黄土高原农田土壤湿度演变及其与气候变化的响应关系

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规律 及其 与主要 气候 因 子 的关 系 , 图通 过研 究 气 试
究 _ , 秀芝等 使 用 了 5 8张 J 7个 站点 2 0a的资 料 , 研究
收 稿 日期 :0 1 1. 1 2 1 .21
候条 件 ( 主要是 气温 、 降水 ) 土壤湿 度 的关 系 , 到 与 达
基金 项 目 : 国家 自然 科 学 基 金 项 目 “ 于 相 同 气 候 条 件 的 人 类 活 动 对 河 流 水 沙 影 响 定 量 评 价— — 以 黄 土 高 原 延 河 流 域 为 例 ” 基 (174 0 ; 国科 学 院 水 土 保 持研 究 所 黄 土 高 原 土 壤 侵 蚀 与 旱地 农 业 国 家 重 点 实 验 室 基 金 项 目“ 方 旱 区 表 层 土 壤 水 分 4 1 12 ) 中 北 遥 感 监 测试 验 研 究 ” 152一Z2—9 ; (00 1 ) 中荷 联 合 主 题 研 究 项 目“ 河 流域 水 环 境 问 题 综 合 治 理对 策 研 究 ” 中 国 科 学 院对 外 渭 (
降水 、 气相对 湿度 等气 象要 素逐年 、 空 月资 料进行 分
析。
2. 研 究 方 法 2
土保 持重 点 区域[
。黄 土 高原 位 于 中 纬度 地 带
在本 研究 中 , 用线 性趋 势法分 析温 度 、 采 降水 等
气 象要 素 以及 土壤 湿 度 的 变化 趋 势 , 通 过相 关 分 并
合 作 重 点 项 目, J Z 0 8 G H 11) 作 者简 介 : 蒋 冲 (95 )男 , 龙 江 哈 尔滨 人 , 士 研 究 生 , 要研 究方 向为 黄 土高 原 气 候 变 化 与 生 态 水 文 。 Em i:b 0 @ 16, 18一 , 黑 硕 主 + a eb7 2 2 l
有着 十分 重要 的影 响 , 壤 湿度 的变 化 能 直 接 反 映 土
环境 生态 和气候 变化 的响应 2 。为 此 , 文 利 用农 本 业气 象观测 站 自 18 9 1年 以来 的 土 壤湿 度 和气 象 观
测 资料 , 点分 析 了 0~5 m土层 土 壤湿 度 的 变化 重 0c
eo m 0
*通 讯 作 者 : 王
飞 (9 1 ) 男 , 西 户县 人 , 士 , 研 究 员 , 士生 导 师 , 要 从 事 水 土 保 持 环境 效 应 评 价 等 研 究 。 Em :de 17 一 , 陕 博 副 硕 主 mlw @ms .
第 3期
蒋 冲等 : 黄土 高原农 田土 壤湿 度演 变及其 与气 候变 化 的响应关 系
通 过 00 .5的显著 性水 平 ( P<0 0 ) 则 认 为 土壤 湿 .5 ,
度 与位 置导致 的东 南 季 风 、 加 拉 湾 暖 流 导致 的西 孟
南季 风 的影 响 , 为 黄 土 高原 的主要 降水 季 节 。秋 成 季 暖湿 的海洋 气 团南退 , 冷空气 推进 到黄 土高原 , 但
2 1 2 气 象数 据 . .
