荒漠草原坡面环境土壤水分特征探讨

1 试验区概括

本文所进行研究的目标区域为水利局的生态监测实验基地, 这个地区为温带大陆性气候, 常年高温少雨, 降水主要集中在夏季且年平均降水量地域300mm, 年平均蒸发量在2 100mm~2 200mm之间, 十分干燥。该区域以荒漠草原为主, 周边有荒漠分布, 土壤以灰钙土为主, 土壤从上到下依次是沙壤土、灰钙土、沙壤土。整个试验区的植被主要有冷蒿、克氏针茅、冰草等常见的荒漠草原地区的植被。

2 实验设计与方法

本次实验于2013年开始, 分别在河滩洼地、坡地、坡中、坡顶不同的区域放置了TSCⅠ型管式土壤水分仪, 荒漠草原研究区域的土壤厚度40cm~60cm之间, 将土壤水分研究限制在40cm以内, 在4月~9月期间, 每天10:00定时对土壤含水率进行测量, 此外, 在每次降雨之前和之后都要进行测试。

3 结果与分析

3.1 土壤水分特征曲线

土壤水分特征曲线可以很好的表示土壤水含量和水势的关系, 通过定量的研究来土壤水分特征。对于土壤水分特征的研究常用模拟方程来进行。通过模拟方程来算出不同坡位土壤水分的拟合参数, 方程中的系数都保持在0.89左右, 从中可以看出对于土壤水分特征关系的描述相对比较准确, 具有一定的科学性。此外, 通过计算得出对方程系统的分析我们可以找出一些规律从河滩洼地、坡地、坡中、坡顶不同的区域的方程系数分别为149.18、317.53、687.36和768.83, 从数据中可以看出拟合方程系统随着距离地面高度的增加而逐渐增加。

通过曲线拟合模型可以得出各个位置的不同吸力段的水容量。从计算得出的数据可以看出土壤的水吸力和土壤的比热容之间成反比, 随着土壤水吸力的增加土壤的比热容会逐渐减小。在不同的吸力土壤的吸力阶段土壤比热容是不同的, 本文以土壤水吸力为10-4MPa为例, 通过计算得出河滩洼地、坡地、坡中、坡顶不同的区域水容量。从数据中可以明显看出在土壤吸力相同的情况下, 水容量从河滩洼地到坡顶水容量呈现逐渐减小的趋势, 坡顶的供水和持水性能明显不如河滩洼地, 因此, 要注意运用不同区域的特性来改善土壤的水分特征。

3.2 荒漠草原土壤水分垂直分异

要研究荒漠草原土壤水分垂直分异就要对土壤进行垂直分层, 根据垂直分层原则、标准差和变异系数可以将土壤分别速变层、活跃层、次活跃层、稳定层。一般来说变异数>30%, 标准差在4以上可以判断为速变层, 而活跃层的标准值处于3和4之间, 变异系数在20%和30%之间。次活跃层变异系统在10%到20%之间, 标准差在2和3之间。相对稳定层的变异系数小于10%, 标准值<2。

以上按照标准差和变异系数来进行土壤层次划分的标准是处于理想状态下进行的, 在实际的研究中主要按照变异系数来进行土壤垂直变化分层, 通过对不同深度的土壤水分进行统计可以可能出在坡顶0cm~10cm处的变异系数为37.84%, 根据上文的划分标准可以将这段区域划分为速变层, 10cm~20cm处的水分变异系数为29.8%, 接近于30%, 将这段也划分为速变层, 因此, 速变层为0cm~20cm处, 20cm~30cm处的水分变异系数为25.5%为活跃层。为此土壤从上到下可以划分为速变层和活跃层。

结束语

通过以上是实验数据我们可以获得结论比水容量作为土壤水分的重要特征之一对于土壤的供水性能和持水性能有着重要的影响, 低洼地的比水容量最大, 坡顶的比水容量最小, 从低洼地到坡顶的比水容量依次递减, 这也说明从低洼地到坡顶的供水、持水性能逐渐降低, 相关人员可以利用这一特性对不同坡面的种植的植被进行合理的分配, 以最终达到治理环境的效果。依据变异系数可以将荒漠草原土壤水分垂直分层分为速变层、活跃层、次活跃层、稳定层四种, 不同的垂直分层有不同的特点, 一般来说低洼地和坡地的水分变化比较稳定, 坡中土壤的活性会随着高度的降低而变低。相关技术人员要充分把握荒漠草原的土壤水分特征, 采取有效措施来保护荒漠草原地区的生态环境。

摘要：水分在荒漠草原生态系统中扮演着重要的角色, 而土壤水分适应性对于在荒漠草原区域发展人工草地有着深刻的影响, 关系到草原退化问题的成败。为此, 环保局的技术人员使用TSCⅠ型管式土壤水分仪对荒漠草原坡面环境土壤水分进行了长期的监测, 最终通过对相关的数据分析出了荒漠草原坡面环境土壤水分特征, 本文将通过实验对不同坡位的比水容量、供水、持水性能等特征进行深入分析, 以为荒漠草原的治理找到合理的方法。

关键词：荒漠草原,水分特征曲线,比水容量,水分特征