喀斯特小流域土壤含水率空间异质性及其影响因素-论文.pdf

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1、第30卷第14期农业工程学报、，01．30No．141242014年7月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineenngJu1．2014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1,2,3，陈洪松，，张伟，高鹏1,2,3，王克林，2(1．中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室，长沙410125：2．中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站，环江547100；3．中国科学院大学，北京100049)摘要：该文基于网格取样(80mX8Om)，利用地统计学

2、和经典统计学方法，研究了典型喀斯特小流域旱季表层(0～10cm)土壤含水率(soilmoisturecontent，SMC)的空间变异特征，并分析了其与容重(bulkdensity，BD)、毛管孔隙度(capillaryporosity，CP)、非毛管孔隙度(non．capillaryporosity，NCP)、土壤有机碳(soilorganiccarbon，SOC)、碎石含量(rockfragmentcontent，RC)等土壤理化性质以及坡度(slopegradient，SG)、坡向(slopeaspect，SA)、裸岩率(bar

3、erock，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，其他土壤理化指标均对SMC有显著影响(p<0．05)；各地形因子中仅SG对SMC有显著影响。协方差分析表明，RC、CP和NCP对SMC的方差解释达到显著水平(口

4、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土壤理化性质来影响SMC。该结果有利于辨别喀斯特小流域旱季SMC的主要影响因素，从而为该地区土壤水源涵养功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；土壤含水率；空间异质性；影响因素；地统计doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．14．016中图分类号：S152．7文献标识码：A文章编号：1002—6819(2014)一14—0124—08付同刚，陈洪松，张伟，等．喀斯特小流域土壤含水率空间异质

5、性及其影响因素[J]．农业工程学报，2014，30(14)：124—131．FuTonggang，ChenHongsong，ZhangWei，eta1．SpatialvariabilityofsoilmoisturecontentanditsinfluencingfactorsinsmallKarstcatchmentduringdrypefiod[~．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(14)：

6、124—131．(inChinesewithEnglishabs~acO具有一定的空间结构，这种空间结构影响径流、侵0引言蚀、溶质迁移等水文过程[6]。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⋯。由于特殊的地质背景，该地区地表地在[7-8]。张继光等通过5mX5m的网格取样，研下二元结构高度发育【2弓J，土壤稳定入渗率和近饱和究了洼地90m×40m范围内旱季土壤水分的空间导水率高且大于大部分降雨强度，水文过程迅速，异质性，发现土壤水分表现出强烈的空间相关性。地表水漏失

7、严重L4J。同时，该地区土层浅薄，分布Zhang等[10]将尺度扩大(包含了洼地和部分坡脚样不连续且碎石含量高，土壤储水能力弱，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【5l。土壤含水率的分布等程度的空间相关性。由此可见，土壤含水率的空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：2014．07．01区的已有研究多集中在洼地和坡面尺度’lBj，而流基金项目：国家自然科学基金项目(41171187)；中国科学院西部行动计划项目(KZCX2．XB3—10)；

8、国家科技支撑计划课题域尺度土壤含水率是否具有相似的空间变异规律，(2010BAE00739．02)目前还不是很清楚。流域作为一个相对完整的地理作者简介：付同刚(1986一)，男，河北邯郸人，博士生，主要从事土和生态单元，