黑河中游綠洲不同景觀單元表層土壤水分空間變異性

郭德亮，胡偉，樊軍，3?，王力，3

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，712100，陜西楊凌;2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，100101，北京;3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所，黃土高原土壤侵蝕與早地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室，712100，陜西楊凌)

表層土壤水分儲存在活躍的交界面上，它對太陽凈輻射中顯熱和潛熱的分配，以及對降雨及灌溉過程中徑流和入滲的分配起著重要作用［1］，在自然因素和人類活動影響下具有高度的空間變異性［2］，土壤水分的空間變異是土壤的重要屬性之一［3］。處于干旱地區(qū)的黑河流域，表層土壤水對其地表生態(tài)過程具有極端重要性［4］;但水資源短缺，年均降水量少，蒸發(fā)量大［5］，使該流域表層土壤含水量變化尤為明顯且空間變異的時間跨度較短，因此，在較長時間尺度上分析黑河綠洲生態(tài)系統(tǒng)表層土壤水分空間變異性，明確不同景觀單元土壤水分變異的主要影響因素具有重要意義。

目前針對黑河荒漠綠洲生態(tài)系統(tǒng)空間變異的研究有許多。何志斌等［6］對人工梭梭(Chenopodiaceae)林在栽植20 a后0～100 cm土層土壤水分空間異質(zhì)性進行研究發(fā)現(xiàn)，土壤水分空間異質(zhì)性主要由自相關(guān)因素引起，在小尺度(＜2 m)和較大尺度(8～12 m)范圍內(nèi)土壤水分空間相關(guān)性較強;王惠等［7］研究了荒漠綠洲過渡帶土壤水分和植被的空間變異性發(fā)現(xiàn)，土壤水分和植被空間分布在樣帶上存在明顯的空間異質(zhì)性;何志斌等［8］對黑河流域下游荒漠河岸林主要種群空間異質(zhì)性進行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)空間距離 ＜430 m時，植被空間異質(zhì)性小，＞430 m時異質(zhì)性增強。綜合研究發(fā)現(xiàn)，在黑河荒漠綠洲生態(tài)系統(tǒng)中，針對不同景觀類型，土壤平均含水量對土壤水分空間變異影響的研究很鮮見，D.Jacques等［9］認為地形、土地利用方式、土壤、植被類型等諸因子在土壤空間變異中的相對貢獻主要依賴于前期平均含水量的狀況。土壤平均含水量與土壤水分變異的關(guān)系，不僅一定程度上揭示出不同研究區(qū)域或位置上土壤水分分布的主控因素不同，而且能夠反映出該主導(dǎo)因素在不同位置上影響程度的差異性［10］。許多學(xué)者認為，土壤水分變異與土壤平均含水量存在正相關(guān)的關(guān)系［2，11］，但 M.Owe等［12］發(fā)現(xiàn)土壤水分變異特性在土壤平均含水量處于中等水平時達到最高，也有人認為土壤水分變異隨平均含水量的升高而減小［13］，甚至有人發(fā)現(xiàn)土壤水分變異與土壤平均含水量之間不存在任何系統(tǒng)聯(lián)系［14］，這可能與研究區(qū)域、采樣時間、尺度等不同有關(guān)［1-2］;因此，有必要在考慮上述條件的前提下，選擇典型區(qū)域?qū)Χ哧P(guān)系進行進一步研究。筆者以黑河中游的臨澤縣平川鎮(zhèn)的戈壁、林地、農(nóng)地3種典型景觀單元為研究區(qū)域，在8—10月份對表層土壤水分進行高密度(確保所描述空間變異高精度性)測定，并對其空間變異性進行分析，探討不同時間尺度上表層土壤水分空間變異規(guī)律及其季節(jié)分布格局，以期為黑河綠洲生態(tài)系統(tǒng)合理進行水資源空間分配，提高區(qū)域水資源的利用效率提供理論依據(jù)和參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選于黑河中游甘肅省張掖市臨澤縣平川鎮(zhèn)，東鄰張掖市甘州區(qū)，西接高臺縣，南依祁連山與肅南裕固族自治縣，北毗內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善右旗。綠洲外與巴丹吉林沙漠南緣相接，植物生長主要依賴黑河水，為典型的沙漠綠洲，屬干旱荒漠氣候類型，干旱、高溫和多風(fēng)是其主要氣候特點。中心區(qū)地理坐標為 E 100°07′，N 39°21′，海拔1 367 m，多年平均降水117 mm，多集中于7、8、9月份，約占全年65%，年潛在蒸發(fā)量2 390 mm，年均氣溫7.6℃，最高氣溫39.1℃，最低氣溫-27℃，無霜期105 d，年均風(fēng)速3.2 m/s，主風(fēng)向為西北風(fēng)，風(fēng)沙活動主要集中在3—5月。地帶性土壤為灰棕漠土，在長期的耕種和熟化條件下，形成綠洲潮土(草甸土)和灌淤土(綠洲灌溉耕作土)。

