论文部分内容阅读
探讨坡面种植土壤水分的分布及变化特征对合理种植、充分利用水资源等具有重要意义。利用收集的紫薯种植期间气象数据和不同地形因子下的五层土壤体积含水量数据,分别分析了紫薯发根返青期、分支结薯期、茎叶盛长与薯块膨大期以及薯块迅速膨大与茎叶渐衰期四个生育期的天气特征以及不同地形因子下五层土壤体积含水量动态特征。同时以去趋势波动分析法（DFA,Detrended Fluctuation Analysis）分别比较了不同地形因子下五层土壤体积含水量的长程相关性差异,最后以神经网络模型利用所采集的气象数据对各地形因子下五层土壤体积含水量进行了模拟研究,研究为红壤区坡面种植提供相应参考信息,得出的主要结论如下:（1）整个紫薯种植期间各气象条件因子在前三个生育期内波动性较强,但到在第四个生育期各气象因子的波动性则明显降低,变化都较为平缓。气温、净辐射以及潜在蒸散量特征较为相似,而降水量、水汽压以及相对湿度特征则较为相似,整个研究期水分散失在不断增加,水资源在第三个生育期最为充沛。（2）不同坡度下10cm、20cm以及40cm的土壤体积含水量大小分别为,A区（20°下坡）>C区（10°下坡）>D区（10°上坡）>B区（20°下坡）,对于80cm和100cm深度,大小则变为C区>D区>A区>B区。就变异系数而言,同深度下各地形种植区变异系数较为接近;从各深度来看,表层土壤体积含水量的变异系数要明显高于深层土壤体积含水量的变异系数;从各生育期来看,不同深度下各时期仍有差异,在10cm、20cm、40cm、80cm深度下,土壤体积含水量变异系数较大的时期均为茎叶盛长与薯块膨大期,其他三个生育期较为接近都较小,而在100cm则是前两个生育期变异系数较小,后两个生育期较大。（3）从时间上分析典型降水事件,同深度下各地形因子的土壤体积含水量变化趋势特征较为一致,仅10cm各地形种植区土壤体积含水量对降水响应时间略有差异,其他四个深度下基本一致;而对于不同深度而言,随着深度的增加,土壤体积含水量对降水的响应时间逐渐滞后。从响应程度上看,10cm、20cm以及40cm深度下,A区>C区>D区>B区;而对于80cm和100cm而言,土壤体积含水量变化较为平缓,特别是降水过程结束前后,各小区土壤基本呈直线特征,因此只能清楚的看到增加幅度,既C区>D区>A区>B区。（4）不同地形因子下各层土壤体积含水量逐时尺度计算出的DFA特征不存在拐点,并且所有土壤体积含水量DFA特征表明土壤体积含水量变化都具有非幂律形式的长程相关性特征。表层10cm、20cm和40cm的土壤体积含水量长程相关性特征均为A区>B区>C区>D区,而到80cm和100cm时则为C区>D区>A区>B区,并且下坡的长程相关性强度要高于同坡度的上坡,同坡度下土壤体积含水量长程相关性特征随深度变化较为相似。（5）从影响因子对土壤体积含水量影响的滞后效应来看,10cm、20cm、40cm深度下,气象因子对各地形条件下的土壤体积含水量无滞后效应,而对于80cm、100cm而言滞后效应则较为明显。从模拟结果来看,同深度下,各地形种植区土壤体积含水量模拟效果与精度略有差异;随着深度的增加,各地形种植区土壤体积含水量模拟效果与精度在逐渐下降,并且80cm和100cm深度下的模拟效果最差,考虑气象因子对于土壤体积含水量的滞后影响后,这两个深度下各地形种植区土壤体积含水量模拟精度都有了不等的提高,但精度仍不及表层模拟效果,引入表层土壤体积含水量模拟值进行逐层模拟可以对80cm、100cm土壤体积含水量进行精确模拟。