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土壤水分是北京土石山区植被生长的主要限制因素,是影响植被生长、发育的关键因子。掌握北京山区坡面尺度土壤水分时空动态变化特征,对于北京土石山区林水关系精细化解析及其管理具有重要意义。本实验以北京鹫峰国家森林公园人工侧柏林地坡面为研究对象,在对地形、林木、水土保持工程措施等详细调查的基础上,在40m×50m坡面共布设30个土壤水分观测点位,分10cm间隔分层观测,观测深度为50～70cm深。于2014年8月～2016年3月共进行了 38次土壤水分观测。利用经典统计学和地统计学方法揭示坡面尺度土壤水分时空变化及其影响因素,得到以下主要结论:(1)坡面平均土壤水分在0～50cm深度范围内随深度的增加明显增加,各层土壤水分含量平均值变化范围为12.8±6.8%至24.8±6.0%间变化,全剖面土壤水分含量平均值为21.97±5.9%。空间上的土壤水分变异系数与均值呈显著线性负相关关系。(2)坡面土壤水分随降雨而变化,但其空间分布格局表现出很强稳定性特征,随深度增加土壤水分空间分布格局越加趋向稳定,各土层土壤水分秩相关系数平均值在0.72～0.83变化,全剖面为0.75。采用相对差分分析方法,筛选出土壤水分代表性观测点,其土壤水分含量和坡面各层土壤水分均值相关性强,r2为0.94±0.03,故利用代表性观测点可以很好地预测坡面各层、全剖面土壤平均水分。(3)选择2015年夏季暴雨前后土壤水分观测数据,分析土壤水分空间格局对降水响应。研究表明:降雨前后土壤蓄水量和各层含水量块基比在0.05%～18.23%间,表现出强烈空间自相关性,土壤水分的空间变异格局主要是由结构性因素引起。夏季干旱期土壤水分空间自相关范围(变程)随土层加深而变大,0～10cm表层土壤变程为8.87m,10～50cm层土壤变程为13.33±1.04m。暴雨后0～10cm表层土壤水分变程增大至21.33m,强降水显著增大了表层土壤水分空间自相关范围。(4)基于观测期38次观测数据均值的统计分析表明:整体表现为坡上>坡中>坡下,蓄水量分别为 144.12±31.10mm、136.84±45.59mm、和 128.53±19.01mm,不同坡位土壤水分蓄水量无显著差异(p>0.05),但微地形对土壤水分的空间分布有显著影响。台阶地、阶地陡坎、缓坡地及陡坡地土壤蓄水量分别为152.85±26.46mm、92.38±1.84mm、137.45±23.99mm、118.73±10.23mm,台阶地和缓坡地的蓄水量显著大于阶地陡坎及陡坡地(p<0.05),水土保持工程措施对土壤水分的空间分布格局具有重要影响。距离树木越近,土壤蓄水量越低,土壤水分观测点离树距离为0.5m、1.0m、1.5m处时,土壤蓄水量分别为128.11±24.87mm、134.87±31.59mm、149.56±44.31mm,但不同离树距离之间土壤蓄水量并无显著差异(p>0.05)。