2 研究方法

2.1 采樣方法

于2011年8—10月，選擇研究區(qū)最有代表性的戈壁、林地、農(nóng)地3種景觀單元，戈壁面積約為200 m×300 m，林地面積約300 m×500 m，農(nóng)地面積約300 m×300 m，對表層土壤水分進行快速測量，每塊樣地共測定3次。其中戈壁為荒漠綠洲區(qū)主要景觀單元之一，地勢平坦，地表有少量小礫石及灰棕色細土結(jié)皮，其下為較均一的青灰色細沙。主要植被是泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa Maxim.)、紅砂(Reaumuria soongorica)、沙拐棗(Calligonum mongolicunl)、梭梭、檉柳(Tamarix chinensis)等。林地為楊(Populus)樹，地形稍有起伏，北部與荒漠相連，主要起到防風(fēng)固沙作用，在每年10月份左右開始落葉，地表有5～6 cm厚不均的枯枝落葉層，每年灌溉1～2次，無人為管理。農(nóng)地地勢平坦，為多家農(nóng)戶共同耕作，耕作管理措施相同，農(nóng)作物為制種玉米(Zea mays L.)，是當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟來源，玉米通常在每年的4月份中下旬開始覆膜播種，9月份收割，10月份初翻耕，生育期內(nèi)依靠黑河水灌溉，灌溉8次左右，每次灌溉各農(nóng)戶地塊灌溉時間稍有不同。

測量使用儀器為土壤表層水分快速測量系統(tǒng)，由Hydra Probe II(Stevens Water Monitoring Systems，Inc.，Portland，OR，USA)土壤水分探頭與便攜式GPS連接到數(shù)據(jù)采集器(CR1000，Campbell Scientific，Inc.，Logan，UT，USA)組成。采用S型高密度法測定表層土壤體積含水量，測定深度為0～6 cm，其中戈壁測定點數(shù)為900左右，林地測定點數(shù)為650左右，農(nóng)地測定點數(shù)為1 600左右，每次測定方法及點數(shù)相同，采樣位置有所不同，測定點如圖1所示。所測數(shù)據(jù)自動記錄到數(shù)據(jù)采集器中，供下載分析使用。

圖1 采樣區(qū)樣點分布圖Fig．1 Sampling distribution of soil moisture

2.2 數(shù)據(jù)處理和分析方法

樣本數(shù)據(jù)采用域法識別特異值，即樣本均值加減3倍標準差，在此區(qū)間外為特異值，然后分別用正常的最大值和最小值代替特異值［15-16］。后續(xù)計算均采用處理后的樣本數(shù)據(jù)，用K-S非參數(shù)法檢驗樣本數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，對不符合正態(tài)分布的原始數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換使其符合正態(tài)分布。采用經(jīng)典統(tǒng)計、Moran的I指數(shù)、地統(tǒng)計等方法分析土壤水分空間變異性。

1)經(jīng)典統(tǒng)計方法。主要計算土壤水分經(jīng)典統(tǒng)計特征值，包括最小值、最大值、均值、標準差、變異系數(shù)(CV)、偏度和峰度。其中CV的大小可以粗略地反映土壤水分相對平均值的變異程度，CV＜10%為弱變異性，10%≤CV≤100%為中等變異性，CV＞100%為強變異性［16-18］。變異函數(shù)是分析區(qū)域化變量空間變異性最為有效的工具之一［19-20］。

2)空間自相關(guān)分析中的Moran的I指數(shù)方法?？臻g自相關(guān)分析是生態(tài)學(xué)上常用的空間分析方法，主要用于檢驗?zāi)骋豢臻g變量是否存在空間依賴關(guān)系［21］。I指數(shù)與經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)上的相關(guān)系數(shù)相近，其值變化于-1和1之間，當(dāng)I=0時代表空間無相關(guān)，I＞0時為空間正相關(guān)，當(dāng)I＜0時為空間負相關(guān)［22］。

