黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性

乔江波; 朱元骏; 贾小旭; 黄来明; 邵明安

doi:10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

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黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性

乔江波, 朱元骏, 贾小旭, 黄来明, 邵明安

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乔江波, 朱元骏, 贾小旭, 黄来明, 邵明安. 黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性[J]. 水科学进展, 2017, 28(4): 515-522. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

引用本文:

乔江波, 朱元骏, 贾小旭, 黄来明, 邵明安. 黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性[J]. 水科学进展, 2017, 28(4): 515-522. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

QIAO Jiangbo, ZHU Yuanjun, JIA Xiaoxu, HUANG Laiming, SHAO Ming'an. Spatial variability of soil water for the entire profile in the critical zone of the Loess Plateau[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(4): 515-522. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

Citation:

QIAO Jiangbo, ZHU Yuanjun, JIA Xiaoxu, HUANG Laiming, SHAO Ming'an. Spatial variability of soil water for the entire profile in the critical zone of the Loess Plateau[J]. Advances in Water Science, 2017, 28(4): 515-522. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

1.
西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100;
2.
西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 陕西杨凌 712100;
3.
中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室, 北京 100101

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（41571130081；41371242）

详细信息

作者简介:
乔江波(1991-),男,山西晋城人,博士研究生,主要从事土壤水环境研究。E-mail:jiangboqiao815@163.com

通讯作者:
朱元骏,E-mail:zhuyuanjun@foxmail.com

中图分类号: S152.7

Spatial variability of soil water for the entire profile in the critical zone of the Loess Plateau

1.
College of Resources and Environment, Northwest A & F University, Yangling 712100, China;
2.
State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Agriculture on the Loess Plateau Northwest A & F University, Yangling 712100, China;
3.
Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.41571130081; No.41371242).

摘要: 土壤水分是黄土高原关键带水循环、地下水补给和植被恢复的关键因素。为揭示黄土高原关键带黄土整个剖面的土壤水分空间变化特征，通过土芯钻探的方式获取了黄土高原关键带5个典型样点（杨凌、长武、富县、安塞和神木）从地表到基岩的土壤水分样品，采用经典统计学和地统计学相结合的方法分析了剖面土壤水分的分布规律、变异特征及空间结构。结果表明：黄土高原关键带剖面土壤水分从南往北，土壤平均含水量由高变低；5个样点的土壤水分均为中等变异，随着深度由40 m增加到200 m，土壤水分变异性变弱，且样点之间的土壤含水量差异降低；地统计学分析表明样点的半方差函数能被理论模型较好地拟合（杨凌除外），指数模型能够描述大部分样点深剖面的空间变异结构。相关结果有助于了解黄土高原深层土壤水分状况及分布规律，对于黄土高原土壤水资源估算和区域植被恢复具有重要价值。
- 土壤水分 /
- 空间变异 /
- 关键带 /
- 深剖面 /
- 黄土高原
Abstract: Soil water is central to our understanding of water cycle, groundwater recharge and vegetation restoration in the critical zone of the Loess Plateau. To ascertain the spatial variability of soil water for the entire profile in the critical zone of the Loess Plateau, we obtained soil samples from the top of soil profile to bedrock in five typical sites (Yangling, Changwu, Fuxian, Ansai and Shenmu) based on soil core drilling and analyzed soil water vertical distribution, variation character and spatial structure in the entire soil profiles by classic statistics combining with geo-statistics. Results indicated that mean soil water content in the entire profile decreased at south-north direction in the critical zone of the Loess Plateau. Variabilities of soil water in the five sites all were moderate. Soil water variation in each site became weak gradually and difference in soil water content between the sites decreased as soil depth increased from 40 m to 200 m. Geo-statistics analysis demonstrated that semi-variogram of soil water content in the sites could be fitted well by theory model except Yangling site and exponential model could describe spatial variation structure in the most profiles. These results can benefit the understanding of soil water status and distribution regime in ultra-deep soil profile and are valuable for soil water resources estimation and vegetation restoration in the Loess Plateau.
- soil water /
- spatial variability /
- critical zone /
- deep profile /
- Loess Plateau

