1. Hu, W.(胡伟), Shao,M.A.(邵明安), Reichardt, K. Using a new criterion to identify sites for mean soil water storage evaluation. Soil Sci. Soc.Am.J., 2010, 74:762-773.
2. Hu, W.(胡伟), Shao, M.A.(邵明安), Han, F.P.(韩凤鹏), Reichardt, K., Tan J. Watershed scale temporal stability of soil water content. Geoderma, 2010, 158:181-198.
土壤水分含量随着时间和空间位置变化而变化,但是当在不同时间下对空间位置上不同点的土壤水分含量按大小排序时,某些点的土壤水分含量排序在一定概率下具有不变性,这种现象就叫做时间稳定性,这些样点就是时间稳定性点。我们的前期研究成果也表明了黄土高原土壤水分具有时间稳定性(Hu, W.胡伟, Shao,M.A.邵明安, Wang, Q.J.王全九, Reichardt, K. Time stability of soil water storage measured by neutron probe and the effects of calibration procedures in a small watershed. Catena, 2009, 79:72-82.)。如果在某种尺度下,存在土壤水分时间稳定性点,则可根据时间稳定性点土壤水分含量与研究区域的平均土壤水分含量的关系,估计和预测研究区域的平均土壤水分状况。这样将大大简化估算某个研究区域平均土壤水分状况的采样和测定工作,可广泛用于遥感土壤水分验证和农田土壤水分监测与管理。
目前,判断土壤水分是否存在时间稳定性的方法是在空间位置上布设多样点,通过一定时间的土壤水分观测后,求得不同样点土壤水分的相对差分值(relative difference)和相对差分值在时间序列上的标准差,即相对差分标准差(SDRD)。SDRD越小,表明该样点土壤水分的时间稳定性越强。然而用SDRD判断时间稳定性存在两个缺点:一是SDRD在一定程度上与平均相对差分值有关,二是SDRD不能反映土壤水分均值的估计误差。在发表在美国土壤学会会刊SSSAJ的论文里(Hu, W., Shao,M.A., Reichardt, K. Using a new criterion to identify sites for mean soil water storage evaluation. Soil Sci. Soc.Am.J., 2010, 74:762-773.),我们提出了一个判断间稳定性的新指标—相对误差绝对值的均值(MABE),并用黄土高原一坡地28个样点的4 m土壤储水量对该指标进行了评价。结果表明为预测平均土壤水分,MABE相对SDRD更适合确定时间稳定性点。由于相对较干样点的预测误差对于相对差分值的变化更为敏感,因此在相对差分变化相同的情况下,相对较湿的样点更适合预测研究区域平均土壤水分。
目前,有关土壤水分时间稳定性与土层深度的关系研究较少。已有大量关于土壤水分空间格局分析的报道,但无土壤水分时间稳定性的空间格局研究。在发表在Geoderma的论文里(Hu, W., Shao, M.A., Han, F.P., Reichardt, K., Tan J. Watershed scale temporal stability of soil water content. Geoderma, 2010, 158:181-198.)。我们利用传统的相对差分标准差(SDRD)以及新提出的相对误差绝对值均值(MABE)两个时间稳定性指标对黄土高原小流域0-0.8 m土层的含水量进行了时间稳定性分析。目的是研究:1)土壤水分时间稳定性与深度的关系;2)土壤质地与土地利用方式对时间稳定性的影响;3)时间稳定性的空间格局。研究结果表明:0.2m深度土壤水分时间稳定性最弱。除了沙壤和粉壤之间不存在显著差别外,土壤质地能显著影响土壤含水量的时间稳定性。长茅草和柠条植被下的土壤水分时间稳定性不存在显著差别。地统计学分析表明,土壤水分时间稳定性在空间分布存在很好的结构性,即某样点土壤水分存在时间稳定性,其周边样点也很可能具有时间稳定性。
以上研究成果为土壤水分监测与管理提供了科学依据。
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