3)地統(tǒng)計方法。地統(tǒng)計學(xué)主要包括變異函數(shù)計算、理論模型最優(yōu)擬合及空間局部插值等。

基于區(qū)域化變量理論和本征假設(shè)的基礎(chǔ)上，變異函數(shù)為

式中:γ(h)為半方差值;h為樣本間距，又稱滯后距，m;N(h)為間距為h的樣本對數(shù);Z(xi)和Z(xi+h)為隨機變量Z(x)在空間位置xi、xi+h處的測定值［18］。

在得到變異函數(shù)后，繪出曲線圖，并建立變異函數(shù)的理論模型。選取決定系數(shù)(R2)最接近1的模型。研究中得到的最優(yōu)變異函數(shù)理論模型均為指數(shù)模型，其公式為

式中:C0為塊金值;C為結(jié)構(gòu)方差;a為距離參數(shù)，對于指數(shù)模型而言，變程為3a。

塊金值(C0)表示由隨機部分引起的空間變異性，主要有2個來源，一是來自小于取樣尺度內(nèi)的自然過程引起的變異，二是來自采樣分析的誤差［20］;基臺值(C0+C)表示變量的最大變異程度，基臺值越大，總的空間變異性程度越高;變程表示土壤屬性自相關(guān)范圍的大小，或者說反映了相似性質(zhì)斑塊的空間連續(xù)性范圍［23］，在變程范圍以內(nèi)存在空間自相關(guān)性，在變程范圍以外則不存在空間自相關(guān)性;空間變異性是結(jié)構(gòu)性因素和隨機性因素共同作用的結(jié)果;結(jié)構(gòu)比(C/(C0+C))反映自相關(guān)部分占總空間變異性的大?。?9］，若結(jié)構(gòu)比＞75%，說明系統(tǒng)具有強烈的空間自相關(guān)性，比值在25% ～75%之間，說明具有中等空間自相關(guān)性，比值＜25%則說明自相關(guān)性很弱［23-24］。

空間局部插值也稱克立格法(Kriging)，是地統(tǒng)計學(xué)常用的插值方法，它是建立在變異函數(shù)理論及結(jié)構(gòu)分析基礎(chǔ)上，在有限區(qū)域?qū)^(qū)域化變量的取值進行最優(yōu)估計的一種方法。本文采用的是普通克里格法。

以上樣本數(shù)據(jù)基本統(tǒng)計分析、空間自相關(guān)分析、變異函數(shù)計算及模型的最優(yōu)擬合分別在SPSS16.0、SigmaPlot和GS+7.0軟件中進行，克里格等值線插值圖利用ArcGIS 9.3中的地統(tǒng)計分析模塊繪制完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤水分統(tǒng)計特征分析

土壤含水量描述性統(tǒng)計值見表1。可以看出，3種景觀單元表層土壤平均含水量具有相似的變化規(guī)律，即土壤含水量從8—10月具有下降趨勢。從同一月份不同景觀看，農(nóng)地表層土壤平均含水量始終最大，其次是林地、戈壁。這是由于農(nóng)地作物定期灌溉，增加了土壤含水量，戈壁土壤質(zhì)地為沙土，持水能力差，入滲與蒸發(fā)速度快，水分含量最低。

從表1還可以看出，在不同景觀單元之間，不僅表層土壤含水量存在差別，土壤水分的變異程度也存在差別。不同月份戈壁、林地、農(nóng)地變異系數(shù)分別在18.53% ～19.86%、45.49% ～69.17%和24.82% ～36.60%范圍之內(nèi)，表明研究區(qū)3種典型景觀單元表層土壤水分的相對變異性均屬于中等變異。戈壁變異程度最小，林地始終最大，造成3種景觀單元表層土壤水分變異程度差異的原因在于景觀單元的多樣性及不同植被對土壤含水量分配的不同影響等;然而，從不同景觀單元表層土壤平均含水量與標準差、變異系數(shù)之間的關(guān)系(表1)也可看出，3種景觀單元土壤水分的標準差有隨平均含水量的增加而增加、變異系數(shù)隨平均含水量的增加而降低的趨勢，說明各景觀單元表層土壤平均含水量越高，土壤水分的絕對變異性越大(標準差越大)，土壤水分相對平均含水量的分布越均勻(變異系數(shù)越小)。對于變異系數(shù)而言，本研究結(jié)果與多數(shù)研究結(jié)果一致，而標準差與平均含水量的關(guān)系，本研究與胡偉等［10，25］在 黃 土 高 原 的 研 究 結(jié) 果 一 致，與J.S.Famigilietti等［26］、A.W.Western 等［27］所得結(jié)論相反。分析各研究區(qū)域的氣候環(huán)境發(fā)現(xiàn)，在干旱或半干旱地區(qū)，標準差與平均含水量的關(guān)系與本研究規(guī)律一致，而在濕潤地區(qū)則相反，即標準差隨平均含水量的增加而減小，這可能與在不同環(huán)境下影響土壤水分分布的主控因素有關(guān)［28］。

