青海湖湖东克土沙区固定沙丘土壤水分动态变化 的初步研究
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第1卷第3期地球环境学报 V ol.1 No.3 2010年12月 Journal of Earth Environment Dec. 2010青海湖湖东克土沙区固定沙丘土壤水分动态变化的初步研究鲁瑞洁1，唐清亮1，张登山1，石 昊1，赵爱斌2（1.北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室，北京100875；2.北京师范大学生命科学院，北京100875）摘 要：本文通过土壤水分观测，结合降水记录及地表沉积物粒度分析，对青海湖湖东克土沙区固定沙丘不同地貌部位土壤水分的时空变化规律进行了初步研究。
结果表明：0~100 cm深度内，丘间地的土壤含水量最高，丘顶与背风坡次之，迎风坡最低。
迎风坡丘间地与迎风坡脚受地下水的影响，分别以40 cm和100 cm为界，土壤含水量在界限以上变化不大，界限以下随着深度增加而迅速增大。
其它地貌部位土壤水分来源主要是大气降水，0~20 cm土壤含水量都随土壤深度增加而增加，20 cm以下则表现出不同的变化规律。
关键词：土壤水分；固定沙丘；降雨量；时空变化中图分类号：P426.68; P941.73 文献标志码：A 文章编号：1674-9901(2010)03-0183-6A preliminary study on dynamics of soil water content of the fi xed dunein Ketu sand land on the east of Qinghai LakeLU Rui-jie1, TANG Qing-liang1, ZHANG Deng-shan1, SHI Hao1, ZHAO Ai-bin2(1.Key laboratory of Environmental Changes and Natural Disaster, the Ministry of Education of China, Beijing NormalUniversity, Beijing 100875, China; 2. College of Life Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China)Abstract: By observing soil water content, integrating rai n fall monitoring and surface sediments particle size analysis, we preliminarily studied the dynamics of soil water content at different geomorphological locations of the fixed dune in Ketu sand land on the east of Qinghai Lake. The results showed that from 0~100 cm the soil water content of the interdunal areas was the highest, dune top and leeward slop was the second, and windward slop was the lowest. On the vertical profi le, under the infl uence of groundwater, both the dune slack next to the windward slope and the feet of windward slope had critical depth, separately, 40 cm and 100 cm. Above the critical depth, the soil water content changed little, whereas below it the soil water content increased rapidly with depth. While the soil water content of other geomorphological locations, whose major source was precipitation, increased with depth during 0~20 cm, while the changes were complicated below 20 cm.Key words: soil water content; fi xed dune; precipitation; temporal and spatial variation土壤水分是影响干旱环境下植物生长的关键因子之一（李新荣等，2001；徐荣等，2004；王翔宇等，2008；潘颜秀等，2009）。
受到地形、土壤性质、植被、地下水位深度、降水量和气象因子等诸多因素的影响，土壤水分表现出高度的时空变化特征（Famiglietti et al, 1998）。
