全 文 ：第２８卷第５期
２０１４年１０月
水土保持学报
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．５
Ｏｃｔ．，２０１４
　
　　收稿日期：２０１４－０４－０３
　　基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（２０１３ＣＢ４２９９０１）；国家自然科学基金项目（３１１７０６６７）
　　作者简介：冯伟（１９８３－），男，博士研究生，主要从事荒漠化防治研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｗ３５０＠１６３．ｃｏｍ
　　通讯作者：杨文斌（１９５９－），男，博士，研究员，主要从事干旱区林业、荒漠化防治及沙区生态水文过程研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｎｍｌｋｙｙｗｂ＠１６３．ｃｏｍ
毛乌素沙地沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应
冯 伟１，杨文斌１，李 卫１，党宏忠１，梁海荣２
（１．中国林业科学研究院荒漠化研究所，北京１０００９１；２．内蒙古林业科学研究院，呼和浩特０１００１０）
摘要：为探讨半干旱区沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应，采用ＡＶ－３６６５Ｒ型雨量计、ＥＣＨ２Ｏ－５土壤水
分传感器、土壤深层水量渗漏测试记录仪同步监测毛乌素沙地东北缘沙柳固定沙丘２０１３年降雨、０－２００
ｃｍ深度土壤体积含水量、２００ｃｍ以下渗漏量，分析沙丘土壤水分变化、降雨入渗特征及降雨对土壤水的补
给作用。结果表明：５－１１月累计降雨３９９．４ｍｍ，其极显著影响０－２００ｃｍ深度土壤水分变化（Ｐ＜０．０１）；
且０－２００ｃｍ深度土壤体积含水量较低［（４．２６±０．２３）％］时５３．８ｍｍ（历时７１ｈ）降雨开始后３１０ｈ，土壤
体积含水量较高［（６．１６±０．５７）％］时８８．６ｍｍ（历时６２ｈ）降雨开始后７０ｈ湿润锋到达２００ｃｍ；试验期间
降雨对土壤水有一定补给作用，其中（１５．９±７．１）ｍｍ降雨蓄存在于０－２００ｃｍ深度土壤中，占同期降雨
的（４．０±１．８）％，２００ｃｍ以下深层渗漏水量为３．１ｍｍ，占同期降雨的０．８％。
关键词：沙柳固定沙丘；土壤体积含水量；降雨；湿润锋；渗漏
中图分类号：Ｓ１５２．７　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００９－２２４２（２０１４）０５－００９５－０５
Ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　Ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｏｎ　Ｒａｉｎｆａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ
Ｓａｌｉｘ　ｐｓａｍｍｏｐｈｉｌａ　Ｆｉｘｅｄ　Ｄｕｎｅｓ　ｏｆ　Ｍｕ　Ｕｓ　Ｓａｎｄ　Ｌａｎｄ
ＦＥＮＧ　Ｗｅｉ　１，ＹＡＮＧ　Ｗｅｎ－ｂｉｎ１，ＬＩ　Ｗｅｉ　１，ＤＡＮＧ　Ｈｏｎｇ－ｚｈｏｎｇ１，ＬＩＡＮＧ　Ｈａｉ－ｒｏｎｇ２
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｄｅｓｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｔｕｄｉｅｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９１；
２．Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｏｈｈｏｔ　０１００１０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｔｏ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｉｍｅ　ｆｏｒ　ｒａｉｎｆａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｅｍｉ－ａｒｉｄ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｘｅｄ
