六盤(pán)山地區(qū)水文要素坡面變化.pdf

1、為尋找能連續(xù)測(cè)定六盤(pán)山地區(qū)水文要素坡面變化的技術(shù)途徑，及比較石質(zhì)山區(qū)和黃土不同土質(zhì)、森林和草地不同植被覆蓋下典型坡面的水文要素變化特征。
　　采用多電極電阻儀法于2009～2010年的兩個(gè)生長(zhǎng)季（5～10月），在六盤(pán)山南側(cè)具半濕潤(rùn)氣候特征的香水河小流域，選取三個(gè)典型植被的坡面（洪溝華北落葉松人工林坡面，東南坡向，坡度35°，海拔2500m，年降水量600mm；洪溝白樺疏林坡面，東北坡向，坡度45°，海拔2500m，年降水量600m

2、m；草溝灌叢稀植喬木林坡面，西南坡向，坡度45°，海拔2468m，年降水量600mm），開(kāi)展坡面植被特征時(shí)空變化、土壤物理性質(zhì)空間分布、土壤水分和電阻率時(shí)空分布研究；于2010年5月初在六盤(pán)山外圍的疊疊溝草地坡面（東北坡向，坡度30o，海拔2100m，年降水量600mm）、六盤(pán)山周邊的固原云霧山黃土草地坡面（東南坡向，坡度20o，海拔2100m，年降水量400mm）和甘肅涇川官山的黃土刺槐林坡面（西南坡向，坡度35o，海拔1300 m，

3、年降水量550mm）上，進(jìn)行了土壤水分和電阻率空間變化的測(cè)定。所得主要研究結(jié)果如下：
　　1.香水河典型坡面上土壤物理性質(zhì)的空間分布
　　所有植被類(lèi)型坡面的土壤物理特征在0～100cm土層范圍內(nèi)，石礫含量和土壤容重隨土層深度增加逐漸增大，土壤總孔隙度、毛管孔隙度、飽和持水量均隨土層加深而減小，但非毛管孔隙先增大后減小。
　　對(duì)于0～100cm土層的土壤容重（g/cm3），華北落葉松林坡面各坡位大小分別為坡中(1.23)

4、>坡下(1.15)>坡上(0.93)，白樺疏林坡面為坡下(1.09)>坡上(1.06)>坡中(0.97)；對(duì)于飽和持水率（％），華北落葉松林坡面各坡位大小為坡上(35.01)>坡中(23.50)>坡下(21.42)、白樺疏林坡面為坡中(25.55)>坡下(24.07)>坡上(16.34)；對(duì)于總孔隙度（%），華北落葉松林坡面為坡上(62.61)>坡中(60.37)>坡下(58.58)，白樺疏林坡面為坡中(65.49)>坡上(60.91)

5、>坡下(58.80)；對(duì)于毛管孔隙度（%），華北落葉松林坡面為坡下(43.99)>坡中(40.29)>坡上(39.64)，白樺疏林坡面為坡中(49.68)>坡下(42.21)>坡上(40.15)；對(duì)于非毛管孔隙度（%），華北落葉松林坡面為坡上(22.97)>坡中(18.28)>坡下(16.38)、白樺疏林坡面為坡上(20.77)>坡下(16.59)>坡中(15.81)。
　　為突出表現(xiàn)植被類(lèi)型的土壤物理性質(zhì)作用差別，選擇0-60c

6、m的主根系層進(jìn)行比較：石礫體積含量（%）為草溝灌叢稀植喬木林（19.3）>華北落葉松林（13.6）>白樺疏林地（13.2）；土壤容重（g/cm3）為華北落葉松林（1.10）>草溝灌叢稀植喬木林（1.05）>白樺疏林地（1.03）；飽和持水率（%）為草溝灌叢稀植喬木林（29.60）>華北落葉松林（26.64）>白樺林（21.99）；總孔隙度（%）為白樺疏林（61.73）>華北落葉松林（60.52）>草溝灌叢稀植喬木林（52.62）；毛管孔

7、隙度（%）為白樺疏林（44.01）>華北落葉松林（41.31）>草溝灌叢稀植喬木林（28.24）。
　　2.不同典型坡面上土壤含水率和其他特征與電阻率的關(guān)系
　　土壤電阻率（Y，Ωm）同時(shí)主要受多種土壤特征影響，包括體積含水率（X1，v%）、石礫體積含量（X2，v%）、容重（X3，kg/m3）、總孔隙度（X4）、土壤飽和度（X5）、根系含量等。
　　為區(qū)分不同因素對(duì)土壤電阻率的影響，采用華北落葉松林坡面，進(jìn)行了人為控制

8、土壤含水率、石礫含量、容重和孔隙度的實(shí)驗(yàn)。先進(jìn)行了單因素相關(guān)分析，逐步回歸結(jié)果較好：Y=560.89e-0.3935X1，R2=0.94；Y=2741.3e2.1599X2，R2=0.82；Y=666.67e1.1094X3，R2=0.90。
　　然后，將控制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和華北落葉松林坡面野外觀測(cè)數(shù)據(jù)合并，建立同時(shí)考慮上述3個(gè)主要土壤影響特征與電阻率的多元回歸方程：Y=186.96e-0.3935X1+913.77e2.1599X2+

