半干旱草原型流域土壤水分变异及其影响因素分析
发布时间：2021-12-28 08:53
土壤水分是岩石圈—生物圈—大气圈—水圈间水分循环的重要环节,是半干旱草原型流域植物生长的主要限制因子。该研究基于内蒙古锡林郭勒盟锡林河流域野外实测土壤水分数据,利用主成分分析和冗余分析等方法,对不同土壤类型垂直剖面土壤水分变化特征及其潜在环境影响因子进行了对比分析。结果表明,黑土、红砂土、栗钙土、盐土间土壤水分含量呈依次增大趋势;随着土层深度加深,土壤水分变异性减弱,且各层土壤水分变异性随时间变化受到土壤类型的影响较大;主成分分析表明海拔、植被高度和坡度等包含了解释土壤水分变异68.50%的信息;冗余分析识别出海拔和植被高度是土壤水分变异的关键潜在环境驱动因子。该研究可为半干旱草原型流域生态水文过程研究提供数据和理论支持。
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(13)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
潜在环境影响因子及土壤体积含水率冗余分析（RDA）排序图
图2 时域反射仪（TDR）率定装置与率定结果
图3 不同土壤类型剖面平均土壤体积含水率变化趋势及其与降水量的关系土壤体积含水率标准差结果表明，土壤水分的变异性在垂直剖面存在较大差异。总体来看，0～50 cm浅层土壤体积含水率的变异性大于深层土壤体积含水率，原因在于：牧草根系主要分布于0～50 cm土层中，土壤水分受气候、植被及植被根系的影响较大[31-32]，深层土壤通气性差，吸收热量不足，不利于根系生长，土壤水分受到土壤本身稳定物理属性的影响较大，从而变异性减弱，这与侯琼等[13]认为土壤水分垂向变异主要发生在60 cm以上土层中的研究结果较为相似。黑土、盐土和红砂土的土壤体积含水率在表层0～30 cm出现最大变异，栗钙土的土壤体积含水率在30～50 cm变异性最大，且随着土层深度增加，4种土壤类型土壤水分变异性呈先增强后减弱的趋势。随着时间的推移，4种土壤类型土壤水分变异性差异较大，由大到小依次表现为：黑土8月、7月、9月、10月；盐土9月、8月、7月、10月；栗钙土8月、7月、9月、10月；红砂土10月、9月、8月、7月。黑土与盐土不同土层深度土壤水分随时间变化略有不同。其中，黑土分布于河谷平原区、山间阶地及盆地，地下水可持续性差[28],8月份是锡林河流域植被生长最茂盛的时期，由于黑土养分高且持水性好，该区域植被对土壤水分的需求较高，10～50 cm土层土壤水分被植被过度消耗，且得不到地下水及时补给，导致土壤水分含量整体偏低，土壤水分异质性受到植被和地下水的影响较大，故该区域应减少对地下水的开采，增强其植被承载能力[33]。而7月、9月和10月，土壤水分变化幅度较小，表明该时段黑土区域土壤水分状态较稳定。盐土的土壤水分含量较高，可能是由于采样点多分布于河流主干道附近，地形低洼，潜育特征较明显，土壤水分变异受到地表水及地下水的影响较大。采样期内，盐土0～40 cm浅层土壤水分变化差异较大，深层土壤水分变化趋势相似，可能是由于盐土本身土壤温度升温较慢，且植被易受到盐分胁迫，不利于其生长，在该区域建议增加种植耐盐型植物，对改善土壤性质、促进养分积累和循环具有积极意义[34]。栗钙土与红砂土的土壤水分随时间变化具有一定的趋同性。采样时段内，栗钙土的土壤水分在20～50 cm均呈减小趋势，且土壤水分在植被生长中期（8月）的变异性最大，在植被生长后期（10月）的变异性最小，可能是该区域大面积覆被为草，土壤水分变异性受到植被生长阶段的影响较大；由于砂土本身持水性较差，且红砂土区域植被覆盖度较低，导致浅层土壤水分易受到蒸发作用的影响，含量较低，故根系为利用深层土壤水分，生长较深，土壤水分变异随时间变化具有延迟性[32]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高原内陆河流域气候水文突变与生态演变规律——以内蒙古锡林河和巴拉格尔河流域为例[J]. 张阿龙,高瑞忠,刘廷玺,房丽晶,秦子元,王喜喜. 中国环境科学. 2019(12)