ｄｕｎｅｓ，ＡＶ－３６６５Ｒ－ｔｙｐｅ　ｒａｉｎ　ｓｅｎｓｏｒ，ＥＣＨ２Ｏ－５ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ａｎｄ　ｌｏｇｇｅｒ　ｏｆ　ｄｅｅｐ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｌｅａｋａｇｅ　ｗｅｒｅ
ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｒａｉｎｆａｌ，ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｆｏｒ　０－２００ｃｍ　ａｎｄ　ｌｅａｋａｇｅ　ｂｅｌｏｗ　２００ｃｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｓａｌｉｘ　ｐｓａｍｍｏｐｈｉｌａ
ｆｉｘｅｄ　ｄｕｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｕ　Ｕｓ　Ｓａｎｄ　Ｌａｎｄ　ｆｒｏｍ　Ｍａｙ　ｔｏ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１３．Ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ，ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ
ｏｆ　ｒａｉｎｆａｌ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｃｈａｒｇｅｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｆｏｒ　ｒａｉｎｆａｌ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ
ｒａｉｎｆａｌ　３９９．４ｍｍ　ｗａｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ａｆｆｅｃｔ　０－２００ｃｍ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ（Ｐ＜０．０１），ｗｈｅｎ　ｌｏｗｅｒ　ａｖｅｒａｇｅ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ
ｏｆ　０－２００ｃｍ（４．２６±０．２３）％，５３．８ｍｍ　ｒａｉｎｆａｌ　ａｆｔｅｒ　３１０ｈｗａｓ　ａｂｌｅ　ｔｏ　ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　２００ｃｍ　ｓｏｉｌ，
ｗｈｅｎ　ｈｉｇｈｅｒ　ａｖｅｒａｇｅ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｏｆ　０－２００ｃｍ（６．１６±０．５７）％，ｔｈｉｓ　ｖａｌｕｅ　ｗａｓ　８８．６ｍｍ　ｒａｉｎｆａｌ　ａｆｔｅｒ　７０ｈ．
Ｒａｉｎｆａｌ　ｈａｄ　ｒｅｃｈａｒｇｅ　ｔｈｅ　ｆｏｌｏｗｉｎｇ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｏｆ　２００ｃｍ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ，ｗｈｉｃｈ（１５．９±７．１）ｍｍ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　０－２００ｃｍ　ｓｏｉｌ，ａｃｃｏｕｎｔ　ｆｏｒ（４．０±１．８）％ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｉｎｆａｌ，ａｎｄ　ｂｅｌｏｗ　２００ｃｍ　ｄｅｅｐ　ｌｅａｋａｇｅ
