干旱區(qū)綠洲土壤濕度時(shí)空變化影響因素及其影響力分析

江紅南

(1.新疆大學(xué)干旱生態(tài)環(huán)境研究所，新疆烏魯木齊 830046； 2.武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430079)

土壤濕度影響陸面和大氣間的水分和能量平衡，對(duì)全球氣候、區(qū)域生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生重要影響[1-2]，是重要的地球物理參數(shù)之一[3]。在干旱區(qū)，土壤濕度對(duì)于維護(hù)干旱區(qū)綠洲生態(tài)環(huán)境的平衡和發(fā)展具有重要作用[4]。干旱區(qū)土壤濕度時(shí)空變化影響因素及其影響力分析研究對(duì)于區(qū)域生態(tài)環(huán)境、全球氣候變化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及提高土壤濕度遙感反演、模型模擬與同化精度等具有重要意義，是理解干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境變化過程和機(jī)制的重要途徑，對(duì)于干旱區(qū)綠洲可持續(xù)發(fā)展具有重要作用[5-10]。目前，干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境要素時(shí)空變化特征的研究較多[11-12]，更深層次的干旱區(qū)土壤濕度時(shí)空變化機(jī)制研究偏少，人們對(duì)干旱區(qū)土壤濕度時(shí)空變化的機(jī)制認(rèn)識(shí)還不充分，而干旱區(qū)土壤濕度時(shí)空變化機(jī)制研究對(duì)于干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境的維持和調(diào)控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及全球和區(qū)域的生態(tài)環(huán)境研究等更有意義。此外，土壤濕度模擬與同化是目前的研究熱點(diǎn)之一，在土壤濕度變化的模擬中，大氣驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)是重要的參數(shù)[13]，而針對(duì)干旱區(qū)土壤濕度模擬時(shí)，大氣驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)在土壤濕度模擬時(shí)起到的作用研究還比較貧乏。鑒于此，本研究基于統(tǒng)計(jì)分析方法，分析了干旱區(qū)典型綠洲土壤濕度時(shí)空變化的影響因素及其影響力，以期更好地理解干旱區(qū)土壤濕度時(shí)空變化機(jī)制，為干旱區(qū)土壤濕度變化模擬與同化研究提供研究基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為新疆于田縣綠洲，位于塔克拉瑪干沙漠南緣、昆侖山以北，主要是在克里雅河中游形成的綠洲，地理坐標(biāo)范圍為36°45′～37°10′N、81°10′～81°45′E。該區(qū)域?qū)倥瘻貛?nèi)陸干旱荒漠氣候，氣候主要特點(diǎn)是四季分明、晝夜溫差大、降水稀少、蒸發(fā)量大，以多年平均計(jì)算，氣溫為11.6 ℃，降水量為47.7 mm，蒸發(fā)量是2 432.1 mm，是典型的干旱區(qū)。地勢南高北低，自南向北形成高山、戈壁、沙漠等地貌單元。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴灌溉，克里雅河是該區(qū)域生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活的重要水資源保障。該區(qū)域?qū)ρ芯扛珊祬^(qū)綠洲土壤水分時(shí)空變化規(guī)律和機(jī)制具有代表意義。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