表1 土壤含水量描述性統(tǒng)計值Tab．1 Descriptive statistical values of soil moisture

進一步對3種景觀單元樣本數(shù)據(jù)進行偏度、峰度的觀察以及K-S非參數(shù)檢驗。結(jié)果表明，戈壁、農(nóng)地表層土壤含水量在5%檢驗水平下均服從正態(tài)分布，林地經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后服從正態(tài)分布。

3.2 表層土壤水分空間變異結(jié)構(gòu)分析

3.2.1 空間自相關(guān)分析 從土壤水分空間自相關(guān)圖(圖2)可以看出，3種景觀單元表層土壤水分的空間自相關(guān)性具有相似的變化趨勢，滯后距離較小時呈顯著的正空間自相關(guān)性，隨著滯后距離的增大，逐漸向負方向增長，表現(xiàn)出較弱的負空間自相關(guān)性(Moran的I指數(shù)曲線趨近于0)，說明表層土壤水分有一定空間結(jié)構(gòu)且呈斑塊狀分布。從不同景觀單元同一時間來看，戈壁的I指數(shù)最小，農(nóng)地的最大。從同一景觀單元不同時間來看，空間正相關(guān)距離反映性質(zhì)相似斑塊平均半徑，空間負相關(guān)距離則反映性質(zhì)相反斑塊平均距離［24］，3種景觀單元存在截然不同的相似性質(zhì)水分相關(guān)斑塊，且此斑塊隨時間變化都有縮小的趨勢。這意味著隨時間變化，土壤含水量降低，3種景觀單元都可能產(chǎn)生消弱土壤水分隨滯后距離增大時所存在的正空間自相關(guān)性。此外，土壤水分的空間相關(guān)性也體現(xiàn)了影響土壤水分分布的環(huán)境因素的相關(guān)性［22］，說明隨著時間變化土壤含水量的降低在一定程度上消除了某些主要環(huán)境因子對土壤水分變異的影響。

圖2 土壤水分空間自相關(guān)圖Fig．2 Spatial correlogram of soil moisture

3.2.2 表層土壤水分空間變異特征 表層土壤含水量變異函數(shù)模型及相關(guān)參數(shù)見表2?？芍?，研究區(qū)3種景觀單元表層土壤含水量變異函數(shù)的最佳擬合模型均為指數(shù)模型，其決定系數(shù)(R2)大部分接近1，能夠很好地反映土壤含水量的空間結(jié)構(gòu)特征。

表2 表層土壤含水量變異函數(shù)模型及相關(guān)參數(shù)Tab．2 Variation model for soil water and its structure parameters

