冻融作用下土地利用方式对土壤含水率垂直变异性影响

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1、灌溉排水学报２０１５年５月第３４卷第５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０５－００５１－０４冻融作用下土地利用方式对土壤含水率垂直变异性影响朱阳春，赵学勇，陈敏，罗永清，周欣（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，兰州７３００００）摘要：分析了永济灌域荒地、林地、农田土壤剖面含水率的变化规律，并采用因子分析、相关分析及曲线拟合研究冻土消融和地下水对土壤含水率的贡献率。结果表明，３种土地利用方式下，土壤含水率均呈随深度的增加而增加，各土层土壤含水率均以荒地最高。因

2、子１（冻土消融因子）对０～２０、４０～６０、６０～８０、８０～１００ｃｍ土层土壤含水率均影响显著，且呈线性关系。因子２（地下水补给因子）仅对２０～４０ｃｍ土层含水率影响显著，地下水对其他土层补给规律呈现二次曲线关系。关键词：冻融；土壤含水率；永济灌域中图分类号：Ｓ１５２．７文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０５．０１０朱阳春，赵学勇，陈敏，等．冻融作用下土地利用方式对土壤含水率垂直变异性影响［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（５）：５１－５４．河套灌区是我国三大灌区之一，位于黄河流域干

3、旱地区，属典型的大陆性干旱气候，降雨量小，蒸发量［１］大，蒸降比在１０以上。灌区主要作物种类有小麦、玉米、向日葵及部分林地。此外，灌区还存有大面积荒［１］地，分布于耕地的间隙及沙丘、湖泽的周围。与农田相比，荒地结冻稍晚，融冻微早。研究表明，夏灌和秋灌后，河套灌区不同作物地块间土壤含水率的差别主要集中在５—９月，且夏灌对表层土壤含水率影响［２］较为显著；河套灌区沙壕渠试验区冻融期土壤表［３］层水分变异性高于深层土壤。已有研究大多集中在某一试验地或农田土壤含水率时空变化的研究，而对整个灌域不同土地利用方式下完整冻融期土壤含水率变化

4、的研究鲜见。因此，有必要研究永济灌域不同土地利用方式下土壤含水率的垂直变化规律，为灌区预防春旱及节水管理提供理论依据和指导。１材料与方法永济灌域位于河套灌域中部，东经１０７°１３′—１０７°４２′，北纬４０°３６′—４１°１３′，海拔１０２８～１０４２ｍ。东至丰济干渠，西至黄济干渠，南北长６０ｋｍ，东西宽４０ｋｍ，总土地面积２５２０ｋｍ２，引永济干渠灌溉。图１永济灌域采样点分布年均气温３．９～７．６℃，年降水量１００～２７０ｍｍ，年蒸发量１３００～２４００ｍｍ，土壤以灌淤土、盐土为主，土壤质地以壤土为主。灌域主要担负临河区７个

5、乡镇、２个国营农场及五原县银定图克镇及乌拉特中期呼鲁斯太镇部分土地的农业灌排水任务。收稿日期：２０１３－１１－１８基金项目：国家科技支撑计划项目（２０１１ＢＡＣ０７Ｂ０２）；国家自然科学基金项目（４０９０１０４９）作者简介：朱阳春（１９８５－），女，浙江衢州人。博士研究生，研究方向为干旱区生态学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｙａｎｇｃｈｕｎ１００８＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ５１２０１３年５月初（灌溉前），灌域经过整个灌溉期及冻融期。在永济灌域９个乡镇及２个国营农场共设３９个采样点，具体分布见图１。采用土钻垂直分层取样（０～２０、２０～４０、

6、４０～６０、６０～８０、８０～１００ｃｍ）。用铝盒在每个采样点及周围同时采集３个平行样，每个平行样再采集３个重复样，共采集荒地样品４０５个，林地样本３１５，农田样品１０３５个，并采用烘干法测定土壤含水率，每层土壤含水率取算术平均值。用统计软件Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａ８．０、Ｅｘｃｅｌ２０１０、Ａｒｃｇｉｓ１０．０进行绘图。２结果与分析２．１不同土地利用方式土壤含水率的垂直变化规律荒地、林地和农田土壤剖面含水率的特征值如表１所示。由表１可知，荒地、林地和农田各层土壤含水率分别在１６．４６％～２０．８５％、１１．７１％～２０．０４％和

7、１３．２１％～１９．９０％之间，均呈随深度增加而垂直递增的趋势。各土层含水率均以荒地最高，这是因为荒地地形平坦，坡度较小，坡行呈凹形，排水不畅，更易于接受入渗。表１荒地、林地和农田不同土层深度土壤含水率统计值荒地林地农田深度／ｃｍ样本数均值／％极差／％分布类型样本数均值／％极差／％分布类型样本数均值／％极差／％分布类型０～２０８１１６．４６１０．０７正态６３１１．７１６．３３正态２０７１３．２１２１．４４正态２０～４０８１１９．９０４．９４正态６３１５．１０６．４６正态２０７１６．２６２８．４正态４０～６０８１１９．９２９．３

8、１正态６３１８．０７９．５８正态２０７１７．４２１９．３６正态６０～８０８１２０．６５８．６９正态６３１９．７２６．１６正态２０７１８．４４１８．６１正态８０～１００８１２０．８５８．５７正态６３２０．０４６．７１正态２０７１９．９０１４．１４正态由图２可知，荒地各土层含水率