[1]	马波, 田军仓, 何进宇, 王智. 宁夏中部干旱带露水形成机制及其对表层土壤水分的影响 . 水科学进展, 2022, 33(6): 955-966. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.06.010
[2]	白晓, 贾小旭, 邵明安, 赵春雷. 黄土高原北部土地利用变化对长期土壤水分平衡影响模拟 . 水科学进展, 2021, 32(1): 109-119. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2021.01.011
[3]	曹伟, 盛煜, 吴吉春, 李静, 王生廷. 青藏高原坡面冻土土壤水分空间变异特性 . 水科学进展, 2017, 28(1): 32-40. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.01.004
[4]	易小波, 贾小旭, 邵明安, 赵春雷. 黄土高原区域尺度土壤干燥化的空间和季节分布特征 . 水科学进展, 2017, 28(3): 373-381. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.03.007
[5]	张晨成, 邵明安, 王云强, 贾小旭. 黄土区切沟对不同植被下土壤水分时空变异的影响 . 水科学进展, 2016, 27(5): 679-686. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.05.005
[6]	杨永刚, 李国琴, 焦文涛, 黄磊. 黄土高原丘陵沟壑区包气带土壤水运移过程 . 水科学进展, 2016, 27(4): 529-534. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.006
[7]	贾小旭, 邵明安, 张晨成, 赵春雷. 黄土高原南北样带不同土层土壤水分变异与模拟 . 水科学进展, 2016, 27(4): 520-528. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2016.04.005
[8]	段良霞, 黄明斌, 张洛丹, 索立柱, 张永坤. 黄土高原沟壑区坡地土壤水分状态空间模拟 . 水科学进展, 2015, 26(5): 649-659. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.05.006
[9]	史文娟, 马媛, 徐飞, 王全九. 不同微尺度膜下滴灌棉田土壤水盐空间变异特性 . 水科学进展, 2014, 25(4): 585-593.
[10]	何丹, 马东豪, 张锡洲, 张佳宝, 郑子成. 土壤入渗特性的空间变异规律及其变异源 . 水科学进展, 2013, 24(3): 340-348.
[11]	杨雨亭, 尚松浩, 李超. 土壤水分空间插值的克里金平滑效应修正方法 . 水科学进展, 2010, 21(2): 208-213.
[12]	廖建华, 许炯心, 杨永红. 黄土高原区高含沙水流发生频率空间分异及其影响因素 . 水科学进展, 2008, 19(2): 160-170.
[13]	李元寿, 王根绪, 丁永建, 王一博, 赵林, 张春敏. 青藏高原高寒草甸区土壤水分的空间异质性 . 水科学进展, 2008, 19(1): 61-67.
[14]	樊军, 王全九, 邵明安. 黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面水分动态的数值模拟研究 . 水科学进展, 2007, 18(5): 683-688.
[15]	贾宏伟, 康绍忠, 张富仓, 佟玲, 姚立民. 石羊河流域平原区土壤入渗特性空间变异的研究 . 水科学进展, 2006, 17(4): 471-476.
[16]	胡伟, 邵明安, 王全九. 黄土高原退耕坡地土壤水分空间变异性研究 . 水科学进展, 2006, 17(1): 74-81.
[17]	胡克林, 李保国, 陈德立, R. E. White. 农田土壤水分和盐分的空间变异性及其协同克立格估值 . 水科学进展, 2001, 12(4): 460-466.
[18]	胡克林, 李保国, 陈德立. 区域浅层地下水埋深和水质的空间变异性特性 . 水科学进展, 2000, 11(4): 408-414.
[19]	黄冠华, 谢永华. 非饱和水分运动参数空间变异与最优估值研究 . 水科学进展, 1999, 10(2): 101-106.
[20]	王万忠, 焦菊英, 郝小品. 黄土高原暴雨空间分布的不均匀性及点面关系 . 水科学进展, 1999, 10(2): 165-169.

