在沙区土壤水分变化研究中，地表干燥的土层称为干沙层，主要受到降雨与蒸发共同作用，是水分变化最活跃的土层。因为干沙层的变化与土壤表层蒸发有着极显著的相关性，因此减小土壤水分蒸发对沙区水资源的保护极为重要。固沙植被的演替及地表微生物结皮的出现改变了沙地土壤水分的分配，在固沙植被区土壤的干沙层比流动沙地厚。流动沙丘的干沙层对深层土壤水分蒸散有抑制作用，从而使沙丘含水量保持稳定。对沙坡头不同年限建立的植被区土壤水分进行研究得出，建植较长时间的植被区深根性灌木树种黄柳(Salixgordejevii)、柠条锦鸡儿和花棒(Hedysarumscoparium)等植被的土壤剖面水分比流动沙丘含水量小，从上到下呈递减趋势，从1982—2000年间土层深度在0-60cm范围内水分含量高并且变异系数较大。在土层深度为100-300cm间土壤水分含量呈递减趋势。对沙地不同植被类型的表层土壤水分含量进行时间和空间上的研究，得出不同植被类型表层土壤水分变化具有高度的变异性，且呈正态分布。雨后表层土壤水分含量在空间上的变异程度与降雨量呈显著正相关关系，干旱期随着土壤水分含量的减小，变异系数降低，土壤表层的水分含量变化规律与空间的变异性一致。土壤水分含量在不同固沙植被区变化存在显著差异，植被建立后沙地土壤有效水分显著减少。对科尔沁沙地杨树林、樟子松林和小叶锦鸡儿固定沙丘和流动沙丘、天然草地、丘间低地的土壤水分进行测定，结果显示对于原址是流动沙丘的建植区的雨养型植被，在只有降水的补充下，土壤水分含量垂直变化范围在2%～4%，低于受地下水影响的植被类型。地下水影响型因受地下水影响土壤垂直水分含量随着深度增加呈增大趋势，水分含量在2%～28%。对科尔沁沙地固沙植被区和流动沙地土壤水分变化进行比较得出，人工建植植被区土壤含水量低于流动沙地和天然植被区，同一段时间内的蒸散量与其降水量呈显著正相关。沙区的土壤水分在冬季受冻融作用的影响，土壤层在0-30cm和100-140cm处受冻融影响显著，在60-100cm土层深度影响较小，不同的地表覆盖受冻融作用影响的土层深度会出现不同。

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