李 超，張鳳榮*，王秀麗，奉 婷

(1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450002)

土壤系統(tǒng)分類中土壤水熱狀況的確定方法及應(yīng)用研究①
——以山西省為例

李 超1，張鳳榮1*，王秀麗2，奉 婷1

(1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，鄭州 450002)

土壤溫度和水分狀況作為表征土壤特性的重要參數(shù)，在土壤系統(tǒng)分類中是某些分類單元劃分的重要依據(jù)。而現(xiàn)有的土壤水熱狀況估算方法存在數(shù)據(jù)不易獲取、計算過程復(fù)雜等問題，在野外土壤調(diào)查及土壤系統(tǒng)分類工作中的適用性不強。本文提出一個基于氣象數(shù)據(jù)的土壤水熱狀況快速估算方法，并結(jié)合山西省實地調(diào)查的 75個剖面數(shù)據(jù)，對其在土壤系統(tǒng)分類中的應(yīng)用進行探討，以期為區(qū)域野外土壤調(diào)查及土壤系統(tǒng)分類工作提供借鑒和參考。結(jié)果表明：①基于氣象數(shù)據(jù)的土壤溫度估算方法在山西地區(qū)具有較好的適用性，其估算結(jié)果能代替土壤溫度實測值來研究該區(qū)域的土壤溫度狀況；②基于氣象數(shù)據(jù)的土壤水分狀況估算結(jié)果僅適用于不受地下水影響的地帶性土壤水分狀況的確定，而對于受地下水影響的區(qū)域需根據(jù)土壤所處的實際水分環(huán)境狀況進行分析和判定；③土壤水熱狀況在中國土壤系統(tǒng)分類中的分選性強，在野外土壤調(diào)查及土壤系統(tǒng)分類時，應(yīng)特別注意區(qū)域土壤水熱狀況的差別。

土壤系統(tǒng)分類；土壤溫度狀況；土壤水分狀況；山西省

土壤、植被和環(huán)境的狀態(tài)，均與氣候有著密切的定量關(guān)系[1]。氣候條件不僅影響土壤發(fā)生過程，還影響著人類社會對土壤的利用取向和利用價值。在土壤與氣候關(guān)系的研究中，水熱狀況常常被看作為一般的氣候指標(biāo)，是表征土壤特性的重要參數(shù)[2]。雖然氣候影響土壤的溫度和水分狀況，但土壤水熱狀況還受地形、植被等其他因素的影響。無論是美國的，還是中國的土壤系統(tǒng)分類，都把土壤水熱狀況作為重要的土壤診斷特性，并作為土壤某些分類單元劃分的主要依據(jù)之一[3]，如在中國土壤系統(tǒng)分類中，土壤溫度和水分狀況分別是土族和土類劃分的重要診斷依據(jù)[4]。雖在野外可綜合考慮海拔、氣候、植被等推測土壤水熱狀況[5]，但由于不同土壤工作者對土壤水熱狀況特征及分類的認(rèn)識及理解程度不同，野外判別的土壤水熱狀況勢必會存在誤差和失誤。由于人力、物力的多種限制，在實際野外土壤調(diào)查和系統(tǒng)分類工作中，不可能對每個點的土壤水分狀況進行實地測定[6]，而不得不借助于氣候資料來間接地估算，但實際上估算和確定區(qū)域土壤溫度和水分狀況并不容易。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞運用氣候資料對土壤溫度和水分狀況的估算和確定進行了一些研究。目前，對于區(qū)域土壤溫度狀況的估算和確定，主要的研究方法有土溫內(nèi)插估算法[7–9]、氣溫回歸估算法[10–12]和緯度海拔回歸估算法[13–14]，但這 3種估算方法在野外土壤調(diào)查和系統(tǒng)分類工作中存在數(shù)據(jù)不易獲取、計算過程復(fù)雜等問題；且中國的幾千個氣象站點中僅有部分站點觀測地溫狀況，若研究區(qū)氣象站點缺少年均土溫數(shù)據(jù)，則不宜運用上述方法實現(xiàn)對土壤溫度狀況的定量估算。由于多數(shù)地區(qū)年均溫、降雨量、蒸發(fā)量等氣象數(shù)據(jù)較容易獲取，因此本文提出一種基于氣象數(shù)據(jù)的土壤溫度狀況估算和確定方法，用于在缺少土溫實測數(shù)據(jù)情況下土壤溫度狀況的估算和確定。對于土壤水分狀況的估算，目前主要有Penman公式法[7,15]、可能蒸散量模型[16–17]或謝良尼諾夫公式法[18]等研究方法，而《中國土壤系統(tǒng)分類》(第三版)中明確指出，在進行野外土壤調(diào)查和系統(tǒng)分類工作時，若無土壤水分觀測資料，可按Penman經(jīng)驗公式計算的年干燥度估算，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要年均降雨量和蒸發(fā)量數(shù)據(jù)，因此，本文以氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用Penman經(jīng)驗公式進行土壤水分狀況估算。

