土壤水很大程度上参与了土壤内进行矿物质的风化、有机化合物的合成和分解等许多物质转化过程。了解土壤水在土壤中的变化、运移机理对土壤的形成过程以及制定农业措施具有重要意义。目前对于土壤水分运动规律的研究,土壤温度数据采集器对土壤温度和湿度大多采用确定性模型来进行预测预报,由于空间变异的作用,在时间上其结构特征是否稳定或如何变化,对于水分运动的监测和预报有很大影响。因此,研究土壤水分在空间的分布规律及时间稳定性,对提高土壤水分运动研究水平至关重要。
2 小流域治理
土壤水分不仅是土壤侵蚀过程、植物生长和植被恢复的主要影响因素.也是土地评价的重要指标。在一个流域内,土壤水分分布因地形部位、地貌特征及植被类型而变化。通过对不同坡度、坡向、植被类型和生物量影响下的土壤水分进行测定,可以掌握该地区土壤水分地理分布规律与垂直变化规律,客观评价该地区土壤水分盈亏状况,为配置各项水土保持治理措施,指导农业生产、植被恢复和土地利用,实现小流域的综合治理,提高流域生产力,也为解决流域综合治理与开发中面临的生态环境改善、区域持续发展及农林草建设等问题提供了必要的理论依据。
3 农业灌溉
利用灌溉决策软件指导农田灌溉管理时,首先要考虑田间土壤水分的空间分布特性对采样点观测值的影响。根据土壤水分特性的空间分布规律来确定观测管在田间位置,可以提高灌溉决策度[35]。因此,研究土壤水分的空间分布特性对于农田灌溉中实施土壤水分的动态监测,根据有代表意义的土壤含水量值点进行田间灌溉决策管理,提高决策系统的精度,科学地指导灌溉,提高农田水分的利用率和作物产量是很重要的。
4 水土保持和生态环境恢复
荒漠绿洲内靠天然降水和地下水维持的天然植被和人工林的稳定性与土壤含水量密切相关。土壤水分对土壤侵蚀、溶质迁移和土壤-大气之间相互作用等水文过程以及土壤形成演替,从而导致流动沙丘、半固定沙丘与固定沙丘之间相互转化。
在干旱、半干旱地区由于降水,且季节分配不均匀,蒸发强烈,土壤水分动态一直是该地区水分的研究重点之一。近年来,有关学者对甘肃张掖绿洲-荒漠交错带沙丘土壤水分时空动态变化规律和生态垫覆盖下的沙丘土壤水分进行了研究,在揭示各种沙丘土壤水分时空变化规律的同时,也为沙地植被的保护和重建以及沙丘综合整治、恢复和开发利用探索新的模式[36]。姚月锋等利用经典统计学与地统计学相结合的方法,对沙柳林地表层土壤水分空间异质性研究,揭示不同林龄沙柳林地表层土壤水分变异的程度及沙柳土壤水分空间异质性随林龄变化的规律,为该区水土保持、荒漠化防治及生态环境恢复提供科学依据。
展 望
由于具有多学科交叉的特点,新的理论和方法不断引入土壤水分空间变异的研究,使得土壤水分时空变异研究范围、深度和精度都有了较大的提高,同时使其应用空间也扩展到了更宽广的领域。但很多方法在土壤水分时空变异研究领域还不是很成熟,处于探索阶段,尚需做进一步深入探讨,另外在多种方法的结合方面还有进一步拓展的空间。
由于黄土高原水土流失严重、且干旱缺水,关于土壤水分时空分布的研究成果多集中在这一地区。随着经济的发展和人类活动的加剧,以长江流域为代表的南方地区水土流失愈加严重,水土资源供需矛盾日益突出。因此,进一步挖掘地质统计学在南方坡地土壤水分时空分布中研究的潜力,借助先进的计算机手段和数学方法,必将为长江流域坡地水土资源优化利用和退化生态系统植被恢复提供科学的土壤水分基础资料。