土壤濕度時(shí)空變化影響因素包括氣候、土壤結(jié)構(gòu)和構(gòu)成、大氣、太陽輻射、地形、地下水狀況以及人類活動(dòng)等多種因素，根據(jù)研究區(qū)野外調(diào)查結(jié)果和研究目的，選擇的土壤濕度時(shí)空變化影響因素?cái)?shù)據(jù)有大氣驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集、地下水位(GWL)、土壤蒸散發(fā)量(ET)、土壤潛在蒸散發(fā)量(PET)、坡度(ASP)、坡向(Slope)和土壤溫度(Temp)。其中，土壤溫度和土壤濕度的關(guān)系是復(fù)雜的，這里只假設(shè)土壤溫度對(duì)土壤濕度產(chǎn)生作用，以上數(shù)據(jù)中大氣驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集是由中國科學(xué)院青藏高原研究所青藏高原多圈層數(shù)據(jù)同化與模擬中心開發(fā)的，包括向下近地面空氣比濕(Shum)、向下短波輻射(Srad)、長波輻射(Lrad)、地表氣壓(Pres)、降水率(Prec)、近地面全風(fēng)速(Wind)和近地面氣溫(Nsat)[14]。此外，還有用于分析的土壤濕度地面采樣數(shù)據(jù)和25 km空間分辨率的SMOS表層日土壤濕度數(shù)據(jù)。其中，大氣驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集、ET、PET、ASP和Slope是每個(gè)土壤樣本點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)格點(diǎn)的數(shù)據(jù)，地面采樣數(shù)據(jù)時(shí)間為2012年4月20日至5月3日，2012年7月10—18日和2012年10月10—20日，SMOS日土壤濕度數(shù)據(jù)時(shí)間為2012年1月19日至2012年12月26日。大氣驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)監(jiān)測時(shí)間周期為3 h，空間分辨率為0.1°，計(jì)算時(shí)大氣監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)選取的時(shí)間為其對(duì)應(yīng)的土壤濕度地面采樣數(shù)據(jù)起始日至結(jié)束日，求取每個(gè)大氣監(jiān)測參數(shù)數(shù)據(jù)在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均值。土壤蒸散發(fā)數(shù)據(jù)是MODIS 8 d合成的1 km空間分辨率的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，土壤蒸散發(fā)量數(shù)據(jù)為4月22日至29日的平均值、7月5日至20日的平均值和7月13日至20日的平均值。土壤蒸散發(fā)量中某些樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)有缺失，4月未缺失的有19個(gè)樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，7月未缺失的有14個(gè)樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，7月份缺失的是位于低植被覆蓋區(qū)域的1、3、8、9、12、13、15、17、21、23號(hào)樣點(diǎn)(圖1)。坡度和坡向數(shù)據(jù)是90 m空間分辨率的STRM數(shù)據(jù)。土壤濕度地面采樣數(shù)據(jù)采集是根據(jù)研究區(qū)土壤和植被狀況等景觀特征，充分考慮土壤類型和植被覆蓋的差異，盡量使樣本包含不同土壤類型和植被覆蓋區(qū)域，又做到使樣本點(diǎn)基本呈均勻分布，在此基礎(chǔ)上共選擇土壤樣點(diǎn)24個(gè)(圖1)，在每個(gè)樣點(diǎn)，將地表1 m深度土壤自上而下劃分為0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm共6層土壤樣本。因?yàn)楸韺油寥烙绊懸蛩囟?，所以表層土壤樣本采集間隔設(shè)為 10 cm，20 cm深度以下采樣間隔設(shè)為20 cm。然后在實(shí)驗(yàn)室對(duì)土壤樣品進(jìn)行處理，利用萬分之一天平進(jìn)行稱量，計(jì)算出土壤質(zhì)量含水量。另外，對(duì)于每個(gè)樣點(diǎn)，在采集土壤樣本的同時(shí)測量該點(diǎn)的地下水位和每層的土壤溫度。

2 研究方法

本研究主要采用相關(guān)分析、非線性回歸分析和多元線性回歸分析等統(tǒng)計(jì)方法研究土壤濕度時(shí)空變化因素及其影響力的大小，研究中使用的空間信息數(shù)據(jù)的生成與提取利用ArcGIS軟件實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析利用Matlab、R語言和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件等完成。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤濕度時(shí)空變化特征