ｗａｔｅｒ　ｗａｓ　３．１ｍｍ，ａｃｃｏｕｎｔｅｄ　ｆｏｒ　０．８％ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｉｎｆａｌ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓａｌｉｘ　ｐｓａｍｍｏｐｈｉｌａｆｉｘｅｄ　ｄｕｎｅｓ；ｓｏｉｌ　ｖｏｌｕｍｅ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ；ｒａｉｎｆａｌ；ｗｅｔｔｉｎｇ　ｆｒｏｎｔ；ｌｅａｋａｇｅ
沙区降水少、蒸发强、土壤含水量低，土壤水是影响植被建设的首要因素［１］，决定着土地沙漠化的发生或逆
转，是土地沙漠化的主要调控者［２－３］。降水是沙区土壤水分主要补给来源，固沙植被建立后土壤水分对降雨的响
应已成为沙地生态系统维持稳定和植被恢复与重建研究中急需解决的关键问题。沙柳（Ｓａｌｉｘ　ｐｓａｍｍｏｐｈｉｌａ）是毛
乌素沙地广泛分布的优良固沙树种之一，在防风固沙、水土保持、生态恢复等方面具有重要作用［４］。目前，毛乌
素沙地沙柳水分的研究主要集中在土壤水分动态［５］、密度和根系分布与土壤水分的关系［６－７］、表层土壤水分异
质性［８－９］、降雨截留及树干茎流［１０］、水量平衡［１１］、蒸腾耗水与蒸散［１２－１４］、水分利用效率［１５］等方面，而有关沙柳土
壤水分对降雨的动态响应研究则较少，且缺乏土壤水分深层渗漏量直接测定。鉴此，本文以毛乌素沙地沙柳固
定沙丘为研究对象，采用自动监测系统连续监测沙丘降雨、０－２００ｃｍ土壤含水量、２００ｃｍ以下渗漏量，分析沙
DOI:10.13870/j.cnki.stbcxb.2014.05.017
柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应特征及降雨对土壤水的补给作用，以期为沙区水资源评估、植被稳定性评价
提供参考，进而对揭示降雨条件下沙地水循环特征及水分平衡机理分析具有重要意义。
１　材料与方法
１．１　研究区概况
研究区位于毛乌素沙地东北缘，行政区划隶属于内蒙古自治区伊金霍洛旗查干淖尔嘎查（３９°０５′Ｎ，１０９°
３６′Ｅ）。伊金霍洛旗位于北纬３８°５６′－３９°４９′，东经１０８°５８′－１１０°２５′，处于鄂尔多斯东南部，境内海拔１　０７０～
１　５５６ｍ，丘间地地下水埋深５．３～６．８ｍ。属中温带典型大陆性季风气候，年平均风速３．６ｍ／ｓ，平均日照时间
２　９００ｈ，平均相对湿度５２％，平均降水量３５８．２ｍｍ，平均潜在蒸发量２　５６３ｍｍ，为降水的７．２倍。研究区年
平均气温６．２℃，无霜期１２７～１３６ｄ。土壤类型包括黑垆土、黄绵土、栗钙土、风沙土等。植被类型多样，沙生
植被、草甸植被等隐域性植被为主体，多年生草本占绝对优势，其次是一、二年生草本，半灌木和小灌木分布较
广，灌木和乔木种类不多。
１．２　研究方法
２０１２年９月在研究区内选择沙柳固定沙丘（平茬后６年，覆盖度４５％～５０％，行距６ｍ，冠幅２．３ｍ×２．４
ｍ）为研究对象，沙丘上零星分布有油蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａ　ｏｒｄｏｓｉｃａ）、牛心朴子（Ｃｙｎａｎｃｈｕｍ　ｋｏｍａｒｏｖｉｉ）、草本植物
等；０－２００ｃｍ平均土壤容重为１．６４ｇ／ｃｍ３，粒径０．５～１ｍｍ含量占０．０２％，０．１～０．５ｍｍ含量占８８．２０％，
＜０．１ｍｍ含量占１１．７８％。在沙丘中上部两行沙柳中间裸沙面挖取３２０ｃｍ深土壤剖面，从下到上依次将土
壤深层水量渗漏测试记录仪排水部（１５ｃｍ）、计量部（３５ｃｍ）、集流部（５ｃｍ，填充砾石、陶粒）、毛管持水部（６５
ｃｍ，填充原状土）紧靠完整剖面一侧装入，此时毛管持水部上沿在土壤２００ｃｍ深度，计量部将记录渗漏到２００
ｃｍ深以下的水量［１６］；同时在渗漏测试记录仪右侧４０ｃｍ处的剖面按１０，３０，６０，９０，１５０，２００ｃｍ安装ＥＣＨ２Ｏ－５
