岷江上游干旱河谷區位于青藏高原東緣，是我國典型的生態脆弱區，自然環境十分惡劣，土壤水分嚴重匱乏.岷江上游是我國西部經濟的重要支撐點其生態環境的惡化不僅威脅著成都平原，甚至會危及長江中下游地區的穩定與繁榮.為改變該區惡劣的生態環境，國家提出退耕還林還草政策.但由于該區土壤水分嚴重虧缺，致使苗木成活率很低，因此，有關土壤水分的研究成為該區植被恢復和生態環境改善的關鍵.目前，有關該區土壤水分的研究報道較為少見，特別是農林交錯區土壤水分的研究尚未見報道.本文以岷江上游花椒地/林地邊界為研究對象，在坡面尺度上對垂直于邊界的土壤水分的邊界影響域進行研究，探索不同時間條件下土壤水分的邊界影響域范圍，以指導當地的農林業生產，為退耕還林還草計劃的實施提供科學依據。

2.1　自然概況

      研究區為岷江上游的四川省茂縣(103°51′~103°57′E，30°37′~30°45′N).該地區屬高原型季風氣候，干燥多風，干濕季節交替明顯，年均氣溫11.2℃，年降水量494.8 mm，年蒸發量1 355.7 mm.區內地貌為高山峽谷，新構造運動強烈。由于特殊的地貌和大氣環流的共同作用，使得該區“焚風效應”顯著.研究區土壤主要為褐土。本研究所選樣地位于茂縣鳳儀鎮，海拔1 858 m，是岷江上游干旱區代表地段。

2.2　研究方法

2.2.1試驗設計　

      選取有代表性的花椒地/林地邊界和無邊界影響的對照樣地.樣地均設在坡面上，花椒地/林地邊界上側為油松(Pinus tabulaeformis)2華山松(Pinus armandii)人工混交林，樹高約7 m，平均胸徑8~10 cm，總蓋度約0.5：下側為花椒地，株高約2 m，總蓋度約0.2.以花椒地和林地間的邊界為0點，設置深入林地100 m、同時深入花椒地50 m的樣線， 3次重復，樣線間距為5m。利用便攜式時域反射儀(TDR)測定0~15 cm表土層水分含量，方法為沿樣線每隔2m測定3次，取其平均值.測定時間為最干旱時(2004年7月11日、7月12日，由于儀器故障，林地在12日只測了80m長的樣帶)、大雨后(2004年8月24日、8月25日和8月26日)和每月(2004年每月15日，遇雨天則在雨后3日進行測定)土壤水分含量.對照樣地樣線長50 m，測定方法同上。

2.2.2分析方法　

      采用土壤水分儀法對野外實測數據進行分析：數據處理過程同時使用了Microsoft Excel、SPSS和自編QB程序。移動窗口法是將分割窗平分為兩個半窗口，通過計算來比較兩個半窗口內樣點的相異性.然后，窗口順序向后移動一個樣點，再計算半窗口間的相異系數，直到整個樣線上的所有樣點都參與計算為止。采用歐氏距離的平方計算相異性：

      式中，n為兩個半窗口的中點或窗口的停頓點，a和b分別為兩個半窗口，w為窗口的寬度，m為樣點的變量數。以SED為縱坐標，樣點位置為橫坐標作圖.在SED曲線上隨著窗口的移動，曲線變化較為一致，根據半峰寬法判定邊界影響域.

3.1　花椒地/林地邊界土壤水分動態變化

     岷江上游干旱河谷區土壤水分含量較低，在雨季也未超過20%.土壤水分含量隨時間的變化呈現出規律性的變化，沿樣帶梯度含水量出現在6月和10月，最小含水量出現在1月和7月. 1~6月水分含量逐漸上升： 7月降雨較少，但蒸發量，以致出現伏旱天氣，土壤水分含量迅速下降： 8月隨著降雨增加和蒸發量減少，水分含量又迅速回升，直到10月止，而11~12月水分含量又開始下降(圖1和圖2).年內土壤水分干濕交替，并且季節變化明顯.根據土壤水分含量的動態變化，可將干旱河谷區土壤水分季節動態變化分為土壤水分上升期(1~4月)、高峰期(5~10月)和消退期(11~12月) 3個時期(圖2).

