干热河谷区不同土地利用类型下土壤水分时空异质性及其运移规律研究

Over the years, the vegetation restoration in dry-hot valley area has been the focus of attention, the hot, dry, low humidity and dry environmental conditions was the maximum productivity factor that limited their natural exert, and the soil moisture was a key factor in the success of its vegetation restoration; especially in the long-dry season, soil moisture had a severe deficit, the dynamic changes in soil water determined the survival and growth state of the regional vegetation, so the spatial-temporal distribution and migration law of the soil moisture under different land types will help to improve the using efficiency of soil moisture in the dry-hot valley , and provide a scientific basis for reasonable arrangements of vegetation layout; therefore, For the conflicts between the water shortage in seasonal drought and ecological water requirement for the vegetation restoration in dry-hot valley, this study was located at Yuanmou of the dry-hot valley in Yunnan Province, chose the typical slope under different land use types, using multi-electrode resistivity technology and hydrogen isotopic law respectively, measured and analyzed the temporal heterogeneity of soil moisture, soil moisture migration , in order to deepen the understanding of the spatial and temporal dynamics of soil moisture change, movement mechanism and main factors under different land types, and analyzed the using differences in soil moisture under different land use types, which provide a theoretical basis and technical support for the vegetation recovery, species selection and regional water management of the dry-hot valley in Yunnan.

多年来,干热河谷区的植被恢复一直是关注的焦点，高温干燥、低湿缺水环境条件是限制其自然生产力发挥的最大因子，土壤的水分含量是其植被恢复成败的关键因素；尤其在长时期干旱季节，土壤水分严重亏缺, 土壤水的动态变化决定了区域植被的生存生长状态, 掌握不同土地类型下土壤含水率的时空分布特征及其运移规律，将有助于提高干热河谷区土壤水分的利用效率,合理安排植被布局提供科学依据；因此，针对我国干热河谷区植被恢复的生态需水和季节性干旱缺水的矛盾，本研究在位于云南元谋的干热河谷地开展，选取不同土地利用类型下的典型坡面，采用多电极电阻仪法和氢氧同位素法分别对土壤水分时空异质性，以及土壤水分运移规律进行测定和分析，以加深对不同土地类型下土壤水分时空动态变化、运动机制及其主控因素的了解，分析不同土地类型下土壤水分利用的差异，为我国云南干热河谷地区的植被恢复、树种选择以及区域水资源管理等方面提供理论基础和技术支持。

为探究干热河谷区不同土地利用类型坡面土壤水分的时空变化规律及主控因子，以元谋干热河谷老城小流域水土保持综合治理示范区内的银合欢(Leucaena Benth)人工林地、车桑子(Dodonaea angustifolia)灌丛地和扭黄茅(Heteropogon cantortus)草地和坡耕地为研究对象，使用经典统计学和地统计学克里格插值相结合及冗余分析的方法，对4种土地类型坡面土壤水分的时空异质性、主控因子及运移规律等方面进行研究。本研究主要结果如下：.（1）不同土地利用类型下土壤水分波动程度不同，土壤水分变动范围为(14.41%~23.97%)，变异系数（VC）为(0.22~0.94)，属中等变异(0.1<VC<1)，均值大小表现为坡耕地（16.46%）>灌丛地(11.62%)>林地(7.72%)>草地(6.66%)；雨季显著大于旱季。.（2）元谋干热河谷区虽然土壤含水量较低，但土壤水分仍具有明显的空间结构和空间连续性，空间自相关系数在0.001~0.7085之间，不同土地利用类型具有相似的空间自相关，空间自相关系数随着滞后距离的增大由正向负转换，不同土地利用类型下坡位含水量高，各土层为正相关，中坡位土壤含水量较低，为负相关，在旱季随着土壤含水量降低，由正向负转化的拐点呈向上坡部移动的趋势。.（3）不同土地利用类型的空间结构不同，但林地、草地、坡耕地分别能用球状模型、指数模型进行很好的模拟，所有模型均具有较小的块金值，说明存在不同程度的随机因子引起的误差，较大的基台值说明土壤水分空间变异结构主要由结构因子引起的变异。林地旱、雨季的呈强等空间自相关（结构比在0.05~0.09之间）；草地旱季与坡耕地旱季也呈强等空间自相关，但草地雨季与坡耕地雨季呈中等空间自相关。.（4）不同的空间结构导致了不同土地利用类型、不同土层的土壤水分空间分布格局不同，但同一土地利用类型下各土层旱、雨季的空间分布格局相似，林地与草地旱、雨季土壤水分界限平滑，空间破碎化程度小，斑块空间连续规律性强，坡耕地旱季土壤水分异质斑块的空间破碎化程度，导致空间变异连续性减弱，雨季则土壤水分趋于饱和成条带状分布，斑块的空间连续性增强。.（5）林地、灌木地、草地和坡耕地4种土地利用类型下，土壤各影响因子和土壤水分表现出较明显的表聚现象，并且各影响因子对土壤水分有不同程度的影响。