气 象数 据 同样 来 源 于气 象 数 据
共享 网 的《 气候 资料 年 值 数据 集》 气候 资料 月 值 和《 数据 集》 。该数 据集 包括 中国 5 72个基 本 、 准地 面 基 气象 观测 站及 自动 站 16 年 以来 气候 资 料年 值 、 91 月
生 态和种 植 制 度 等 的影 响 , 究 种 植 制 度 对 研 气候 变化 的 响 应 _ J 研 究 土 壤 湿 度 的 动 态 变 化 1 , 和 针对不 同作 物生 长发 育 的土 壤水 分适 宜指标 和 干
旱 指 标 _ 而 研 究 气 候 变 化 对 土 壤 湿 度 影 响 的较 2 , 少 。事实 上 , 气候变 化 对 雨 养农 业 区土 壤 湿 度 状况
和 气候 变化关 系 的探讨 。有关 工作 已对这 两方 面研 究 的 现 状 及 存 在 问 题 进 行 过 详 细 的 探 讨 和 综 述¨ J 。对 于黄 土高 原 而 言 , 由于该 区是 雨 养 农 业
评价 时 , 多是研 究 气 候 变 化 对农 作 物 、 草 、 林 大 牧 森
土壤 湿度作 为地 表水 文过 程 的一 个 综 合 指标 , 积 累 了地表水 文过 程 的大量信 息 。它既体 现 了地表 水文 过程—— 降水 和蒸 发 的综 合作 用 , 时也 受 到 同
地表 径流 、 土壤 水 运 移 的综 合 影 响 。 目前 涉及 土 壤
了中 国土壤湿 度 的垂 直 变 化 特征 _ , 9 以上 研 究 都存 J
在 研究 面宽 而资料 较少 的 问题 , 相对 较 粗略 , 且对 土 壤水 分 物 理 特 性 方 面 的 研 究 较 多 。 圩 。另 外 , 】。 J 过
去 几十年 来进 行农业 生产 环境 评估 和气 候变 化影 响
湿度 和气 候变 化关 系 的研 究 很 多 , 要 可分 为 两 个 主 方面, 一个 是用 陆 面模 式 或 陆气 耦 合 模 式对 两 者 关 系 的研究 , 另一 个方 面 是 利 用实 际 资 料对 土 壤 湿 度
析法 探讨 土壤 湿度对 于 气温 、 降水 等气象 要素 的年 、
季 节 、 际 响 应 特 征 。 线 性 趋 势 变 化 可 用 一 元 方 程 月
描述 和建 立变 量 Y ) 其所 对应 的 时间 的一 元 ( 与 线性 回归方程 : ( =似 +b 式 中 : Y ) , n为 斜率 , 即 亦 趋 势倾 向率或 变化 率 , 6为截距 , 、 。 b可 用最 小二 乘 法进 行估 计 , 势 显 著 性 检 验 采 用 F检 验 【 趋 2 。在 7 J 分 析土壤 湿度 与气 象要 素 的相 关关 系时使 用皮 尔逊 相关 分析 法 , 果 气象 要 素 与 土壤 湿 度 的相关 系 数 如
25 3
用 气温 、 降水 的变 化来评 估 土壤湿 度变化 的 目的 , 为

在土 壤 中也 不是 线性 分 布 的 , 以未对 两 套 资料 进 所 行相 互转换 。本 研究 主要选 取黄 土高 原范 围 内时间 序列 较长 、 资料 相对完 整 的长 治 、 峰 、 安 、 德 4 西 延 绥 个农业 气象 站 的作 物生 长 季 ( 3~1 月 或 4~1 1 0月 )
区, 、 、 农 牧 林业 生产 对气 候条件 的依 赖性极 强 E , 3 区 ] 域大 气 湿 度 ( 水 、 汽 等 ) 变 化 已 有 相 关 研 降 水 的
究 _ , 而对 土壤 湿 度 变化 规 律 的研 究 主 要 受 资 4 然 。J 料等 的 限 制 ( 土壤 湿 度 统 一 观 测 起 步 于 18 9 1年 ) 。 邓振 镛等 在农 田土壤 湿度 方面做 了许 多有 意义 的研
蒋 冲 王 飞 , 兴 民1 , 群 群 , , 穆 ,侯 2
( . 北 农 林 科 技 大学 资源 环 境 学 院 ,陕西 杨 凌 72 ̄ ; . 1西 11 2 中国 科 学 院水 利部 水 土 保 持 研 究 所 , 西 杨 凌 7 2 ̄ ) 陕 11
