不同植被類型對(duì)毛烏素沙地背風(fēng)坡土壤水分時(shí)空變化的影響

　　要：在陜西省神木市毛烏素治沙造林基地，選取固定沙丘背風(fēng)坡4種典型植被為對(duì)象，利用CNC503DR型中子儀對(duì)0～300cm土壤水分進(jìn)行測(cè)定，分析不同植被類型條件下固定沙丘背風(fēng)坡土壤水分特征。結(jié)果表明：1)在植被類型上，固定沙丘背風(fēng)坡0～300cm剖面平均土壤含水量表現(xiàn)為草地>紫穗槐>長(zhǎng)柄扁桃>沙柳;在季節(jié)變化上整體表現(xiàn)為，秋季>夏季>春季(2018年)、春季>夏季>秋季(2019年)。2)背風(fēng)坡土壤剖面上土壤水分存在明顯的分層結(jié)構(gòu)，可將0～300cm分為0～50、50～100、100～200cm和200～300、50～300cm各土層植被類型間土壤水分存在顯著差異(P<0.05)。3)0～50cm土層時(shí)間變系數(shù)較大，隨著土層深度增加土壤水分時(shí)間變異系數(shù)逐漸減小;4種植被類型垂直變異系數(shù)夏秋季較大，春季較小;時(shí)間穩(wěn)定性表現(xiàn)為沙柳>草地>長(zhǎng)柄扁桃>紫穗槐。4種植被類型0～300cm土層平均土壤含水量無顯著差異，草地、長(zhǎng)柄扁桃和沙柳土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性較強(qiáng)，合理的林草空間搭配有利于該區(qū)背風(fēng)坡土壤水分的保持。

　　本文源自趙鑫; 辛一凡; 張應(yīng)龍; 朱超; 鄭云珠; 田曉飛; 孫樹臣; 翟勝， 西北林學(xué)院學(xué)報(bào) 發(fā)表時(shí)間：2021-05-21《西北林學(xué)院學(xué)報(bào)》是原西北林學(xué)院主辦的林業(yè)科學(xué)綜合性學(xué)術(shù)期刊，1984年創(chuàng)刊。1999年由于學(xué)校合并，現(xiàn)由西北農(nóng)林科技大學(xué)主辦。辦刊宗旨：以馬列主義為指導(dǎo)，堅(jiān)持四項(xiàng)基本原則，貫徹理論聯(lián)系實(shí)際和“雙百”方針，為促進(jìn)學(xué)術(shù)交流，發(fā)展學(xué)科理論，推動(dòng)科技進(jìn)步，為提高林業(yè)科技水平服務(wù)。

　　關(guān)鍵詞：毛烏素沙地;植被類型;土壤水分;時(shí)空變化

　　土壤水分是土壤-植被-大氣連續(xù)體(SPAC)中水循環(huán)的重要組成部分，其動(dòng)態(tài)變化反映了地表水的能量通量及植被根系耗水特征[1]。較低的土壤水分會(huì)抑制種子發(fā)芽、植被正常的生長(zhǎng)、耗水[2]，但不同的植被類型對(duì)土壤水分的需求量不同，導(dǎo)致各植被類型下土壤水分特征存在較大差異[3]。這些土壤水分特征又會(huì)影響植被的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而影響植被的恢復(fù)和生態(tài)環(huán)境的改善，特別是干旱、半干旱地區(qū)，土壤水分已成為植被恢復(fù)與重建的主要生態(tài)限制因素[4]。

