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土壤水分是黄土高原水资源的重要组成成分,研究小流域尺度上土壤水分的空间变异有助于促进干旱和半干旱地区水资源可持续管理和生态恢复,对于进一步了解土壤水分规律以及量化特定区域的生态水文过程也具有非常重要的意义。本研究以山西寿阳县三眼井小流域为研究对象,采用经典统计学、地统计学、GIS等方法,探讨了该流域雨季前和雨季后土壤水分在水平和垂直方向(0-300cm)的空间变异规律,并评价所选择的环境因子对不同土层(0-20,20-160,160-300cm)土壤含水量的影响(土地利用类型,地形和地貌),以期为该区以及其它类似地形条件下土壤水分的估值和生态建设提供科学依据。本研究得出的主要结论有：(1)该流域土壤水分的水平分布特征分析结果表明：从经典统计分析结果来看,雨季前与雨季后三眼井小流域不同土层深度的土壤含水量均表现为中等变异；从地统计分析结果来看,不同季节的基台值和变程有一定的差异,基台值与变程随土壤水分的增加呈现出增加的趋势,土壤水分增加被土地利用和地形因子影响作用的增强所掩盖；梯田的层状分布和微地形的存在削弱了土壤水分在水平方向上空间相关性；雨季前与雨季后水平方向变程范围在19m-102m之间,增加采样密度能增加土壤水分的空间结构信息。(2)该流域土壤水分的垂直分布特征分析结果表明：从经典统计分析结果来看,雨季前后三眼井小流域0-300cm土壤水分剖面的分布表现出弱变异与中等程度变异；从地统计分析结果来看,雨季前不同土地利用类型和不同坡位对土壤水分垂直变异影响程度依次为荒草地>林地>退耕地>耕地,梁>沟谷；坡度对其没有呈现出明显的相关性；同时得出雨季前不同土地利用和地形条件下土壤水分的基台值、变程均小于雨季后；从综合聚类分析结果来看,位于沟道中的梯田土壤水分最高且垂直变化平缓,这种类型在该流域中最多(雨季前58个,雨季后80个)；林地土壤剖面含水量处于较低水平,其中土壤水分垂直变化类型有下降型和平缓型；退耕地和荒草地大部分处于中等水平,具有不同的垂直变化类型；在雨季前与雨季后,该流域均不存在土壤剖面含水量为低水平但垂直变化呈增加趋势的样点。(3)多元线性回归分析结果也显示土地利用对不同土层的平均土壤含水量有显著影响(0-20cm,20-160cm和160-300cm),土壤含水量从高到低依次为梯田>退耕地>荒草地>林地。在整个剖面平均土壤含水量和坡度之间呈显著负相关(P<0.05)。雨季前,地貌显著影响土壤表层土壤含水量(0-20cm),但在雨季后,地貌显著影响整个剖面土壤含水量,梁上土壤含水量低于沟底。海拔仅在雨季后显著影响土壤含水量。