陕北丘陵区不同地形位置土壤水分分布与动态的试验研究

• 作 者: 吕惠洁
• 出 处: 沈阳农业大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 土壤含水量 破碎地形区 干燥化程度 长期定位观测 优先流

陕北丘陵沟壑区属于干旱半干旱地区,土壤水分是限制植被生长与生态建设的重要因子。由于土壤水资源不足和土壤侵蚀严重,该区域生态系统十分脆弱。探究不同尺度土壤水分时空分布特征对于区域水资源管理、植被恢复及其可持续性发展具有重要的意义。为此,本文以破碎地形区坡沟系统为例,通过对0~150 cm土层5个深度的土壤水分长期开展持续性监测,研究不同地形条件和观测深度土壤水分的变化特征,并通过染色示踪试验,尝试对土壤中优先流发生特征进行研究。主要结论如下:(1)土壤含水量具有明显的季节和年际变化特征,其大小在不同地形条件表现为:坝地>沟坡>沟缘>西坡,各土层土壤含水量的变异系数(CV)的数值范围为63.1~97.5%。土壤含水量与土壤粘粒含量、容重、全钾含量呈显著的正相关,与粉粒含量呈显著的负相关。四种地形条件下土壤有效水含量大小顺序为:坝地>沟缘>沟坡>西坡,CV变化于50~100%之间,均为中等变异。4种地形条件下各土层土壤存在显著性差异。随着深度的增加,土壤干燥化程度降低,100~150 cm土层没有出现干燥化现象。0~60 cm土层土壤的干燥化程度受季节性影响较为严重,随着降水的补充土壤干燥化可以得到缓解甚至消失。沟缘、沟坡和西坡均出现了不同程度的土壤干燥化现象,其中西坡干燥化程度最为严重。(2)不同土层土壤储水量随时间变化的动态具有相似性。坝地土壤储水量最高,小于60 cm深度的土壤储水量受季节影响较大。60 cm深度可初步作为是地形因子对土壤水分的作用深度。当土层深度大于60 cm时,地形因素对土壤储水量的影响较为突出。在时间序列上,各土层土壤储水量与其上层土壤储水量表现出极强的相关性。土壤储水量存在自相关关系,0~150 cm土层深度范围内土壤储水量不同地形下自相关性差异不大,但分开每层土壤储水量的自相关性在不同地形条件下的变化规律存在明显差异。(3)沙质土壤中水分运动模式是复杂的,不均匀的,水分更倾向于通过大孔隙快速运移到更深层的土层内部,形成优先流,并在均匀结构的砂土中容易形成形态特征明显的非均质指状流。土壤自身特性影响优先流特征。