分积累期（4-6月）、土壤水分消耗期（7-9月）、土壤水分稳定期（10月至次年3月）。在空间上,各样地土壤含水量均随深度的增加而增加,整个土壤剖面自上而下按水分变化规律可划分为4层:土壤水分速变层、活跃层、过渡层和稳定层。土壤水分活跃层的深度与根系分布层密切相关,深根系的植物其水分活跃层分布较深。固定沙丘不同部位的土壤含水量及其变化规律不同,土壤含水量从大到小依次为坡脚>坡腰>坡顶。     

腾格里沙漠沙坡头地区旱季沙层含水量

[目的]研究腾格里沙漠沙坡头地区旱季沙层含水量、水分来源、水分存在形式、水分平衡等问题,为沙漠地区水分合理利用、沙漠化防治、沙地改良以及沙地农业生产提供科学依据。[方法]利用轻型人力钻打孔取样,进行水分测定。[结果]腾格里沙漠沙坡头地区旱季沙层平均含水量为1%~3%,一般具有分为3层的特点;沙层含水量存在明显的空间差异,洼地平均含水量最大,平坦高地和半固定沙丘中部含水量较低,流动沙丘中上部含水量最低;旱季时期沙层水分以薄膜水形式存在;研究区旱季沙层水分仍为正平衡,主要是由沙层的高入渗率和受蒸发影响深度小决定的;研究区有植被发育之处,在根系的吸水作用下沙层剖面中下部的含水量比无植被的剖面含水量低。[结论]研究区旱季沙层含水量低,空间差异较大,沙层水分仍保持正平衡状态。     

中国西南喀斯特土壤水分特征研究进展

喀斯特土壤水分是岩溶植被的生命线、岩溶作用的驱动力和土壤流失的重要影响因子,关系岩溶区生态地质环境安全和社会经济发展。现有研究表明:中国西南喀斯特土壤水分含量差异大,土壤水分含量森林>灌丛>草地,阔叶林>针叶林,天然林>人工林;土壤水分含量空间分布呈斑块状,具有变异性和相关性,坡面分布复杂;含水量随土壤深度增加而增加,随季节演替呈低—升—高—降变化,干湿季差异大,日变化表现为从早到晚先降后升;土石相间分布、土下裂隙发育的小生境差异是喀斯特土壤水分空间差异大、坡位变化异常的重要原因。今后的研究重点是:喀斯特土壤水分的理化性质,土壤储水库的动态特征、适度水分、干季保水补水工程技术和湿季土壤无流失排水工程技术,对全球变化的响应,滇东高原喀斯特区土壤水分的相关研究等。     

基于GIS的安塞县土壤水分制图及其数量分析

 以空间图形和数据库为基础,利用GIS安塞县的土壤水分样点数据与地理数据结合起来,建立不同利用类型土地类型坡度分级的浮点型土壤含水率字段,对安塞县域尺度土壤水分制图及其定量化方法进行研究和探讨,对安塞县不同土层土壤水分状态和分布进行定量分析。结果表明:从土壤水分结构看,安塞县土壤水分总体上处于较低水平,0～500 cm土层平均土壤含水量在含水量为8.6%～10.8%的分布面积占到总土地面积的75.34%,在含水量<6.4%和6.4%～8.6%的分布面积占到总土地面积的19.36%,其中含水率<6.4%的土壤干层面积占到总土地面积的9.23%,其在上层分布面积大于下层,分布在一般（≥10.8%）以上水平的面积仅占总土地面积的5.31%。安塞县每2的土壤水库蓄水量在0～120cm土层仅有0.060.07 m3,而其他土层都在0.15m3以下。说明安塞县土壤水分环境极差,土壤水库的调节作用对于林木生长极其有限,大面积植树造林超越了安塞县土壤水库的供水和调水能力,是不适宜的;因此,在以适地适树原则适应土壤水分环境的同时,应加强土壤水分环境的改善。