在黑河中游綠洲區(qū)，表層土壤水分具有一定的塊金效應(yīng)，戈壁塊金值最小，農(nóng)地較大，較大的塊金值表明較小尺度上存在較強人為擾動等因素，這可能與該時段內(nèi)玉米施肥、抽天花、收獲及翻耕等農(nóng)作過程對土壤的干擾有關(guān)。農(nóng)地基臺值明顯高于戈壁和林地，說明農(nóng)地表層土壤水分空間變異程度較高。結(jié)合表1還可以看出，3種景觀單元10月基臺值均小于8、9月，基臺值有隨土壤平均含水量降低而變小的趨勢。這是因為在極端干旱的10月，土壤含水量極低，已接近凋萎系數(shù)(表1)，此時土壤水分格局主要受控于其本身，土壤有效水分蒸發(fā)到大氣中，使研究區(qū)的土壤水分變得較為均一，變異程度降低;而8和9月期間盡管正值雨季，但降雨量較少，對土壤水分的影響較小，此時土壤水分空間格局受景觀類型及地貌(地表不均勻小礫石及植被覆蓋、枯枝落葉層)因素控制較強，地貌因素主要通過影響降雨、灌溉入滲和地面蒸發(fā)等過程影響土壤含水量，從而控制土壤水分變異:因此，10月基臺值均小于8、9月。這與張繼光等［29］在廣西喀斯特洼地的研究結(jié)果不吻合，原因如下:一方面可能是研究區(qū)域不同，2個地區(qū)具有差異明顯的氣候、土壤和植被特征，在喀斯特峰叢洼地，全年有雨，雨水豐沛，土壤主要是碳酸鹽發(fā)育的鈣質(zhì)濕潤淋溶土，質(zhì)地黏重，土體與基巖面清晰，而本研究區(qū)氣候干燥，雨水稀少，土壤主要為細沙、綠洲潮土和灌淤土;另一方面可能與景觀類型等因素有關(guān)，喀斯特峰叢洼地景觀類型單一，受人為管理影響較大，而研究區(qū)景觀較為復(fù)雜。

對空間變異性的研究通常用結(jié)構(gòu)比來反映土壤屬性的依賴性更具有意義［19，23］。3種景觀單元結(jié)構(gòu)比在50.1% ～90.0%之間變化，具有中等和強烈的空間自相關(guān)性，說明在研究區(qū)隨機因素對表層土壤水分影響較小，而其空間變異主要由結(jié)構(gòu)因素引起的。此外，土壤水分的空間自相關(guān)性與景觀單元類型和測定時間有關(guān)，其中10月土壤水分的空間自相關(guān)性明顯大于8和9月，主要是因為10月土壤含水量最低，土壤水分運動形式主要是垂直蒸發(fā)，此時土壤水分的自相關(guān)結(jié)構(gòu)在一定程度上反映了土壤質(zhì)地的影響;而8和9月正值雨季，此時土壤水分含量較高，土壤水分運動相對活躍，其分布除了受土壤質(zhì)地影響外，還受土壤入滲、植被截留、植物蒸騰等多因素影響，從而表現(xiàn)出更大的空間變異性和隨機性。

從變程看，戈壁、林地、農(nóng)地3種景觀單元表層土壤水分相關(guān)距離變化范圍分別為10～145、41～327、47～291 m，其中戈壁變程相對較小，林地和農(nóng)地變程較大，變程大小說明了土壤水分空間連續(xù)性的好壞。戈壁變程較小，可能因為土壤質(zhì)地為沙土，持水能力差，入滲與蒸發(fā)速度快，導(dǎo)致水分含量最低，礫石和植被覆蓋不均勻?qū)е滤趾靠臻g上不連續(xù)，而林地、農(nóng)地植被長勢很好，地表覆蓋度均在90%以上，對土壤水分可起到很好的調(diào)控作用，因此變程較大。此外，結(jié)合表1、表3可知，3種景觀單元隨著表層土壤水分含量的升高，變程具有增大的趨勢，可能因為在土壤水分較高或降水、灌溉后，會導(dǎo)致土壤飽和區(qū)域一定程度的擴張，進而造成土壤水分變程的增加［2］。土壤水分自相關(guān)范圍反映了影響因子的范圍［30］，可知，在研究區(qū)土壤水分較高時，3種景觀單元主要受較大尺度上變化的因素控制，土壤含水量較低時，則主要由較小尺度上變化的因子控制，如土壤質(zhì)地。

由上述分析可知，黑河中游荒漠綠洲區(qū)土壤水分空間變異及其影響因素有一定季節(jié)變化規(guī)律，且不同景觀單元之間土壤水分空間變異存在差異，其中土壤平均含水量對空間變異起到持續(xù)的主導(dǎo)作用;因此，加強黑河中游荒漠綠洲區(qū)土壤水分空間變異規(guī)律研究可為提高區(qū)域水資源的利用效率以及制訂合理的灌溉制度提供一定的參考。

3.2.3 表層土壤水分空間分布格局 為更直觀反映黑河中游綠洲區(qū)3種景觀單元表層土壤水分季節(jié)變化的空間分布格局，利用普通克里格法繪制了土壤水分等值線空間插值圖(圖3)?？梢姡?種景觀單元表層土壤水分空間分布格局明顯不同，有一定季節(jié)差異，呈明顯斑塊狀分布，含水量高值區(qū)與低值區(qū)差異明顯。

