Temporal and spatial distribution of soil moisture of Daqinggou Nature Reserve in the southeastern margin of Horqin sandy land, Inner Mongolia, China-文献传递-植物通论文库

摘要：用TDR分层对科尔沁沙地东南缘大青沟国家级自然保护区土壤水分进行定位观测，采用多重比较等方法，对土壤水分与环境因子关系的差异进行分析，通过Kriging 插值法用Surfer软件绘制土壤水分等值线图，研究结果表明：土壤含水率在不同的生长季节上变化，表现为夏季>秋季>春季，各层间没有显著差异；月均（5、7、9月）土壤含水率的变异系数坡向>植被类型>坡位；层均（0～60cm）土壤含水率变异系数坡位>植被类型>坡向>样带。月均土壤含水率从高到低依次为：阔叶林>矮林>樟子松林>疏林草原>灌丛，不同植被类型各层月均土壤含水率总体上差异极显著，阔叶林远远高于其它植被类型；层均土壤含水率，各植被类型各月份间总体差异极显著，总体趋势从高到低为：阔叶林>矮林>樟子松林>灌丛>疏林草原，阔叶林明显高于其它类型。
月均土壤含水率坡向间总体上差异显著，层间无显著差异；东、西坡与北坡有显著差异，东西坡高于南北坡；层均土壤含水率，同一月份各个坡向间差异不明显， 7月明显高于其它月份；各月总体表现为：东>西>南>北坡。月均土壤含水率除31～45cm外，3个坡位间各层均有极显著差异，下坡位明显高于上坡位与中坡位；中坡位各层月均土壤含水率差异极显著；层均土壤含水率各月份各坡向间差异极显著，下坡位远大于上坡位与中坡位。
该区从沟底到坡顶的植被变化逐渐由湿生—中生—旱生逐渐过度，垂直分布明显，这类天然残遗植被与土壤水分及其与环境因子的关系，对于促进周边沙地植被恢复具有重要的参照意义，据此建议了大青沟周边沙地植被恢复模式相应的最低土壤水分阈值，沙地0～30cm土层土壤含水率 9.1%～11.5%、 8.1%～9.0%、6.0%～8.0%；沙地31～60 cm土层土壤含水率 11.1%～13%、 8.5%～11%、6.0%～8.4%，分别适合恢复为疏林、灌丛、半灌丛。

Abstract:Soil moisture distributions in selected transects in the Daqinggou Nature Reserve, the southeastern margin of Horqin sand in Inner Mongolia ,China were measured with the Time Domain Reflectometry (TDR) technique. Data were analyzed by the Kriging interpolation method in the SURFER software. We found that the summer months had the highest variation, followed by the fall and spring months. There were no significant differences in soil moisture content among soil layers. The coefficient of variation (CV) of average monthly soil moisture (May, July, September) were the highest among slope aspects, followed by vegetation types and slope positions. Broadleaf forests had the highest average monthly soil moisture content followed by bosquet, Pinus sylvestris var. mongolica, Savanna, and shrub. Average monthly soil moisture changed significantly in different vegetation communities with the broadleaf forests being on top of the list. The average soil moisture for the entire soil profile varied significantly among vegetation types over time. The ranking from high to low was: broadleaf forests > bosquet > Pinus sylvestris var. mongolica plantation >shrub> Savanna. Soil moisture content in the east and west facing slope was higher than that in the south and north facing slopes. Average soil moisture content of all layers changed little with slope directions in the same month. In east and west facing slopes, soil moisture in different months changed significantly with July being the highest. Overall east facing slopes had the highest changes, followed by west, south, and north facing slopes. The variations of average monthly soil moisture were significant among three slope positions for all layers, except for that of 31-45 cm depth. Soil moisture of the foothill was much higher than other slope positions. In the middle slope, the average monthly soil moisture in different layers varied significantly. The average soil moisture for the entire soil profile changed greatly among slope positions over time. We found a strong vertical vegetation gradient, including hygrocolous-mesophilic-xerophytic. Based on our study, the lowest soil moisture thresholds for local vegetation restoration is proposed, soil moisture content of the 0-30 cm in depth is 9.1%-11.5%、 8.1%-9.0%、60%-8.0%,while that of 31-60 cm in depth is 11.1%-13%、 8.5%-11%、6.0%-8.4%, respectively for woodland, shrub, semishrub.

全文：第 !" 卷第 # 期
!

" 年 # 月 生 态 学 报 %&’% (&)*)+,&% -,.,&% /012 !"，.02 # -342，!

$" 年 # 月生态学报 %&’% (&)*)+,&% -,.,&% /012 !"，.02 # -342，!$ "
!""#：

%%%& ’()*)+,(-& (.
基金项目：国家自然科学基金资助项目（5

$6"$ 67

$）；北京林业大学研究生自选课题基金资助项目（$ 899

$8）收稿日期：!$ :;

$:;!5；修订日期：!$

$";$ ";!<
作者简介：张楠楠（6#7

$=），女，吉林人，硕士生，主要从事自然保护区与生物多样性保护研究2 (;>?@1 ：A?A?6#7$ 666B 6!:2 C0>
’通讯作者 &0DD3E40FA@FG ?HIJ0D2 (;>?@1：A3E3DIKLB MNOH2 3AH2 CF
/)0.1-",). ,"’2：’J3 4D0N3CI K?E O@F?FC@?11P EH440DI3A MP .?I@0F?1 .?IHD?1 -C@3FC3 Q0HFA?I@0F 0O &J@F? （.02 5

$6"$ 67

$）?FA R3@N@FG Q0D3EI SF@T3DE@IP +D?AH?I3 Q0HFA?I@0F（.02$ 899

$8） 3’(’,4’1 1-"’：!$ :;

$:;!5；5((’#"’1 1-"’：!$

$";$ ";!<
6,)+7-#!8：UV%.+ .?F;.?F，W?EI3D C?FA@A?I3，>?@F1P 3FG?G3A @F F?IHD3 D3E3DT3 ?FA M@0A@T3DE@IP C0FE3DT?I@0F2 (;>?@1：A?A?6#7

$666B 6!:2 C0> 科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征张楠楠6，关文彬6，’，谢X 静!，于明涛!，冶民生!，苏繁星! （62北京林业大学自然保护区学院，北京X 6$

$75；! 北京林业大学水土保持与荒漠化防治部级重点实验室，北京X 6$

$75）摘要：用 ’YZ分层对科尔沁沙地东南缘大青沟国家级自然保护区土壤水分进行定位观测，采用多重比较等方法，对土壤水分与环境因子关系的差异进行分析，通过 [D@G@FG 插值法用 -HDO3D软件绘制土壤水分等值线图，研究结果表明：土壤含水率在不同的生长季节上变化，表现为夏季 \秋季 \春季，各层间没有显著差异；月均（8、"、# 月）土壤含水率的变异系数坡向 \植被类型坡位；层均（$ = :

$C>）土壤含水率变异系数坡位 \植被类型 \坡向 \样带。月均土壤含水率从高到低依次为：阔叶林 \矮林樟子松林 \疏林草原 \灌丛，不同植被类型各层月均土壤含水率总体上差异极显著，阔叶林远远高于其它植被类型；层均土壤含水率，各植被类型各月份间总体差异极显著，总体趋势从高到低为：阔叶林 \矮林 \樟子松林 \灌丛 \疏林草原，阔叶林明显高于其它类型。月均土壤含水率坡向间总体上差异显著，层间无显著差异；东、西坡与北坡有显著差异，东西坡高于南北坡；层均土壤含水率，同一月份各个坡向间差异不明显，" 月明显高于其它月份；各月总体表现为：东 \西 \南 \北坡。月均土壤含水率除 56 = <8C>外，5 个坡位间各层均有极显著差异，下坡位明显高于上坡位与中坡位；中坡位各层月均土壤含水率差异极显著；层均土壤含水率各月份各坡向间差异极显著，下坡位远大于上坡位与中坡位。该区从沟底到坡顶的植被变化逐渐由湿生—中生—旱生逐渐过度，垂直分布明显，这类天然残遗植被与土壤水分及其与环境因子的关系，对于促进周边沙地植被恢复具有重要的参照意义，据此建议了大青沟周边沙地植被恢复模式相应的最低土壤水分阈值，沙地$ = 5

$C>土层土壤含水率 #2 6] = 662 8]、72 6] = #2$ ]、:2

$] = 72$ ]；沙地 56 = :

$C>土层土壤含水率 662 6] = 65]、72 8] = 66]、:2$ ] = 72 <]，分别适合恢复为疏林、灌丛、半灌丛。
关键词：土壤含水率；空间分布；土壤水分阈值；大青沟自然保护区
文章编号：6

$$;$#55（!$ "）

$#;57:$ ;69’2#)7-* -.1 :#-",-* 1,:"7,;0",). )< :),* 2),:"07’ )< =->,.++)0 ?-"07’ 3’:’74’
,. "!’ :)0"!’-:"’7. 2-7+,. )< @)7>,. :-.18 *-.1，A..’7 B).+)*,-，C!,.-
UV%.+ .?F;.?F6，+S%. _3F;R@F6，’，‘,( 9@FG!，aS W@FG;’?0!，a( W@F;-J3FG!，-S Q?F;‘@FG!
6 !"#

