土壤水分

    土壤水是地球表層系統的重要組成和水文循環(huán)的核心，控制著(zhù)基本的陸地生態(tài)系統格局與過(guò)程，是陸地生態(tài)系統健康運行的關(guān)鍵。水文過(guò)程對生態(tài)系統的影響主要是由土壤水分動(dòng)態(tài)決定的，土壤水分動(dòng)態(tài)通過(guò)對植被水分脅迫的發(fā)生、強度和歷時(shí)的影響，決定著(zhù)氣孔導度、光合作用和生態(tài)系統的凈初級生產(chǎn)力，而且土壤水分含量影響著(zhù)土壤微生物活動(dòng)、植物Ｎ生產(chǎn)和Ｎ吸收，從而控制著(zhù)Ｎ循環(huán)和植物Ｎ的可獲得性。在氣候一土壤一植被動(dòng)態(tài)系統中，土壤水分動(dòng)態(tài)受一系列水文、氣候和生態(tài)過(guò)程影響，如降雨、林冠截留、地表人滲、深層滲漏和植被水分利用等。而在土壤一植被一大氣連續體中，土壤水分是研究大尺度陸地表面過(guò)程與大氣系統相互作用的重要組分，土壤水分通過(guò)對冠層導度的影響調節植被景觀(guān)到陸地表層大氣的水汽通量，對大氣濕度和大氣邊界層有強烈的作用，終反饋于降水格局和水循環(huán)，同時(shí)受氣候系統的影響，形成反饋環(huán)特別是植被與水、植被與氣候、土壤水分與氣候間的反饋關(guān)系為顯著(zhù)。

土壤水分動(dòng)態(tài)

    土壤水分動(dòng)態(tài)是研究水文過(guò)程和陸地生態(tài)系統相互作用及反饋*的一環(huán)，是氣候、土壤性質(zhì)、地形和植被類(lèi)型等因素非線(xiàn)性作用的結果，所以對其分析表現出高度復雜性。這種復雜性主要因為：土壤水分格局與植被動(dòng)態(tài)密切聯(lián)系在一起，如植物根系吸水受土壤水分波動(dòng)的影響，也是產(chǎn)生這種波動(dòng)的主要驅動(dòng)因素；氣候、土壤性質(zhì)、地形和植被類(lèi)型對土壤水分動(dòng)態(tài)作用表現出強烈的非線(xiàn)性；降水是土壤水分平衡主要驅動(dòng)力，表現為脈沖的、無(wú)規律的隨機事件，是生態(tài)水文系統的隨機輸入項，氣候變化加劇了不確定性、隨機性和不可預測性烈。因此在氣候、土壤和植被非線(xiàn)性系統作用下的土壤水分動(dòng)態(tài)也表現為隨機脈動(dòng)特征，需要對土壤水分平衡進(jìn)行隨機描述，即土壤水分動(dòng)態(tài)隨機模擬。

土壤水分平衡    

    土壤水分平衡方程是水文學(xué)的基礎方程，通常是研究土壤水分動(dòng)態(tài)的基石，研究水文過(guò)程與生態(tài)過(guò)程相互作用的橋梁，以及大尺度陸地表面與大氣過(guò)程的關(guān)鍵。土壤水分動(dòng)態(tài)主要取決于土壤水分平衡的輸入和輸出項，即降雨入滲、蒸散發(fā)和泄流。土壤水分動(dòng)態(tài)模擬的復雜程度主要取決于對各生態(tài)水文過(guò)程和多個(gè)土壤層進(jìn)行描述的詳細程度。根區土壤水分含量是水文循環(huán)*的組成部分，也是陸地生態(tài)系統健康運行的關(guān)鍵。土壤含水量隨時(shí)間的變化，由來(lái)自降雨和融雪的水分輸入、通過(guò)土壤蒸發(fā)植物蒸騰和深層滲漏補給地下水的水分損失過(guò)程來(lái)平衡。一般來(lái)講，土壤水分含量是植物水分可得性的時(shí)間條件，可提供水分供給與水分需求相對狀態(tài)的整體評價(jià)。通過(guò)土壤水分收支和表面能量平衡的結合，農學(xué)家、農業(yè)氣象學(xué)家、水文氣象學(xué)家和生態(tài)水文學(xué)家已經(jīng)發(fā)展了大量模型用于計算土壤水分含量和蒸散量。根據土壤水分平衡中氣候、土壤、植被和地下水過(guò)程定量化描述的詳細程度，對土壤水分模型進(jìn)行了簡(jiǎn)單分類(lèi)。降雨與蒸散發(fā)等氣象因素的不確定性，決定了土壤水分含量變化的隨機性?；谕寥浪制胶獾耐寥浪謩?dòng)態(tài)隨機模擬，現有的大量模型多將降雨和蒸散發(fā)作為隨機因素，特別是以降雨為隨機因素的模型居多。這些研究可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是將降雨作為隨機因素納入到根區土壤水分平衡方程，而蒸散發(fā)被視為確定性變量；另一類(lèi)是在降雨波動(dòng)不強烈，而其他氣候因素隨機性顯著(zhù)的地區，可能將降雨視為確定性變量，而蒸散發(fā)視為隨機因素。