本文在對現(xiàn)有土壤水熱狀況研究方法進行充分分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合野外土壤調(diào)查和系統(tǒng)分類工作實際，考慮土壤水熱狀況估算和確定的可行性，提出一種運用氣象數(shù)據(jù)進行土壤水熱狀況確定的方法，并結(jié)合山西省實地調(diào)查的75個剖面數(shù)據(jù)，對其在土壤系統(tǒng)分類中的應(yīng)用進行探討，以期為區(qū)域土壤水熱狀況確定、野外土壤調(diào)查及土壤系統(tǒng)分類工作提供借鑒和參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

山西地處中緯度地帶的內(nèi)陸，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，省境四周山環(huán)水繞，與鄰省(區(qū))的自然境界分明，地勢東北高西南低，總的地勢輪廓是“兩山夾一川”，河谷縱橫，地貌類型復(fù)雜多樣，山地、丘陵占全省總面積的80.1%。地理位置34°36′ ~ 40°44′ N，110°15′ ~ l14°32′ E，南北長約682 km，東西寬約385 km，總面積15.67萬km2。各地年平均氣溫介于4.2 ~ 14.2℃，總體分布趨勢為由北向南升高，由盆地向高山降低；年降水量介于358 ~ 621 mm，季節(jié)分布不均，夏季6—8月降水相對集中，約占全年降水量的60%，且省內(nèi)降水分布受地形影響較大。由于山西省廣泛黃土覆蓋，多數(shù)土壤僅具有淡色表層和雛形層發(fā)育，且土壤質(zhì)地多為粉砂壤土，多數(shù)地區(qū)若不注意土壤水熱狀況的差別，則分類差異并不明顯。因此，土壤系統(tǒng)分類中需注意土壤水熱狀況的差別。

1.2 數(shù)據(jù)來源及計算方法

從中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)(http://data.cma.gov.cn/)及山西省各縣(市、區(qū))氣象局，收集獲取山西省109個氣象站的氣候資料日值數(shù)據(jù)集(1961—2011年)；從中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)下載獲得山西省及周邊各氣象國際交換站年均蒸發(fā)量數(shù)據(jù)(由于部分站點數(shù)據(jù)缺失，僅獲得 21個氣象站點年均蒸發(fā)量數(shù)據(jù))；從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站(http://www.gscloud.cn/)下載獲取山西省DEM圖。

對1961—2011年山西省各氣象站點日值氣象數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，獲得各氣象站點近50年的年均氣溫、平均年降雨量、蒸發(fā)量數(shù)據(jù)。

1.2.1 土壤溫度狀況估算方法 本文在綜合前人研究的基礎(chǔ)上[18–19]，結(jié)合目前土溫計算方法，提出以氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的山西省土壤溫度狀況估算方法，具體為：以山西省各氣象站點年均氣溫數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用氣溫垂直遞減法，以海拔每降低100 m，溫度升高0.6℃、土壤溫度比氣溫高2℃為依據(jù)[10,20–21]，計算獲得各氣象站點虛擬海平面高度土壤溫度數(shù)據(jù)(ST0)，運用ArcGIS進行普通克里金插值[22]，獲得山西省虛擬海平面高度土壤溫度狀況空間分布圖，并結(jié)合山西省DEM圖，再次運用氣溫垂直遞減法，以海拔每升高100 m，溫度降低0.6℃為依據(jù)，對土壤溫度按高程進行抬升修正，獲得山西省土壤溫度狀況空間分布圖。