在不同季節(jié)土壤濕度空間分布變化上，分別計(jì)算了2012年春季(5月)、夏季(7月)和秋季(10月)的24個(gè)樣點(diǎn)土壤濕度特征參數(shù)(表1)，研究區(qū)土壤1 m深度內(nèi)，土壤濕度為 0～10 cm深土層最低，80～100 cm土層最高，春季和夏季0～10 cm深土壤濕度變異程度最大，秋季10～20 cm土壤濕度變異程度最大，春夏秋三季自上而下土壤濕度總體趨勢是增大的。

在土壤濕度時(shí)間序列變化上，根據(jù)綠洲內(nèi)典型土壤采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的SMOS格點(diǎn)的土壤濕度數(shù)據(jù)(圖2)，綠洲表層土壤濕度在2—7月初逐漸升高，基本都是在6月底7月初達(dá)到最大值，7—10月土壤濕度逐漸減小，10—12月土壤濕度變化不大。因?yàn)?—7月包含了春夏兩季，這一時(shí)期為研究區(qū)表層土壤濕度變化最為劇烈的時(shí)期，也是研究區(qū)植被生長的重要季節(jié)，研究這一時(shí)段的土壤濕度時(shí)空變化影響因素及其影響力對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)具有重要意義，因此本研究利用地面采樣數(shù)據(jù)，分別以春季(5月)和夏季(7月)為時(shí)間點(diǎn)分析該區(qū)域土壤濕度時(shí)空變化的影響因素及其影響力。

表1 2012年各層土壤濕度統(tǒng)計(jì)

3.2 土壤濕度時(shí)空變化影響因素分析

利用選取的5月和7月土壤濕度采樣數(shù)據(jù)及其影響因素?cái)?shù)據(jù)，首先分析了土壤濕度與其影響因子的相關(guān)關(guān)系(表2和表3)，表2和表3中只列出了達(dá)到顯著性檢驗(yàn)水平或相關(guān)系數(shù)較大的影響因子。根據(jù)分析結(jié)果，5月除0～10 cm和 60～80 cm 深土層外的其他各層土壤濕度與土層溫度呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，40～60、60～80、80～100 cm深土層土壤濕度與地下水位有顯著的正相關(guān)關(guān)系；7月60～80 cm 深土層與土壤溫度的相關(guān)性顯著(P<0.05)，除10～20 cm土層外的其他土層土壤濕度與地下水位有著顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，10～20 cm和20～40 cm深土層土壤濕度與坡度有顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。除此以外，土壤濕度和其他影響因子沒有顯著的相關(guān)性。

表2 2012年5月各層土壤濕度與其影響因子的相關(guān)關(guān)系

注：“**”表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)，“*”表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。下同。

在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，以土壤濕度地面采樣數(shù)據(jù)為因變量，土壤濕度影響因子數(shù)據(jù)為自變量，通過構(gòu)造不同的線性和非線性回歸分析模型，包括線性回歸、多項(xiàng)式回歸、冪函數(shù)回歸、對(duì)數(shù)回歸等，進(jìn)一步分析影響因素對(duì)不同深度土壤濕度時(shí)空變化的影響?；貧w分析發(fā)現(xiàn)，5月份只有地下水位、土壤蒸散發(fā)量和土壤溫度對(duì)土壤濕度時(shí)空變化具有顯著的影響，7月份只有地下水位、土壤蒸散發(fā)量、坡度和土壤溫度對(duì)土壤濕度時(shí)空變化具有顯著的影響(表4和表5)。同時(shí)，對(duì)于土壤溫度和坡向，線性回歸模型能夠較好地表達(dá)它們和土壤濕度的關(guān)系，除土壤溫度和坡向外的其他影響因素，單變量三次多項(xiàng)式非線性回歸模型能最大程度地表達(dá)它們的影響力，這說明，土壤溫度、坡向和土壤濕度呈線性關(guān)系，而土壤濕度和地下水位與土壤蒸散發(fā)量的關(guān)系是非線性的?；貧w分析的結(jié)果如表4和表5所示，其中r2為決定系數(shù)，其表征因變量的變異中有多少百分比可由控制的自變量來解釋，r2值越大說明因變量變化由自變量解釋部分的比例越高[15]。如表4中地下水位(GWL)對(duì)80～100 cm深土層土壤濕度空間變異的三次多項(xiàng)式回歸的決定系數(shù)為0.615，表示該層有61.5%的土壤濕度空間變異受地下水位的影響，P值為顯著性水平，只有通過顯著性檢驗(yàn)的模型才可靠，即P值不大于0.05，表4和表5中只列出了通過顯著性檢驗(yàn)的土壤濕度影響因子。

