荒漠—绿洲过渡带斑块状植被区土壤水分特征及环境影响因素分析

作     者：廖亚鑫 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡广录

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

主      题：荒漠-绿洲过渡带 斑块状植被 土壤水分特征 影响因素 

摘      要：土壤水分是荒漠-绿洲过渡带斑块状植被生长发育的最大限制性因子。本文以黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块状植被区为研究区,于2014015年雨季前、后在样方(340m×300m)和样带(1050m)上分别采集000cm土层土壤水分数据。首先,研究分析土壤水分的分布规律及总变异特征;其次,利用地统计学方法,重点分析样地内土壤水分的空间变异特征和空间分布格局;然后,利用灰色关联法探讨各个因素(土壤粒度、土壤有机质、植被盖度、高程、气象因素等)对土壤水分的影响;最后,初步探讨单一泡泡刺沙堆、单株梭梭、单株沙拐枣、植被斑块、裸地斑块类型下土壤水分的变化。主要研究结果有:(1)在垂直分布上,样带和样方上00cm土层土壤含水量皆最低,8000cm土层土壤含水量皆最高,并且000cm土层土壤含水量随着土层加深基本都呈现出递增的趋势。(2)在土壤水分总体变异程度上,斑块状植被区000cm土层土壤水分大多表现为强烈的空间变异,并且100cm土层土壤水分的变异系数波动最大。(3)2014年雨季前和2015年雨季前00、100、200、400、600、8000cm土层土壤水分的最佳拟合变异函数模型完全相同,分别为线性模型、指数模型、指数模型、球状模型、球状模型、球状模型;而2014年雨季后和2015年雨季后其变异函数模型基本都不一致,2014年雨季后分别为线性模型、球状模型、球状模型、指数模型、球状模型、指数模型,2015年雨季后均为线性模型。(4)在64.245.3m尺度范围内,2014年雨季前1000cm土层土壤水分75.6%9.7%的空间变异由空间自相关因素引起;在79.954.2m的尺度范围内,雨季后1000cm土层土壤水分76.9%2.9%的空间变异由空间自相关因素引起;在57.031.1m尺度范围内,2015年雨季前1000cm土层土壤水分85.7%9.7%的空间变异由空间自相关因素引起。在131.3m的尺度下,2014、2015年雨季前、后00cm土层土壤水分67.8%00%变异由随机性因素引起,2015年雨季后1000cm土层土壤水分42%00%的空间变异也由随机性因素引起。(5)在斑块状植被区,00cm土层为土壤水分含量低值层,2014015年雨季后00cm土层土壤水分的分布格局基本一致;100cm土层为斑块状植被区土壤水分的突变层,2014015年雨季后100cm土层土壤水分的空间分布差异显著;200cm为土壤水分变化的活跃层,北部和西南部土壤水分含量较高,东南部到西北部土壤含水量都较低;6000cm土层为相对稳定层,2014015年雨季前、后6000cm土层土壤水分空间分布基本都一致。(6)土壤上层(00cm)土壤水分与有机质、植被盖度、土壤粒度含量(1mm、0.5mm、0.25.5mm、0.1.25mm、0.075.1mm、≤0.075mm)、高程、积沙量联系紧密,影响程度大;土壤下层(4000cm)土壤水分与有机质、土壤粒度含量(粒径≥0.5mm、粒径≤0.075mm)、积沙量联系紧密,影响程度大,而植被盖度、高程等对其影响较小。另外,土壤粒度含量(粒径0.5mm)对斑块状植被区各层土壤水分的影响程度基本都最大。(7)不同时段影响土壤水分的主要气象因素不同,2014年雨季前主要气象影响因素为风速、蒸发量和土壤温度;2014年雨季后为降雨量和蒸发量;2015年雨季前为相对湿度和土壤温度;2015年雨季后为积温和风速。(8)泡泡刺沙堆对土壤水分的影响较强,在垂直分布上,5m范围内土壤水分的变化趋势基本一致,020cm土层土壤水分呈现出“波浪型变化;在垂直分布上,沙拐枣2m范围内土壤水分的变化趋势基本一致,土壤水分随着土层加深快速增加;梭梭10m范围内020cm土层土壤水分含量整体偏低,土壤水分随着土层的加深缓慢增加;裸地斑块下土壤水分随着土层加深快速递增;植被斑块下土壤水分随着土层加深先快速递增(200cm),然后基本保持不变(8020cm)。