　　毛烏素沙地地處半干旱地區(qū)，風(fēng)沙劇烈，沙丘廣布，蒸發(fā)量較大，生態(tài)環(huán)境脆弱[5]。多年來，人們進(jìn)行了退耕還林還草、封山禁牧、人工林建設(shè)等恢復(fù)措施，生態(tài)環(huán)境得到有效改善。然而，有研究發(fā)現(xiàn)單一或大規(guī)模人工林不合理的配置會(huì)導(dǎo)致天然降水無法滿足植被生長(zhǎng)對(duì)土壤水分的需求，各人工林均出現(xiàn)不同程度的土壤水分虧缺現(xiàn)象[6]，進(jìn)而產(chǎn)生人工林生長(zhǎng)緩慢(如“小矮樹”)、土層干燥化等新問題，不利于人工林可持續(xù)發(fā)展，阻礙了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境恢復(fù)。為此，許多學(xué)者從植被恢復(fù)對(duì)土壤水分的影響等方面進(jìn)行大量研究，并取得一些重要的成果[7-9]，土地沙漠化現(xiàn)象也得到進(jìn)一步的控制。然而毛烏素沙地內(nèi)部各區(qū)域的氣候、沙丘類型、植被類型、地形等多種影響要素不同，土壤水分時(shí)空變化特征也存在差異，但在小尺度研究中植被類型及根系結(jié)構(gòu)仍是沙地土壤水分變化的主導(dǎo)因素[10]，所以深入了解特定區(qū)域土壤水分條件下適宜何種固沙植被配置模式，對(duì)今后該區(qū)植被生態(tài)恢復(fù)具有現(xiàn)實(shí)意義。本研究在毛烏素沙地東南緣陜西省神木市生態(tài)協(xié)會(huì)治沙造林基地內(nèi)選擇固定沙丘背風(fēng)坡建立土壤水分定位觀測(cè)點(diǎn)，連續(xù)監(jiān)測(cè)天然草地及人工長(zhǎng)柄扁桃、紫穗槐、沙柳4種植被類型下0～3m土壤含水量，共計(jì)測(cè)定16次，分析固定沙丘背風(fēng)坡不同植被類型下土壤水分時(shí)空變化特征，以期為該區(qū)植被優(yōu)化配置及生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性建設(shè)提供理論依據(jù)。

　　1材料與方法

　　1.1研究區(qū)概況

　　研究區(qū)位于毛烏素沙地東南緣陜西省神木市生態(tài)協(xié)會(huì)毛烏素治沙造林基地(38°53′N，109°22′E，海拔1250～1280m)，地處毛烏素沙地與黃土高原過渡區(qū)域，水蝕風(fēng)蝕較嚴(yán)重。氣候類型為半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫6～9℃，≥10℃積溫2500～3645℃，無霜期130～160d;多年平均降水量400～450mm，一般情況下多雨年為少雨年的2～3倍，其中7-9月降水量約占全年降水量的60%～70%，且降水年際變化大。土壤類型為固定風(fēng)沙土，有機(jī)質(zhì)含量較低，土壤貧瘠。植被類型主要包括長(zhǎng)柄扁桃(Amygdaluspedunculata)、紫穗槐(Amorphafruticosa)、沙蒿(Artemisiadestero-rum)、沙柳(Salixpsammophila)和狗尾草(Setar-iaviridis)等。

　　1.2研究方法

　　土壤水分定位監(jiān)測(cè)，選擇固定沙丘背風(fēng)坡4種典型植被(表1)為研究對(duì)象。為避免植被交匯區(qū)不同植被對(duì)土壤水分的交互影響，分別在4種植被樣地的中線位置由坡頂至坡底按照間隔3m的距離進(jìn)行樣點(diǎn)布設(shè)，每種植被條件下布設(shè)3根3m長(zhǎng)中子管，用以監(jiān)測(cè)0～3m范圍內(nèi)土壤水分。于2018年3月至2019年10月利用北京超能科技公司生產(chǎn)的中子儀(CNC503DR)進(jìn)行剖面土壤水分的測(cè)定，并依據(jù)校準(zhǔn)曲線進(jìn)行土壤體積含水量的計(jì)算，其中0～1m內(nèi)每隔10cm測(cè)定1次，1～3m內(nèi)每隔20cm測(cè)定1次，每月測(cè)定1次，共測(cè)定16次。氣象數(shù)據(jù)由小型全自動(dòng)氣象站自動(dòng)監(jiān)測(cè)，包括大氣降水、溫度、濕度、風(fēng)速等。

　　1.3數(shù)據(jù)處理

　　1.3.1變異系數(shù)采用垂直變異系數(shù)來分析不同植被類型土壤水分的空間變化特征[11]。CV=δμ×100%(1)式中：δ為標(biāo)準(zhǔn)差，μ為均值。