式中：ST0為虛擬海平面高度土壤溫度，單位℃；Th為年均氣溫數(shù)據(jù)，單位℃；h為氣象站點海拔高度，單位m。

式中：STx為x點的土壤溫度，單位℃；STx0為x點的虛擬海平面高度土壤溫度，單位為℃；hx為x點的海拔高度，單位為m。

1.2.2 土壤水分狀況估算方法 《中國土壤系統(tǒng)分類(第三版)》中明確指出，在沒有直接的土壤水分觀測資料情況下，以Penman經(jīng)驗公式計算得到的年干燥度作為劃分土壤水分狀況的定量指標(biāo)。因此，本文假定山西省沒有土壤水分觀測資料，以干燥度來代替土壤水分狀況的估算。需要說明的是，得到的土壤水分狀況空間分布圖是基于氣象數(shù)據(jù)模擬，沒有考慮地下水的影響(包括地下水位高造成土體部分飽和的潮濕水分狀況和地下水通過毛管上升補充土體造成濕潤水分狀況)。因此，此圖只適用于山丘區(qū)不受地下水影響的土壤水分狀況判定；受地下水影響的土壤水分狀況，則需野外根據(jù)土壤所處的實際水分環(huán)境狀況進行實地判定。

式中：Dx為x點的干燥度；ETx為x點的潛在蒸散量，單位mm；Px為x點的年均降雨量，單位mm。其中，ETx= fETx0，ETx0為x點的水面年均蒸發(fā)量；f為隨季節(jié)而異的系數(shù)，11—2月為0.6，5—8月為0.8，其余各月為0.7，全年平均值為0.75[6]。

1.3 土壤系統(tǒng)分類方法

在充分了解和熟悉山西省土壤環(huán)境狀況及土壤類型分布的情況下，對山西省范圍內(nèi) 5大成土因素(氣候條件、地形地貌部位、成土母質(zhì)、成土?xí)r間、生物等方面)有明顯差異的地區(qū)，分別布設(shè)調(diào)查樣點，考慮到樣點布設(shè)的均勻性和可靠性[23]，共布設(shè)調(diào)查樣點75個(圖1)。2015年5—11月，對布設(shè)的調(diào)查樣點開展實地調(diào)查，并按照《野外土壤描述與采樣手冊》①中國科學(xué)院南京土壤研究所. 野外土壤描述與采樣規(guī)范. 南京: 中國科學(xué)院南京土壤研究所，對各調(diào)查樣點分別進行剖面的挖掘、描述、采集樣品等操作；并根據(jù)《中國土壤系統(tǒng)分類檢索(第三版)》和《中國土壤系統(tǒng)分類土族和土系劃分標(biāo)準(zhǔn)》[24]在野外進行初步系統(tǒng)分類；對采集的各樣點土壤發(fā)生層土樣，依據(jù)《土壤調(diào)查實驗室分析方法》[26]進行理化分析測定，根據(jù)理化分析結(jié)果，對分類結(jié)果進行了核對和校正。

圖1 山西省75個調(diào)查點位置示意圖Fig. 1 Locations of 75 survey sample points in Shanxi Province

2 結(jié)果與分析

2.1 山西省土壤溫度狀況

運用氣溫垂直遞減法，借助ArcGIS軟件中屬性表字段計算功能，對山西省各氣象站點年均氣溫數(shù)據(jù)進行修正，獲得山西省各氣象站點海平面高度土壤溫度數(shù)據(jù)。進行克里金插值，獲得山西省海平面高度土壤溫度圖，結(jié)合山西省DEM圖，以海拔每升高100 m，溫度降低 0.6℃為計算式，運用 ArcGIS柵格計算器功能，計算獲得山西省土壤溫度圖。按照“寒凍土壤溫度：<0℃；寒性/冷性土壤溫度：0 ~ 9℃；溫性土壤溫度：9 ~ 16℃；熱性土壤溫度：16℃以上”的分類原則進行重分類，得到山西省土壤溫度狀況分布圖(圖2)。由圖2可以看出，山西省分布有寒凍、寒性/冷性、溫性、熱性4種土壤溫度類型。