3.2　花椒地/林地邊界土壤水分邊界影響域的判定

3.2.1花椒地/林地邊界干旱時土壤水分影響域　

      用移動窗口法分析邊界時，如果窗口寬度太小，距離函數的分布圖會出現大小不同的波峰噪音干擾，從而影響邊界的判定：但如果窗口寬度太大，波峰不明顯，也會影響判定。窗口寬度在6~10個取樣單位時，通常不影響對邊界判定的解釋。由圖3可以看出，當窗口寬度為≥8時，曲線變化趨于一致，說明SED在最小窗體單位為8時能夠清晰地判定邊界影響域.當窗口寬度為8時，在SED曲線上有3個明顯的波峰出現，其中在花椒地部分距邊界2 m處的峰值，利用半峰寬法判定干旱條件下土壤水分的邊界影響域約從花椒地6 m到林地2 m，影響域寬度為8 m。

      由圖3可以看出，除邊界附近外，在其它樣點也有穩定波峰出現，如林地內距邊界28m處的波峰一直是穩定的.說明此處樣點的土壤水分與其它樣點的土壤水分有明顯差異。其原因可能是光照、溫度和小地形等因子的影響，也可能是多種因子共同作用的結果，具體原因還有待進一步研究.

3.2.2花椒地/林地邊界雨后土壤水分影響域　

      雨后第1天移動分析表明，當窗口寬度≥8時， SED曲線變化基本一致，曲線上有幾個波峰出現，但距邊界最近且穩定的波峰在距邊界4m處的花椒地中出現(圖4a).因此，雨后土壤水分的邊界影響域約從花椒地10m到邊界處，影響域寬度為10m。據此，可以判定出雨后第3天土壤水分的邊界影響域約從花椒地12 m到林地2 m，影響域寬度為14 m(圖4b)。而雨后第2天的影響域不明顯。

3.2.3花椒地/林地邊界不同季節土壤水分影響域

   　土壤水分上升期和土壤水分高峰期，當窗口寬度≥8時， SED曲線的變化趨向穩定.由半峰寬法判定土壤水分的邊界影響域范圍在土壤水分上升期約從花椒地5m到林地1m，寬度為6m (圖5a)：在土壤水分高峰期約從花椒地10 m到林地2 m，寬度為12m(圖5b).而在土壤水分消退期，當窗口寬度≥12時， SED曲線趨向于穩定，其邊界影響域范圍從花椒地8 m到林地2 m，寬度為10 m。

　　綜上所述，與干旱時相比，雨后土壤水分的邊界影響域范圍增加，說明降水對土壤水分的補給使坡面上土壤水分含量增加，從而改變了邊界的影響范圍.土壤水分的邊界影響域在雨后各日和年內不同時期的變化，說明土壤水分的邊界影響域是隨時間而呈現動態變化•這與Saunders等對溫度邊界影響域的研究結果相一致.

　　對照樣地土壤水分的移動分析表明，當窗口寬度從2變化到18時，曲線上沒有穩定波峰出現.由于對照樣地無邊界影響，可以認為SED曲線上穩定波峰的出現是邊界效應造成的.對林地50~100 m內的土壤水分進行移動分析，當窗口寬度從2變化到18時，曲線上也沒有穩定波峰出現，說明穩定波峰的出現是邊界效應造成的。

邊界影響域的判定方法已從最初的統計分析方法發展到利用多元排序、聚類分析和移動窗口法等多種分析方法.本文采用移動窗口法判定土壤水分的邊界影響域取得了較好的效果，說明移動窗口法是邊界定量判定的有效工具.但也有報道指出，用移動窗口法對邊界進行判定時，常常出現無效邊界(即實際上不存在的邊界，但在曲線上仍顯示出有邊界存在)，本研究也有此類情況發生。如何對其進行合理的解釋，則需要對土壤水分的空間變化進行深入研究.同時，解釋和探討邊界影響域變化的原因和機制，也需要結合土壤水分的時空變化進行分析。

      本研究對土壤水分時間分布的分析表明，上坡林地中土壤水分對下坡花椒地土壤水分的影響范圍未超過14 m，林地涵養的水源對下坡花椒的生長意義不大。由此可以認為，由于水分的嚴重缺乏，岷江上游地區目前進行的將花椒地退耕成林地、栽植樹苗的措施，從生態學意義上講是不可取的.Ma等對岷江上游地區土壤水分空間分布的研究也表明，干旱河谷區水分條件不利于林木生長.由于干旱河谷區高山峽谷的地貌特征，采用工程方式引水或人工灌溉也不可行.因此，該地區退耕還林的方法應該是退耕，使其灌木林或草本植物自然生長。