　　1.3.2相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差

　　相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差反映了采樣點(diǎn)土壤含水量在時(shí)間上的穩(wěn)定程度，其值越小說明樣點(diǎn)穩(wěn)定性越強(qiáng)[12]。計(jì)算公式為：δi=1m∑mi=1Sij-SjSj(2)σδ()i=1m-1∑mi=1槡()δij-δi2(3)式中：Sij為樣點(diǎn)i在j時(shí)刻的土壤含水量;Sj為j時(shí)刻的平均土壤含水量;m為研究土壤水分測(cè)定的次數(shù);δij為樣點(diǎn)i在j時(shí)刻土壤含水量相對(duì)差分值;δi為樣點(diǎn)i在整個(gè)研究期間的平均相對(duì)差分值;σ(δi)為樣點(diǎn)i的相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差。

　　條形圖和柱狀圖在Origin完成，采用Excel2016計(jì)算各樣點(diǎn)土壤體積含水量及其相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差，在SPSS23.0軟件中的單因素方差分析統(tǒng)計(jì)不同植被類型下土壤含水量的平均值差異，并用Duncan多重比較差異顯著性(P<0.05)。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1不同植被類型下土壤水分時(shí)間變化特征

　　2018年降水量為596.8mm，高于該地區(qū)多年平均降水量最大值450mm，7-9月降水量高達(dá)404.1mm，占全年總降水量68%;而2019年降水量為276mm，遠(yuǎn)低于該地區(qū)近多年平均降水量，7-9月降水量?jī)H164.1mm，占全年總降水量58%(圖1)。

　　監(jiān)測(cè)期內(nèi)3-5月，4種植被條件下土壤含水量整體呈減小趨勢(shì)。隨著雨季到來，6-8月4種植被條件下平均土壤含水量增加，但土壤水分變化趨勢(shì)存在差異。2019年9-10月，植物生長(zhǎng)緩慢，土壤蒸發(fā)及植被蒸騰作用減弱，土壤水分變化穩(wěn)定，而2018年9-10月降水量較多，4種植被類型下土壤含水量呈增加趨勢(shì)，表明該時(shí)期降水對(duì)土壤水分的補(bǔ)給高于土壤水分散失。本研究中4種植被類型土壤含水量季節(jié)變化2018年整體表現(xiàn)為，秋季(9-10月)>夏季(6-8月)>春季(3-5月);2019年則表現(xiàn)為，春季(3-5月)>夏季(6-8月)>秋季(9-10月)。

　　不同時(shí)期4種植被類型下平均土壤含水量在垂直分布上波動(dòng)較大(圖2)，其波動(dòng)是氣候、植被、土壤及地形等自然條件的綜合反應(yīng)[13-14]。2018、2019年3-5月(圖2a、d)，隨著太陽輻射的增強(qiáng)及土壤溫度的升高，植被由休眠期過渡為生長(zhǎng)初期，土壤蒸發(fā)及植被蒸騰能力逐漸增強(qiáng)，0～100cm土壤含水量有不同程度的下降趨勢(shì);同時(shí)此期間降水量較少(2018年73.4mm，2019年64mm)，對(duì)深層土壤水分補(bǔ)給微弱，因此200cm以下草地、長(zhǎng)柄扁桃和沙柳土壤水分較穩(wěn)定;6-8月(圖2b、e)，降水使0～20cm土壤水分上升，此時(shí)植被蒸散耗水量到達(dá)較高水平時(shí)期，故20～100cm土壤水分出現(xiàn)不同程度的減小，土壤含水量較低。2018年9-10月與2019年9-10月相比(圖2c、f)，4種植被類型下土壤含水量及變化幅度存在較大差異，這可能與降水量的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)。

　　2.2不同植被類型下土壤水分空間分布特征

　　不同植被類型下土壤含水量在0～300cm垂直方向上存在一定差異，且隨著土層深度增加差異越大(圖3)。0～50cm土壤含水量呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，各植被土壤含水量相差不大(均值差0.26%～0.8%)。50～100cm土壤含水量整體呈減小趨勢(shì)，其中草地土壤含水量較大(均值為6.18%)。100～200cm長(zhǎng)柄扁桃、沙柳和紫穗槐土壤含水量變化較穩(wěn)定，草地土壤含水量隨土層加深先增大后減小。200～300cm紫穗槐土壤含水量變化迅速，隨土層深度增加而增大。

