喀斯特小流域土壤含水率空间异质性及其影响因素.pdf

第30卷第14期
农业工程学报
1242014年7月
I ransactions of thc Chincse Socicty of Agricultural Fnginccring
Jul.2014
喀斯特小流域土壤含水率空间异质性及其影响因素
付同刚23,陈洪松2,张伟2,高鹏123,王克林2
(1.中国科学院亚热帯农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验,长沙410125;
2.中国科学院坏喀斯特生态系统观测研究站,坏547100:3.中国科学院大学,北京100049)
摘要:该文基于网格取样(80m×80m),利用地统计学和经典统计学方法,研究了典型喀斯小流域旱季表
层(0~10cm)士襄含水率( soil moisture content,SMC)的空间变异特征,并分析了其与容重( bulk density,
BD)、毛管孔隙度( capillary porosity,CP)、非毛管孔隙度(non- capillary porosity,NCP)、土壊有机( soil organi
carbon,SOC)、碎石含量( rock fragment content,RC)等上壤理化性质以及坡度( slope gradicnt,SG)、坡向( slope
aspect,'SA)、裸岩率( bare rock,BR)等地形因子的关系。结果显示,SMC半方差函数的最优拟合模型为指数
模型,变程为381.00m,块基比为0.382,属于中等程度的空间相关性。普通克里格插值结果显示,SMC呈现出
随海拔升高而降低的分布规律。 Pearson相关分析表明,除SOC外,其他土壞理化指标对SMC有显著影响
P<0.05);各地形因了中仪SG对SMC有显著影响。协方差分析表明,RC、CP和NCP对SMC的方羕解释达
到显著水平(2<0.05),地形部位(上披、中域、下坡、注地)、十地利用类型(乔本林、灌木林、灌草从、耕地
及二者的交互作用均未达到显著水平。这说明土壤理化性质是影响SMC的直接因素,地形部位和土地利用类型
均通过改变十壤理化性质米影响SMC。该结果有利于辨別咯斯特小流域早季SMC的主要影响因素,从而为该地
区十壤水源涵养玏能的提高及流域水文过程研究提供科学依据
关键词:土壤;水分;统计方法;喀斯特;土壕含水卒;空间异质性;影响因素;地统计
doi:10.39695ssn.10026819.2014.14.016
中图分类号:S152.7
文献标识码:A
文章编号:10026819(2014)14-012408
付同刚,陈洪松,张伟,等.喀斯特小流域士壤含水率空间异质性及其影响因素[J].农业工程学报,2014
30(14):124-131
Tu Tonggang, Chen Ilongsong, Zhang Wei, et al. Spatial variability of soil moisture content and its influencing factors in
small Karst catchment during dry period J. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
Transactions of the CSAE), 2014, 30(14): 124-131.(in Chinese with English abstract)
具有一定的间结构,这种卒间结构影响径流、侵
蚀、溶质迁移等水文过程?。虽然喀斯特地区地质
中国西南喀斯特地区是世界上主要的生态脆背景复杂,裸岩广泛出露,但这种空间结构依然存
弱带之一リ。由于特殊的地质背景,该地区地表地在。张继光等通过5m×5m的网格取样,研
下二元结构高度发育,上壤稳定入渗率和近饱和究了洼地90m×40m范用内早季土壞水分的空间
导水率高且大丁大部分降雨强度,水文过程迅速,异质性,发现土壤水分表现出强烈的空问相关性
地表水漏失严重叩。同时,该地区上层浅薄,分布 Zhang等?将尺度扩大(包含了注地和部分坡脚样
不连续且悴石含量高,上壤储水能力弱,水分亏缺点),采用20m×20m网格,得出土壤水分具有中
仍是植被恢复的限制性因子。土壤含水率的分布等程度的卒间相关性。由此可见,土壤含水率的卒间
结构随采样间隔和研究尺度的变化而变化。喀斯特地
收稿日期:2014-01-22修订日期:2014-07-0
区的已有研究多集中在淕地和坡面尺度8?,而流
计划项目(zCx2-xD3-10):国家科技支接计划课題域尺度上壤含水率是否具有相似的空间变异规律,
(20103AO0739-02)
日前还不是很清楚。流域作为一个相对完整的地理
作者简介:付同刚(196-,男,河北郎部人,博上生,主从事上和生态单元,只有独特的自然地理条件;同时,流
壤水源养功能方面研究工作。长沙中国科学院亚热带农业牛态研究
所亚热带农业生念过程重点实验室,410125
域还是重要的景观生态空间。特别是在喀斯特地
Tmail:Tutonygang(a:126.com
区,小流域包含多种小生境,景观异质性更高,土
※通信作者:陈洪松(1973
男,湖北通山人?博士?研究、主。壤含水率的影响因素更为复杂。所以,应该进一步
要从事水十保持与牛态水文方面的研究工作。长沙中国科学院亚热带
农业生态研究所亚热带业生态过程重点实验室,410125
对喀斯特地区小流域尺度上壤含水率的空间分异
上mai;hchs(@isa.ac.cn
特及其主要影响因素进行深入探讨。