土壤水分時空變化在農業種植中的運用

土壤水很大程度上參與了土壤內進行礦物質的風化、有機化合物的合成和分解等許多物質轉化過程。了解土壤水在土壤中的變化、運移機理對土壤的形成過程以及制定農業措施具有重要意義。目前對于土壤水分運動規律的研究,土壤溫度數據采集器對土壤溫度和濕度大多采用確定性模型來進行預測預報,由于空間變異的作用,在時間上其結構特征是否穩定或如何變化,對于水分運動的監測和預報有很大影響。因此,研究土壤水分在空間的分布規律及時間穩定性,對提高土壤水分運動研究水平至關重要。
2 小流域治理
土壤水分不僅是土壤侵蝕過程、植物生長和植被恢復的主要影響因素.也是土地評價的重要指標。在一個流域內,土壤水分分布因地形部位、地貌特征及植被類型而變化。通過對不同坡度、坡向、植被類型和生物量影響下的土壤水分進行測定,可以掌握該地區土壤水分地理分布規律與垂直變化規律,客觀評價該地區土壤水分盈虧狀況,為配置各項水土保持治理措施,指導農業生產、植被恢復和土地利用,實現小流域的綜合治理,提高流域生產力,也為解決流域綜合治理與開發中面臨的生態環境改善、區域持續發展及農林草建設等問題提供了必要的理論依據。
3 農業灌溉
利用灌溉決策軟件指導農田灌溉管理時,首先要考慮田間土壤水分的空間分布特性對采樣點觀測值的影響。根據土壤水分特性的空間分布規律來確定觀測管在田間位置,可以提高灌溉決策度[35]。因此,研究土壤水分的空間分布特性對于農田灌溉中實施土壤水分的動態監測,根據有代表意義的土壤含水量值點進行田間灌溉決策管理,提高決策系統的精度,科學地指導灌溉,提高農田水分的利用率和作物產量是很重要的。
4 水土保持和生態環境恢復
荒漠綠洲內靠天然降水和地下水維持的天然植被和人工林的穩定性與土壤含水量密切相關。土壤水分對土壤侵蝕、溶質遷移和土壤-大氣之間相互作用等水文過程以及土壤形成演替,從而導致流動沙丘、半固定沙丘與固定沙丘之間相互轉化。
在干旱、半干旱地區由于降水,且季節分配不均勻,蒸發強烈,土壤水分動態一直是該地區水分的研究重點之一。近年來,有關學者對甘肅張掖綠洲-荒漠交錯帶沙丘土壤水分時空動態變化規律和生態墊覆蓋下的沙丘土壤水分進行了研究,在揭示各種沙丘土壤水分時空變化規律的同時,也為沙地植被的保護和重建以及沙丘綜合整治、恢復和開發利用探索新的模式[36]。姚月鋒等利用經典統計學與地統計學相結合的方法,對沙柳林地表層土壤水分空間異質性研究,揭示不同林齡沙柳林地表層土壤水分變異的程度及沙柳土壤水分空間異質性隨林齡變化的規律,為該區水土保持、荒漠化防治及生態環境恢復提供科學依據。
展 望
由于具有多學科交叉的特點,新的理論和方法不斷引入土壤水分空間變異的研究,使得土壤水分時空變異研究范圍、深度和精度都有了較大的提高,同時使其應用空間也擴展到了更寬廣的領域。但很多方法在土壤水分時空變異研究領域還不是很成熟,處于探索階段,尚需做進一步深入探討,另外在多種方法的結合方面還有進一步拓展的空間。
由于黃土高原水土流失嚴重、且干旱缺水,關于土壤水分時空分布的研究成果多集中在這一地區。隨著經濟的發展和人類活動的加劇,以長江流域為代表的南方地區水土流失愈加嚴重,水土資源供需矛盾日益突出。因此,進一步挖掘地質統計學在南方坡地土壤水分時空分布中研究的潛力,借助先進的計算機手段和數學方法,必將為長江流域坡地水土資源優化利用和退化生態系統植被恢復提供科學的土壤水分基礎資料。