$%& ’&(&%)& *+,,&-& +. /&0102- 3+%&(#%4 520)&%(0#4，/&0102- 6$

$75，67 ’7 8902" ! :&4 ;"<+%"#+%4 +. =+0, "2> ?"#&% 8+2(&%)"#0+2 "2> >&(&%#0.0*"#0+2 *+@<"#02-，A020(#%4 +. B>$*"#0+2，/&0102- 3+%&(#%4 520)&%(0#4，/&0102- 6$

$75，8902" !"#$ %"&’&()"

$*)+)"$ ，DEEF，DF（G）：HIJE K HIFH,
5;:"7-("：-0@1 >0@EIHD3 A@EID@MHI@0FE @F E313CI3A ID?FE3CIE @F IJ3 Y?b@FGG0H .?IHD3 Z3E3DT3，IJ3 E0HIJ3?EI3DF >?DG@F 0O
V0Db@F E?FA @F ,FF3D W0FG01@? ，&J@F? K3D3 >3?EHD3A K@IJ IJ3 ’@>3 Y0>?@F Z3O13CI0>3IDP （’YZ）I3CJF@bH32 Y?I? K3D3
!""#：

%%%& ’()*)+,(-& (.
-.-*/0’1 2/ "!’ 34,+,.+ ,."’4#)*-",). 5’"!)1 ,. "!’ 6789:8 ;)<"%-4’& =’ <)>.1 "!-" "!’ ;>55’4 5)."!; !-1 "!’ !,+!’;"
?-4,-",).，<)**)%’1 2/ "!’ <-** -.1 ;#4,.+ 5)."!;& @!’4’ %’4’ .) ;,+.,<,(-." 1,<<’4’.(’; ,. ;),* 5),;">4’ ()."’." -5).+ ;),*
*-/’4;& @!’ ()’<<,(,’." )< ?-4,-",). （AB）)< -?’4-+’ 5)."!*/ ;),* 5),;">4’ （C-/，D>*/，6’#"’52’4）%’4’ "!’ !,+!’;" -5).+
;*)#’ -;#’(";，<)**)%’1 2/ ?’+’"-",). "/#’; -.1 ;*)#’ #);,",).;& E4)-1*’-< <)4’;"; !-1 "!’ !,+!’;" -?’4-+’ 5)."!*/ ;),*
5),;">4’ ()."’." <)**)%’1 2/ 2);F>’"，!"#

$% %&’()%*+"% ?-4& ,-#.-’"/0，6-?-..-，-.1 ;!4>2& G?’4-+’ 5)."!*/ ;),* 5),;">4’ (!-.+’1 ;,+.,<,(-."*/ ,. 1,<<’4’." ?’+’"-",). ()55>.,",’; %,"! "!’ 24)-1*’-< <)4’;"; 2’,.+ ). ")# )< "!’ *,;"& @!’ -?’4-+’ ;),* 5),;">4’ <)4 "!’ ’.",4’ ;),* #4)<,*’ ?-4,’1 ;,+.,<,(-."*/ -5).+ ?’+’"-",). "/#’; )?’4 ",5’& @!’ 4-.H,.+ <4)5 !,+! ") *)% %-;： 24)-1*’-< <)4’;"; I 2);F>’" I !"#$ % %&’()%*+"% ?-4& ,-#.-’"/0 #*-."-",). I ;!4>2 I 6-?-..-& 6),* 5),;">4’ ()."’." ,. "!’
’-;" -.1 %’;" <-(,.+ ;*)#’ %-; !,+!’4 "!-. "!-" ,. "!’ ;)>"! -.1 .)4"! <-(,.+ ;*)#’;& G?’4-+’ ;),* 5),;">4’ ()."’." )< -**
*-/’4; (!-.+’1 *,""*’ %,"! ;*)#’ 1,4’(",).; ,. "!’ ;-5’ 5)."!& J. ’-;" -.1 %’;" <-(,.+ ;*)#’;，;),* 5),;">4’ ,. 1,<<’4’."
5)."!; (!-.+’1 ;,+.,<,(-."*/ %,"! D>*/ 2’,.+ "!’ !,+!’;"& K?’4-** ’-;" <-(,.+ ;*)#’; !-1 "!’ !,+!’;" (!-.+’;，<)**)%’1 2/
%’;"，;)>"!，-.1 .)4"! <-(,.+ ;*)#’;& @!’ ?-4,-",).; )< -?’4-+’ 5)."!*/ ;),* 5),;">4’ %’4’ ;,+.,<,(-." -5).+ "!4’’ ;*)#’
#);,",).; <)4 -** *-/’4;，’L(’#" <)4 "!-" )< MN OP (5 1’#"!& 6),* 5),;">4’ )< "!’ <))"!,** %-; 5>(! !,+!’4 "!-. )"!’4 ;*)#’
#);,",).;& J. "!’ 5,11*’ ;*)#’，"!’ -?’4-+’ 5)."!*/ ;),* 5),;">4’ ,. 1,<<’4’." *-/’4; ?-4,’1 ;,+.,<,(-."*/& @!’ -?’4-+’ ;),*
5),;">4’ <)4 "!’ ’.",4’ ;),* #4)<,*’ (!-.+’1 +4’-"*/ -5).+ ;*)#’ #);,",).; )?’4 ",5’& =’ <)>.1 - ;"4).+ ?’4",(-* ?’+’"-",).
+4-1,’."，,.(*>1,.+ !/+4)()*)>;Q5’;)#!,*,(QL’4)#!/",(& E-;’1 ). )>4 ;">1/，"!’ *)%’;" ;),* 5),;">4’ "!4’;!)*1; <)4 *)(-*
?’+’"-",). 4’;")4-",). ,; #4)#);’1，;),* 5),;">4’ ()."’." )< "!’ R MR (5 ,. 1’#"! ,; S& NT NN& PT、U& NT S& RT、
VW RT U& RT，%!,*’ "!-" )< MN VR (5 ,. 1’#"! ,; NN& NT NMT、U& PT NNT、V& RT U& OT，4’;#’(",?’*/ <)4
%))1*-.1，;!4>2，;’5,;!4>2&
!"#

$%&’(：;),* 5),;">4’；;#-",-* 1,;"4,2>",).；;),* 5),;">4’ "!4’;!)*1；X-F,.++)> Y-">4’ 8’;’4?’ 内蒙古大青沟国家级自然保护区位于号称“八百里瀚海”的科尔沁沙地的东南缘，沟外沙丘一望无际，沟内却是长白植物区系、内蒙古植物区系和华北植物区系交互作用产生的珍贵的天然残遗森林植被景观，群落类型极其特殊［N，Z］。该区以往的研究主要在森林群落稳定性［M］、森林群落演替［O］、森林群落物种多样性［P］、植物群落起源［N］、景观多样性［Z，V］及周边地区植被退化与恢复［[ \ S］等方面，而对该地区的土壤水分的研究未见报道。水分是影响半干旱、干旱地区植被分布的重要环境因子之一，长期的人为干扰和自然环境的严酷导致了地区的植被退化。如能科学地揭示保护区内外不同的自然环境和人类活动条件下土壤水分时空分布特征及植被分布的规律，对于促进沙地植被恢复具有十分重要的生态意义。因而，本文采用先进的土壤含水率测试手段，对大青沟土壤水分的空间变异与环境因子的关系加以分析。 )* 研究地区概况大青沟地区处于全球气候变化的敏感区域，地处内蒙古通辽市科尔沁左翼后旗甘旗卡西南 ZO H5 处，南面与辽宁省彰武县接壤。地理位置为 :NZZ]NM^ \ NZZ]NP^，YOZ]OP^ \ OZ]OU^，区内有大小两条深沟，谓之大小青沟。该区在中国气候区划上中属东北温带半湿润气候区向内蒙古温带半干旱气候区的过渡地带，年降水量 PRR 55左右，主要集中在 V \ U 月份，约占全年降水量总量的 [RT以上；沟内年平均相对湿度比沟外大 ZRT \ZPT；年日照时数在 ZURR !以上，年总辐射 POM& [S D$ （(5Z·-）\ PUP& VZ D

$（(5Z·-）。最高气温 ZS _，最低气温 MR _，年平均气温 V _左右。日平均气温超过 NR _的年积温在 MZRR _以上，无霜期 NZR 1左右。土壤属非地带性，以沙土为主，兼有沙壤土带，主要以固定沙丘为主，沟坡个别地段也有风积沙，冲积沙和淋溶现象［N］。大青沟沙地残遗植被是中国特殊的生态系统类型，现残留的生态系统类型颇多、结构完整、十分茂密的天然阔叶林植被，其“绿岛”景观，与周边地区的沙坨形成鲜明的对照，具有较高的稳定性；在不足 SRRR!5Z 的地域内，仅高等植物就达 [RR 余种，植被类型 ZR 余种［NR］，具有华北、内蒙、长白 M 个植物区系的交汇性；区内分布的水曲柳（1+02"#$ % ,0#3%4

$+"/0）、黄菠罗（!4)’’-3)#3+-# 0,$ +)#%)）、紫椴（5"’"0 0,

$+)#%"%）等珍贵阔叶 NVUM‘ S 期 ‘ ‘ ‘ 张楠楠‘ 等：科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征 ‘ !""#：$