摘 要 :利 用 黄 土 高 原 及 其 周边 区域 9 个 气 象 站 16- 2 1 1 91 00年 间年 、 气 象 数据 和 4个 农 业 气 象 观 测 站 1 月 9a (9 1 19 年 ) 土 壤 湿 度 和 2 (92 2 l 年 ) 18- 9 9 的 0a19— 0 1 的土 壤 相 对 湿度 资 料 , 析 了该 地 区代 表 站 点 农 田土 壤 湿 度 和 分 主 要 气 象 要 素 的年 、 变 化 以及 土 壤 湿度 对 气候 变 化 的 响 应 。研 究 主要 利 用 了线 性趋 势 和 相 关 分 析 等 方 法 。结 果 月 表 明 :1 黄 土 高 原 近 5 来 的 降水 呈 减 少 趋 势 , () 0a 气温 呈 上 升 趋 势 。 多年 平 均 年 降水 量 ( 温 ) 地 理 分 布 特 点 是 南 气 的 多( ) 少 ( ) 东 多( ) 少 ( ) 由 东 南 向 西北 递 减 , 到 海 拔 高 度 和 地 形 的影 响 , 干 旱 区 和 半 湿 润 区有 整 高 北 低 , 高 西 低 , 受 半 体 南移 的趋 势 。 ( ) 同年 份 气 候 、 境 等 条 件 变化 使 得 西 峰 、 治 、 安 、 德 4个 站 点 1 2不 环 长 延 绥 0~5 m 土 壤 湿 度 存 在 0c 年 际 问差 异 。 ( ) 壤 湿 度 与 气 温 之 间 存在 负反 馈 关 系 , 降 水 之 间 存 在 正 反 馈 关 系 。 温度 和 降水 条 件 的 变 化 是 3土 与
导致 黄 土 高 原 土 壤 湿 度 变 化 的主 要 原 因。 () 西 峰 为 例 , 析 了黄 土 高 原 地 区水 热 变 化 对 土 壤 湿 度 的 影 响 。就 4以 分
表 层 土 壤 而 言 , 季 土壤 湿度 与本 季和 前 一季 度 乃 至 前 一 年 气 温 均 为 负 相 关 关 系 , 降 水 量 呈 正 相 关 。就 较 深 层 各 与 土 壤 而 言 , 壤 湿 度 与 降 水 和 气 温 的 相 关 关 系 因 季节 而异 。从 月 尺 度 上 看 , 土 土壤 湿度 与 气 温 普遍 存 在 负相 关 关 系 , 而 与 降水 之 间 总体 响 应 不 明显 , 在 某 些 月份 两者 存 在 显著 相 关性 。 但 关 键 词 :土壤 湿度 ; 候 变 化 ; 气 响应 ; 温 ; 气 降水 ; 土 高原 黄 中 图分 类 号 : 12 7 S5 . 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :10.6 12 1)303—0 0070 (02 0—241
半 干旱 区和华北 气候 区_ 是 温 和半 湿润 气候 区 向 2 ,
温 和半干 旱 、 和 干旱气候 区的过渡 带 , 里既是 气 温 这 候 变化敏 感 区 , 又是 生态 环境脆 弱带 , 是干 旱多 发地 区, 也是 水土 流失 十分严重 的地 区 , 黄河 中上 游水 是
间序 列较 长 , 料较 完 整 的 9 资 1个气 象 台站 的气 温 、
的 中国东 部季 风 区 , 高空 盛 行 西 风带 的南 部 。冬 属
季 受蒙古 高压 控制 , 干冷 的极 地 大 陆 气 团 南下 常 造 成 大风 降温 天气 。春 季 由于 冬 季 风 衰退 , 而偏 南 暖
湿 气流还 难 以影 响黄 土 高原 , 造成 大 气 和 土壤 干 旱 明显 , 春旱 现象 严 重 。夏 季受 太 平 洋 副 热带 高压 强
第3 O卷第 3期
21 0 2年 5月
干 旱 地 区 农 业 研 究
dur lRe e r h i t e Ard Ar a t a s a c n h i e s
V0 . 0 No. 13 3
Ma 0 2 V2 1
黄 土 高原 农 田土 壤湿 度演 变 及 其 与气 候 变 化 的响应 关 系
土壤 湿度 逐句 观测 资料进 行分析 。
农 业 生产评 估和 气候 评 价 提 供依 据 , 为改 善 生 态环 境 提供 背景 信息 和决策 支持 。
1 研 究 区概 况
黄土 高原位 于 黄河 中上 游地 区 , 起 太 行 山西 东 麓, 西至 贺兰 山 、 乌鞘 岭和 日月 山 , 达秦岭 , 南 北止 于
值数 据 。本文 主要 在黄 土高原及 周 边 区域 内选 取时
阴山 , 面积 6 .8万 k 2 包 括 山西 , 西 大 部 , 总 26 m, 陕 甘
肃 中东部 , 内蒙古 自治 区中南部 , 宁夏 及青海 东部 等 地 区 2 。黄土 高 原 的 西部 和东 部 分 属 于 东 部 干 旱
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