（±２％）（ＥＣ－５）土壤水分传感器（美国Ｄｅｃａｇｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｉｎｃ．，Ｐｕｌｍａｎ，ＷＡ），连续监测土壤体积含水量；原状
土回填，浇水踏实；检查仪器运行状态。地上部安装ＡＶ－３６６５Ｒ雨量自动监测系统（精度０．２ｍｍ）记录沙丘降
雨。采用美国产ＣＲ２００Ｘ数采器记录降雨量、土壤体积含水量、渗漏量数据，其中土壤含水量为每１ｈ记录１
次，降雨量、渗漏量每０．５ｈ记录１次。为消除冬季降水及冻融作用的影响，选择２０１３年５月１日－１１月３０
日数据分析沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应。土壤蓄水量＝体积含水量×土层厚度。
数据处理与统计分析采用Ｅｘｃｅｌ　２００３和ＳＰＳＳ　１６．０软件，方差分析采用ＬＳＤ检验。
图１　试验期间研究区降雨特征
表１　各层土壤体积含水量观测期间最大值与最小值
土壤
深度／ｃｍ
日期
（月－日）
含水量
最小值／％
日期
（月－日）
含水量
最大值／％
１０　 ６－１３　 ０．９９±０．２１　 ９－１７　 １０．９４±０．６６
３０　 ６－１７　 ３．３５±０．６４　 ９－１７　 １０．１４±０．９２
６０　 ６－１７　 ４．０５±０．２１　 ９－１８　 １０．６３±１．１３
９０　 ６－１８　 ４．１０±０．５０　 ９－１９　 １０．７１±１．２９
１５０　 ５－０６　 ６．３９±０．１８　 ９－２５　 １０．５６±０．３１
２００　 ５－２３　 ５．４９±０．２６　 １０－０３　 ９．２３±０．３５
２　结果与分析
２．１　研究区降雨特征
研究区２０１３年５月１日－１１月３０日共发生７５ｄ降雨
事件（图１），总降雨３９９．４ｍｍ。２４ｈ降雨量≤５ｍｍ的５３
ｄ，共降雨７９．０ｍｍ，占试验期间总降雨量的１９．８％；２４ｈ降
雨量介于５～１０ｍｍ的降雨９ｄ，共降雨６７．４ｍｍ，占试验
期间总降雨量的１６．９％；２４ｈ降雨量≥１０ｍｍ的降雨１３ｄ
（其中＞３０ｍｍ的１ｄ），总降雨量２５３．０ｍｍ，占试验期间总
降雨量的６３．３％。总体来说，最大一天降雨３８．０ｍｍ，最大
一场降雨累计降雨量８８．６ｍｍ，最大降雨强度为１１．２ｍｍ／ｈ，
沙柳固定沙丘无土壤结皮，在以上降雨量、降雨强度下不会
产生地表径流［１７］，降雨均入渗到土壤后进行水分再分配。
２．２　土壤水分对降雨的动态响应
试验期间沙柳固定沙丘各层土壤体积含水量时间变化
上的最小值和最大值见表１。方差分析表明，各层土壤体积
含水量最小值和最大值之间差异均极显著（Ｐ＜０．０１），表明
３９９．４ｍｍ的累计降雨量和沙丘蒸散过程对０－２００ｃｍ层
土壤水分产生了极显著影响。
图２为２０１３年５月１日－１１月３０日沙柳固定沙丘不同深度土壤体积含水量随时间的动态变化，１０ｃｍ
深度土壤体积含水量在试验期间波动频繁，每次波动峰值都与降雨时间相对应（１１月５日后波动是由于土壤
６９ 水土保持学报　　　 　　 第２８卷
结冻变化），表明１０ｃｍ深度土壤水分受降雨影响剧烈，也是受蒸发影响最强的土层。５月１日－６月１７日共
发生１４ｄ降雨事件，降雨总量３１．０ｍｍ（最大一天降雨量为８．４ｍｍ），仅１０ｃｍ深度土壤体积含水量出现波
动，变幅为（０．９９±０．２１）％～（６．９４±０．５３）％；最大值出现在８．４ｍｍ降雨后；但在此期间３０，６０，９０ｃｍ层土
壤含水量均呈持续下降趋势，降幅分别为（２．４３±０．７２）％，（２．５３±０．２８）％，（０．７８±０．２０）％，其中３０，６０ｃｍ
降幅较大；１５０，２００ｃｍ层含水量基本稳定。
６月１８日－１１月３０日间发生降雨６１ｄ，降雨总量３６８．４ｍｍ，２００ｃｍ以上各层土壤含水量都出现了波
动；１０ｃｍ波动频繁；３０ｃｍ波动６次；６０ｃｍ波动４次；９０，１５０，２００ｃｍ波动３次，其中９０ｃｍ第１次波动及
１５０，２００ｃｍ前２次波动变幅小于１％，土壤含水量差异不显著，９月后的第３次波动１５０，２００ｃｍ层土壤含水
量变化差异极显著（Ｐ＜０．０１）。其中１０，３０，６０，９０ｃｍ的波动与降雨时间基本对应，而１５０，２００ｃｍ的波动与
降雨时间不统一，产生一定时间的延迟，且其波动变化是与之前的降雨累计共同作用的结果。以上结果表明在