$%%%& ’()*)+,(-& (. 树种及山葡萄（!"#"$ %&’()*

$"$ ）等多种藤本植物均属第三纪残遗植物，表明了该区植被的古老性。大青沟保
护区是沙漠化地区天然的生物多样性宝库，区内拥有丰富的动植物资源，珍禽、兽类、鱼类等百余种，国家
级保护物种或本区特有种 /0 余种，如野大豆（+,-."() ’$$’(")*$"$）、科尔沁杨（/01’,’$ 20)(3"*)*$"$）等。这些
物种种群及其组成的生物群落，将为周边的沙漠化地区生物群落、植被景观的恢复与重建，提供了丰富的
种质资源［/］。
!" 研究方法
图 12 布点样带剖面简图
3,+& 12 45)6,*’ )6 7-8#*,.+ *)(-",).7
!& #" 样带和样地的设计
在大青沟自然保护区内选设 9 条样带，选取 : 个时
段于 /00; 年进行测定，选取的 : 个时段分别为春末（9
月 /0 日），夏中（< 月 1= 日），秋初（= 月 /: 日）。在当
年测量的各月内，降雨量分别为 9 月份 ;9& : 88；< 月
份 1:>& < 88；= 月份 />& 1 88，年平均降雨量为 ;:=& <
88。采用时域反射仪（?,8’ @)8-,. A’6*’"5)8’"5B ?@A）分
层对土壤水分进行了土壤体积含水量的定位观测。
?@A是通过测定土壤的介电常数，进而推算土壤含水
率。该方法能精确、快速和连续的在不取土样的条件下
测定土壤含水率，是目前推广的一种新型的测定土壤含
水率的方法［11，1/］。本次实验测定均在测试当天完成，测试前 :C 与测量当天在该地区无降雨，每个点重复 :
次测量，实验结果取其平均值进行统计，根据沟的走向每条样带间隔 1& 9 D / E8选取植被类型与地形较典型
地设置样带。样带设置是顺着大青沟的走向从北到南，沿沟的纵剖面顺次设置 9 条“F”形样带。每条样带均
从沟顶!沟坡!沟底，每隔 10 8布设一个点（沟顶向外围沙地辐射 /00 8），布点兼顾不同的植被类型、地形、
坡向等因素（图 1）。用 G4H 定点，记录每条样带上每个点的地理坐标，坡向，坡位，坡形等环境因子与植物群
落特征（表 1）。
!& !" 数据的处理和计算
由于不同的土壤类型的介电常数的特征完全不同，对 ?@A所测数值需要重新进行标定，在沟顶、沟坡、沟
底，分别用环刀在靠近探头测试点取原状土样，用烘干法求其体积含水量，重复测试 : 次求平均值后与 ?@A
测值进行标定，求出标定方程分别为 - I 1& 9/;94 J 1& //;:，5/ I 0& =<<:；- I 0& - I 1& 11>>4 J 0& L/99，5/ I 0& =>=<，所统计数据均经过标定后计算得出。HFA3MA 软件是具有功能强大的绘
制等值线图及三维立体图的软件包，能迅速地将离散的测量数据通过插值转换为连续的数据曲面［1:］，应用
HFA3MA >& 0 软件，采取 N5,+,.+ 插值方法进行网格化处理生成土壤含水率分布等值线图；用 H4HH软件对该区
不同坡向、坡位、植被及不同样带之间的土壤含水率的变异系数进行计算，进而做单因素方差分析和多重
比较。
$" 结果和分析
大青沟地区在调查样线的主要植被类型及分布为：沟底是水曲柳林、春榆林（以下统称阔叶林）；坡面中
坡位除了科尔沁杨林（第 1 样带），其余表现为矮林景观，有小叶朴矮林、色木槭矮林、大果榆矮林、蒙古栎矮
林等（以下统称矮林）；上坡位是大果榆疏矮林、山里红灌丛、山荆子灌丛、胡枝子灌丛等（以下统称为灌丛）。
各样带 /00; 年 9、<、= 月份用 ?@A 监测的土壤含水率，用 HFA3MA 软件采取 N5,+,.+ 插值法进行网格化
处理生成等值线与三维线框分布图（图 / D图 ;）。
$& #" 土壤水分的空间变化
$& #& #" 不同样带的土壤含水率变化
同一样带各层间月均土壤含水率没有显著差异；9 条样带间，0 D L0 (8平均土壤含水率是 1、: 带明显高
/L>: 2 生2 态2 学2 报2 2 2 /< 卷2
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
表 !" 大青沟内各条样带情况
#$%&’ !" #($)*’+,* +-$($+,’(.*,.+* .) /$0.)1123 4$,3(’ 5’*’(6’
位置概况
/,"’ 0,"1-",).
样带 2
2 "3-.0’("
样带 4
4 "3-.0’("
样带 5
5 "3-.0’("
样带 6
6 "3-.0’("
样带 7
7 "3-.0’("
坡向
/*)#’ ’8#)013’
东，西
9-0"，:’0"
东，西
9-0"，:’0"
东，西
9-0"，:’0"
东，西
9-0"，:’0"
南，北
/)1"! ，;)3"!
坡顶海拔
<)# ’*’=-",).
475> 46?> 472> 45@> 45A>
沟底生境特点
B-C,"-" (!-3-("’3,0",(0
)D "!’ C)"")>
（2）湿生，水面宽 4
米左右，河岸两侧地
表非常湿润，土壤有
较厚的腐殖层，主要
为金银忍冬E水曲
柳林
（4）湿生，河面宽广，
河岸两侧，地表非常
湿润，土壤腐殖层深
厚，为朝鲜柳林、春
榆E水曲柳林
（5）湿生，河面宽广，
河岸两侧苔藓和蕨
类植物丰富，土壤腐
殖层深厚，为短梗五
加E水曲柳林，长势
良好
（6）湿生，河岸两侧
土壤疏松、湿润，土
壤腐殖层较厚，为山
荆子E春榆林，长势
良好
（7）湿生，有宽广河面，
河岸地势平坦，苔草属
植物丰富，为春榆E水曲
柳林，乔木砍伐严重
沟坡生境特点
B-C,"-" (!-3-("’3,0",(0
)D "!’ >,FF*’
（?）湿润E中生，西坡
较陡，东坡平缓为科
尔沁杨林，上部为胡
枝子灌丛
（G）中生，主要为大
果榆E小叶朴矮林，
群落结构较复杂、长
势良好；上部山里红
灌丛
（H）湿润中生，东
西坡地形差异较大，
为蒙古栎矮林，群落
结构复杂；上部为山
里红灌丛
（@）中生旱生，沟
坡主要位铁杆蒿E大
果榆矮林；上部为山
荆子灌丛
（2A）旱生，坡形陡峭，
有部分裸沙
沟顶生境特点
B-C,"-" (!-3-("’3,0",(0
)D "!’ C)"")>
（22）旱生，为铁杆
蒿E榆树疏林草原
（24）旱生，地表较
硬，有鼠洞，为榆树
疏林草原
（25）旱生，地表较
硬，为人工樟子松林
（26）旱生，主要为大
果榆疏林草原
（27）旱生，地表坚硬，
凸坡地表裸露，为大果
榆疏林草原
I I （2）BJ+3)()*)10，"!’ 3,=’3 %,F"! ,0 -C)1" 4 >’"’30，"!’ 3,=’30,F’0 ," !-=’ >)3’ %’" 0),*，-.F "!’ 0),* !-0 "!,(K !1>10 !)3,L).，%!,(! >-,.*J ()=’3’F CJ
!"#$%&’( )((%*$ +,’(-$#./ )(#0/1.’$%(；（4）BJ+3)()*)10，," !-0 %,F’ 3,=’3 013D-(’，-.F "!’ 3,=’30,F’0 !-=’ !,+!*J %’" 0),* -.F "!,(K !1>10 !)3,L).，%!,(!
>-,.*J ()=’3’F CJ M)3>& 2(3$- *"’&&#/$/，M)3>& 43)./ 5(6"#$% + ,’(-$#./ )(#0/1.’$%(；（5）BJ+3)()*)10，," !-0 %,F’ 3,=’3 013D-(’，"!’ 3,=’30,F’0 !-=’
*,(!’. -.F 0#’(,’0 3,(!.’00 )D D’3. -.F "!,(K !1>10 !)3,L). ，%!,(! ()=’3’F CJ M)3>& 7%(#81"6(#(- /&//$3$93"’./+,’(-$#./ )(#0/1.’$%( %,"! %’** +3)%,.+ ；
（6）BJ+3)()*)10，3,=’30,F’0 !-=’ %’" -.F *))0’ 0),* -.F "!,(K !1>10 !)3,L). ，%!,(! ()=’3’F CJ M)3>& :(3./ ;(%%(8( +43)./ 5(6"#$%( %,"! %’** +3)%,.+；
（7）BJ+3)()*)10，," !-0 %,F’ 3,=’3 013D-(’，"!’ 0*)#’ )D 3,=’3 0,F’0 ,0 D*-" %,"! -C1.F-." *,(!’.，%!,(! ()=’3’F CJ M)3> 43)./ 5(6"#$%(+,’(-$#./
)(#0/1.’$%(，"!)1+! "!’ "3’’0 D’** 0’3,)10*J；（?）BJ+3)()*)10 >’0)#!,*)10，0!-3# ,. "!’ %’0" 0*)#’，%!,*’ D*-" ,. "!’ ’-0" %,"! M)3>& <"6.3./ *&&/=$#&#/$/
’8,0"，-.F M)3>& !&/6&0&>( ;$%"3"’ -" "!’ ")#；（G）N’0)#!,*)10，>-,.*J M)3>& 43)./)(%’"%(’6(+?&38$/ ;.#@&(#(，!,+! ()>#*’8,"J ,. "!’ -3(!,"’("13’，%!,(!
()=’3’F CJ M)3>& ?’(8(&@./ 6$##(8$9$0( %,"! %’** +3)%,.+ -" "!’ ")#；（H）BJ+3)()*)10 >’0)#!,*)10，," !-0 >)3’ F,DD’3’.(’0 C’"%’’. "!’ ’-0" -.F %’0"
0*)#’0，%!,(! ()=’3’F CJ M)3>& A.&’%./ )"#@"3$%./ %,"! !,+! ()>#*’8,"J ,. "!’ -3(!,"’("13’ )D #*-." ()>>1.,"J，-.F "!’ ")# ()=’3’F %,"! M)3>& ?’(8(&@./
6$##(8$9$0(；（@）O’3)#!J",( >’0)#!,*)10，," >-,.*J ()=’3’F CJ M)3>& 7’8&)$/$( /(%’"’.)+43)./ )(%’"%(’6( %!,(! ’8,0"0 ,. "!’ >,FF*’ )D 0*)#’，-.F "!’
")# ()=’3’F CJ M)3> & 2$;&’$(# %’(;(663&；（2A）O’3)#!J",(，0!-3# 0*)#’ %,"! 0(-""’3’F 0-.FJ 0),*；（22）O’3)#!J",(，," >-,.*J ()=’3’F CJ M)3>& 7’8&)$/$(
/(%’"’.) +43)./ 6.)$3(，%!,(! ’8,0"0 ,. "!’ )#’. %))F 0"’##’；（24）O’3)#!J",(，"!’ 0),* ,0 !-3F >)3’ >)10’!)*’，,"()=’3’F CJ M)3>& 43)./ 6.)$3(，
%!,(! ’8,0"0 ,. "!’ )#’. %))F 0"’##’；（25）O’3)#!J",(，," !-0 !-3F0"-.F %!,(! ()=’3’F CJ M)3>& <$#./ /B3C&/8’$/ =-3D )"#@"3$%( >-.E>-F’ D)3’0"3J；（26）
