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土壤水分記錄儀對(duì)不同年份土壤濕度變化的研究
近年來,土壤水分方面的研究越來越深入。馬柱國等對(duì)我國東部地區(qū)土壤濕度變化特征及其與氣候變化的關(guān)系進(jìn)行了研究;張皓等研究了上海地區(qū)不同天氣背景下土壤濕度的變化特征,得出“10cm土壤濕度最低、波動(dòng)最為劇烈,50cm土壤濕度最高、波動(dòng)最小”的結(jié)論。
方文松等研究用土壤水分記錄儀來記錄了河南地區(qū)土壤濕度的年變化特征,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)在4、5月土壤濕度達(dá)到最低值,9、10月土壤濕度達(dá)到最高值;王建源等對(duì)泰安地區(qū)的土壤濕度進(jìn)行了研究,得出該地區(qū)在6月土壤濕度達(dá)到年內(nèi)谷值,8月土壤濕度達(dá)到年內(nèi)峰值;張強(qiáng)等對(duì)敦煌地區(qū)的土壤水熱特性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)土壤濕度年內(nèi)出現(xiàn)了三高三低的特征,并且土壤濕度隨著深度加深呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。
土壤是一個(gè)時(shí)空變異的連續(xù)體,貯存于土壤中的水分因受降水、植被、入滲、蒸發(fā)等因素制約,也存在著空間的分布、聯(lián)系、變化的不同。地球土壤水分是生態(tài)系統(tǒng)重要的影響因子,決定著土壤的演化和土地生產(chǎn)力,同時(shí)土壤水分是土壤侵蝕過程、植物生長和植被恢復(fù)的主要影響因子,對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的水熱平衡及系統(tǒng)穩(wěn)定性具有決定性作用。
利用土壤水分記錄儀我們可以發(fā)現(xiàn),土壤水分與降水過程密切相關(guān),一個(gè)地區(qū)的降水和蒸發(fā)特征對(duì)其土壤水循環(huán)有著重要的影響,但針對(duì)喀斯特地區(qū)的研究相對(duì)較少。因此,研究喀斯特地區(qū)土壤水分空間分布及其在不同天氣背景下的變異規(guī)律對(duì)喀斯特地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植被恢復(fù)和土地的合理利用及配置都具有重要的指導(dǎo)意義。
貴州位于我國云貴高原東部梯級(jí)大斜坡地帶,全省山地占75.1%、丘陵占23.6%、平地僅占1.3%,是我國沒有平原支撐的典型山區(qū)省份之一,研究區(qū)內(nèi)地形崎嶇、山高坡陡,地形破碎,分布有發(fā)育比較完全的殘丘溶原、峰林盆地或峰林谷地喀斯特地貌。碳酸鹽巖分布廣,巖石裸露率高,喀斯特面積占總面積的73%,耕作土壤面積小,以地帶性黃壤、黃紅壤為主,土壤分布零星且淺薄,石漠化比例大。
本研究采用貴州12個(gè)土壤水分記錄儀測得的小時(shí)平均土壤體積含水量數(shù)據(jù),分析不同天氣背景下各層土壤水分的變化特征和規(guī)律,以期探索貴州喀斯特地區(qū)土壤水分的變異規(guī)律,為溶巖地區(qū)水土資源的合理利用與生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。
1、在持續(xù)干旱天氣狀況下,土壤中各層土壤水分含量均隨著干旱時(shí)間的延長而降低,表層土壤水分含量變化較深層土壤水分含量變化大,但是因久旱無雨,整體上各層土壤水分都在比較小的范圍內(nèi)變化。
2、在持續(xù)干旱天氣狀況下,大部分觀測站各層土壤體積含水量之間均存在顯著的相關(guān)關(guān)系,但江口、玉屏、凱里在8月中旬持續(xù)干旱的天氣背景下,各層土壤體積含水量之間的相關(guān)性不顯著。
3、一次降雨過程中,10~20cm深度土壤體積含水量急劇增加,土層越深,含水量變化幅度越小。隨著降雨停滲時(shí)間的延長,10~20cm深度土壤體積含水量明顯減少,下層土壤體積含水量則穩(wěn)定增加。
4、在持續(xù)陰雨的天氣狀況下,大部分土壤水分觀測站20cm和30cm深度土壤體積含水量與降雨量均存在顯著的相關(guān)關(guān)系,因?yàn)?~30cm土層的作物根系分布密集,接納雨水能力較強(qiáng)。鎮(zhèn)遠(yuǎn)、玉屏、銅仁、荔波的深層土壤水分含量也與降雨存在顯著的相關(guān)性,這與土壤質(zhì)地的持水能力有關(guān)。
本研究所采用的數(shù)據(jù)只有降水量和土壤體積含水量,因此只是降水對(duì)土壤體積含水量影響的研究,并沒有考慮溫度、輻射、蒸散等氣象因子,因此研究具有一定的局限性。對(duì)于氣象因子對(duì)土壤水分的綜合影響,以及不同量級(jí)降水對(duì)各層土壤水分的綜合影響還有待進(jìn)一步研究。
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