9、222.23e1.1094X3，R2=0.89。對(duì)電阻率與多種土壤特征的關(guān)系，如總孔隙度、體積含水率、石礫體積含量、容重、飽和度、根系含量等，回歸分析得到Y(jié)=60.04X40.964X1?0.816，R2=0.61，且檢驗(yàn)呈極顯著相關(guān)。
　　在固原云霧山黃土草坡上，對(duì)土壤體積含水率（X1，v%）和電阻率（Y，Ωm）標(biāo)定，得到統(tǒng)計(jì)關(guān)系：X1=39.596e-0.0075Y，R2=0.78；在甘肅涇川官山黃土刺槐林坡面為：X1=47.

10、94e-0.0048Y，R2=0.64；在六盤(pán)山外圍山區(qū)的固原疊疊溝土石山草坡為：X1=-9.1987Ln(Y)+61.021，R2=0.52；表明土壤體積含水率與電阻率呈現(xiàn)一定的反比關(guān)系；以云霧山擬合結(jié)果最好，相關(guān)系數(shù)較高。
　　3.香水河主要植被類(lèi)型坡面上的土壤水分和電阻率時(shí)空變異
　　三種植被類(lèi)型0-100cm土層的土壤含水率（%）在生長(zhǎng)季各月的華北落葉松林坡面大小為9月（38.19）>8月（37.66）>5月（33.

11、54）>7月（30.29）>6月（25.77）；白樺疏林坡面為9月（39.27）>8月（38.26）>7月（37.25）>5月（37.56）>6月（36.79）；草溝灌叢稀植喬木林坡面為8月（28.74）>9月（30.02）>5月（29.38）>7月（27.39）>6月（41.21）；各植被類(lèi)型坡面的土壤含水率均呈現(xiàn)出濕季較大、干季較低的特點(diǎn)，土壤含水率隨土層加深而減小。
　　整個(gè)生長(zhǎng)季華北落葉松坡面0-100cm土層的土壤含水率

12、（%）的各坡位為坡下（38.57）>坡中（37.65）>坡中下（35.62）>坡中上（34.92）>坡上（34.61）；白樺林坡面為坡中（45.21）>坡下（39.76）>坡上（31.80）；草溝灌叢稀植喬木林坡面為坡上（35.64）>坡下（33.76）>坡中（28.19）。3種植被類(lèi)型坡面在生長(zhǎng)季5-10月的0-60cm土層的含水率（%）大小為白樺林坡面（31.33）>華北落葉松林坡面（28.92）>草溝灌叢稀植喬木坡面（26.15）

13、。
　　4.主要影響因素不同的坡面土壤含水率和電阻率的空間變異比較
　　在2010年5月初測(cè)定了固原云霧山黃土草坡、涇川官山黃土刺槐林坡面、固原疊疊溝土石山區(qū)草坡土壤電阻率的深度和坡位變化，固原云霧山黃土草地坡面土壤含水率從坡上到坡中減小，到坡下處又增大；涇川官山黃土刺槐林坡面土壤含水率從上到下增大；固原疊疊溝土石山區(qū)草坡土壤含水率沿坡面增大。三種植被坡面的0-100cm土層的土壤含水率大小為云霧山>涇川官山>疊疊溝。

14、>　　云霧山黃土坡面0-100cm土層的土壤含水率基本上是隨土層深度增加而減小，表層稍高，最深層變化較大，中間各層都較穩(wěn)定；土壤電阻率的各坡向差異較大，其排序?yàn)闁|南>西南>東北>西北；陽(yáng)坡接受太陽(yáng)輻射較多，所以水分含量為陰坡大于陽(yáng)坡。
　　這三個(gè)典型坡面土壤含水量均隨土層加深逐漸減小，其變化范圍分別為1.76%～15.44%、1.59%～14.2%、1.46%～10.89%；在云霧山草地黃土坡面的研究表明，在5m深土層處就開(kāi)始出現(xiàn)

15、輕度干層，10m以及更深層處出現(xiàn)重度干層，且深層的電阻率隨土壤深度的增幅較大；在降雨條件較好的涇川官山黃土刺槐林和固原疊疊溝坡面，則在3m土層才出現(xiàn)輕度干層，在6m深處存在中度干層，在10m以及更深層處出現(xiàn)重度干層；固原疊疊溝山地土層較薄，屬于草地石質(zhì)坡面，通過(guò)對(duì)不同土質(zhì)坡面土壤電阻率和含水率的分析可以加深對(duì)六盤(pán)山地區(qū)土壤干化程度的了解。
　　官山刺槐林坡面土壤水分受到根系影響較大，疊疊溝草坡受石礫影響，香水河華北落葉松林坡面受根