内蒙古扎鲁特旗山地草地土壤含水量动态变化及其与气候因子相关性分析--贾贵立

内蒙古扎鲁特旗山地草原土壤含水量动态变化与气候因子相关性分析摘要通过分析：内蒙古通辽市扎鲁特旗巴雅尔吐胡硕畜牧业气象站19832012年气象数据和山地草原土壤含水量数据，揭示土壤含水量动态变化与气候因子的关系。 结果： 19832012年山地草地土壤各层(0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40 cm、40-50 cm和0-50 cm )水分含量呈逐渐下降趋势，草地持续干旱的土壤含水量下降过程可分为3个阶段， 第一阶段为1983年至1987年，该阶段的土壤含水量在15%至30%之间变动，属于土壤含水量高阶段的第二阶段为1988年至1999年，该阶段的土壤含水量在5 %-15 %范围内变动，土壤含水量高(15 %-30 % )至低(2 %-10 % ) 过渡阶段第三阶段为20002012年，该阶段土壤含水量在2 %-10 %范围内变动，属于土壤含水量较低阶段的土壤含水量与温度和日照时间数呈负相关，与降雨量、相对湿度、蒸散量呈正相关。关键词：扎尔特旗气候因子土壤含水量山地草坪相关性dynamiccchangeofsoilmoisture和relationcliaticfactorsinthejaudibannermongoliaabstract : ttoadvancedtheefectochilmetchangslandsomistureandthedynamiccchangsoilmoisture we used a time series (1983-2012 ) 与datasetofthejarudbannerofinnermongolia一起成为历史上的imstricallimedatandsoilmoisturetoanalyzeinterannualvariationssoilmoistur eandthers betweensomisture和climatic factors.theressserrtionsshowed : thedynamicchangeofcsomisture (0- 10厘米、10-20cm厘米、20-30cm、30-40cm厘米、40-50厘米) indicatedgraduallyreducefrom 1983 to 2012、andgrasslandenvironmentdroughth； 35 %至30 %的时间系列(1983-1997 ) data.second thedynamicredynamicrentofsoilmoistureisfrom5% to15 %，time series (1988-1999 ) data.third， thedynamicrentofsoilmoisturesfrom2% to10 %，time series (2000-2012) data； itindicondintedgenorticallogrationbetweentemperature，sunsinfeesthendsoilmistreandproverelationthementionthenthemKey Words: The Jarud Banner； Climatic Factor； Soil Moisture； Mountain Grassland； Relativity气候因子的复杂性和多变性已被许多研究者所认可，它通过时间序列和空间序列对生态1、农牧业生产2、社会经济3和可持续发展产生了区域、关联性、周期性和不确定性的影响。 同时气候变化对生态、农业生产、社会经济和可持续发展的影响也是当前研究的热点问题4 . 研究内容丰富，如气候变化时学者们对气温和降雨量动态变化的研究5、变暖趋势对土地沙漠化的影响6、气候变化对草原退化的影响7、气候变化对植物物候期的影响8、气候变化对农业生产的影响9、气候变化对环境承载力10的影响等草地作为陆地的主要生态系统是生态环境的基础，也是畜牧业发展的重要基础和牧民生存的基本生产资料。 但是草原退化也是不争的事实，其退化原因学者们主要是由于气候变暖、过度放牧、不合理的人为干扰，促进了天然草地面积的减少、草地承载力的下降、草地地盘状况的恶化、草地沙化、盐碱化等11。 其中气候变暖不是狭义的气温上升，而是气温、降雨量、日照时数、蒸散量、相对湿度等气候因素的综合作用。 在这种情况下，学者们为了探讨气候因子的变化对草地可持续利用的影响，在气候因子变化时草地的生产率、草地间群植物候期、草地环境的负荷能力、草地畜牧业、草地退化、植被盖度等方面进行了多项研究，研究了气候变化对草地的生产率、植被候期、环境负荷能力等地域、关联性、周期性的影响规律草地土壤含水量作为草地土壤的主要性质，是草地植物的主要水分来源，对草地植物种类、生物量、盖度、密度、高度、频率等产生重要影响，是决定草地类型的因素之一。 土壤的水分状况也是由气候因素、地形因素、土壤因素等决定的。 其中地形因素和土壤因素基本稳定，其中只有气候因素动态变化，气候因素对土壤水分有重要影响。 国外学者研究表明，气候因子中降雨量是山地土壤水分的主要来源，蒸散是土壤水分消耗的主要方式，相对湿度、风速等因素也对山地土壤水分有一定的影响12。 同时，许多学者对不同地区土壤水分动态分布规律进行了深入研究和探讨13，通过短期观测数据揭示了土壤水分动态变化，利用长期气象数据和土壤含水率数据，气候因子变化对土壤含水率变化规律的影响仍然很小。 在此基础上，利用内蒙古通辽市扎鲁特旗巴雅尔吐气观测所1983-2012年4-10月(草地植物生长季节)土壤含水量数据，分析该地区土壤含水量各时段各土层变化特征，探讨气候因素动态变化对土壤含水量的影响规律，明确土壤水分与气候因素的内在关系为充分开发利用土壤水分资源，调整畜牧放牧方式和草地资源保护等提供科学依据。1材料和方法1.1自然概况研究区位于巴雅尔吐胡修镇，该地区属大兴安岭馀脉中段褶皱带和蒙古高原向松辽平原过渡带，东经120012030，北纬44464513，地形丘起伏，海拔628.3 m。 