戈壁景觀單元在含水量較高的8月份土壤水分變異平緩，從西南向西北逐漸降低，連續(xù)性較好;9、10月份由于土壤含水量低、植被和礫石的不均勻覆蓋以及強烈的氣象因素(如太陽輻射)影響，表層土壤水分格局逐漸減弱，小斑塊變多，且2個月份土壤含水量高值區(qū)與低值區(qū)出現(xiàn)對換情況。

對于林地景觀單元，在西北—東南樣帶內(nèi)，茂盛的長勢、高的密度、較厚的枯枝落葉層造成地表蒸發(fā)相對較弱，使土壤含水量在這一區(qū)域較高，向兩邊逐漸降低;從季節(jié)變化看，3個月的土壤水分空間分布變化不明顯，原因在于楊樹長勢茂盛、冠幅大消弱了氣象因子的影響，使主要引起表層土壤水分空間分布的氣象因子和地形因子在8、9、10月相差不大。

對于農(nóng)地景觀單元，在覆膜、不定期不均勻灌溉、施肥和翻耕影響下，表層土壤水分在8、9、10月表現(xiàn)出不同的分布格局:8月，農(nóng)地經(jīng)過一次灌溉后表層土壤含水量表現(xiàn)為從西南向東北部逐漸降低，東北部低是因為東北部表層土壤質(zhì)地較粗，入滲速率快;8與9月土壤水分分布格局明顯不同，這是因為在9月土壤水分測定前的很長一段時間內(nèi)農(nóng)地未經(jīng)灌溉，再加之覆膜對土壤蒸發(fā)的影響，使覆膜與未覆膜處含水量差異明顯，造成土壤水分高低值區(qū)空間分布無規(guī)律;而較干旱的10月，土壤水分測定時農(nóng)地已翻耕，土壤原結(jié)構(gòu)嚴重破壞，加大了斑塊空間破碎化程度，進而出現(xiàn)圖3所示分布格局，這也是農(nóng)地10月變程變小的原因。

4 結(jié)論

1)黑河中游荒漠綠洲區(qū)3種景觀單元表層土壤含水量8—10月有下降趨勢，戈壁含水量最低，農(nóng)地最高，均呈中等變異特征。在土壤平均含水量較高時，土壤水分的絕對變異性越大(標準差越大)，相對平均含水量的分布越均勻(變異系數(shù)越小)。

圖3 土壤水分克里格插值圖Fig．3 Kriging interpolation maps of soil moisture

2)研究區(qū)3種景觀單元表層土壤水分的空間自相關(guān)性隨滯后距離的增大逐漸向負方向增長，表現(xiàn)出較弱的負空間自相關(guān)性，其中，戈壁的I指數(shù)最小，農(nóng)地的最大。在土壤含水量降低時，相似性質(zhì)斑塊尺度有縮小趨勢，同時也出現(xiàn)消弱或消除滯后距離較大時所存在的空間正自相關(guān)性的可能。

3)指數(shù)模型可以較好地擬合研究區(qū)3種景觀單元土壤水分空間結(jié)構(gòu)。隨時間變化，土壤水分半方差函數(shù)參數(shù)及其影響因素都發(fā)生一定變化，其中平均含水量起到一個持續(xù)存在的主導(dǎo)作用，較低的土壤平均含水量一般對應(yīng)較低的塊金值、基臺值和變程。結(jié)構(gòu)比變化范圍為50.1% ～90.0%，具有中等和強烈的空間自相關(guān)性，主要由結(jié)構(gòu)性因素引起，10月份土壤水分的空間自相關(guān)性明顯大于8和9月。

4)研究區(qū)3種景觀單元表層土壤水分的空間格局呈斑塊狀分布，不同景觀之間不僅在樣地上空間分布明顯不同，而且具有一定季節(jié)變化差異。

5)黑河中游荒漠綠洲區(qū)表層土壤水分變異特征大致表現(xiàn)為隨土壤平均含水量的降低而降低的趨勢。而景觀類型、土壤平均含水量、土壤質(zhì)地、地貌、氣候條件及人為管理等因素是造成土壤水分在時間和空間上呈現(xiàn)這種趨勢及差異的主導(dǎo)因素。

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