华北落叶松林土壤水分空间变异与合理取样量

摘要

准确描述森林土壤含水量的空间异质性并确定合理取样量,对理解林地生态和水文过程有重要意义。本研究结合传统统计学和地统计学方法,调查分析了在土壤湿润、干旱两种情况下的华北落叶松林土层(0~10cm、10~20cm和20~30 cm)土壤含水量的空间异质性,并用蒙特·卡罗抽样法确定了土壤含水量的合理取样量。结果表明,土壤湿润时各土层土壤含水量的变异系数均小于土壤干旱时,且均属中等变异。不同土壤湿度下各土层土壤含水量的空间结构有所差异,土壤湿润时各土层土壤含水量的块金值均高于土壤干旱时;土壤干旱时0~10 cm土层土壤含水量表现为较强的空间自相关,其他土层及土壤湿润时各土层土壤则表现为中等强度的空间自相关;土壤变湿润后,土壤含水量的变程在0~10 cm和10~20 cm土层增加明显,但在20~30 cm土层变化较小。在90%置信区间下,若将评估误差控制在10%以内,0~10 cm、10~20 cm和20~30 cm土层土壤所需的最少取样数量在土壤干旱时分别为7、5和7个,在土壤湿润时分别为4、4和7个,即土壤干旱时所需的最少取样量大于土壤湿润时。考虑到研究区内存在频繁而明显的季节性干旱,在制定合理、高效的土壤含水量取样方案时,应考虑林地土壤含水量的空间异质性,并采取土壤干旱时的取样量。