O’3)#!J",(，," >-,.*J ()=’3’F CJ M)3>& 43)./ )(%’"%(’6(，%!,(! ’8,0"0 ,. "!’ )#’. %))F 0"’##’；（27）O’3)#!J",(，," !-0 !-3F0"-.F -.F C-3’ ().=’8 0*)#’
，%!,(! ()=’3’F CJ M)3>& 43)./ )(%’"%(’6( %!,(! ’8,0"0 ,. "!’ )#’. %))F 0"’##’
于 6、7 带。表层 A P 27(>月均土壤水分差异显著，2 带 Q 5 带 Q 4 带 Q 7 带 Q 6 带，2、5 带也明显高于 6、7 带
（表 4）。主要由于表层受外界环境的作用和影响最直接，受降水，温度，通风状况等气象因子的影响［26］比其
他层次受的影响更大，加之该区地处半干旱地区，沙土缺乏毛管孔隙，土壤水分移动性很差，地表蒸发作用只
影响到 A P 27(>以上的土层［2］。
表 7" 土层深度8样带的土壤含水率方差分析（R;STR）和多重比较（U/V）
#$%&’ 7" 94:;9 $)< =>/ 2? >2.& @2.*,3(’ .) &$A’(*8#($)*’+,*
样带
<3-.0’("
土壤层（(>）/),* *-J’3
A P 27(> 2? P 5A(> 52 P 67(> 6? P ?A(> A P ?A(>
,值
, =-*1’
2 样带 2 "3-.0’(" 25& 2H( 24& 27( 26& 2?( 24& 6A(F 24& @2(F A& 2H
4 样带 4 "3-.0’(" 2A& ?6(’ @& A?F( 22& 62(F @& 52F( 2A& 2AF’ 2& @5
5 样带 5 "3-.0’(" 22& H2(F @& ?5F( 24& 77(F 22& H5(F 22& 52F A& H@
6 样带 6 "3-.0’(" H& 67’ G& 55’F 2A& ??(F @& H@F( H& H7’ 2& 55
7 样带 7 "3-.0’(" @& 2AF’ G& @6’F H& 56’F G& 56’F H& 47’ A& 64
,值 , =-*1’ 4& 76’’ 4& 4G 2& 77 2& 4A ?& ?G’’’
I I 同行列中字母相同表示无显著差异（< Q A& A7）；’’表示 < W A& A2 的极显著水平；’’’表示 < W A& AA2 的极显著水平，下同
’ *’""’3 ,.F,(-"’ .) 0,+.,D,(-." F,DD’3’.(’ （< Q A& A7），’’ < X A& A2，’’’ < X A& AA2 ，"!’ 0->’ C’*)%
5?H5I @ 期 I I I 张楠楠I 等：科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征 I
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
图 /0 /112 年 3 月各层土壤水分等值线图与三维线框图
4,+& /0 5!’ ().")67 8-# -.9 :; %,7’ <7-8’ 8-# )< "!’ =),* 8),="67’ ,. 9,<<’7’." *->’7= ,. ?->，/112
- ，@及 A，B分别表示：在 1 C D3(8，DE C :1(8层土壤水分值；对于前 2 条样带，在 !轴从 F E1 至 1 方向分别表示，西坡坡顶，沟坡部分和沟
底部分，从 1 至 E1 分别表示沟底，东坡沟坡及坡顶部分，第 3 条样带则 1 的左侧代表南坡，其右侧代表北坡。各条样带从左至右均按照从阳
坡至阴坡过渡；"轴坐标从 D1 至 G1 每间隔 /1 分别代表从 D 至 3 的 3 条样带；下同
- ，@ -.9 A，B7’=#’(",H’*> 7’#7’=’." "!’ I?J ,. "!’ 1 C D3(8，DE C :1(8；<)7 "!’ <,7=" <)67 "7-.=’("= ,. "!’ # -K,= <7)8 F E1 ") 1 ,. )79’7 7’#7’=’." "!’
")# ，"!’ 8,99*’ -.9 @)"")8 )< %’=" =*)#’；<7)8 1 ") E1 ,. )79’7 7’#7’=’." "!’ @)"")8 ，8,99*’ -.9 "!’ ")# )< ’-=" =*)#’ ；@6" <)7 "!’ <,<"!*> "7-.=’(" ,.
"!’ *’<" =,9’ )< 1 7’#7’=’." =)6"! =*)#’，"!’ ()."7-7> ,= "!’ .)7"! =*)#’& " -K,= =’" "!’ 8-7L <7)8 D1 ") G1 -" ,."’7H-* )< /1 7’#7’=’." 7’=#’(",H’*> <7)8
"!’ <,7=" "7-.=’(" ") "!’ <,<"! "7-.=’("；"!’ =-8’ @’*)%；
D：I!76@；/：B7)-9M*’-H’9 <)7’="=；:：B)=N6’"；2：$%&’( )*+,-(./%( H-70 12&32+%45；3：I-H-..-；"!’ =-8’ @’*)%
!& "& #$ 不同植被类型的土壤含水率变化
根据前述各样带监测数据求算不同深度土层土壤含水率的变异系数如表 :。由表 : 可知，不同植被类型
各层土壤含水率的变异依次为：阔叶林 O灌丛 O矮林 O樟子松林 O疏林草原，其中阔叶林变异较大，其它植被
类型变异很小。疏林草原和樟子松林的变异系数较小与其所处的坡位有关，由于二者都处于坡顶位置，坡顶
虽地表覆盖物少，但地势相对平缓而且起伏小，有利于土壤水分在各层平稳入渗。
表 !$ 不同植被类型在不同深度土层上的变异系数
%&’() !$ *&+,&-,./ 0.)11,0,)/- .1 2.,( 3.,2-4+) 0./-)/- （567）’8 9):)-&-,./ -8;) ,/ -<) 9)+-,0&( :+&=,)/-
变异系数
P-7,-",). ()’<<,(,’."
土壤层 I),* *->’7 （(8）
1 C D3 DE C :1 :D C 23 2E C E1
平均
AH’7-+’
阔叶林 B7)-9M*’-H’9 <)7’="= :& /1 3& 3Q 2& 3E 3& G2 2& R/
矮林 B)=N6’" D& Q3 D& 3E D& /R D& 11 D& 21
灌丛 I!76@ /& 1D /& 3E D& 2R D& D3 D& R1
疏林草原 I-H-..- D& 3: 1& G/ 1& RE D& /1 D& D:
樟子松林 $%&’(
)*+,-(./%( H-70 12&32+%45
D& /2 D& /Q 1& E/ D& :3 D& DD
2ER: 0 生0 态0 学0 报0 0 0 /Q 卷0
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
图 /0 1223 年 4 月各层土壤水分等值线图与三维线框图
5,+& /0 6!’ ().")78 9-# -.: /; %,8’ <8-9’ 9-# )< "!’ =),* 9),="78’ ,. :,<<’8’." *->’8= ,. ?7*>，1223
- ，@ ，( ，: 及 A，B，C，;分别表示：在 2 D EF (9，EG D /2 (9，/E D 3F (9，3G D G2 (9层土壤水分值
- ，@ ，( ，: -.: A，B，C，; 8’=#’(",H’*> 8’#8’=’." "!’ =),* 9),="78’ ,. "!’ 2 EF (9，EG /2 (9；/E 3F (9，3G G2 (9
在不同土层深度上的变异系数阔叶林、矮林和灌丛较大，樟子松林、疏林草原较小。其中阔叶林各层变异
系数最高，主要由于以湿生树种为主的阔叶林位于河边土壤含水率变化的最活跃的地带；矮林和灌丛在前两
层月均土壤含水率变化大于后两层，并且矮林随土壤深度增加其变异系数表现为逐渐减小的趋势；樟子松林
的变异系数在后两层波动较前两层剧烈，其原因在于，樟子松林主要根系层在 1F D F2 (9 土层［EF］，该层是水
分吸收的主要集中区域，土壤水分主要受植物根系蒸腾作用的影响较大；疏林草原各层变异系数波动不大，总
体趋势随深度的增加而减小，相对平稳。
FGI/0 J 期 0 0 0 张楠楠0 等：科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征 0
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
图 /0 122/ 年 3 月各层土壤水分等值线图与三维线框图
4,+& /0 5!’ ().")67 8-# -.9 :; %,7’ <7-8’ 8-# )< "!’ =),* 8),="67’ ,. 9,<<’7’." *->’7= ,. ?’#，122/
- ，@ ，( ，9 及 A，B，C，;分别表示：在 2 D EF (8，EG D :2 (8，:E D /F (8，/G D G2 (8层土壤水分值
- ，@ ，( ，9 -.9 A，B，C，; 7’=#’(",H’*> 7’#7’=’." "!’ =),* 8),="67’ ,. "!’ 2 D EF (8，EG D :2 (8，:E D /F (8，/G D G2 (8
通过方差分析可知，不同植被类型各不同深度土层月均土壤含水率之间总体上差异极为显著，通过 4 值
看出其差异性随着土壤深度的增加而降低。经多重比较可知，无论是各层的还是 / 层平均，阔叶林月均土壤
含水率和其它植被类型间存在着显著差异；而且其它 / 种植被类型间也在不同层表现出一定差异，矮林与沙
地人工樟子松林，其它各层基本接近；但灌丛和疏林草原各层上二者均无显著性差异；与阔叶林、矮林差异显
著，月均土壤含水率的总趋势从高到低依次为：阔叶林 I矮林 I樟子松林 I疏林草原 I灌丛（表 /）。
GGJ: 0 生0 态0 学0 报0 0 0 1K 卷0
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
表 !" 土层深度#植被类型间的土壤含水率方差分析（/012/）和多重比较（345）
$%&’( !" )*+,) %-. /01 23 425’ 6254789( 23 .533(9(-7 :(;(7%752- 7<=(4 5- 7>( :(975?%’ ;9%.5(-7
植被类型
2’+’"-",). "6#’
土壤层 4),* *-6’7 （(8）
9 : ;< ;= : >9 >; : ?< ?= : =9 9 : =9
!值
! @-*A’
阔叶林 B7)-C*’-D D)7’E"E >F& 9& G=H >G& =>- >G& ;<- >>& I<- F& GG’
矮林 B)EJA’" ;9& 9=( K& F=( I& KG( I& <;( I& ?F( 9& G;
灌丛 4!7AH =& G>C <& FI’ =& I;C <& 9F’ ?& KK’ <& 疏林草原 4-@-..- =& =樟子松林 "#