圖2 山西省土壤溫度狀況分布圖Fig. 2 Distributions soil temperature regimes in Shanxi Province

為了驗證得到的山西省土壤溫度狀況的準(zhǔn)確性，通過收集獲取山西省 21個氣象站點地表以下不同深度土壤溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)50 cm深度土壤溫度計算方法[8]，計算獲得50 cm深度土壤溫度，即各氣象站點土壤溫度實測值數(shù)據(jù)；將21個氣象站點經(jīng)緯度分別定位、空間鏈接到土壤溫度狀況空間分布圖，得到各氣象站點土壤溫度估算值數(shù)據(jù)。將這21組數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析(圖 3)，估算值與實測值的擬合度非常好，兩者相關(guān)系數(shù)為0.985，超過0.001的信度檢驗水平，估算值與實測值的平均折算系數(shù)為0.992。因此，本文提出的基于氣象數(shù)據(jù)的土壤溫度狀況估算方法在山西地區(qū)具有較好的適用性，其估算結(jié)果能代替土壤溫度狀況實測值來研究該區(qū)域的土壤溫度狀況。

圖3 21個氣象站點土壤溫度估算值與實測值對比Fig. 3 Comparison of estimated and measured values of soil temperatures at 21 meteorological stations

2.2 山西省土壤水分狀況

以山西省各氣象站點平均年降雨量、蒸發(fā)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用柵格計算器功能，按照干燥度計算公式(3)，計算獲得山西省干燥度空間分布圖。按照“濕潤土壤水分狀況：干燥度<1；半干潤土壤水分狀況：1<干燥度<3.5；干旱土壤水分狀況：干燥度>3.5”為分類原則對干燥度圖進行重分類，得到山西省土壤水分狀況分布圖。通過查閱資料[20]并結(jié)合實地觀測發(fā)現(xiàn)，山西省海拔高度在1 800 m以上的地區(qū)，大多為濕潤水分狀況，因此提取了山西省DEM圖中海拔高于1 800 m的區(qū)域，將該區(qū)域土壤水分狀況修正為濕潤，最終得到修正后的山西省土壤水分狀況分布圖(圖4)，從圖4中可以看出，山西省多具半干潤土壤水分狀況。

圖4 山西省土壤水分狀況分布圖Fig. 4 Distributions of soil moisture regimes in Shanxi Province

根據(jù)于東升和史學(xué)正[6]對我國土壤水分狀況估算的結(jié)果，山西省屬偏干旱的半干潤土壤水分狀況，這與本文通過估算得到的山西省多為半干潤土壤水分狀況的結(jié)果基本一致。將本文制作的山西省土壤水分狀況分布圖與于東升和史學(xué)正[6]制作的《中國土壤水分狀況分布圖》[6]進行對比，兩幅圖的擬合度高達99.77%。因此，本文提出的基于氣象數(shù)據(jù)的土壤水分狀況估算方法在山西地區(qū)有較好的適用性，估算的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)可用于該區(qū)域土壤水分狀況的確定。

2.3 土壤水熱狀況在山西省土壤系統(tǒng)分類中的應(yīng)用

土壤溫度和水分狀況是土壤系統(tǒng)分類的重要診斷特征和診斷依據(jù)。從《中國土壤系統(tǒng)分類(第三版)》中可以看出，其中的永凍有機土等6個亞綱、永凍寒凍雛形土等8個土類、永凍寒凍正常新成土等5個亞類，均是以土壤溫度狀況作為類型劃分依據(jù)；干潤變性土等15個亞綱、龜裂堿積鹽成土等16個土類、黃色簡育濕潤鐵鋁土等7個亞類，均是以土壤水分狀況作為類型劃分依據(jù)。因此，在野外土壤調(diào)查及土壤系統(tǒng)分類時，應(yīng)特別注意對區(qū)域土壤水熱狀況的判別。

運用ArcGIS將75個供試剖面點按照經(jīng)緯度分別空間鏈接到土壤溫度狀況空間分布圖和土壤水分狀況空間分布圖上，得出估算的各剖面點所處的土壤溫度和土壤水分狀況，并與實地觀測結(jié)果進行對比分析，發(fā)現(xiàn)土壤溫度狀況全部吻合；而土壤水分狀況中，有10個剖面點與實地觀測值不同。這10個剖面點實際觀測的土壤水分狀況均為濕潤和潮濕，而模擬的土壤水分狀況均為非干潤，其中剖面14-001、14-008、14-010、14-069和14-075是由于地處河流一級階地，地下水位較高，造成土體部分飽和，形成潮濕水分狀況；剖面 14-004、14-005、14-020、14-070、14-071是由于地處河漫灘，地下水通過毛管上升補充土體，形成濕潤水分狀況。

