小流域土壤水分時(shí)空格局與環(huán)境因子的關(guān)系.pdf

1、土壤水是地表水資源的重要組成部分，是銜接四水轉(zhuǎn)換與循環(huán)的核心，也是影響水土流失過(guò)程、植物生長(zhǎng)和植被恢復(fù)的關(guān)鍵因子。其時(shí)空變異是多重尺度上地形、土壤、土地利用（植被）、氣象（降雨）等綜合作用的結(jié)果，但就某一具體地區(qū)而言存在主控因子。丹江口庫(kù)區(qū)作為“南水北調(diào)”中線(xiàn)工程的水源區(qū)，是我國(guó)重要的戰(zhàn)略水資源區(qū)，保證其水環(huán)境的安全具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文以該區(qū)具有代表性的五龍池小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，初步揭示了小流域尺度土壤水分時(shí)空格局特征及其主控因子

2、，并探討了主控因子與土壤水分的時(shí)空關(guān)系，以期為該區(qū)生態(tài)建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、土地持續(xù)利用和植被恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下：
　　 第一，利用雙向指示種法（TWINSPAN）將觀測(cè)期劃分為不同干濕時(shí)段；運(yùn)用前向選擇法（Forward Selection）及Monte Carlo檢驗(yàn)法對(duì)不同時(shí)段土壤水分空間格局影響顯著的環(huán)境因子進(jìn)行篩選；利用冗余分析（Redundancy Analysis.RDA）排序法分析不同時(shí)段水分格局與環(huán)境的關(guān)

3、系；運(yùn)用偏冗余分析（Partial RDA）定量分離環(huán)境、空間及其交互作用對(duì)土壤水分變異的影響。結(jié)果表明：觀測(cè)期可劃分為6個(gè)子類(lèi)，分別屬于干旱、半濕潤(rùn)和濕潤(rùn)3個(gè)時(shí)段。干旱期土地利用和土層厚度是影響土壤水分空間格局的主控因子，相對(duì)高程、剖面曲率、土壤容重和有機(jī)質(zhì)的影響顯著；半濕潤(rùn)期地形指數(shù)、土地利用的影響最大， Sin（坡向）作用顯著；濕潤(rùn)期地形指數(shù)和Sin（坡向）是主要因子，相對(duì)高程、匯水面積影響顯著。不同干濕期土壤水分的空間分布與環(huán)境

4、空間的生態(tài)梯度格局吻合較好。從干旱期到濕潤(rùn)期環(huán)境因子獨(dú)立作用不斷減小，但始終處于主導(dǎo)地位，空間獨(dú)立作用總體變化不大且一直維持在較低水平，環(huán)境與空間交互作用比例逐漸增大。
　　 第二，土壤含水量在降雨后立即升高隨后逐漸降低，空間異質(zhì)性卻正好相反。不同土層厚度供水持水能力的差異使其剖面含水量差異顯著，其中，0～20 cm厚度的土壤剖面含水量較低，與降雨有相似的變化趨勢(shì)，季節(jié)變異大：中等厚度（20～40cm）的土壤水分季節(jié)變化受降雨特

5、征影響，剖面含水量居中，中等變異；較大厚度（>40 cm）的土壤有較高的剖面含水量，季節(jié)變異小，相對(duì)穩(wěn)定。土壤水分的剖面變異是降雨、蒸發(fā)蒸騰和滲漏綜合作用的結(jié)果。不同時(shí)段土壤水分的剖面格局不同，在半濕潤(rùn)期呈增長(zhǎng)型，濕潤(rùn)期呈波動(dòng)型，半干旱期包括增長(zhǎng)型和波動(dòng)型。土層越厚其剖面貯水量越大，土壤剖面含水量與土層厚度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)在0.631～0.855之間。土層厚度與表層（0～15 cm）土壤水分相關(guān)不顯著，但與中下層（20～55 cm

6、）土壤水分顯著相關(guān)，其原因是表層的土壤水分主要受局地物候和地形因子的影響，中下層植被根系分布的差異影響各層次土壤水分的入滲及蒸騰消耗。
　　 第三，不同土地利用類(lèi)型間，農(nóng)地土壤含水量最高，林地和灌木地居于中間水平，疏林地最低。一般土壤水分隨降雨量的多少而升降，但農(nóng)地在降雨后并不是立即呈現(xiàn)峰值，而是表現(xiàn)出一定的滯后性，屬降水滯后型。相反，林地、疏林地和灌木地在降雨過(guò)后能很快達(dá)到峰值，屬降水同步型。不同土地利用結(jié)構(gòu)間以灌木地.農(nóng)地-