因?yàn)?月份土壤蒸散發(fā)的樣本數(shù)量為14個(gè)，為了對(duì)比分析和消除土壤樣本數(shù)量不同對(duì)研究結(jié)果的影響，在春季和夏季，相同位置和樣本數(shù)量下的地下水位和土壤蒸散發(fā)量對(duì)該區(qū)域土壤濕度時(shí)空變化影響力分析結(jié)果如表4和表5所示。表5中14個(gè)樣本數(shù)量的地下水位記作GWL14，7月5—20日14個(gè)樣本數(shù)量的土壤蒸散發(fā)量記作ET14-1，7月13—20日14個(gè)樣本數(shù)量的土壤蒸散發(fā)量記作ET14-2。同理，由于5月份土壤蒸散發(fā)量的樣本數(shù)量為19個(gè)，表4中該樣本數(shù)量的地下水位記作GWL19。

表3 2012年7月各層土壤濕度與其影響因子的相關(guān)關(guān)系

表4和表5中的回歸分析結(jié)果表明，在被選擇的土壤濕度時(shí)空變化影響因子中，在5月和7月，即春季和夏季，地下水位對(duì)各層土壤濕度空間變化均有顯著的影響(P<0.05)，且它對(duì)各層土壤濕度的影響力是不同的，在不同的樣本數(shù)量下，它對(duì)各層土壤濕度變化影響力的大小也有微小的差異，在春季的不同土層至少有51.5%的土壤濕度空間變異可以被其解釋，在夏季的不同土層至少有53.1%的土壤濕度空間變異可以被其解釋。坡度對(duì)夏季的10～20 cm和20～40 cm的土壤濕度有顯著且微弱的影響。土壤蒸散發(fā)是僅次于地下水位的土壤濕度時(shí)空變化影響因子，但在春季和夏季，土壤蒸散發(fā)量對(duì)土壤濕度影響的深度和土壤濕度時(shí)空變化的影響力大小是不同的，根據(jù)不同樣本數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析，在春季土壤蒸散發(fā)量對(duì)表層0～60 cm或0～80 cm深度的土壤有顯著影響，且對(duì)于影響顯著的不同土層至少有43.6%的土壤濕度空間變異可以被其解釋，在19個(gè)樣本數(shù)量下，土壤蒸散發(fā)量對(duì)土壤濕度變化的影響可達(dá)到60 cm，且從上至下，土壤蒸散發(fā)量對(duì)各層土壤濕度的影響力呈逐漸減小的趨勢。而在夏季，土壤蒸散發(fā)對(duì)除表層0～10 cm以外的各個(gè)土層有顯著的影響，對(duì)于1 m深度的土壤，80 cm深度內(nèi)土壤蒸散發(fā)量的影響力自上而下逐漸增大，而后減弱，且對(duì)于影響顯著的不同土層至少有69.2%的土壤濕度空間變異可以被其解釋。土壤溫度在春季對(duì)除0～10 cm和60～80 cm以外的土層土壤濕度有顯著的影響，在夏季它對(duì)土壤濕度的影響基本不顯著。除上述以外的其他因素對(duì)各層土壤濕度空間變異的影響不顯著。對(duì)土壤濕度時(shí)空變化變異有顯著影響的因素中，地下水位的影響力最大，土壤蒸散發(fā)量次之，坡向和土壤溫度的影響力很微弱。