这方面已经开展了许多研究，其中很多是研究单个地点土壤水分的季节变化和垂直变化（冯起和程国栋，1999；张进虎等，2008；张国胜等，1999；何其华等，2003），对于土壤水分在不同地貌部位的综合研究相对较少。
研究已经发现，受地形的影响，同一沙丘不同地貌部位的土壤水分不同（叶冬梅等，2005；王志等，2007；朱玉伟等，2008；石莎等，2007）。
对乌兰布和沙漠流动沙丘的研究发现，土壤含水量迎风坡收稿日期：2010-11-15基金项目：国家科技支撑（2007BAC30B03）；农业科技成果转化资金项目通讯作者：鲁瑞洁，Email: ruijielu@地球环境学报 第1卷184>背风坡（叶冬梅等，2005）；而对毛乌素沙地南缘流动沙丘的研究则发现，除夏季因受干沙层影响，土壤含水量迎风坡高于背风坡，其他季节丘间地>背风坡>迎风坡>丘顶（王志等，2007）；对古尔班通古特沙漠南缘半固定沙丘的研究发现，土壤含水量丘间地>丘顶>背风坡>迎风坡（朱玉伟等，2008）；对沙坡头地区人工植被固定沙地的研究结果显示，土壤水含量丘间地>迎风坡>丘顶>背风坡，可能受到灌木植物密度和盖度影响较大（石莎等，2007）。
可以看出，不同区域、不同沙丘类型土壤含水量的分布规律差别很大。
青海湖位于柴达木盆地与湟水谷地之间的缓冲区，具有重要的生态价值。
受自然条件限制及人类活动影响，土地沙漠化已经成为区内主要的生态环境问题之一。
实践证明，沙漠化防治最主要、最有效的措施和途径就是植被恢复与重建。
植被生长受到土壤水分的直接影响和限制，因此合理、科学建植需要建立在清楚认识土壤水分分布及变化规律的基础上。
目前本区域开展的土壤水分相关研究相对较少，本文试图通过研究自然固定沙丘不同地貌部位的土壤含水量，弄清其土壤水分的时空变化规律，以期为本区沙化土地植被恢复与重建提供科学依据。
1 研究区概况青海湖沙地主要分布在湖东岸的下巴台、海晏克土及耳海周围，湖北岸的尕海周围、草褡裢、甘子河，湖西岸的鸟岛、沙沱寺至布哈河、石乃亥，以及湖南岸的一朗剑、二朗剑（张登山等，2003）。
其中，湖东岸的沙地是从全新世以来在干旱气候控制下形成的本区最大规模的风沙堆积区（赵以莲等，2007）。
研究区（图1）位于青海湖湖东的克土沙区，行政上属于青海省海晏县。
平均海拔3300 m，多年平均气温-3.1℃，≥10℃积温473.6℃。
多年平均降雨量397.4 mm，多年平均蒸发量1538.4 mm。
每年大风日数20~40d，多西北风，主要出现在3~5月份（朱秀莲，2009）。
克土沙区自西向东依次分布着固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘，沙丘形态主要有新月形沙丘、沙丘链和金字塔形沙丘。
经过实地调查，选择区内典型固定沙丘布设实验。
沙丘高6 m，呈东北-西南走向，自西向东分别为迎风坡、丘顶、背风坡。
植被以沙蒿（Artemisia desterorum）为主，平均高度40 cm，局部形成沙蒿灌丛沙堆，另外还有沙棘（Hippophae rhamnoides）、荒漠锦鸡儿（Caragana roborovskyi）和老芒麦（Elymus sibiricus），春季植被盖度约62%。
沙土表层分布有比较疏松的结皮。
2 研究方法2009年8月，在固定沙丘迎风坡丘间地距地图1 研究区及采样点位置图Fig.1 The situation of study area and the sampling location第3期 鲁瑞洁，等：青海湖湖东克土沙区固定沙丘土壤水分动态变化的初步研究 18570 cm 高处安装雨量筒，实时记录研究区降雨情况，数据的记录频率为每十分钟1次。
2010年4月，分别在迎风坡丘间地、迎风坡脚、迎风坡中、丘顶、背风坡中、背风坡脚和背风坡丘间地按照0~5 cm ，5~10 cm ，10~20 cm ，20~30 cm 采集土样，样品带回室内风干，利用Mastersizer 2000测定土壤粒度。
土壤水分采用烘干法测定。
于2010年5~8月，每月两次，分别在迎风坡丘间地、迎风坡脚、迎风坡中、丘顶、背风坡中、背风坡脚和背风坡丘间地用土钻取样，每个点3个重复。
取样深度为200 cm ，即0~5 cm ，5~10 cm ，10~20 cm ，20 cm 以下每隔20 cm 采集一个样品。
其中迎风坡丘间地100 cm 以下土壤已经渗水，而背风坡脚和背风坡丘间地由于底层太硬，土钻无法取到深层土样，所以这三个地貌部位的取样深度分别为100 cm 、120 cm 和100 cm 。
土样带回室内用百分之一电子天平先称湿重，然后置于105℃烘箱内烘干至恒重，待冷却后称其干重，进而计算土壤水分的重量百分含量。
3 结果与分析3.1 试验期间降雨情况2010年研究区5~8月的日降雨量情况如图2所示，每月降雨量分别为：18.5 mm ，46.2 mm ，59.4 mm ，61.7 mm 。
6、7月降雨过程集中，日降雨量多数在4~6 mm ，7月21日至8月3日之间没有任何降雨，两次连续降雨的时间间隔较长；8月虽然降雨次数不多，但是单次降雨量比较大，其中有三次降雨量都在9 mm 以上。
3.2 土壤机械组成土壤机械组成采用美国制分级标准，即极粗砂（2~1 mm ）、粗砂（1~0.5 mm ）、中砂（0.5~0.25mm ）、细砂（0.25~0.1 mm ）、极细砂（0.1~0.05 mm ）、粉粒（0.05~0.002 mm ）和粘粒（<0.002 mm ）。