$%& ’()*+&,-#& @-7. /0$ 10)#23 K& =F(C G& ;?(’ I& >=( <& I<’( K& ?9(’ F& G=’
!值 ! @-*A’ F=;& I<’’’ F;I& 99’’’ ;=?& K>’’’ ;?;& ?F’’’ FI?& ;>’’’
该区的植物分布从沟底到沟沿逐渐由湿生—中生—旱生逐渐过渡，垂直分布明显。土壤含水率变化随着
土壤深度的增加而呈现出降低—升高—降低的趋势，主要由于植被的分布，地被物较多，土壤表层有不同程
度的腐殖质层，加之，沟坡以沙土为主，沙土持水性差，降水时土壤水分入渗快。
@& A& @" 不同坡向的土壤含水率变化
不同坡向上 9 : =9 (8范围各层的土壤含水率变异趋势表现为：东、西坡随土壤含水率深度的增加而增
加，北坡变化幅度较小，南坡变化幅度剧烈，南坡变化趋势表现先微弱增加然后下降又增大的趋势（表 <）；月
均土壤含水率 9 : =9 (8总体趋势从高到低的表现为东 L西 L南 L北（表 =）。由方差分析可知，坡向间总体
上差异显著，? 层间均无显著差异；多重比较表明 9 : =9 (8月均土壤含水率东、西坡与北坡有显著差异，东西
坡高于南北坡，南坡略高于北坡（表 =）。主要由于南M北坡的 < 号样带处于沟尾，南坡冬季坡顶吹雪较多，春
季土壤水分较高，加之南坡植被稀少，蒸腾耗水及毛管导水供地表蒸发也相应的减少，在干旱、半干旱地区，植
被蒸腾作用对深层土壤湿度的控制作用是比较普遍的［;=，;G］。
表 B" 土层深度#坡向上的变异系数

$%&’( B" 0CD ,%95%752- ?2(335?5(-7 23 .533(9(-7 .59(?752- 5- 7>( :(975?%’ ;9%.5(-7 变异系数 2-7,-",). ()’DD,(,’." 土壤层 4),* *-6’7 （(8） 9 : ;< ;= : >9 >; : ?< ?= : =9 平均 /@’7-+’ 东 N-E" ;9& == ;>& >? ;<& I< ;I& I= ;?& IK 西 O’E" K& == I& =< ;;& ?> ;?& KF ;;& ;? 北 0)7"! ;>& 9> ;F& G; ;F& GK ;<& <> ;>& <; 南 4)A"! =& => K& ?I ;& FK ;9& ?= =& GF 另外，由图 ? 可以看出，东、西、南坡月均土壤含水率随着土壤深度的增加均为先减小而后增加，再减小的趋势。表 E" 土层深度#坡向间的土壤含水率方差分析（/012/）和多重比较（345）$ %&’( E" )*+,) %-. /01 23 0CD 5- .533(9(-7 0’2=( (F=2489(4 5- 7>( :(975?%’ ;9%.5(-7
坡向
4*)#’ ’P#)EA7’
土壤层 4),* *-6’7 （(8）
9 : ;< ;= : >9 >; : ?< ?= : =9 9 : =9
!值
! @-*A’
东 N-E" ;;& >FH( I& IGH( ;>& ;>H ;;& =西 O’E" ;9& K>H( I& ;K( ;;& >KH( ;9& ;<( ;9& >IH( ;& ;;
北 0)7"! K& ?G(C G& C 9& ;>
南 4)A"! I& =KH( K& FG(C G& I>CH G& >IC( K& >F(C 9& <>
!值 ! @-*A’ 9& I; 9& =K ;& G? ;& ;I ?& ?F’’’
@& A& !" 不同坡位的土壤含水率变化
不同坡位的月均土壤含水率变异系数下坡位的变异系数远大于上坡位与中坡位，上坡位与中坡位的变异
系数接近，变异很小（表 G）。
G=K>Q I 期 Q Q Q 张楠楠Q 等：科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征 Q
!""#：

%%%& ’()*)+,(-& (.
表 !" 土层深度#坡位上的变异系数
$%&’( !" )*+ ,%-.%/.01 20(33.2.(1/ &4 5.33(-(1/ )’06( 607./.01 .1 /8( 9(-/.2%’ :-%5.(1/
变异系数
/-0,-",). ()’11,(,’."
土壤层 2),* *-3’0 （(4）
5 6 78 79 6 :5 :7 6 ;8 ;9 6 95
平均
<=’0-+’
上坡位 >##’0 ?*)#’ 5& ;: 5& @; 5& ;A 5& 85 5& ;7
中坡位 B,CC*’ ?*)#’ 5& 89 5& A7 5& 8D 5& D5 5& 99
下坡位 E)%’0 ?*)#’ :& @8 :& :F 9& 5@ F& ;F 8& 8;
从方差分析表 D 中得出，除 :7 6 ;8 (4外，: 个坡位间各层均有极显著差异，月均土壤含水率下坡位明显
高于上坡位与中坡位；中坡位各层月均土壤含水率差异极显著，;9 6 95 (4低于其它层。
表 ;" 土层深度#坡位间的土壤含水率方差分析（