年平均气温3.6 ，气温最高40.7 ，最低-33.0 ，年降水量411.2 mm，年日照时间3028.5 h，年大风天数43 d，无霜期间155 d左右。 草本植物有针叶树(Stipa capillata Linn )、野古草(Arundinella anomala Steud )、羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel )、冰草(agropyron cris Tatum (Linn.) Gaer TN.)、萎蔫菜1.2项目和方法1.2.1土壤含水量的测定和计算土壤含水量测定资料来源于巴尔牧业气象站1983-2012年，测定方法为天然牧草固定观测区，每年4-10月下旬每月采用土钻法分层采样一次，采样深度为50 cm，各层分别为0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40 cm 以40-50 cm，共计5个阶段，每层重复4次取样，然后用干燥法(105 )干燥称量，将其平均值作为该层的土壤含水量。1.2.2气象资料收集气象资料来源于内蒙古扎特旗巴雅尔吐胡硕气象观测所，资料来源于1983年至2012年，气象因子包括月平均气温、降水量、相对湿度、日照时间等。 该气象数据观测方法按照中国气象局地面气象观测规范进行各气象要素的观测。计算蒸散量汉芳等14气候变化对内蒙古沙漠草原牧草气候生产率的影响研究采用Lieth15方法，即着名的Thornthwaite Memorial模型，计算实际蒸散量，以牧草气候生产率(FPCP )公式计算fpcp=30000 1- e-0.000966 r为年降水量(mm )，l为年最大蒸散量(mm )，其为温度t的函数。 l与t的关系为，在L=300 25T 0.05T3中，t为年平均气温(0.1 )。2结果和分析2.1土壤含水量的月变化从1983年到-2012年的土壤含水量动态变化折线图(图1、图2、图3 )可知，(1)30年间的土壤各层(0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40 cm、40-50 cm、0-50 cm )的含水量变化波动曲线极为类似， 均呈“升降-升降-升降”变化趋势，各层土壤含水量在同一时间点其大小关系不规则(2)30年间，土壤含水量总体呈逐渐下降趋势。 根据图1、图2、图3，大致可分为3个阶段：第一阶段为1983年至1987年，该阶段土壤含水量在15%至30%之间变动，属于土壤含水量较高阶段的第二阶段为1988年至-1999年，该阶段土壤含水量在5 %-15 %范围内变动属于土壤含水量从高(15 %-30 % )向低(5 %-10 % )转移阶段的第三阶段是从2000年到-2012年，该阶段的土壤含水量在210%的范围内变动，属于土壤含水量低的阶段(由于1983年到-2012年土壤含水量的动态变化， 土壤含水量随时间逐渐下降的趋势可以大致总结，即在未来10年、20年或更长时间内，土壤含水量可能呈现逐渐下降的趋势(4) 19832012年土壤含水量的变化拐点分别为1987198819992000年；(5)表层土壤0-10 cm和10-20 cm的土壤含水量变动较下层土壤和0-50 cm的土壤剧烈。2.2土壤含水量的经年变化根据土壤含水量的年变化(参照图4 )，(1)0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40 cm、40-50 cm和0-50 cm各层土壤含水量的年变化趋势大致一致，整体趋势呈逐渐下降的变化趋势， 时间上各层土壤含水量大小关系不规则(2)土壤含水量最高值出现在1988年，最低值出现在2007年(3)1985年至1989年土壤含水量变化幅度较大，1983年至1985年和1989年至2012年土壤含水量变化幅度较小， 其中19892012年土壤含水量呈缓慢下降趋势(4)表层0-10 cm土壤含水量变动较其他各层土壤强烈。2.3土壤含水量年际变化与气候因子相关性分析土壤经年变化与气候因子的相关分析(表1 )显示： (1)各层0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40 cm与0-50 cm土壤含水量和日照时间数之间呈显着负相关关系，与40-50 cm土壤含水量呈负相关关系，但不显着， 相关系数随土层增加而逐渐降低(2)各层土壤含水量与降雨量之间存在极显着的正相关关系，相关系数随土层增加而逐渐降低(3)各层土壤含水量与温度之间存在负相关关系，但不显着(4)各层土壤含水量与相对湿度之间存在正相关关系， 其中0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm相对湿度间极为显着，30-40 cm、40-50 cm和0-50 cm为显着. 相关系数随土层增加而逐渐降低(5)各层土壤含水量与蒸散量的相关性极为显着，相关系数随土层增加而先增加后趋于降低。表1土壤年平均含水量年变化与气候因子的相关性分析table.1 annualsoilwatercontentandinterannualclimatefactorcorrelationanalysis日照时数降雨量温度相对湿度蒸散量0-10-0.283*0.276*-0.0640.208*0.275*10-20-0.238*0.260*-0.0750.183*0.259*20-30-0.215*0.304*-0.0210.203*0.304*30-40-0.186*0.231*-0.0510.167*0.230*40-50-0.1740.194*-0.0700.139*0.192*0-50-0.229*0.264*-0.0590.188*0.263*注意： *表示各因子间在0.01水平有显着相关，*表示在0.05水平有显着相关。note : * * addethe