低强度降雨下，水分影响到较深土层需要较长时间的入渗，且在５－７月降雨基本不影响１５０，２００ｃｍ土壤水分
变化，水分的补给和消耗维持在相对平衡状态；从降雨分布看，９０ｃｍ以下土层的波动与６月１９日连续４ｄ降
雨（５３．８ｍｍ），７月１４日３ｄ降雨（３０．４ｍｍ），９月１７日３ｄ降雨（８８．６ｍｍ）密切相关。
图２　沙柳固定沙丘各层土壤体积含水量的动态变化
２．３　土壤初始含水量与降雨入渗的关系
试验期间各层土壤初始含水量最低值均出现在６月１８日之前（表１），且土壤水分维持在相对较低水平；
各层土壤水分出现第１次波动均在７月１０日之前；同时，在９月１６日降雨前各层土壤含水量维持在相对较高
水平（图２），因此选择６月１９日，９月１６日的２次典型降雨事件分析不同初始含水量与降雨入渗的关系。
６月１９日的降雨使各层土壤含水量均表现升高的趋势，１０，３０，６０ｃｍ土壤含水量达到第１次波动峰值在
６月２０日左右，９０，１５０，２００ｃｍ波动幅度较小（图２），因此６月１９日５３．８ｍｍ（历时７１ｈ）的单场降雨可以用
来分析初始含水量较低水平时湿润锋的变化和１０，３０，６０ｃｍ达到波动峰值所需的降雨量，而在此水平下９０，
１５０，２００ｃｍ土壤含水量变幅＜１％，５３．８ｍｍ单场降雨对９０ｃｍ以下土层含水量影响较小。９月１７日８８．６
ｍｍ（历时６２ｈ）降雨使０－２００ｃｍ各层含水量均发生显著变化，该场降雨可用来分析初始含水量较高水平时
湿润锋变化和各层土壤水分达到波动峰值时所需降雨量。在测定的小时数据中，每３ｈ取平均值可以找出６
月１９日和９月１６日后各层土壤湿润锋和达到波动峰值时所对应的时间，对此时段降雨量求和用来分析降雨
量与湿润锋和波动峰值的关系。
图３为初始含水量较低水平（０－２００ｃｍ平均值为（４．２６±０．２３）％）时６月１９日１０：００（１ｈ）到７月１日
２２：００（３１０ｈ）土壤湿润锋、０－６０ｃｍ波动峰值与降雨的关系，在此期间累计降雨６２．８ｍｍ。从图３中看出，土
壤入渗湿润锋到达１０，３０，６０，９０，１５０，２００ｃｍ层所需降雨量和时间分别为６．０ｍｍ（５ｈ），１７．２ｍｍ（１２ｈ），
３３．０ｍｍ（３８ｈ），５３．８ｍｍ（８２ｈ），５３．８ｍｍ（１０６ｈ），６２．８ｍｍ（３１０ｈ）。以上结果表明，５３．８ｍｍ单次降雨入渗
深度为１５０ｃｍ以下，累加９．０ｍｍ降雨在第３１０ｈ湿润锋达到２００ｃｍ土层，然而从图２看出，在７月２日前的
５次降雨（９．０ｍｍ）仅影响到３０ｃｍ以上土层含水量变化，没有影响到６０ｃｍ以下土层水分的变化，因此在第
９４ｈ的０．４ｍｍ（６月２３日），１４３ｈ的３．２ｍｍ（６月２５日），１７１ｈ的０．２ｍｍ（６月２６日），２１０ｈ的０．４ｍｍ（６
月２８日），２９３ｈ的４．８ｍｍ（７月１日）降雨可以排除对６０ｃｍ以下土层水分的影响，因此５３．８ｍｍ单场降雨
湿润锋可到达２００ｃｍ。
土壤达到饱和含水量时的入渗为饱和条件下的水分入渗，但是由于受到降雨强度的影响，不是每次较大的
降雨都会产生饱和入渗，当降雨强度低于饱和入渗率时，土壤水分入渗还是处于非饱和条件下的入渗。试验期
７９第５期 　　　 　　冯伟等：毛乌素沙地沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应
间观测的最大含水量最多仅维持在小于２ｈ内保持不变，说明最多只是瞬时达到饱和含水量，而且仅在３０ｃｍ
以上土层，因此这里所说的波动峰值是在单场降雨５３．８ｍｍ（７１ｈ）时０－６０ｃｍ土壤所能达到的最大含水量（３
ｈ内测定的平均值）。从图３看出，１０ｃｍ（９．７９±０．１２）％，３０ｃｍ（９．０１±０．１９）％，６０ｃｍ（７．６２±０．２０）％达到
波动峰值时对应的累计降雨和时间分别为２１．２ｍｍ（２０ｈ），３３．０ｍｍ（３８ｈ），５３．８ｍｍ（８４ｈ）。由以上结果可
以看出，在第１场历时７１ｈ的５３．８ｍｍ降雨可以使６０ｃｍ以上土层水分达到波动峰值，对９０，１５０，２００ｃｍ土
壤含水量影响较小（变幅＜１％）。
图４为初始含水量较高水平（０－２００ｃｍ平均为（６．１６±０．５７）％）时９月１６日１０：００（１ｈ）到９月３０日