按照系統(tǒng)分類方法將75個供試剖面進行系統(tǒng)分類，共劃分新成土等土綱 6個，干潤雛形土等亞綱13個，土墊旱耕人為土等土類20個，準(zhǔn)石質(zhì)簡育干潤雛形土等亞類29個，鑒定壤質(zhì)混合型石灰性冷性–結(jié)殼潮濕正常鹽成土等土族58個，蘭玉堡系等土系75個。對各剖面所處的土壤溫度和水分狀況進行分析，地處寒性土壤溫度的剖面有4個，冷性的有32個，溫性的有39個；地處潮濕水分狀況的剖面有6個，濕潤的有15個，半干潤的有54個?？梢姡寥浪幍乃疅釥顩r在土壤的系統(tǒng)分類和比土過程中，對土壤類型的確定和分選有著重要意義。

選取14-003和14-066兩個典型剖面對比以說明土壤溫度狀況在系統(tǒng)分類中的應(yīng)用地位和意義。從表1中可以看出，兩個剖面土壤均是淡色表層和雛形層的發(fā)生層構(gòu)型，屬雛形土綱；半干潤的土壤水分狀況，將其劃分為干潤雛形土土類；兩個土壤剖面所處的地形部位、成土母質(zhì)、剖面構(gòu)型、質(zhì)地構(gòu)型等特征均極為相似，若忽略了對其土壤溫度狀況的判定，則兩個剖面被錯誤分類為同一土系，但因14-003土壤溫度狀況為冷性，14-066土壤溫度狀況為溫性，將二者在土族上得以鑒定和區(qū)分，故14-003和14-066屬不同土族、不同土系。

表1 典型供試土壤剖面信息及特征對比Table 1 Information and characteristics of tested typical soil profiles

選取14-005和14-058這對典型剖面對比以說明土壤水分狀況在系統(tǒng)分類中的應(yīng)用地位和意義。從表1中可以看出，14-005和14-058剖面特征相似，兩個剖面雖所處的地形部位、成土母質(zhì)、剖面構(gòu)型均有所差異，但若不注意對土壤水分狀況的判別，則兩個剖面也容易被錯誤分類為同一亞類或土族，但因14-005為濕潤土壤水分狀況，14-058為半干潤土壤水分狀況，因此二者在亞綱級別即已不同，故14-005和14-058屬不同亞綱、土類、亞類和土族。

3 結(jié)論與展望

本文在總結(jié)和分析國內(nèi)外土壤水熱狀況估算方法中存在的缺點和不足的基礎(chǔ)上，提出了一種基于氣象數(shù)據(jù)的土壤水熱狀況快速估算、確定方法，可為區(qū)域土壤水熱狀況確定、野外土壤調(diào)查及土壤系統(tǒng)分類工作提供借鑒和參考。對山西省土壤溫度狀況進行估算，并與計算獲得的山西省21個氣象站點50 cm深度土壤溫度實測數(shù)據(jù)進行對比分析，結(jié)果顯示估算值與實測值的擬合度良好，兩者相關(guān)系數(shù)為0.985，因此基于氣象數(shù)據(jù)的土壤溫度估算方法在山西地區(qū)具有較好的適用性，其估算結(jié)果能代替土壤溫度實測值來研究該區(qū)域的土壤溫度狀況；對山西省土壤水分狀況進行估算，并將得到的空間分布圖與前人研究成果進行對比驗證，結(jié)果顯示擬合度高達 99.77%，因此基于氣象數(shù)據(jù)的土壤水分狀況估算方法在山西地區(qū)有較好的適用性，估算的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)可用于該區(qū)域土壤水分狀況的確定；通過對《中國土壤系統(tǒng)分類(第三版)》中各高級分類單元級別的劃分依據(jù)進行分析可以看出，共有57個高級分類單元以土壤水熱狀況作為劃分依據(jù)，土壤水熱狀況在系統(tǒng)分類中起到舉足輕重的作用；通過對山西省75個剖面樣點的調(diào)查和分類可以看出，在土壤系統(tǒng)分類和比土過程中，正確應(yīng)用土壤水熱狀況，對于土壤類型的分選和確定具有重要意義，因此在野外土壤調(diào)查及土壤系統(tǒng)分類工作中應(yīng)十分注意對土壤水熱狀況的判別和確定。

