论文摘要
半干旱区的土壤水分的空间变异特征是径流产生的重要影响因子，也是流域水文过程研究的重要内容之一。黄土丘陵区的土壤水分是生态系统发展的限制因子，土壤水分的空间分布是生态建设和规划的主要参考因素。本研究通过对黄土丘陵区小流域（丰富川流域）的六个典型断面土壤水分的采样测定以及研究区基本情况调查，结合地形数据（20m*20mDEM）、年均降水量、温度、蒸发量，分析研究区的土壤水分与环境因子的关系，得出环境因子与土壤水分的空间分布规律。最后结合环境因子进行丰富川小流域的土壤水分模型构建与评价。本文在系统研究土壤水分与环境因子的基础上，得出以下结论：(1)通过对研究区（丰富川流域）的土壤水分数据的野外采集，在SPSS软件中进行雨季前（2013年6月份）和雨季后（2013年11月份）的土壤水分数据基本统计分析，得出该流域土壤水分的雨季前后土壤水分随土层深度的增加而呈现出递增的趋势。雨季前不同土层土壤水分最大值介于0.2198-0.2727之间，最小值介于0.0144-0.0497之间，差距较大，不同土层的变异系数整体较大，说明流域整体的土壤水分差异较大。雨季后土壤水分最大值的变化范围在0.1324-0.2653之间，最小值的浮动范围在0.0292-0.0493之间。(2)基于不同分辨率的DEM，提取简单地形因子（坡度，坡向）和复合地形因子-地形湿度指数，对比分析不同分辨率下提取的地形因子（坡度、坡向），得出土壤水分和地形因子之间存在弱相关性；0-20cm土层深度的土壤水分受地形因子中的坡向的影响最大；并且对提取的地形湿度指数和土壤水分进行线性回归，统计雨季前、雨季后土壤水分在不同土层深度的相关系数，对比分析得出雨季前后地形湿度指数与土壤水分之间存在中等、较弱相关的结论，这主要是因为地形湿度主要反映的地形因子（坡地和汇流量）对土壤水分的影响，因此，需要综合考虑黄土丘陵区其他的环境因子（气象、土地利用类型）对土壤水分的影响。(3)对丰富川流域的定量因子中的气象因子（降雨、温度、蒸发）、地形因子（坡度、高程）进行相关性分析，得出高程与土壤水分之间在0.1水分上存在显著相关；降雨量在0.05水平上显著线性相关；不同的定性因子（坡位、坡向、土地利用类型）下台地的土壤水分最高，而峁顶的最低；对于不同坡向下土壤水分的分布，表现出阴坡（东北、东、东南）的土壤含水量高于阳坡（西、西南、南），主要是由于阳坡接受的太阳辐射较强，土壤水分蒸发也大；对于不同的土地利用类型，土壤含水量的大小依次为：沟台地>果园>坡耕地>梯田>草地>乔木林>混交林>灌木林。以上研究的土壤水分空间变异规律为黄土高原土壤水资源管理和植被自然修复及人工植被合理选择和配置提供科学的理论依据。(4)采用多元线性回归和二次曲线加权，建立土壤水分与环境因子的两种理论模型，通过模拟精度的对比，得出二次曲线加权模型是丰富川小流域土壤水分的模拟的最优模型，该模型能更好的反映土壤水分和环境因子的变化规律。