　　有序聚類法作為數(shù)理統(tǒng)計(jì)中研究“物以類聚”的一種方法不僅可以減少主觀因素，還能使分類結(jié)果不會(huì)打亂樣本次序仍然能保持深度上的排序[15]，因此利用有序聚類法對(duì)固定沙丘背風(fēng)坡不同植被類型下土壤水分剖面進(jìn)行聚類分層，當(dāng)最優(yōu)分割數(shù)為4時(shí)誤差函數(shù)圖趨于平緩[16]。結(jié)合有序分類結(jié)果和土壤含水量變化(圖3)將0～300cm土層分為0～50、50～100、100～200、200～300cm(圖4)。

　　4種植被類型土壤含水量在0～50cm監(jiān)測(cè)期波動(dòng)較大且變化趨勢(shì)大致相同(圖4a)。2018、2019年3-6月土壤蒸發(fā)及植被蒸騰作用逐漸增強(qiáng)，但此時(shí)土壤水分得到補(bǔ)給較少，土壤水分逐漸下降，其中6月4種植被類型土壤含水量較低(2a平均值草地3.16%、長(zhǎng)柄扁桃2.11%、沙柳2.11%、紫穗槐2.64%)。2018年7-9月4種植被類型土壤含水量逐漸減少，而2019年同時(shí)期土壤含水量先增加后減小，這可能與2018年較多的降水促進(jìn)了土壤含水量增加，導(dǎo)致植被蒸散耗水量增大有關(guān);10月因植被蒸騰作用減弱及持續(xù)降水土壤含水量再次上升。

　　隨著土層深度增加，降水入滲量逐漸減少，植被根系耗水能力減弱，4種植被類型下土壤含水量在50～100cm變化趨勢(shì)波動(dòng)減緩(圖4b)。100～200cm長(zhǎng)柄扁桃、沙柳和紫穗槐土壤含水量整個(gè)監(jiān)測(cè)期內(nèi)較低(圖4c)。200～300cm4種植被類型土壤含水量均有所增加(圖4d)。草地和紫穗槐土壤含水量波動(dòng)較大，紫穗槐土壤含水量均高于其他3種植被。以上分析表明不同植被類型在相同土層中土壤水分變化趨勢(shì)相對(duì)一致，但在不同土層之間各植被類型下土壤水分大小及變化幅度存在較大差異。

　　由表2可知，4種植被類型0～300cm土層平均土壤含水量大小為草地>紫穗槐>長(zhǎng)柄扁桃>沙柳，且植被間土壤含水量無顯著差異(P>0.05)。對(duì)于同一土層不同植被類型而言，0～50cm4種植被類型下土壤含水量之間均不顯著(P>0.05);50～200cm草地土壤含水量較高且與長(zhǎng)柄扁桃、沙柳和紫穗槐之間差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)，而沙柳、紫穗槐和長(zhǎng)柄扁桃三者間無顯著差異(P>0.05);200～300cm紫穗槐土壤含水量較高且與其他3種植被類型下土壤含水量之間均差異顯著(P<0.05)。

　　2.3不同植被類型下土壤水分的時(shí)空變異系數(shù)及時(shí)間穩(wěn)定性

　　監(jiān)測(cè)期內(nèi)4種植被類型下土壤水分時(shí)間(季節(jié))變異系數(shù)(均值29.85%～35.91%)均為中等變異，整體上隨著土層深度增加而降低(圖5)。0～50cm4種植被類型下土壤水分變異系數(shù)較大;隨著土層深度增加，降水、土壤蒸發(fā)及根系耗水作用對(duì)土壤水分影響減小，4種植被類型下土壤水分變化較穩(wěn)定，因此50～100cm土壤水分變異系數(shù)逐漸減小;100～200cm草地、長(zhǎng)柄扁桃和沙柳變異幅度較穩(wěn)定，而200～300cm4種植被類型下土壤水分變異系數(shù)呈現(xiàn)出不規(guī)則的變化趨勢(shì)，其中紫穗槐變異幅度最大。4種植被類型平均土壤水分變異系數(shù)大小為紫穗槐(35.91%)>長(zhǎng)柄扁桃(31.51%)>草地(31.12%)>沙柳(29.85%)。雖然沙柳土壤水分時(shí)間(季節(jié))變異系數(shù)較小，但其土壤含水量較低，表明沙柳條件下土壤水分長(zhǎng)期處于一種被高損耗狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致土壤水分失衡。