$%&’( ;" <=>,< %15 ?)@ 03 )0.’ A0.7/B-( .1 5.33(-(1/ 607./.017 .1 /8( 9(-/.2%’ :-%5.(1/ 坡位 J)?,",). 土壤层 2),* *-3’0 （(4） 5 6 78 79 6 :5 :7 6 ;8 ;9 6 95 5 6 95 !值 ! =-*K’ 上坡位 >##’0 ?*)#’ 9& ;:C 8& @@C( A& 5FC 9& 98C( 9& :8C 7& 588 中坡位 B,CC*’ ?*)#’ A& 5;C 8& :A’C 9& A:C ;& :;’ 8& DAC A& F5’’’ 下坡位 E)%’0 ?*)#’ 75& 59( D& @9( F& DA( F& 87( F& ;:( 5& A5 !值 ! =-*K’ 75& 7D’’’ 77& D5’’’ @& D: :& FA’’ @7& A;’’’ C& D" 土壤水分季节动态各月份的监测结果，5 6 95 (4层土壤含水率从高到低顺序为 A 月份 L F 月份 L 8 月份（图 8）。最低值出现在旱季 8 月份，此时气温升高但降水比较少而且植物根系也开始活动，土壤水分易蒸散消耗；A 月份是降雨量最集中的季节，土壤含水率达到最大，随着降雨量的增加而迅速增加；F 月份受气温降低和降水减少的影响，植物的蒸腾作用降低，土壤水分消耗比较少。甘肃民勤的绿洲荒漠过度区土壤含水率的年际变化可以分为土壤水分积累期（; 6 9 月份）、消耗期（A 6 D 月份）、稳定期（75 月至翌年春天）: 个阶段，在 ; 6 9 月份是积雪融化期，土壤水分得到有效补给，A 月份影响土壤含水率的因素较多，除了植物蒸散和气温作用外，降雨起到重大作用［7D］。大青沟地区则不同，A 月份的土壤含水率并没有因为植物进入生长盛期而低于 F 月份，表明在季节变化上，植物的蒸腾作用不是影响该地区土壤水分变化的主导因素，该结论与章古台沙地樟子松人工林土壤水分动态研究的研究结果一致［78］。说明在我国由于各地的区域和气候条件的差异，不同的荒漠化地区土壤水分的季节变化规律存在不同差异。 C& D& E" 不同月份各样带之间的比较层均土壤含水率各月份样带间的变异系数较小，低于植被类型间的变异系数，差异不大，A 月份略高（表 F），说明可以应用取样数据进行其它环境因子分析。表 F" 月份#植被类型间与月份#样带间土壤含水率变异系数$ %&’( F" ,%-.%/.01 20(33.2.(1/ 03 )*+ .1 *01/8#9(:(/%/.01 /46( %15 *01/8#

$-%17(2/ 变异系数 /-0,-",). ()’11,(,’." 8 月份 B-3 A 月份 MK*3 F 月份 2’#"’4N’0 样带 O0-.?’(" 8 月份 B-3 A 月份 MK*3 F 月份 2’#"’4N’0 阔叶林 P0)-CQ*’-=’C 1)0’?" @& 95 9& @7 :& ;F 7 样带 7 "0-.?’(" 5& D@ 5& F; 7& 55 矮林 P)?RK’" 7& 79 @& A@ @& :9 @ 样带 @ "0-.?’(" 5& DA 7& @: 5& F7 灌丛 2!0KN ;& 7: @& 8D :& 9; : 样带 : "0-.?’(" 5& F7 7& 7F 5& F; 疏林草原 2-=-..- 5& :@ 7& @@ 5& 8: ; 样带 ; "0-.?’(" 7& 5A 7& 7; 5& FF 樟子松林 "#$ %&
’()*+&,-#& =-0. /0

$10)#23 5& 7A 5& 7@ 5& ;8 8 样带 8 "0-.?’(" 5& AD 7& 75 5& F5 D9D: S 生S 态S 学S 报S S S @A 卷S !""#：$

$%%%& ’()*)+,(-& (. 图 /0 各个季节的土壤水分等值线图与三维线框图 1,+& /0 2!’ ().")34 5-# -.6 78 %,4’ 94-5’ 5-# )9 "!’ :),* 5),:"34’ ,. "!’ +4)%"! :’-:). - ，; ，( 及 <，=，>分别表示：?@@A 年 /，B，C 月，@ D 7@ (5层土壤水分平均值；6 ，’及 8 ，E分别表示：?@@A 年 B，C 月 @ D F@ (5层土壤水分平均值 - ，; ，( -.6 <，=，> 4’:#’(",G’*H 4’#4’:’." "!’ :),* 5),:"34’ )9 @ 7@ (5 ,. "!’ I-H，J3*H，K’#，?@@A；6，’ -.6 8，E 4’:#’(",G’*H 4’#4’:’." "!’ :),* 5),:"34’ )9 @ F@ (5 ,. "!’ J3*H，K’#，?@@A CFL70 C 期 0 0 0 张楠楠0 等：科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征 0 !""#：$

$%%%& ’()*)+,(-& (. / / 0 1 20 (3土壤深度平均土壤含水率，除 4 样带各月份差异显著外（表 50），其它样带各月份间、各月份各样带间均无显著差异。各样带的层均土壤含水率从高到低依次为：5 样带 6 4 样带 6 7 样带 6 8 样带 6 9 样带；各月份层均土壤含水率从高到低依次为：: 月份 6 ; 月份 6 9 月份。表 !"# 月份$ 样带间的土壤含水率方差分析（<=>?<）和多重比较（@AB）
%&’() !"# *+,-* &./ 012 34 156 7. 53.89$%:&.;)<8
样带 CD-.E’(" 9 月 F-G : 月 HI*G ; 月 A’#"’3J’D 平均 5 样带 5 "D-.E’(" ;& 0L(M 52& ;8( 50& L0(M 57& 7:( 5& ;0
7 样带 7 "D-.E’(" :& L0M 55& 08(M 50& 70(M ;& 2L(M 0& L8
4 样带 4 "D-.E’(" L& 5LM 58& 2:(M ;& 97(M 50& :;(M 7& L9’
8 样带 8 "D-.E’(" :& 92M 55& 49(M 2& ;LM L& 24M 5& :;
9 样带 9 "D-.E’(" L& 5:M ;& 07M :& 97M L& 78M 0& 5:
!值 ! K-*I’ 0& 0L 5& 2L 0& 2L 5& ::
=& >& ># 不同月份各植被类型间的差异
土壤含水率各植被类型变异系数，阔叶林、矮林、灌丛变异较大，疏林草原、樟子松林变异较小（表 ;）。
0 1 20 (3土壤深度层均土壤含水率，各植被类型的各月份间总体差异极显著总体趋势从高到低为：阔叶林 6
矮林 6樟子松林 6灌丛 6疏林草原，阔叶林明显高于其它类型，矮林与人工樟子松林适中、二者接近，灌丛与
疏林草原最低、二者相近；同一植被类型各月份间差异显著或极显著，: 月份最高，; 月份、9 月份次之（表
55）。
表 !!# 月份

$植被类型间的土壤含水率的方差分析（<=>?<）和多重比较（@AB） %&’() !!# *+,-* &./ 012 34 156 7. 53.89$ ?)@)8&873. 8AB)
植被类型 ?’+’"-",). "G#’ 9 月 F-G : 月 HI*G ; 月 A’#"’3J’D 平均 F’-. !值 ! K-*I’
阔叶林 ND)-MO*’-K’M P)D’E" 7:& 9;J 4;& 04- 47& 49J 47& ;;J 7& 8:’
矮林 N)EQI’" :& L;M 57& :4( 2& 9;M ;& 0:M 9& ;7’’
灌丛 A!DIJ 8& 90’ :& L9M 8& LL’ 9& :8M 74& 28’’’
疏林草原 A-K-..- 8& 52’ :& 84M 9& 84M 9& 2:M 8;& 2:’’’
樟子松林 "#

$%& ’()*+&,-#& K-D. /0$ 10)#23
8& :4M’ 50& 74(M 2& L;M :& 7LM 58& 2:’’
!值 ! K-*I’ 57L& 57’’’ :2& 5:’’’ 787& 48’’’ 7;5& 57’’’
=& >& =# 不同月份各坡向间的差异
土壤含水率各坡向的变异系数，南、西坡变异较大，东、北坡异较小（表 57）。0 1 20 (3 土壤深度层均土
壤含水率，同一月份各个坡向间差异不明显，东坡各月份间差异显著、西坡月份间差异极显著，: 月明显高于
其它月份（表 54）。
表 !># 月份

$坡向间与月份$ 坡位间土壤含水率变异系数
%&’() !># -&:7&873. <3)447<7).8 34 156 7. 53.89

$1(3B) )CB3;D:) &./ 53.89$ 1(3B) B3;7873.
变异系数
?-D,-",). ()’PP,(,’."
9 月份
F-G
: 月份
HI*G
; 月份
A’#"’3J’D
坡位
A*)#’ #)E,",).
9 月份
F-G
: 月份
HI*G
; 月份
A’#"’3J’D
东 R-E" 0& L: 0& ;: 0& ;4 上坡位 I##’D E*)#’ 8& 29 5& :8 9& 57
西 S’E" 0& ;8 5& 75 0& ;: 中坡位 3,MM*’ E*)#’ 8& 02 4& 42 9& 7L
北 =)D"! 0& L0 0& L0 0& :8 下坡位 *)%’D E*)#’ 5& 52 5& ;8 7& 48
南 A)I"! 0& L5 5& L: 5& 4:
0:L4 / 生/ 态/ 学/ 报/ / / 7: 卷/
!""#：

