（石河子氣象局，新疆 石河子 832000）

1 概況

本研究土壤水分觀測(cè)地段位于烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站觀測(cè)場(chǎng)附近，常年未耕作，未灌溉，屬于自然狀態(tài)下的土地。從該地段采集的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)由河南氣象科研所生產(chǎn)的Gstar-1型土壤水分自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器采集，該儀器是一種利用頻域反射法原理來測(cè)定土壤體積含水量的自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器，每間隔1 h采集1次數(shù)據(jù)，以提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)空密度[1]。觀測(cè)數(shù)據(jù)包括0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm、50～60 cm、60～80 cm和80～100 cm共8個(gè)不同深度層次的土壤重量含水率。本文統(tǒng)計(jì)了2015—2017年各層次逐日、逐旬、逐月和逐年的平均值，分析了各層次土壤水分的時(shí)間變化規(guī)律及其與降水量的關(guān)系。

2 土壤水分變化規(guī)律分析

土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)按每10 d為1旬，一年有36旬來統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示，不同層次土壤水分在各旬變化規(guī)律不同，但總體趨勢(shì)是1～2月的每旬各層的土壤水分都穩(wěn)定少變（見圖1），可能是積雪覆蓋下凍土穩(wěn)定的原因。3月份積雪凍土開始融化，水分下滲，各層的土壤水分值開始增大，除深層的60～80 cm和80～100 cm增幅較小外，其他層次增幅較大。4月份以后各層次土壤水分變化趨勢(shì)不同，淺層的0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm從4～9月基本呈下降趨勢(shì)，10～11月又緩慢上升，12月又下降至一個(gè)較穩(wěn)定的值；中層和深層的40～100 cm各層從6月份之后一直呈下降趨勢(shì)，深層的60～80 cm和80～100 cm降幅比較小，中層的40 cm降幅比較大，進(jìn)入12月趨于穩(wěn)定。總的來講，在積雪覆蓋、凍土穩(wěn)定的冬季（12月至來年2月），自然狀態(tài)下的土壤各層水分變化不大，趨于穩(wěn)定，不受降水影響。3～11月因積雪融化或降水各層次土壤水分有較明顯變化，淺層變化幅度大，深層變化幅度小。

圖1 各層土壤水分及旬降水量變化曲線

2.1 淺層土壤水分的季節(jié)變化

從圖1可以看出，淺層的0～10 cm土壤水分含量平均最小值3.7%出現(xiàn)在9月下旬（降水量較少的季節(jié)），10月份降水量增多，0～10cm土壤水分含量也增大，到11月中旬時(shí)達(dá)12.5%，11月下旬進(jìn)入冬季，隨著凍土層的加深和積雪覆蓋厚度的增大，0～10 cm土壤水分含量逐漸減小至一個(gè)穩(wěn)定少變的值，直至來年開春積雪融化時(shí)迅速增大，最大值16.7%出現(xiàn)在3月中旬 （積雪融化的季節(jié)），3月下旬開始減小，遇有量降水時(shí)略有回升，之后又開始下降。從3月下旬到9月下旬呈振動(dòng)式下降，全年平均值8.2%。

淺層的10～20 cm土壤水分含量平均最小值2.0%出現(xiàn)在1月和2月上旬（積雪穩(wěn)定覆蓋，凍土較深的季節(jié)），到3月份積雪融化時(shí)開始增大，最大值16.4%出現(xiàn)在3月下旬，增大的速度滯后于0～10 cm土層。從4月上旬開始逐漸減小，到9月下旬（4.9%）一直緩慢下降。10月份降水量開始增多，10～20 cm土壤水分含量也緩慢增大，到11月下旬時(shí)達(dá)10.4%，12月上旬隨著凍土層的加深，積雪覆蓋的厚度增大，10～20 cm土壤水分含量逐漸減小至一個(gè)穩(wěn)定少變的值，直至來年開春積雪融化時(shí)迅速增大，全年平均值8.7%。