　　2018、2019年不同植被類型土壤含水量變異系數(shù)差異較大(圖6)。在季節(jié)上，草地、長(zhǎng)柄扁桃和沙柳垂直變異系數(shù)表現(xiàn)為夏季>秋季>春季，紫穗槐垂直變異系數(shù)表現(xiàn)為秋季>夏季>春季。隨著時(shí)間變化各植被類型垂直變異系數(shù)依次是草地<沙柳<長(zhǎng)柄扁桃<紫穗槐。紫穗槐垂直變異系數(shù)隨著時(shí)間波動(dòng)最大，介于37%～87%，屬中等變異。總的來說，4種植被類型垂直變異系數(shù)夏秋季較大，春季較小，紫穗槐土壤水分垂直變異系數(shù)變化較大。

　　不同植被類型0～300cm土壤含水量平均相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差大小依次為紫穗槐>長(zhǎng)柄扁桃>草地>沙柳(表3)，沙柳土壤含水量時(shí)間穩(wěn)定性較強(qiáng)，而紫穗槐土壤含水量時(shí)間穩(wěn)定性較差。相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差多重比較表明，0～50cm紫穗槐土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性顯著低于長(zhǎng)柄扁桃和沙柳(P<0.05)，而200～300cm土層內(nèi)則相反;50～100cm4種植被類型之間土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性無顯著差異(P>0.05)。100～200cm草地土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性顯著高于長(zhǎng)柄扁桃、沙柳和紫穗槐(P<0.05)，而長(zhǎng)柄扁桃、沙柳和紫穗槐三者間無顯著差異(P>0.05)。總的來說草地、長(zhǎng)柄扁桃和沙柳間土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性差異性較小，而與紫穗槐間均顯著差異(P<0.05)。

　　3結(jié)論與討論

　　3.1結(jié)論

　　2018、2019年4種植被類型下土壤含水量在春季、秋季存在較大差異，2018年4種植被類型0～300cm剖面平均土壤含水量季節(jié)變化整體表現(xiàn)為秋季>夏季>春季;2019年表現(xiàn)為春季>夏季>秋季。

　　4種植被類型下0～300cm土壤含水量表現(xiàn)為草地>紫穗槐>長(zhǎng)柄扁桃>沙柳。其土壤含水量在不同土層中也存在較大差異，50～200cm草地土壤含水較高且與其他3種植被類型差異顯著;200～300cm紫穗槐土壤含水量較高且變幅較大，并與其他3種型植被類型差異顯著。

　　4種植被類型下土壤水分時(shí)間(季節(jié))變異系數(shù)在0～50cm土層較大，各土層時(shí)間(季節(jié))變異系數(shù)隨土層深度增加而降低;其土壤水分垂直變異系數(shù)在夏秋季較大，春季較小;相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差表現(xiàn)為沙柳(0.13)<草地(0.14)<長(zhǎng)柄扁桃(0.15)<紫穗槐(0.26)，沙柳、草地和長(zhǎng)柄扁桃土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性較強(qiáng)，紫穗槐土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性較差。