[2]放牧对干旱半干旱草原植物群落结构和生态功能的影响[J]. 高露,张圣微,朱仲元,徐冉,张鹏. 水土保持研究. 2019(06)
[3]锡林河流域降水量时空动态及对NDVI的影响[J]. 多兰,于瑞宏,张艳霞,薛浩,张状状,张琦,苏元戎,胡海珠. 中国草地学报. 2019(05)
[4]东北黑土区农林混合利用坡面土壤水分空间异质性及主控因素[J]. 郭欣欣,付强,卢贺,高凤杰,杭艳红. 农业工程学报. 2018(19)
[5]半干旱草原型流域表层土壤饱和导水率传递函数及遥感反演研究[J]. 黎明扬,刘廷玺,罗艳云,段利民,张俊怡,周亚军,Scharaw Buren. 土壤学报. 2019(01)
[6]黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性[J]. 乔江波,朱元骏,贾小旭,黄来明,邵明安. 水科学进展. 2017(04)
[7]锡林河流域地下水位管理阈值研究[J]. 郭中小,魏永富,廖梓龙,龙胤慧,宋一凡,刘慧文,崔英杰. 干旱区研究. 2017(03)
[8]锡林郭勒草原植被覆盖度时空动态与影响因素分析[J]. 张圣微,张睿,刘廷玺,徐冉,张鹏. 农业机械学报. 2017(03)
[9]基于原状土柱土壤水分传感器率定方法的研究[J]. 智永明,韩继伟,邓超,张松明,邓彬,何生荣,刘满红,施露阳. 水文. 2016(04)
[10]锡林河流域草原植物群落分类及其多样性分析[J]. 席小康,朱仲元,郝祥云. 生态环境学报. 2016(08)
博士论文
[1]黄土丘陵区坡地土壤水热特征及其耦合效应研究[D]. 唐敏.西北农林科技大学 2019
硕士论文
[1]草原内陆河浅滩-深潭序列中地表水-地下水交换对降水的响应[D]. 赵坤.内蒙古大学 2019
[2]锡林郭勒草原土壤含水量分布特征研究[D]. 郭焘.内蒙古师范大学 2018
[3]内蒙古草原生物量、地下生产力及其与环境因子关系研究[D]. 纪文瑶.北京师范大学 2013
本文编号：3553772
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(13)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
潜在环境影响因子及土壤体积含水率冗余分析（RDA）排序图
图2 时域反射仪（TDR）率定装置与率定结果
图3 不同土壤类型剖面平均土壤体积含水率变化趋势及其与降水量的关系土壤体积含水率标准差结果表明，土壤水分的变异性在垂直剖面存在较大差异。总体来看，0～50 cm浅层土壤体积含水率的变异性大于深层土壤体积含水率，原因在于：牧草根系主要分布于0～50 cm土层中，土壤水分受气候、植被及植被根系的影响较大[31-32]，深层土壤通气性差，吸收热量不足，不利于根系生长，土壤水分受到土壤本身稳定物理属性的影响较大，从而变异性减弱，这与侯琼等[13]认为土壤水分垂向变异主要发生在60 cm以上土层中的研究结果较为相似。黑土、盐土和红砂土的土壤体积含水率在表层0～30 cm出现最大变异，栗钙土的土壤体积含水率在30～50 cm变异性最大，且随着土层深度增加，4种土壤类型土壤水分变异性呈先增强后减弱的趋势。随着时间的推移，4种土壤类型土壤水分变异性差异较大，由大到小依次表现为：黑土8月、7月、9月、10月；盐土9月、8月、7月、10月；栗钙土8月、7月、9月、10月；红砂土10月、9月、8月、7月。黑土与盐土不同土层深度土壤水分随时间变化略有不同。