表4 2012年5月不同深度土壤濕度空間變化影響因素的影響力

表5 2012年7月不同深度土壤濕度空間變化影響因素的影響力

從表4和表5的分析結(jié)果還可以看出，在24個(gè)樣本數(shù)量下，地下水位在夏季對(duì)土壤濕度空間變化的影響力都要大于它在春季對(duì)應(yīng)層的影響力，并且在春季和夏季，地下水位對(duì) 0～80 cm深度各土層土壤濕度的影響都是波動(dòng)性減小，之后對(duì)80～100 cm深土層土壤濕度的影響增大，且對(duì)80～100 cm 土層土壤濕度的影響最大，在春季為61.5%，在夏季為73.4%。而相同位置的14個(gè)樣本數(shù)量的分析結(jié)果表明，春季地下水位對(duì)0～10、10～20、20～40、60～80 cm土層的土壤濕度的影響力要明顯大于夏季，對(duì)于這4個(gè)土層的土壤濕度，在春季至少有65.2%的土壤濕度空間變化受地下水位影響，而在夏季至少有58.7%的土壤濕度空間變化受地下水位影響，對(duì)于40～60 cm土層的土壤濕度，春季和夏季地下水位對(duì)它空間變化的影響差別不大，而對(duì)于80～100 cm深土層的土壤濕度，春季土壤濕度空間變化受地下水位的影響要明顯小于夏季，在春季有72.7%的土壤濕度空間變化受其影響，而在夏季有85.7%的土壤濕度空間變化受其影響。這些說明，春季和夏季該區(qū)域土壤濕度空間變化都明顯受到地下水位的影響，且在0～100 cm深度內(nèi)，基本呈現(xiàn)為0～80 cm內(nèi)它對(duì)各層土壤濕度空間變化的影響力波動(dòng)性地減弱，而后對(duì)80～100 cm深土層土壤濕度的影響力增大。在相同位置的14個(gè)樣本數(shù)量下，在春季土壤蒸散發(fā)量對(duì)0～80 cm 深度內(nèi)的各層土壤濕度空間變化有顯著的影響，即春季土壤蒸散發(fā)量的影響力可以達(dá)到80 cm，且從上至下，從61.8%減小到56.3%；在夏季它對(duì)除0～10 cm以外的各層土壤濕度空間變化有顯著的影響，即夏季土壤蒸散發(fā)量的影響力可以達(dá)到100 cm，對(duì)于受其影響顯著的各層土壤，從上至下，其影響力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。夏季土壤蒸散發(fā)量的影響力要大于春季對(duì)應(yīng)層的影響力，因此夏季土壤蒸散發(fā)量對(duì)土壤濕度空間變化的影響在深度和大小上大于春季。最后，對(duì)比地下水位和土壤蒸散發(fā)量的影響力，在春季，無論在14個(gè)還是19個(gè)樣本數(shù)量下，地下水位對(duì)各層土壤濕度空間變化的影響力都顯著大于該層對(duì)應(yīng)的土壤蒸散發(fā)量的影響力；在夏季，在14個(gè)樣本數(shù)量下，除0～10 cm 深土層外的各土層，對(duì)于20～40 cm和60～80 cm深土層，土壤蒸散發(fā)量對(duì)各層土壤濕度空間變化的影響力都明顯大于該層對(duì)應(yīng)的地下水位的影響力，其他土層土壤蒸散發(fā)量對(duì)各層土壤濕度空間變化的影響力都明顯小于該層對(duì)應(yīng)的地下水位的影響力，這些說明在夏季土壤濕度空間變化受地下水位和土壤蒸散發(fā)量的影響比較復(fù)雜，而在春季地下水位對(duì)土壤濕度空間變化影響的深度和強(qiáng)度要大于土壤蒸散發(fā)量的。同時(shí)，從表4和表5可以看出，在24個(gè)樣本數(shù)量下，不論春季還是夏季，地下水位對(duì)80～100 cm土壤濕度空間變異的影響力均大于其他土層，在14個(gè)樣本數(shù)量下，土壤蒸散發(fā)量在春季對(duì)0～10 cm深土層土壤濕度空間變異的影響力大于其他土層；在夏季，對(duì)20～40 cm或60～80 cm 深土壤濕度空間變異的影響力大于其他土層，即地下水位對(duì)較深的土層、土壤蒸散發(fā)量對(duì)較淺的土層有較大的影響力。此外，在14個(gè)樣本數(shù)量下，7月5—20日和7月13—20日的土壤蒸散發(fā)量對(duì)各個(gè)土層土壤濕度的影響力稍有差異，7月5—20日的土壤蒸散發(fā)量對(duì)20～40 cm 深的土壤濕度、7月13—20日的土壤蒸散發(fā)量對(duì)60～80 cm 深土壤的濕度有最大的影響力，說明土壤蒸散發(fā)量的累積對(duì)較淺土層的土壤濕度有較大的影響。