%%%& ’()*)+,(-& (.
/ / 0 1 20(3土壤深度层均土壤含水率各月总体表现为：东 4西 4南 4北坡（图 5）。
表 !"# 月份

$坡向间的土壤含水率方差分析（67896）和多重比较（:;<） %&’() !"# *+,-* &./ 012 34 156 7. 53.89$ 1(3:) );:3<=>)
坡向 ;*)#’ ’=#)>?@’ 5 月 A-B C 月 D?*B E 月 ;’#"’3F’@ 平均 6G’@-+’ !值 ! G-*?’
东 H->" I& JKL MJ& 0J( M0& M0(L M0& I2(L N& 2E’
西 O’>" C& ENL MN& EK( I& IIL E& EML K& EJ’’
北 7)@"! 2& 05L I& CCL( I& NIL C& C0L 0& N5
南 ;)?"! M0& MN(L E& N5L( 2& IML I& JKL 0& 52
!值 ! G-*?’ 0& JN 0& EE 0& JJ M& 0C
"& ?& @# 不同月份各坡位的差异
总体上来看，0 1 20 (3 土壤深度层均土壤含水率各月份各坡位间的变异系数大于植被类型、坡向、样带
间的变异系数，从大到小依次为 E 月份、5 月份、C 月份（表 MN）。
0 1 20 (3土壤深度层均土壤含水率，各月份各个坡向间差异极显著，下坡位远大于上坡位与中坡位（表
MJ），各坡位 0 1 K0 (3的土壤含水率，5 月份相差较小，在 C 月份与 E 月份相差较大（图 5）。
表 !@# 月份

$坡位间的土壤含水率方差分析（67896）和多重比较（:;<） %&’() !@# *+,-* &./ 012 34 137( A37<8=>) 7. 53.89 B 1(3:) :3<7873. 坡位 ;*)#’ #)>,",). 5 月份 A-B C 月份 D?*B E 月份 ;’#"’3F’@ 平均 6G’@-+’ !值 ! G-*?’ 上坡位 ?##’@ >*)#’ J& JK’ I& KEL J& I2’ 5& IE’ E& 2K’’’ 中坡位 3,LL*’ >*)#’ J& 2J’ C& CJL J& E0’ 5& C2’ MC& IN’’’ 下坡位 *)%’@ >*)#’ C& IEL MN& CK( 2& 5EL 2& EEL 5& EN’’’ !值 ! G-*?’ K& IJ’’ 5& NK’’’ 5& MJ’’ MM& NI’’’ "& "# 土壤水分阈值章古台沙地人工樟子松沙丘下部 0 1 50 (3 波动范围是 5& 05P 1 2& KNP；沙丘上部为 J& 2MP 1 IQ NKP ［M5］；中国科学院奈曼沙地定位研究站观测，0 1 20 (3范围，丰水年（MEI2）沙地人工樟子松林的土壤含水率波动范围在 5& JCP 15& EMP；欠水年（MEII）N& E5P 1 K& 5IP ［ME，N0］。根据大清沟周边土壤水分变异分析的结果，采用平均数 R N 倍标准差设置置信区间，结合以往周边地区研究结果适度调整，建议大青沟周边沙地植被恢复模式的最低土壤水分阈值如表 M5。表 !C# 大青沟周边沙地植被恢复模式最低土壤水分阈值 %&’()!C# %9) (3D)<8 89>)<93(/ 34 156 7. E)F)8&873. >)<83>&873. A3/)( &>3=./ 2&G7.FF3= 恢复模式 S’>")@-",). 3)L’* 立地 ;,"’ 沙丘 ?.’<br5 月 A-B 0 1 K0(3 KM 1 20(3 C 月 D?*B 0 1 K0(3 KM 1 20(3 E 月 ;’#"’3F’@ 0 1 K0(3 KM 1 20(3 平均 6G’@-+’ 0 1 K0(3 KM 1 20(3 疏林 O))L *-.L 下部 :)%’@ C& M 1 E& 0 I& 2 1 M0& 0 MM& M 1 M5 MK& M 1 M2& 0 I& M 1 M0& 0 I& 2 1 MK& 0 E& M 1 MM& 5 MM& M 1 MK& 0 灌丛 ;!@?F 中下部 A,LL*’T?##’@ 5& 0 1 C& 0 5& 2 1 I& 5 I& 2 1 MM& 0 E& M 1 MK& 0 2& 2 1 I& 0 C& 0 1 I& 5 I& M 1 E& 0 I& 5 1 MM& 0( 半灌丛 ;?F>!@?F 顶部 U##’@ J& 0 1 5& 0 J& 5 1 2& 0 C& 5 1 I& 5 C& 5 1 E& 0 5& 5 1 2& 5 5& 5 1 C& 0( 2& 0 1 I& 0 2& 0 1 I& J @# 结论与建议 @& !# 大青沟及其周边地区土壤含水率在不同的生长季节上变化，表现为夏季 4秋季 4春季，各层间没有显著差异；月均土壤含水率的总趋势从高到低依次为：阔叶林 4矮林 4樟子松林 4疏林草原 4灌丛，不同植被类型各不同深度土层月均土壤含水率之间总体上差异极为显著，阔叶林和其它植被类型间存在着显著差异；矮林 MCIK/ E 期 / / / 张楠楠/ 等：科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征 / !""#：$

$%%%& ’()*)+,(-& (. 与沙地人工樟子松林，灌丛和疏林草原总体上无显著性差异；/ 0 1/ (2 土壤深度层均土壤含水率，各植被类型的各月份间总体差异极显著总体趋势从高到低为：阔叶林 3矮林 3樟子松林 3灌丛 3疏林草原，阔叶林明显高于其它类型，矮林与人工樟子松林适中、二者接近，灌丛与疏林草原最低、二者相近；同一植被类型各月份间差异显著或极显著，4 月份最高，5 月份、6 月份次之。月均土壤含水率的变异系数坡向 3植被类型 3坡位。层均土壤含水率变异系数坡位 3植被类型 3坡向 3样带。 !& "# 月均土壤含水率坡向间总体上差异显著，层间均无显著差异；东、西坡与北坡有显著差异，东西坡高于南北坡，南坡略高于北坡，主要由于南7北坡的 6 号样带处于沟尾，南坡冬季坡顶吹雪较多，春季土壤水分较高，加之南坡植被稀少，蒸腾耗水及毛管导水供地表蒸发也相应的减少；层均土壤含水率，同一月份各坡向间差异不明显，东坡各月份间差异显著、西坡月份间差异极显著，4 月明显高于其它月份；各月总体表现为：东 3西 3 南 3北坡。 !&$ # 月均土壤含水率除 89 0 :6 (2 外，8 个坡位间各层均有极显著差异，下坡位明显高于上坡位与中坡位；
中坡位各层月均土壤含水率差异极显著，:1 0 1/ (2 低于其它层；层均土壤含水率各月份各坡向间差异极显
著，下坡位远大于上坡位与中坡位，各坡位 / 0 8/ (2的土壤含水率，6 月份相差较小，在 4 月与 5 月相差较大。
!& !# 大青沟地区从沟底到坡顶的植被变化逐渐由湿生—中生—旱生逐渐过度，垂直分布明显，这类天然残遗
植被与土壤水分及其与环境因子的关系，对于促进周边沙地植被恢复具有重要的参照意义，大青沟周边沙地
植被恢复模式的最低土壤水分阈值，沙地 / 0 8/ (2土层土壤含水率 5& 9; 099& 6;、<& 9; 05& /;、1& /; 0
<& /;；沙地 89 0 1/ (2土层土壤含水率 99& 9; 098& /;、<& 6; 099& /;、1& /; 0<& :;，分别适合恢复为疏
林、灌丛、半灌丛。
%&’&(&)*&+：
［9 ］= >!’.+ ? @& A!’ )B,+,. )C #*-." ()22D.,"E ,. F-G,.++)D& H(,’.",- H,*I-’ H,.,(-’，955<，8: （1）：JJ J<&
［J ］= KD-. L M，N,’ O P& A!’ -.-*EQ,Q )C R-.SQ(-#’ -.S O)22D.,"E F,I’BQ,"E ,. F-G,.++)D T-",).-* T-"DB-* @’Q’BI’Q ,. U’VBG,. *-.SQ& M’,W,.+：
O!,.- X)B’Q"BE YB’QQ，J//J& 888 8:6&
［8 ］= >!’.+ ? @& H"-Z,*,"E )C F-G,.++)D C)B’Q" ()22D.,",’Q& [("- \()*)+,(- H,.,(-，9555，95（:）：64< 6［: ］= >!’.+ ? @& HD((,QQ,). #B’S,(",). )C "!’ C)B’Q" ()22D.,"E ,. F-G,.++)D，]..’B ^).+)*,-& H(,’.",- H,*I-’ H,.,(-’，9555，86（J）：JJ J6&
［6 ］= >!’.+ ? @& H#’(,’Q S,I’BQ,"E )C F-G,.++)D C)B’Q" #*-." ()22D.,"E& O!,.’Q’ M,)S,I’BQ,"E，955<& 1（8）：959 951&
［1 ］= KD-. L M，>’.+ F P，_,-.+ X ‘& \()*)+,(-* Q"DSE ). B’*-",).Q!,# Z’"%’’. S’Q’B",C,(-",). #B)(’QQ -.S I’+’"-",). SE.-2,(Q ,. %’Q" )C .)B"!’-Q"
O!,.- a’+’"-",). (*-QQ,C,(-",).& O!,.’Q’ _)DB.-* )C [##*,’S \()*)+E，J///，99（1）：5/4 599&
［4 ］= KD-. L M& @’Q")B-",). )C F-2-+’S a’+’"-",). ,. H-.SE S’Q’B",C,(-",). B’+,). ,. "!’ L’Q"’B. Y-B" )C T)B"!’-Q" O!,.-& @’Q’-B(! )C H),9 -.S L-"’B
O).Q’BI-",).，J///，4（9）：5 9:，J5&
［< ］= KD-. L M，>’.+ F P，_,-.+ X ‘& \()*)+,(-* Q"DS,’Q ). "!’ B’*-",).Q!,#Q Z’"%’’. "!’ #B)(’QQ )C S’Q’B",C,(-",). -.S I’+’"-",). SE.-2,(Q ,. "!’ %’Q"
)C T)B"!’-Q" O!,.-：()22D.,"E S,I’BQ,"E -.S S’Q’B",C,(-",). #B)(’QQ& [("- \()*)+,(- H,.,(-，J///，J/（9）：58 5<&
［5 ］= _,-.+ X ‘，O-) O ?，>’.+ F P& F’+B-S-",). -.S B’Q")B-",). )C ’()QEQ"’2Q ). U’’BG,. Q-.SE *-.S& M’,W,.+：O!,.- X)B’Q"BE YB’QQ，J//J& 9/<
9JJ&
［9/］= O-) N H，T-. ? K，>!D A ?，!" #$& [ Q"DSE ). "!’ B’*,( C)B’Q" I’+’"-",). ()22D.,"E ,. F-G,.++)D，]..’B ^).+)*,- -.S C)B’Q"-",). #B)Z*’2 ,.
N,*,-)!’ %-"’BQ!’S& [("- Y!E")’()*)+,(- H,.,(-，95［99］= A)## K O，F-I,Q _ R，[..-. [ Y& \*’("B)2-+.’",( S’"’B2,.-",). )C Q),* %-"’B ()."’."：2’-QDB’2’."Q ,. ()-b,-* "B-.Q2,QQ,). *,.’Q& L-"’B @’Q)DB(’
@’Q，95［9J］= K).+ ? H，R, > >，R, O ?& ^’-QDB’2’." )C OB)# L-"’B @’GD,B’2’."Q -.S OB)# O)’CC,(,’."Q cQ,.+ A,2’ F)2-,. @’C*’(")2’"BE& _ O!,. [+B,( c.,I，
955<，8（6）：19 14&
［98］= M-, H M，O!’. ?，L-.+ _& [. ,."B)SD(",). ") .,.’ +B,S,.+ 2’"!)SQ -.S "!’,B -##*,(-",). ,. QDBC’B I’BQ,). 4& /& O)2#D",.+ A’(!.,GD’Q C)B
K’)#!EQ,(-* -.S K’)(!’2,(-* \b#*)B-",).，J//J，J:（J）：964 91J&
［9:］= O!’. P M，HD. O >，[. X，!" #

