Soil water content temporal-spatial variability of the surface layer of a Loess Plateau hillside in China

ABSTRACT

Surface soil moisture exhibits an important variability in terms of spatial and temporal domains, which may result in critical uncertainties for agricultural water management. The purposes of this study were (i) to characterize the temporal dynamics and stability of the spatial variability of the surface 0-6 cm soil water content on a hill-slope; (ii) to investigate issues related to soil moisture conditions including dominating factors on soil moisture and to the estimation of the mean . During a period of more than one month was measured on thirteen days by Frequency Domain Reflectometry using a 10 x 10 m grid of measurement points covering a 60 x 280 m domain within a hill-slope of the Loess Plateau in China. Soil water content exhibited a moderate variability for each measurement date, and the correlation length (l) for ranged from 8.4 to 27.7 m. With the soil becoming drier, l decreased, the CV% and the sampling number for accurate mean estimation increased. Aspect, elevation, organic matter content, clay content, and bulk density were the main influencing factors, whose extent of influence weakened with decreasing . Based on time stability analysis and on the correlation of mean relative difference of with the relative difference of dominating factors, mean q values were well estimated, with a better accuracy under wetter conditions.

RESUMO

A umidade da camada superficial do solo apresenta uma variabilidade importante nos domínios espacial e temporal, que pode levar a incertezas críticas para o manejo agrícola da água. Os objetivos deste estudo incluíram (i) a caracterização da dinâmica temporal e da estabilidade da variabilidade espacial da umidade da camada 0-6 cm em uma encosta em declive; (ii) investigação de parâmetros ligados às condições de umidade, incluindo fatores dominantes da umidade na estimativa de um valor médio de q. Durante um período de mais de um mês, q foi medida em 13 dias com auxílio da técnica da Refletometria do Domínio da Frequência, em uma grade de 10 x 10 cm, cobrindo uma área de 60 x 280 m, situada em uma encosta do "Loess Plateau" da China. A umidade do solo apresentou variabilidade moderada em cada data de medida e o alcance da correlação (l) para q variou de 8,4 a 27,7 m. Com o solo mais seco, l decresceu, o CV% e o número de amostras necessário para obter uma média precisa, aumentaram. O aspecto, a elevação, o conteúdo de matéria orgânica e a densidade do solo foram os principais fatores interferentes na umidade, cuja intensidade de influência diminuiu com a umidade. Baseado na análise de estabilidade temporal e na correlação da diferença relativa média de com a diferença relativa média dos fatores dominantes, valores médios de q puderam ser mais bem estimados, com maior precisão sobre condições mais úmidas.