０：００（２８０ｈ）土壤湿润锋、波动峰值与降雨的关系，在此期间累计降雨９４．０ｍｍ（１～６２ｈ计８８．６ｍｍ，７２～８０ｈ
计１．４ｍｍ，１１８～１２０ｈ计４．０ｍｍ）。从图４看出，在初始含水量较高水平时，湿润锋到达１０，３０，６０，９０，１５０，
２００ｃｍ所需降雨量和时间分别为４．６ｍｍ（３ｈ），１８．４ｍｍ（８ｈ），２４．２ｍｍ（１２ｈ），３６．２ｍｍ（１６ｈ），６３．８ｍｍ
（３６ｈ），８８．６ｍｍ（７０ｈ），说明８８．６ｍｍ单场降雨入渗深度２００ｃｍ以下。从图４还看出，１０ｃｍ（１３．１０±
０．４２）％，３０ｃｍ（１２．５２±０．５２）％，６０ｃｍ（１２．４１±０．２８）％，９０ｃｍ（１０．７８±０．１２）％，１５０ｃｍ（１０．８３±０．３８）％，
２００ｃｍ（９．５６±０．１７）％达到波动峰值时所需降雨量和时间分别为９．８ｍｍ（６ｈ），１４．２ｍｍ（７ｈ），４３．０ｍｍ（１３
ｈ），７２．０ｍｍ（４８ｈ），９４．０ｍｍ（１２０ｈ），９４．０ｍｍ（２８０ｈ），且与降雨前土壤含水量差异极显著（Ｐ＜０．０１），表明
８８．６ｍｍ单场降雨入渗能够使９０ｃｍ以上土层含水量达到波动峰值，之后累加５．４ｍｍ降雨后使１５０，２００ｃｍ
土壤含水量达到波动峰值，但５．４ｍｍ仅对３０ｃｍ以上土壤含水量产生影响，对６０ｃｍ以下土层无影响，因此，
历时６２ｈ的８８．６ｍｍ单场降雨通过入渗和再分配入渗后可使２００ｃｍ以上土层达到波动峰值，显著影响土壤
水分变化。
图３　初始含水量较低时湿润锋和波动峰值与降雨的关系
图４　初始含水量较高时湿润锋和波动峰值与降雨的关系
２．４　降雨对土壤水分的补给作用
经过累计３９９．４ｍｍ降雨后，１１月１０日（因１１月１０日后浅层土壤开始结冻，因此选择１１月１０日计算土
壤结束蓄水量）各层土壤含水量除３０，６０ｃｍ外均高于５月１日（图２），通过计算得出的１１月１０日０－２００ｃｍ
的蓄水总量比５月１日高（１５．９±７．１）ｍｍ，即在此期间降雨的（４．０±１．８）％蓄存在土壤中；同时，土壤深层水
量渗漏测试记录仪监测的２００ｃｍ以下渗漏量为３．１ｍｍ，即在此期间降雨的０．８％直接渗漏到２００ｃｍ以下补
给深层土壤水，其中５月０．７ｍｍ，６月１．１ｍｍ，７月０．８ｍｍ，８月０．３ｍｍ，９月０．１ｍｍ，１０月０ｍｍ，１１月０．１
ｍｍ。从图２中看出，在７月之前２００ｃｍ土壤含水量基本稳定，但仍有水分渗漏到２００ｃｍ以下，进一步证明
２００ｃｍ层水分处在动态平衡变化中。以上结果表明，试验期间降雨对０－２００ｃｍ土层及２００ｃｍ以下深层土
壤水分均有一定补给作用。
８９ 水土保持学报　　　 　　 第２８卷
３　结 论
（１）研究区５－１１月累计降雨３９９．４ｍｍ，其极显著影响０－２００ｃｍ土壤含水量的变化（Ｐ＜０．０１）。其中５
－７月１５０ｃｍ以下土层受降雨影响小，维持动态平衡；９月后的降雨显著影响１５０ｃｍ以下土层含水量，且对土
壤水分补给起主要作用。
（２）初始含水量较低水平（０－２００ｃｍ为（４．２６±０．２３）％）时单场５３．８ｍｍ（＜７１ｈ，即雨强＞０．８ｍｍ／ｈ）
降雨通过入渗及再分配入渗湿润锋可达到２００ｃｍ层，且可使０－６０ｃｍ土层含水量达到波动峰值，对６０ｃｍ以
下土层水分影响较小（变幅＜１％）。初始含水量较高水平（０－２００ｃｍ为（６．１６±０．５７）％）时８８．６ｍｍ（＜６２
ｈ，即雨强＞１．４ｍｍ／ｈ）单场降雨入渗深度１５０ｃｍ以下，再分配入渗深度达２００ｃｍ以下，且极显著影响０－
２００ｃｍ土壤水分变化（Ｐ＜０．０１）。
（３）试验期间，０－２００ｃｍ土层蓄水量增加（１５．９±７．１）ｍｍ，占同期降雨的（４．０±１．８）％；２００ｃｍ以下土
壤深层渗漏水量为３．１ｍｍ，占同期降雨的０．８％。试验期间降雨对沙柳固定沙丘０－２００ｃｍ土层及２００ｃｍ
以下深层土壤水均有一定补给作用。
参考文献：
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９９第５期 　　　 　　冯伟等：毛乌素沙地沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应