　　3.2討論

　　3.2.1影響不同植被類型土壤水分時(shí)空變化的因素在沙地生態(tài)建設(shè)和植被恢復(fù)過程中，良好的植被配置可提高降水的利用率，并能使水分在SPAC系統(tǒng)中達(dá)到一種良好的平衡狀態(tài)，從而有利于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[17]。降水是研究區(qū)土壤水分重要的補(bǔ)給來源，在半干旱地區(qū)淺層土壤處于大氣圈水分交流臨界面，受隨機(jī)性降水補(bǔ)給和土壤蒸發(fā)交替影響劇烈，土壤水分變化迅速[18]，4種植被類型0～50cm土壤水分較高且波動(dòng)較大。在50～100cm土層中，長(zhǎng)柄扁桃、沙柳和紫穗槐土壤含水量逐漸減小，這可能是因?yàn)樯蠈用懿嫉母祵?duì)土壤水分入滲具有一定的阻滯作用，同時(shí)該層灌木根系吸水也會(huì)導(dǎo)致土壤水分的減少。張晨成等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶的灌木林地，深層土壤(100cm以下)長(zhǎng)時(shí)間降水補(bǔ)給較少，長(zhǎng)期的根系耗水導(dǎo)致下層土壤含水量降低，加之風(fēng)沙土土壤毛管空隙發(fā)育較差，土壤持水能力較弱，易形成土壤干層，這與本研究中長(zhǎng)柄扁桃、沙柳和紫穗槐在100～200cm土壤含水量較低的結(jié)果相似。200～300cm土層紫穗槐土壤含水量迅速增加，一方面是因?yàn)樽纤牖逼碌姿直O(jiān)測(cè)點(diǎn)地勢(shì)低洼，當(dāng)發(fā)生強(qiáng)降水時(shí)，受坡度和重力影響，水分以地表徑流和壤中流的方式匯集坡地低洼處，然后再垂直下滲，補(bǔ)給深層土壤水分;另一方面，毛烏素沙地東南緣地下水深埋3～20m[20]，而本研究測(cè)定土壤水分深度為3m，加之紫穗槐坡底海拔較低(比其他植被類型低2～8m)，深層土壤水分更容易受到地下水影響，所以200～300cm土層中紫穗槐土壤含水量相對(duì)其他3類植被類型土壤含水量較高。總的來說，由于降水、地形、植被類型、根系分布、蓋度等因素差異[21-22]，導(dǎo)致不同植被類型0～300cm各土層土壤水分對(duì)外界因素有不同的響應(yīng)，其平均土壤水分表現(xiàn)為草地>紫穗槐>長(zhǎng)柄扁桃>沙柳。從不同季節(jié)上土壤含水量變化看，本研究中4種植被類型下土壤含水量在春、秋季節(jié)差異較大，秋季>夏季>春季(2018年)、春季>秋季>夏季(2019年)。這是因?yàn)樵?018年秋季多發(fā)生持續(xù)性降水，土壤水分可得到較大的補(bǔ)給，此階段植被處于生長(zhǎng)后，蒸散作用能力降低，進(jìn)入穩(wěn)定期的土壤水分變化較小(11月至次年3月)，導(dǎo)致翌年春季土壤水分較高。

　　3.2.2影響不同植被類型時(shí)空變異及時(shí)間穩(wěn)定性的因素從不同植被類型土壤水分時(shí)間變異系數(shù)來看，0～50cm土層4種植被類型土壤水分變異系數(shù)較大，200～300cm土層變異系數(shù)較小，主要是因?yàn)樵摰貐^(qū)0～50cm土壤水分輸入方式多以隨機(jī)性和間斷性的降水為主，植被強(qiáng)烈的蒸散耗水是土壤水分輸出的主要過程，這2種因素使該層土壤水分呈不連續(xù)的脈動(dòng)狀態(tài)，而200～300cm土層受淺層土壤保護(hù)受外界因素較小，因此各植被類型時(shí)間變異系數(shù)隨著土層深度增加而減小。另外，中子在土壤表層的外溢所導(dǎo)致的土壤含水量的測(cè)定誤差也可能是土壤水分變異系數(shù)較大的重要原因之一[23]。不同植被類型下土壤水分垂直變異系數(shù)整體上夏秋季較大，春季較小，這與伍永秋等[24]研究毛烏素沙地南緣各沙丘土壤水分垂直變異系數(shù)夏季>秋季>春季結(jié)果相似，表明該地區(qū)夏季0～300cm各土層土壤水分差異較大，而這種差異是由各剖面土層土壤水分對(duì)降水、不同植被類型、蒸散發(fā)等因素不同的響應(yīng)造成的。沙地土壤水分時(shí)間穩(wěn)定的表現(xiàn)為沙柳>草地>長(zhǎng)柄扁桃>紫穗槐，有研究發(fā)現(xiàn)土壤含水量越低時(shí)間穩(wěn)定性越強(qiáng)[25]，這可能是沙柳0～300cm土壤含水量平均相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差低于長(zhǎng)柄扁桃、紫穗槐和草地的主要原因。然而0～50cm土層和50～100cm土層相對(duì)差分標(biāo)準(zhǔn)差并沒有隨著土壤含水量變化出現(xiàn)明顯的梯度，說明土壤水分時(shí)間穩(wěn)定性不僅受土壤水分自身?xiàng)l件的影響，還與降水、溫度和根系結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)[26-27]。