荒漠人工固沙植被區(qū)土壤水分動(dòng)態(tài)變化研究.pdf

1、在干旱荒漠地區(qū)實(shí)施生態(tài)恢復(fù)與生態(tài)防護(hù)工程，使地表由流動(dòng)沙丘變?yōu)楣潭ǖ闹脖桓采w景觀，地表覆被特征的變化，將改變?cè)瓉?lái)的水分轉(zhuǎn)化關(guān)系，直接影響區(qū)域的基本水文生態(tài)環(huán)境特征。沙坡頭地區(qū)人工固沙植被近50年的演變與區(qū)域生境的恢復(fù)就是荒漠化逆轉(zhuǎn)的理論范式和成功的實(shí)踐例證，由于灌木植被的作用，使原來(lái)質(zhì)地相對(duì)均一的流沙發(fā)生了資源分布的空間異質(zhì)性變化，其中土壤水分的空間分布也必然發(fā)生了巨大的變化。本文采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法，通過(guò)對(duì)50年人工固

2、沙植被區(qū)及不同植被類型覆蓋沙地淺表層土壤水分的長(zhǎng)期測(cè)定，揭示了人工固沙過(guò)程中土壤淺層水分、養(yǎng)分的時(shí)空變化性特征，確定了影響土壤水分空間變異的主要因子，驗(yàn)證了土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性理論在荒漠地區(qū)的適用性，探明了不同植被類型沙地表層土壤水分空間變化對(duì)干旱和降雨過(guò)程的響應(yīng)，確定了土壤表層水分含量對(duì)土壤表層水分空間變異性的影響。從理論上豐富了沙漠地區(qū)土壤水分的空間變化規(guī)律研究，為沙漠地區(qū)的固沙工程提供了有關(guān)土壤水分動(dòng)態(tài)變化依據(jù)。
　　 1.

3、沙坡頭1956年人工固沙植被區(qū)地表以下15cm層水分含量明顯高于30cm層；降雨是引起干旱沙地表層0-15cm深度土壤水分空間變異的決定因素，植物根系是引起亞表層0-30cm深度土壤水分空間變異的重要因素。從不同微地形來(lái)看，海拔高度是決定背風(fēng)坡表層和亞表層以及迎風(fēng)坡亞表層水分空間分布的主要因素，而迎風(fēng)坡表層受風(fēng)力等環(huán)境因子的影響較大。
　　 2.網(wǎng)格尺度土壤淺層水分含量的分布符合正態(tài)分布并具有明顯的空間變異性，土壤水分的空間變異

4、性具有明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)，無(wú)論在0-15cm還是0-30cm深度，土壤水分含量的最小值都出現(xiàn)在夏季。變異函數(shù)分析表明越大的降雨和越高的土壤水分含量值對(duì)應(yīng)越高的空間變異性并且其相關(guān)性在0-15cm深度比0-30cm深度更高。降雨事件發(fā)生后，不同地形位置0-15cm深度土壤水分的空間變異性發(fā)生改變，在干旱時(shí)期，丘間低地具有最高的空間變異性，降雨事件后，丘間低地的空間變異性最小；無(wú)論干旱或濕潤(rùn)期，0-30cm深度土壤水分空間變異性基本保持一致

5、。
　　 3.相對(duì)海拔是引起土壤淺層水分空間變化的一個(gè)主要因子，尤其在降雨事件發(fā)生后更加明顯并且它的影響在0-30cm深度比0-15cm深度更加顯著。粒徑分布和土壤水分含量之間的相關(guān)性與相對(duì)海拔具有相反的時(shí)間序列特征，其相關(guān)系數(shù)值較小并且在0-15cm深度的相關(guān)性比0-30cm深度更高。草本蓋度與淺層土壤水分含量之間的相關(guān)性比灌木要高且與相對(duì)海拔具有一致的時(shí)間序列特征，降雨增加了植被的影響。
　　 4.淺層(0-15，0

6、-30cm)土壤水分含量具有明顯的時(shí)間穩(wěn)定性特征，且0-15cm層的土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性較0-30cm層低，即使在極端條件下，這種特征仍然存在，且干旱條件下土壤水分的時(shí)間穩(wěn)定性比濕潤(rùn)條件下更高。由此確定的荒漠人工固沙植被區(qū)0-30cm深度平均土壤水分含量代表點(diǎn)確定的最小取樣時(shí)間為一個(gè)生長(zhǎng)季；而表層0-15cm深度土壤由于受外界條件的影響較大，其最小取樣時(shí)間的確定可能受到季節(jié)循環(huán)的影響，一個(gè)季節(jié)循環(huán)為0-15cm深度土壤平均水分含量代表點(diǎn)確

7、定的最小取樣時(shí)間。
　　 5.沙坡頭地區(qū)人工固沙植被體系經(jīng)過(guò)50年的演變過(guò)程，土壤表層生物結(jié)皮形成，粘粒、粉粒含量顯著增加，由流沙發(fā)育初期的干旱砂質(zhì)新成土向一種區(qū)域性的土壤類型一簡(jiǎn)育正常干旱土演變；土壤質(zhì)量狀況有了明顯改善，荒漠化逆轉(zhuǎn)過(guò)程開(kāi)始。由于灌木植被的作用，土壤各性狀均表現(xiàn)出一定的空間變異性且變異程度差別較大。土壤各性狀的空間分布具有各向異性，有機(jī)質(zhì)、全N和粒徑分形維數(shù)具有相同的空間分布格局，受風(fēng)力作用和植被的影響較大；堿

8、解N、速效P和速效K表現(xiàn)出一致的空間分布特征，受灌叢植被的影響較大，隨土壤水分徑流向丘間低地聚集。荒漠人工固沙植被區(qū)灌木植被表現(xiàn)出明顯的“肥島”效應(yīng)。
　　 6.沙坡頭地區(qū)不同植被覆蓋狀況的沙地土壤表層(0-5cm)水分的分布均符合正態(tài)分布，降雨使得表層土壤水分含量顯著升高，破碎化程度減小，分布更加均勻。在表層土壤水分含量極低的情況下，土壤水分的空間變異性規(guī)律與土壤水分含量的變化規(guī)律一致，隨著土壤水分含量的減小而減?。划?dāng)土壤水分