其中，黑土分布于河谷平原区、山间阶地及盆地，地下水可持续性差[28],8月份是锡林河流域植被生长最茂盛的时期，由于黑土养分高且持水性好，该区域植被对土壤水分的需求较高，10～50 cm土层土壤水分被植被过度消耗，且得不到地下水及时补给，导致土壤水分含量整体偏低，土壤水分异质性受到植被和地下水的影响较大，故该区域应减少对地下水的开采，增强其植被承载能力[33]。而7月、9月和10月，土壤水分变化幅度较小，表明该时段黑土区域土壤水分状态较稳定。盐土的土壤水分含量较高，可能是由于采样点多分布于河流主干道附近，地形低洼，潜育特征较明显，土壤水分变异受到地表水及地下水的影响较大。采样期内，盐土0～40 cm浅层土壤水分变化差异较大，深层土壤水分变化趋势相似，可能是由于盐土本身土壤温度升温较慢，且植被易受到盐分胁迫，不利于其生长，在该区域建议增加种植耐盐型植物，对改善土壤性质、促进养分积累和循环具有积极意义[34]。栗钙土与红砂土的土壤水分随时间变化具有一定的趋同性。采样时段内，栗钙土的土壤水分在20～50 cm均呈减小趋势，且土壤水分在植被生长中期（8月）的变异性最大，在植被生长后期（10月）的变异性最小，可能是该区域大面积覆被为草，土壤水分变异性受到植被生长阶段的影响较大；由于砂土本身持水性较差，且红砂土区域植被覆盖度较低，导致浅层土壤水分易受到蒸发作用的影响，含量较低，故根系为利用深层土壤水分，生长较深，土壤水分变异随时间变化具有延迟性[32]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高原内陆河流域气候水文突变与生态演变规律——以内蒙古锡林河和巴拉格尔河流域为例[J]. 张阿龙,高瑞忠,刘廷玺,房丽晶,秦子元,王喜喜. 中国环境科学. 2019(12)
[2]放牧对干旱半干旱草原植物群落结构和生态功能的影响[J]. 高露,张圣微,朱仲元,徐冉,张鹏. 水土保持研究. 2019(06)
[3]锡林河流域降水量时空动态及对NDVI的影响[J]. 多兰,于瑞宏,张艳霞,薛浩,张状状,张琦,苏元戎,胡海珠. 中国草地学报. 2019(05)
[4]东北黑土区农林混合利用坡面土壤水分空间异质性及主控因素[J]. 郭欣欣,付强,卢贺,高凤杰,杭艳红. 农业工程学报. 2018(19)
[5]半干旱草原型流域表层土壤饱和导水率传递函数及遥感反演研究[J]. 黎明扬,刘廷玺,罗艳云,段利民,张俊怡,周亚军,Scharaw Buren. 土壤学报. 2019(01)
[6]黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性[J]. 乔江波,朱元骏,贾小旭,黄来明,邵明安. 水科学进展. 2017(04)
[7]锡林河流域地下水位管理阈值研究[J]. 郭中小,魏永富,廖梓龙,龙胤慧,宋一凡,刘慧文,崔英杰. 干旱区研究. 2017(03)
[8]锡林郭勒草原植被覆盖度时空动态与影响因素分析[J]. 张圣微,张睿,刘廷玺,徐冉,张鹏. 农业机械学报. 2017(03)
[9]基于原状土柱土壤水分传感器率定方法的研究[J]. 智永明,韩继伟,邓超,张松明,邓彬,何生荣,刘满红,施露阳. 水文. 2016(04)
[10]锡林河流域草原植物群落分类及其多样性分析[J]. 席小康,朱仲元,郝祥云. 生态环境学报. 2016(08)
博士论文
[1]黄土丘陵区坡地土壤水热特征及其耦合效应研究[D]. 唐敏.西北农林科技大学 2019
硕士论文
[1]草原内陆河浅滩-深潭序列中地表水-地下水交换对降水的响应[D]. 赵坤.内蒙古大学 2019
[2]锡林郭勒草原土壤含水量分布特征研究[D]. 郭焘.内蒙古师范大学 2018
[3]内蒙古草原生物量、地下生产力及其与环境因子关系研究[D]. 纪文瑶.北京师范大学 2013
本文编号：3553772
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