祁连山北坡高寒草地不同坡位土壤水分空间格局研究

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土壤水分是植被格局形成和演变的主要因素，无论在大尺度上还是在小尺度上，土壤水分在空间上均存在一定的空间异质性与空间自相关特征，这些空间异质性及自相关包含一些有用信息。坡位作为重要的地形因子，能够导致水热因子等一系列土壤特性的变化，从而改变能量平衡，对植被的空间格局产生重要影响。鉴于此，本文利用传统统计学、地统计学方法、Moran’s I系数以及空间自回归模型，研究了祁连山北坡不同坡位浅层剖面(0-30cm)土壤水分0-8米尺度内的空间异质性特征、自相关关系、空间自相关尺度等空间结构特征以及土壤水分的影响因子，结果如下：
　　(1)研究区表层土壤含水量在1.07％-15.68%之间变化，上、中、下三个坡位土壤水分波动范围分别为2.24%-9.58%(上坡位)，3.06%-10.99%(中坡位)，1.75%-13.87%(下坡位)；0-10cm土层土壤水分波动范围为1.07%-12.46%，10-20cm土层土壤水分波动范围为2.05%-14.13%，20-30 cm土层土壤水分波动范围为2.19%-15.68%。
　　(2)祁连山北坡不同坡位浅层剖面(0-30cm)土壤水分均符合正态分布，各坡位、各层土壤水分均存在高度的空间异质性，其中74.07%-88.41%的空间异质性是由空间自相关引起的，主要体现在2.06-6.56m之间的尺度上；各坡位、各层土壤水分的空间变异函数均为非线性模型，反映了土壤水分资源空间分布的非均质性聚集分布特征，各坡位土壤水分均呈现出斑块状分布格局且存在数个互不重复的高值中心和低值区域。
　　(3)在下坡位，土壤水分具有较好的空间连续性，中坡位与上坡位的破碎化程度较强。这是由于本研究区土壤蒸散发较为强烈，在下坡位西北针茅呈集群状分布，株丛较为密集，形成的密集草毡层和枯落物组成了有效的地表覆盖层，不仅减少了土壤水分的蒸发，而且改变了土壤水分的空间异质性格局。上坡位土壤水分破碎化程度较强，出现了数个低值区域和高值中心；且上坡位20-30cm层土壤水分空间异质性较强，主要是由于西北针茅的根系主要集中在20-30cm土层。
　　(4)全局空间自相关分析表明：上坡位土壤水分的空间集聚特征较中坡位和下坡位更为明显，这可能是由西北针茅的生物学特性和对资源需求的差异引起的；局部空间自相关分析表明：各坡位土壤水分均存在显著的局部空间自相关性，在局部地区形成“高-高”和/或“低-低”的空间集群，并和“高-低”和/或“低-高”的空间孤立区相伴发生，即形成“斑块”和“孔隙”相间分布的水平镶嵌格局。
　　(5)在上坡位，影响土壤水分的主要群落特征是草地群落的高度，对土壤水分有正的显著影响；在中坡位，盖度较高的斑块西北针茅分布较集中，其地下根系的密度也较高，对土壤水分的吸收利用程度也就越强，西北针茅盖度对土壤水分的影响呈极显著的负相关；而在下坡位，西北针茅盖度和群落高度对土壤水分有较为显著的影响。

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作者
杨泉;
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作者单位

西北师范大学;

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授予单位西北师范大学;
学科自然地理
授予学位硕士
导师姓名赵成章;
年度 2015
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总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类土壤水分;
关键词
土壤水分; 空间异质性; 非线性模型; 高寒草地;

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