$& [ H"DSE ). X)B’Q" H),* L-"’B X’-"DB’Q )C R)’QQ Y*-"’-D KD**E -.S P,**E @’+,).7a’B",(-* -.S H’-Q).-* a-B,-",). H),* L-"’B& _)DB.-* )C T)B"!%’Q" X)B’Q"BE c.,I’BQ,"E，J//8，9<（:）：98 91& ［96］= M-, N X，L-.+ K O，>!-.+ @ H，!" #$ & H),* %-"’B SE.-2,(Q )C %&’() )*

$+!)",&) I-B& -.’/.$ &0# #*-."-",).Q ). Q-.SE *-.SQ ,. >!-.++D"-, -B’-Q&
J4<8 = 生= 态= 学= 报= = = J4 卷=
!""#：

%%%& ’()*)+,(-& (.
/)01.-* )2 3,-).,.+ 4)1’5"16 7(,’.(’ 8 9’(!.)*)+6，:;;<，:：== =>&
［=?］@ A!’. B /，C0-. 7 B，3, 7 3，!" #

$& 7),* D-"’1 E’+,F’ )2 G0.5!-.H-I’ 7-.H6 3-.H ,. J..’1 K).+)*,-& /)01.-* )2 L1,H 3-.H E’5)01(’5 -.H M.N,1).F’."，:;;;，=<（=）：O; OP& ［=Q］@ K- R K，40 S /，3,0 7 3，!" #$ & K0*",#*’T5(-*’ 5),* F),5"01’ H,5"1,U0",). -.H ,"5 ,F#*,(-",).5 2)1 ’()565"’F 1’5")1-",). ,. -. -1,H 1,N’1 N-**’6，
A!,.-& 3-.H V’+1-H-",). 8 V’N’*)#F’."，:;;<，=P：QP OP&
［=O］@ D-.+ S，A0, W G，K- X 3& D-"’1 -.H !’-" U-*-.(’ -.H ,"5 ()0#*,.+ 5,F0*-",). -" "1-.5,",).-* 1’+,). U’"%’’. )-5,5 -.H H’5’1"& S’,Y,.+：A!,.’5’
7(,’.",2,( -.H 9’(!.)*)+,(-* Z1’55，:;;>&
［=[］@ G’ \ S ，\!-) D \& A!-1-("’1,5",(5 )2 7),* K),5"01’ )2 V,22’1’." ]’+’"-",). 96#’5 ,. J.,",-* 7"-+’ )2 4,^’H 7-.H V,F’ )2 7’F,T-1,H E’+,).& /)01.-*
)2 7),* -.H D-"’1 A).5’1N-",).，:;;> ，=Q（<）：=?< =?Q&
［:;］@ \!-) D \& JF#-(" )2 #*-."-",). ). 5#-",-* !’"’1)+’.’,"6 )2 5),* F),5"01’ ,. G)1_,. 5-.H6 *-.H& L("- Z’H)*)+,(- 7,.,(-，:;;:，>[（=）：==> ==[&
参考文献：
［= ］@ 郑元润& 大青沟植物群落起源探讨& 林业科学，=[[O，><（?）：:: ‘ :O&
［: ］@ 关文彬，谢春华& 科尔沁沙地大青沟国家自然保护区景观与群落多样性分析& 见：中国科学院生物多样性委员会&生物多样性保护与区
域可持续发展& 北京：中国林业出版社，:;;:& >>> ‘ >［> ］@ 郑元润& 大青沟森林群落稳定性研究& 生态学报，=[[[，=[（<）：PQO ‘ PO;&
［< ］@ 郑元润& 大青沟森林群落演替预测研究& 林业科学，=[[[，>P（:）：:: ‘ :P&
［P ］@ 郑元润& 大青沟森林植物群落物种多样性研究& 生物多样性，=[[O，?（>）：=[= ‘ =[?&
［? ］@ 关文彬，曾德慧，姜凤岐& 中国东北西部地区沙质荒漠化过程与植被动态关系的生态学研究：植被的分类& 应用生态学报，:;;;，==（?）：
[;Q ‘ [==&
［Q ］@ 关文彬& 中国东北西部沙质荒漠化地区植被的生态恢复& 水土保持研究，:;;;，Q（=）：[ ‘ =<，:[&
［O ］@ 关文彬，曾德慧，姜凤岐& 中国东北西部地区沙质荒漠化过程与植被动态关系的生态学研究：群落多样性与沙质荒漠化过程& 生态学报，
:;;;，:;（=）：[> ‘ [O&
［[ ］@ 姜凤岐，曹成有，曾德慧& 科尔沁沙地生态系统退化与恢复& 北京：中国林业出版社，:;;:& =;O ‘ =::&
［=;］@ 曹新孙，南寅镐，朱廷曜，等& 内蒙古大青沟残遗森林植物群落与西辽河流域造林问题的初步探讨&植物生态学与地植物学丛刊，=[O:，?
（>）：=OP ‘ :;?&
［=:］@ 龚元石，李子忠，李春友& 应用时域反射仪测定作物需水量和作物系数应用&中国农业大学学报，=[[O，>（P）：?= ‘ ?Q&
［=>］@ 白世彪，陈晔，王建& 等值线绘图软件 7aE4ME Q& ; 中九种插值法介绍& 物探化探计算技术，:;;:，:<（:）：=PQ ‘ =?:&
［=<］@ 陈海滨，孙长忠，安锋，等& 黄土高原沟壑区林地土壤水分特征的研究 @ !& 土壤水分的垂直变化和季节变化特征& 西北林学院学报，
:;;>，=O（<）：=> ‘ =?&
［=P］@ 白雪峰，王国晨，张日升，等& 章古台沙地樟子松人工林土壤水分动态研究& 辽宁林业科技，:;;<，（:）：== ‘ =>&
［=?］@ 陈有君，关世英，李绍良，等&内蒙古浑善达克沙地土壤水分状况分析& 干旱区资源与环境，:;;;，=<（=）：O; ‘ OP&
［=O］@ 王兵，崔相慧，马全林& 绿洲荒漠过渡区水热平衡规律及其耦合模拟研究&中国科学技术出版社，:;;>&
［=[］@ 何志斌，赵文智& 干旱区流沙固定初期不同植被类型的土壤湿度特征&水土保持学报，:;;> ，=Q（<）：=?< ‘ =?Q&
［:;］@ 赵文智&科尔沁沙地人工植被对土壤水分异质性的影响&土壤学报，:;;:，>[（=）：==> ‘ ==[&
>QO>@ [ 期 @ @ @ 张楠楠@ 等：科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征 @

Temporal and spatial distribution of soil moisture of Daqinggou Nature Reserve in the southeastern margin of Horqin sandy land, Inner Mongolia, China

科尔沁沙地东南缘大青沟自然保护区土壤水分的时空分布特征

相关文献