雖然本文有意識地突出了土壤水熱狀況在系統(tǒng)分類中的意義，但并不代表注重土壤的水熱狀況就能準(zhǔn)確地進行土壤的系統(tǒng)分類。土壤系統(tǒng)分類中的診斷層和診斷特性較多，成土因素中任何一項判別失誤都有可能造成分類錯誤。因此，在野外土壤調(diào)查及土壤系統(tǒng)分類工作時，除注意土壤水熱狀況外，還要特別注意對地形部位(如山坡基巖殘積物、坡麓黃土臺地、河谷階地與河灘地等)、母質(zhì)/母巖類型(如花崗巖、石灰?guī)r、砂頁巖、黃土母質(zhì)、沖積物等)、地下水埋深及水鹽影響、指示性植被類型(如針葉林、高山草甸、低山灌草叢)、人為活動等成土因素存在差異地區(qū)土壤在系統(tǒng)分類中差別的判定，嚴(yán)格按照土壤系統(tǒng)分類中診斷層和診斷特性進行比土和判別，才能得到準(zhǔn)確的土壤系統(tǒng)分類結(jié)果。

本文提出的基于氣象數(shù)據(jù)的土壤水熱狀況估算和確定方法，雖能通過較易獲取的氣溫、降雨量、蒸發(fā)量等氣象數(shù)據(jù)進行土壤水熱狀況的定量估算，可用于在缺少土壤溫度數(shù)據(jù)時土壤水熱狀況的估算和確定，但土壤水分狀況估算結(jié)果在受地下水影響的地區(qū)并不適用，這部分土壤僅能通過實地調(diào)查判定土壤所處的水環(huán)境條件來進行土壤水分狀況的判定；本文在土壤溫度和水分狀況估算時，未考慮植被、坡向及坡度、有機質(zhì)含量、土壤顏色、質(zhì)地等方面差異產(chǎn)生因素的影響，土壤水分狀況還未考慮海拔的影響，因此估算結(jié)果可能存在局部誤差；本文僅以山西省為例進行了精度驗證，但估算方法對于其他地區(qū)，尤其是干旱地區(qū)是否適用，還有待進一步探討。

[1] 劉多森. 中國土壤分布與氣候條件的聯(lián)系[J]. 土壤學(xué)報, 1983, 20(1): 60–68

[2] 張鳳榮. 土壤地理學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2002: 8–11

[3] 龔子同. 土壤發(fā)生與系統(tǒng)分類[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2007: 262–290

[4] 中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤分類課題組, 中國土壤系統(tǒng)分類課題研究協(xié)作組. 中國土壤系統(tǒng)分類[M]. 合肥: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社, 2001.

[5] 張鳳榮, 向師慶, 聶立水. 北京西部山區(qū)發(fā)育在不同母質(zhì)上的土壤的發(fā)生分類問題[J]. 土壤通報, 1992, 3(3): 150–152

[6] 于東升, 史學(xué)正. 我國土壤水分狀況的估算[J]. 自然資源學(xué)報, 1998, 13(3): 229–233

[7] 張慧智, 史學(xué)正, 于東升,等. 中國土壤溫度的季節(jié)性變化及其區(qū)域分異研究[J]. 土壤學(xué)報, 2009, 46(2): 227–234

[8] 史學(xué)正, 鄧西海. 我國土壤溫度狀況[M]//龔子同. 中國土壤系統(tǒng)分類進展. 北京: 科學(xué)出版社, 1993: 353–366

[9] 馮學(xué)民, 蔡德利. 土壤溫度與氣溫及緯度和海拔關(guān)系的研究[J]. 土壤學(xué)報, 2004, 41(3): 489–491

[10] 楊學(xué)明. 土壤水熱狀況與土壤系統(tǒng)分類[J]. 土壤, 1989, 21(2): 110–113

[11] Toy T J, Kuhaida A J J, Munson B E. The prediction of mean monthly soil temperature from mean monthly air temperature[J]. Soil Science, 1978, 126(3): 181–189