淺層的20～30 cm土壤水分含量平均最小值3.3%出現(xiàn)在1月上中旬（積雪穩(wěn)定覆蓋下凍土較深的季節(jié)），到3月積雪融化時(shí)開始增大，最大值16.4%出現(xiàn)在4月下旬，增大的速度滯后于0～20cm土層。從5月上旬開始逐漸減小，到10月下旬（7.1%）一直緩慢下降。雖然10月份降水量開始增多，但20～30cm的土壤水分含量到11月上旬時(shí)才開始增大，到12月上旬時(shí)達(dá)10.1%，12月中旬隨著凍土層的加深和積雪覆蓋厚度的增大，20～30 cm土壤水分含量又開始逐漸減小至一個(gè)穩(wěn)定少變的值，直至來年開春積雪融化時(shí)迅速增大，全年平均值10.1%。

2.2 中層土壤水分的季節(jié)變化

從圖1可以看出，中層的30～40 cm土壤水分含量平均最小值4.1%出現(xiàn)在1月上、中旬（積雪穩(wěn)定覆蓋下凍土較深的季節(jié)），到3月份積雪融化時(shí)開始增大，在4月下旬達(dá)17.9%，增大的速度滯后于20～30 cm土層，5月上旬開始減小，6月上旬又開始增大，達(dá)最大值18.8%，6月中旬到11月中旬（7.6%）一直緩慢下降，雖然10月份降水量開始增多，但30～40 cm的土壤水分含量到11月下旬時(shí)才開始緩慢增大，到12月中旬時(shí)達(dá)8.2%，之后趨于穩(wěn)定少變，全年平均值10.8%。

中層的40～50 cm土壤水分含量平均最小值8.8%出現(xiàn)在1月上中旬（積雪穩(wěn)定覆蓋下凍土較深的季節(jié)），2月上旬就開始緩慢增大，到6月上旬達(dá)最大值23.8%，6月中旬到12月上旬（11.6%）一直緩慢下降，12月中旬略有增大（12.0%），到12月下旬時(shí)又開始減小，全年平均值15.1%。該層的水分基本上一直比其他層次的多。

中層的50～60 cm土壤水分含量平均最小值7.3%出現(xiàn)在2月中旬，2月下旬就開始緩慢增大，到6月上中旬時(shí)達(dá)最大值18.6%，6月下旬后一直緩慢下降，到2月中旬出現(xiàn)最小值，全年平均值12.9%，該層土壤水分含量?jī)H比中層的40～50 cm小。

2.3 深層土壤水分的季節(jié)變化

從圖1可以看出，深層的60～80 cm土壤水分含量平均最小值6.3%出現(xiàn)在1月中旬和2月中旬，1月和2月的土壤水分含量變化僅有0.2%，到3月上旬開始緩慢增大，6月中旬達(dá)最大值17.0%，6月下旬到12月上旬一直緩慢下降，之后趨于穩(wěn)定少變，全年平均值11.2%。

深層的80～100 cm土壤水分含量平均最小值4.7%出現(xiàn)在1月中下旬，1月至3月中旬土壤水分含量變化僅有0.4%，到3月下旬開始緩慢增大，6月下旬達(dá)最大值11.1%，7月上旬到12月下旬一直緩慢下降，之后趨于穩(wěn)定少變，全年平均值7.3%。

3 小結(jié)

（1）自然狀態(tài)下的土壤各層水分冬季（12月至2月）最小，且變幅小，春、夏季較大，秋季較小；（2）自然狀態(tài)下的土壤中層40～60 cm水分保持較好，50 cm土層水分最大，60 cm土層水分次之；（3）淺層的土壤水分年和季的變化幅度較大，對(duì)降水量的響應(yīng)較快，深層的土壤水分年和季的變化幅度較小，對(duì)降水量的響應(yīng)較慢。