從以上分析中還可看出，各層土壤濕度與地下水位和土壤蒸散發(fā)量呈非線性關(guān)系，為了對(duì)此結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)地下水位和土壤蒸散發(fā)量數(shù)據(jù)進(jìn)行取自然對(duì)數(shù)的線性化處理，將各層轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的土壤濕度地面采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果如表6和表7所示?？梢钥闯?，自然對(duì)數(shù)變換后的數(shù)據(jù)和土壤濕度的相關(guān)性明顯提高，尤其是地下水位數(shù)據(jù)呈現(xiàn)顯著且較強(qiáng)的相關(guān)性，土壤蒸散發(fā)量數(shù)據(jù)與土壤濕度數(shù)據(jù)相關(guān)性雖然不顯著，但較轉(zhuǎn)換前相關(guān)系數(shù)明顯提高，此結(jié)果證明上述結(jié)論是正確的，即各層土壤濕度與地下水位和土壤蒸散發(fā)量呈非線性關(guān)系。同時(shí)，以上內(nèi)容只對(duì)單個(gè)影響因素和土壤濕度的關(guān)系進(jìn)行了回歸分析，但土壤濕度是以上多個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，為了分析多個(gè)影響因素綜合作用時(shí)各個(gè)影響因素的影響力，以5月和7月的各層土壤濕度數(shù)據(jù)為因變量，將以上影響顯著的因素作為自變量，即將各層對(duì)應(yīng)的變換后的地下水位和土壤蒸散發(fā)量數(shù)據(jù)，以及坡度數(shù)據(jù)作為自變量，進(jìn)行多元線性回歸分析?；貧w分析結(jié)果表明，將這3個(gè)因素作為自變量時(shí)，只有地下水位這個(gè)變量通過了顯著性檢驗(yàn)，在進(jìn)行多元線性回歸分析時(shí)，5月份土壤蒸散發(fā)量數(shù)據(jù)的樣本數(shù)量為19個(gè)，7月份的土壤蒸散發(fā)量數(shù)據(jù)的樣本數(shù)量為14個(gè)，這說明在地下水位、土壤蒸散發(fā)量和坡度這3個(gè)土壤濕度影響顯著的因素中，地下水位的影響占主導(dǎo)地位，具有最大的影響力，土壤蒸散發(fā)量和坡度的影響較小，這也和以上單因素回歸分析的結(jié)果一致。

表6 數(shù)據(jù)變換后2012年5月各層土壤濕度與其影響因子的相關(guān)關(guān)系

表7 數(shù)據(jù)變換后2012年7月各層土壤濕度與其影響因子的相關(guān)關(guān)系

基于以上結(jié)果可以看出，地下水位和土壤蒸散發(fā)量是該研究區(qū)土壤濕度時(shí)空變異的主要控制因素，對(duì)于不同季節(jié)和不同深度土層，這2個(gè)因素的影響力不同，坡度和土壤溫度對(duì)土壤濕度空間變異有微弱影響力，所選擇的其他因素的影響不顯著，在影響顯著的因素中，地下水位的影響占主導(dǎo)地位。