[12] 林世如, 楊心儀. 土壤系統(tǒng)分類中年平均土溫的判定[J].土壤, 1990, 22(1): 41–42

[13] Barringer James R F, Lilburne L R. Developing fundamental data layers to support environmental modeling in New Zealand[C]//4th International Conference on Integrating GIS and Environmental Modeling, Banff, Alberta, Canada. 2000: 1–9

[14] 陸曉輝, 董宇博, 涂成龍. 基于不同估算方法的貴州省土壤溫度狀況[J]. 土壤學(xué)報, 2016, 53(2): 125–134

[15] 蘇秀程, 王磊, 李奇臨, 等. 近50 a中國西南地區(qū)地表干濕狀況研究[J]. 自然資源學(xué)報, 2014, 29(01): 104–116

[16] Palmer W C. Palmer-Havens Diagram for Computing Potential Evapotranspiration by the Thornthwaite Method[J]. US Department of of Agriculture, Soil Conservation Service, Portland, Oreg, 1960

[17] 張甘霖, 龔子同. 土壤水分和溫度狀況類型區(qū)分最新進展[J]. 土壤學(xué)進展, 1993, 21(6): 14–20

[18] 曹祥會, 雷秋良, 龍懷玉, 等. 河北省土壤溫度與干濕狀況的時空變化特征[J]. 土壤學(xué)報, 2015, 52(3): 528–537

[19] 張慧智, 史學(xué)正, 于東升, 等. 中國土壤溫度的空間預(yù)測研究[J]. 土壤學(xué)報, 2009, 46(1): 1–8

[20] 劉耀宗. 山西土壤[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1992

[21] 李連捷, 張鳳榮等譯. 土壤系統(tǒng)分類概念的理論基礎(chǔ)(美 G.Smith)[M]. 北京: 北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 1988

[22] 廖順寶, 李澤輝, 游松財. 氣溫數(shù)據(jù)柵格化的方法及其比較[J]. 資源科學(xué), 2003, 25(6): 83–88

[23] 邱霞霞, 李德成, 趙玉國, 等. 復(fù)雜地區(qū)土壤調(diào)查樣點可達性研究[J]. 土壤, 2015, 47(5): 984–988

[24] 張甘霖, 王秋兵, 張鳳榮, 等. 中國土壤系統(tǒng)分類土族和土系劃分標(biāo)準(zhǔn)[J].土壤學(xué)報, 2013, 50(4): 826–834

[25] 張鳳榮, 王秀麗, 梁小宏, 等. 對全國第二次土壤普查中土類, 亞類劃分及其調(diào)查制圖的辨析[J]. 土壤, 2014, 46(4): 761–765

[26] 張甘霖. 土壤調(diào)查實驗室分析方法[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2012

Determination Method and Application of Soil Temperature Regime and Soil Moisture Regime in Chinese Soil Taxonomy——A Case Study of Shanxi Province

LI Chao1, ZHANG Fengrong1*, WANG Xiuli2, FENG Ting1
(1 College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2 College of Resources and Environmental Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Soil temperature regime (STR) and soil moisture regime (SMR) are two important parameters to influence soil properties and determine soil types in soil taxonomy. However, the current methods to estimate STR and SMR are not perfect, for example, hard to get real-time data, complex of calculation processes, low accuracy of estimated result, weak applicability of estimating method. In this paper, based on meteorological data and 75 surveyed-profile data in Shanxi Province, new methods were set up to rapidly estimate STR and SMR, and their application in Soil Taxonomy was discussed in order to instruct similar regional soil survey and soil taxonomy. The results showed that the new method of STE estimation was favorable in soil taxonomy, and estimated results could replace reliably measured values of soil temperature in Shanxi region. The new method of SMR was only suitable in region without influence of ground water, while SMR of affected regions should consider actual situation of hydrological environment. However, because STR and SMR are complex and changeful in different landscapes, more and careful attention should be paid to STR and SMR determination in regional soil survey and soil taxonomy.

Soil taxonomy; Soil temperature regime; Soil moisture regime; Shanxi Province

P934；S155.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.01.026

國家科技基礎(chǔ)性工作專項(2014FY110200)資助。

* 通訊作者(frzhang@cau.edu.cn)

李超(1991—)，男，河北邢臺人，博士研究生，研究方向為土壤地理、土地持續(xù)利用。E-mail: 493187756@qq.com