黄土高原农田土壤湿度演变及其与气候变化的响应关系

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
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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