近年来,随着各种新方法、新技术的应用,针对半干旱、半湿润气候带的华北平原和黄土高原的研究中,农业生态系统水分运移模型、农田水分优化管理与调控技术等方面已取得了丰硕的成果。而对南方季节性干旱地区,尤其对坡地黄壤水分动态规律的研究较少,无法为贵州农业的可持续发展提供有力的科学依据。目前,如何提高降水的资源化水平,用好有限的水资源,降低农业生产的需水量和耗水量,已成为解决贵州季节性干旱问题的根本途径。全面地掌握贵州黄壤水分的时间变异特征及其在时间尺度上的空间变异特征,可作为解决贵州季节性干旱问题的科学依据。结合试验区的主要农作物的种植布局特点,在6.5°、9.5°和16°坡耕地上,按10.0m×4.0m的规格设置试验小区,以裸地为对照,设置了玉米—小麦套作、蔬菜—蔬菜连作两种作物种植方式,于2001年6月—2003年7月期间,用螺纹土钻每20天取0-10cm、10-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80-100cm土层的土壤样品,采用传统烘干法进行含水量测定。按照不同坡度、不同作物种植方式对土壤水分数据进行分类整理;在传统统计分析的基础上,对不同种植模式及坡度下的土壤水分时空变异特征进行研究。黄壤水分时间变异研究中,采用传统时序模型—ARMA模型进行随机模拟,Mexican Hat小波分析不同时间尺度下土壤水分振荡主周期和突变点,探索土壤水分的季节性动态特征;在黄壤水分空间变异的研究中,主要应用地统计学分析水分的垂直变异特征,依据块金值、基台值和变程等半方差函数参数判定不同种植模式和不同坡度下的结构性和随机性,以及观测区内变量的最优无偏估计。主要研究成果如下:(1)贵州黄壤水分随季节性变异幅度大,夏、秋季水分补给充足,冬、春季水分易于缺失。土壤含水率在不同土层内呈较一致的周期性波动。夏、秋季土壤水分处于正相位,土壤有充足的水分补给,含水率较高;春季蒸发量不稳定,大量水分随耕作与作物移栽等活动而散失,水分距平值常处于负相位,含水率缺失或平衡;冬季蒸发较低,但降水量小于蒸发量,含水率缺失。降水和蒸发的不平衡性是导致黄壤水分季节性动态变化的主要因素。(2)贵州黄壤水分在垂直剖面上的分布差异大,受季节更替影响大。随土层深度的增加,含水率明显升高。不同种植模式下,0-10cm和80-100cm土层受随机因素影响较大,土壤空间变异程度高。10-80cm土层人为干扰较少;不同坡度下,0-10cm土层受到随机因素和结构因素共同影响,土壤空间变异程度最大。20-80cm土层属弱空间变异范围,受结构性因素影响较大。80-100cm土层,结构比最小。土壤各层段整体表现出随季节上下震荡的趋势,即夏、秋季水层上移,含水率升高,春、秋季水层向下震荡,含水率降低。表层土壤疏松,保水性差,水分易于下渗,而下层土壤粘度高,通透性差,不利于水分的上下运输,是导致土壤剖面空间变异的主要因素。(3)外界环境一定的条件下,种植模式和坡度是黄壤水分时空变异的重要影响因素。不同坡度下,土壤含水率表现为9.5°＞16°＞6.5°,突变点多发生在春、夏季。在空间变异分析中,6.5°坡度中20-100cm土层水分波动较大,20-40cm和80-100cm土层内水分无明显变异。试验观测地土壤机械组成差异是导致这种异常现象的主要原因,6.5°黄壤剖面的粘粒含量高出9.5°和16°黄壤29%以上,为极重粘土,严重制约了土壤水分入渗与蓄持。作物的种植加剧了黄壤水分的运动与变异,表现为玉麦＞裸地＞蔬菜,玉麦模式下的土壤含水率在进行时序分析时表现出强烈的变异特征,突变点多发生在春、秋季。在空间变异分析中,裸地采用的是Gaussian模型,其表层属中等空间相关,空间变异受随机因素和结构因素的共同作用。蔬菜、玉麦分别采用的Spherical、Exponential模型,表层土壤都表现强烈的空间相关性,受随机因素影响较大。各作物种植方式之间,各类作物生物量具有差异,加之耕作管理措施的不同,造成黄壤水分含量的数量变异。