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黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

1. 西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100;

2. 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 陕西杨凌 712100;

3. 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室, 北京 100101

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（41571130081；41371242）

作者简介:
乔江波(1991-),男,山西晋城人,博士研究生,主要从事土壤水环境研究。E-mail:jiangboqiao815@163.com

通讯作者: 朱元骏,E-mail:zhuyuanjun@foxmail.com

收稿日期: 2016-12-26
刊出日期: 2017-07-25

中图分类号: S152.7

关键词:

土壤水分 /

空间变异 /

关键带 /

深剖面 /

黄土高原

摘要: 土壤水分是黄土高原关键带水循环、地下水补给和植被恢复的关键因素。为揭示黄土高原关键带黄土整个剖面的土壤水分空间变化特征，通过土芯钻探的方式获取了黄土高原关键带5个典型样点（杨凌、长武、富县、安塞和神木）从地表到基岩的土壤水分样品，采用经典统计学和地统计学相结合的方法分析了剖面土壤水分的分布规律、变异特征及空间结构。结果表明：黄土高原关键带剖面土壤水分从南往北，土壤平均含水量由高变低；5个样点的土壤水分均为中等变异，随着深度由40 m增加到200 m，土壤水分变异性变弱，且样点之间的土壤含水量差异降低；地统计学分析表明样点的半方差函数能被理论模型较好地拟合（杨凌除外），指数模型能够描述大部分样点深剖面的空间变异结构。相关结果有助于了解黄土高原深层土壤水分状况及分布规律，对于黄土高原土壤水资源估算和区域植被恢复具有重要价值。

English Abstract

Spatial variability of soil water for the entire profile in the critical zone of the Loess Plateau

1. College of Resources and Environment, Northwest A & F University, Yangling 712100, China;

2. State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Agriculture on the Loess Plateau Northwest A & F University, Yangling 712100, China;

3. Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

Funds: The study is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No.41571130081; No.41371242).

Received Date: 2016-12-26
Publish Date: 2017-07-25

Keywords:

Abstract: Soil water is central to our understanding of water cycle, groundwater recharge and vegetation restoration in the critical zone of the Loess Plateau. To ascertain the spatial variability of soil water for the entire profile in the critical zone of the Loess Plateau, we obtained soil samples from the top of soil profile to bedrock in five typical sites (Yangling, Changwu, Fuxian, Ansai and Shenmu) based on soil core drilling and analyzed soil water vertical distribution, variation character and spatial structure in the entire soil profiles by classic statistics combining with geo-statistics. Results indicated that mean soil water content in the entire profile decreased at south-north direction in the critical zone of the Loess Plateau. Variabilities of soil water in the five sites all were moderate. Soil water variation in each site became weak gradually and difference in soil water content between the sites decreased as soil depth increased from 40 m to 200 m. Geo-statistics analysis demonstrated that semi-variogram of soil water content in the sites could be fitted well by theory model except Yangling site and exponential model could describe spatial variation structure in the most profiles. These results can benefit the understanding of soil water status and distribution regime in ultra-deep soil profile and are valuable for soil water resources estimation and vegetation restoration in the Loess Plateau.

乔江波, 朱元骏, 贾小旭, 黄来明, 邵明安. 黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性[J]. 水科学进展, 2017, 28(4): 515-522. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

引用本文:

乔江波, 朱元骏, 贾小旭, 黄来明, 邵明安. 黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性[J]. 水科学进展, 2017, 28(4): 515-522. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

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黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

作者简介: 乔江波(1991-),男,山西晋城人,博士研究生,主要从事土壤水环境研究。E-mail:jiangboqiao815@163.com

通讯作者: 朱元骏,E-mail:zhuyuanjun@foxmail.com

Spatial variability of soil water for the entire profile in the critical zone of the Loess Plateau

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黄土高原关键带全剖面土壤水分空间变异性

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2017.04.005

1. 西北农林科技大学资源环境学院, 陕西 杨凌 712100; 2. 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 陕西 杨凌 712100; 3. 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室, 北京 100101

作者简介: 乔江波(1991-),男,山西晋城人,博士研究生,主要从事土壤水环境研究。E-mail:jiangboqiao815@163.com

通讯作者: 朱元骏,E-mail:zhuyuanjun@foxmail.com

English Abstract

Spatial variability of soil water for the entire profile in the critical zone of the Loess Plateau

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作者简介:
乔江波(1991-),男,山西晋城人,博士研究生,主要从事土壤水环境研究。E-mail:jiangboqiao815@163.com

通讯作者:
朱元骏,E-mail:zhuyuanjun@foxmail.com

1. 西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100;

2. 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室, 陕西杨凌 712100;

3. 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室, 北京 100101

作者简介:
乔江波(1991-),男,山西晋城人,博士研究生,主要从事土壤水环境研究。E-mail:jiangboqiao815@163.com