5 結(jié)論與討論

研究區(qū)表層1 m深度土壤，在空間上，不同深度土層的土壤濕度空間變異程度不同，表層0～10 cm或10～20 cm土壤濕度的空間變異程度最大。在時(shí)間上，根據(jù)SMOS表層5 cm的土壤濕度數(shù)據(jù)，從2—7月初，綠洲土壤濕度逐漸升高，基本都是在6月底7月初達(dá)到最大，這一時(shí)期為表層土壤濕度變化最為劇烈的時(shí)期，7—10月土壤濕度逐漸減小，此后土壤濕度變化不大。在研究區(qū)土壤濕度時(shí)空變化影響因素上，地下水位和土壤蒸散發(fā)量是研究區(qū)土壤濕度時(shí)空變化的主要控制因素，坡度和土壤溫度對(duì)土壤濕度時(shí)空變化有微弱的影響，除去這些影響因素外，本研究所選的其他影響因素對(duì)土壤濕度時(shí)空變化的影響不顯著。在不同季節(jié)，地下水位和土壤蒸散發(fā)量對(duì)不同深度土壤濕度空間變異的影響力不同，春季和夏季，地下水位對(duì)不同深度的土壤都有顯著的影響，地下水位和土壤蒸散發(fā)量在夏季對(duì)土壤濕度空間變化的影響力要大于春季，土壤蒸散發(fā)量在夏季對(duì)土壤濕度的影響深度大于春季，在夏季可達(dá)到1 m，在春季最大為0.8 m，最小為0.6 m。總體上是地下水位對(duì)較深的土層、土壤蒸散發(fā)量對(duì)較淺的土層有較大的影響力，對(duì)土壤濕度空間變化具有顯著影響的因素中，坡度和土壤溫度對(duì)土壤濕度時(shí)空變化的影響呈線性關(guān)系，地下水位和土壤蒸散發(fā)量對(duì)土壤濕度時(shí)空變化的影響呈非線性關(guān)系，對(duì)土壤濕度具有顯著影響的因素中，地下水位的影響占主導(dǎo)地位，本研究為認(rèn)識(shí)干旱區(qū)土壤水分空間變異機(jī)制和水資源調(diào)控與管理提供了研究基礎(chǔ)。

本研究基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，分析了不同樣本數(shù)量下土壤影響因素對(duì)土壤濕度時(shí)空變化的影響，對(duì)比不同樣本數(shù)據(jù)的結(jié)果看出，樣本數(shù)量一定程度上會(huì)影響到影響因子對(duì)土壤濕度時(shí)空變異影響的分析結(jié)果，這與樣本的數(shù)量及其區(qū)域分布有關(guān)，但本研究中的24個(gè)土壤樣本涵蓋了該綠洲所有的土地和植被覆蓋類型。同時(shí)，研究區(qū)植被類型相對(duì)單一，土地類型也不復(fù)雜，主要為農(nóng)田和荒漠，分析用的14個(gè)樣本也主要位于綠洲內(nèi)部，涵蓋了所有土地和植被覆蓋類型，對(duì)比24個(gè)和14個(gè)樣本下的分析結(jié)果，可以看出樣本數(shù)量會(huì)引起分析結(jié)果的微小差異，但不同樣本數(shù)量分析結(jié)果表達(dá)的總體趨勢基本都是一致的，所以用于分析的樣本能代表該綠洲內(nèi)部土壤濕度時(shí)空變化狀況，研究結(jié)果具有很高的可靠性，但以后的研究要進(jìn)一步研究樣本數(shù)量和分布對(duì)研究結(jié)果的影響，以期得到更加深入的結(jié)果。