喀斯特区域土壤水分对气象要素响应规律研究

Soil moisture as the key factor of soil-plant-atmosphere continuum (SPAC)is the main obstacle of ecological environment in karst area. The characters such as thin soil, poor water-holding capacity and rapid change of hydrological process are all presented in southwest karst area,especially in Guizhou.Moreover,The climate in Guizhou often performs more persistent rainfall in winter-half year, and more process rainfall in summer-half year, while radiation and wind are both located in the lowest value areas in China. Due to the special landform, soil and climate in Karst area，the response of soil moisture changes to the meteorological elements is more unique and sensitive. However, the recent relevant research of Karst area is still lagging behind.Therefore,on the basis of previous experience, based on the observations of soil moisture ,meteorological data and artificially controlled experiments, this study analysed the dominant affecting factors of soil evaporation in different soil textures (such as loam, clay, sand) in Karst area, revealled the response of soil moisture to rainfall in different soil layer, established the correlation model between soil moisture and meteorological elements. Results mentioned above not only could provide basic sciences for climate, soil and hydrology study in karst area, but also could provide technical method for spatical expansion estimation of soil moisture, and theoretical significance and practical value would be reflected.

土壤水分是土壤-植物-大气连续体的一个关键因子，是喀斯特生态环境的主要制约因素。以贵州为中心的西南喀斯特区域土层浅薄，土壤保水能力差，水文过程变化迅速。区域内冬半年多阴雨、夏半年多过程性降雨，辐射、风速均为全国的低值区。由于喀斯特区域特殊的地貌、土壤和气候特点，土壤水分变化对气象要素响应更加独特和敏感。而针对该区域土壤水分对气象要素响应研究相对滞后。本研究在借鉴前人经验基础上，基于高时空分辨率的土壤水分观测资料、气象资料与人工控制试验资料，分析研究影响贵州喀斯特区域主要土壤质地（壤土，粘土，砂土）土壤蒸发的主导因子，揭示各层深度土壤水分入渗对降雨的响应规律，建立喀斯特区域土壤含水量随气象要素动态变化模型。研究成果可为喀斯特气候、土壤、水文学研究提供基础科学依据，又能为土壤含水量空间扩展估算提供技术方法，具有理论意义和实用价值。

土壤水分是是喀斯特生态环境的主要制约因素，以贵州为中心的西南喀斯特区域土层浅薄，土壤保水能力差，土壤水分变化对气象要素响应更加独特和敏感，而针对该区域土壤水分对气象要素响应研究相对滞后。本研究在土壤水文物理参数和土壤湿度的观测基础上，结合降水模拟试验，研究贵州喀斯特区域土壤水分对气象要素响应规律，建立喀斯特区域土壤含水量随气象要素动态变化模型。.1.测定了全省96个点的土壤水文物理参数，积累了较长时间序列（2010年至今）的土壤水分观测数据。通过人工模拟降雨、入渗试验和径流试验，积累了一批土壤水分模拟入渗和径流试验数据。对比分析贵州喀斯特区域各层土壤容重和土壤田间持水量等水文物理参数，喀斯特区域土壤容重和田间持水量均高于全国平均值。.2.分析气象要素与喀斯特区域土壤蒸发的关系，气温持续上升时期，气温、地表温度、相对湿度和辐射与土壤蒸发量的相关性较好；气温持续下降时期，前期累计降水与土壤蒸发量的相关性最好。近55a来贵州省潜在蒸散量呈下降趋势，对年潜在蒸散量影响较大的气象要素依次是日照时数、相对湿度、最高温度和平均温度。.3.获得喀斯特区域土壤水分入渗量及含量对降雨的响应规律，采用人工模拟降雨的方法，配合入渗实验和自然裸地土壤水分观测过程，以喀斯特地区两种典型土壤类型石灰土（粘土）、黄壤（壤土），探究两种土壤水分在不同降雨条件下的运移情况。相同水量下石灰土的入渗性能比黄壤好，黄壤的贮水量比石灰土强。.4.建立喀斯特区域土壤水分对气象要素敏感性及关系模型，影响喀斯特区域土壤水分动态变化的主导气象因子为蒸散和有效降水，建立各层土壤水分随气象要素动态变化的模型，用于土壤水分气象干旱监测评估。初步探索了基于HYDRUS模型的土壤水分动态变化及数值模拟。.项目在国内外核心期刊上发表论文14篇，其中核心期刊12篇，培养硕士研究生3名，1人晋升专业技术二级岗，1人晋升教授，1人晋升正研级高工，2人晋升副研级高工。