沙地土壤水分含量的时间变化主要体现在季节性差异上，不同的季节由于降水量的不同导致了土壤含水量具有季节性特征。在我国干旱、半干旱区，降水集中在6-9月，因此对土壤含水量进行了3个阶段的划分，12月至下一年5月下旬为一个阶段，该阶段属于冬春季节，积雪融水并有少量降雨情况对土壤水分进行了补给，温度较低所以植被对土壤水分利用较少，是土壤水分含水量的调整阶段和弱失水阶段，该阶段被称之为水分的稳定期。6-8月下旬为一个阶段，该阶段属于夏季，降雨较多对土壤水分补给充足，但也是植被生长的主要时期，温度较高导致了植物蒸腾和土壤蒸发较大，该时期土壤水分含量减小，属于土壤水分的消耗期。9-11月下旬为一个阶段，该阶段属于秋季，降雨逐渐减少，温度逐渐降低，植物生长停止对水分的消耗逐渐减少，该阶段属于积累期。对沙坡头柠条人工林土壤水分含量在不同降水年际间季节变化进行研究得出，在柠条生长季4-10月间，土壤水分含量变化具有明显的季节规律，在4-5月的生长初期，初始含水量相对较高，但随着时间变化呈下降趋势。在6-8月生长旺季，在没有降水补给情况下土壤水分含量迅速减小，在9-10月生长末期，土壤水分含量趋于稳定，但低于春季。并且土壤水分含量湿润年份高于干旱年份。研究表明，表层土壤水分含量变化对季节更敏感，具有强烈的季节趋势在春秋季低蒸散多降雨的情况下，使该层次的初始含水量较高。在高蒸散率和少的降雨条件下0-15cm土层出现最低含水量的情况都在夏季。该层土壤水分含量具有明显的季节变异性，在大降雨和土壤初始含水量较高的情况下变异性越高相关系数为R2=0.8366，与土壤水分含量的季节趋势一致。

沙区不同时期建植的植被及不同人工植被类型条件下的土壤水分变化差异显著。在沙坡头区固沙植被在9～10a后土壤水分呈下降趋势，特别在大于100cm土层深度。固沙植物根系区对水分的利用加剧了土壤水分亏缺的状况，进而影响植物的生长发育，导致优势种盖度下降，草本和土壤结皮开始发育，进而改变了植被组成，从而使种群的稳定性变差，种植固沙灌木树种15a后，200-300cm土层水分含量够维持在一个相对稳定的数值。对科尔沁沙地生物结皮与其他植被覆盖雨后耗水率的研究得出，雨后10d生物结皮样地的耗水率比差巴嘎蒿灌木林、小叶锦鸡儿灌木林、樟子松林、草地和裸沙样地分别降低64.00%，76.85%，61.17%，78.21%和19.07%。生物结皮样地相对其他植被覆盖样地在不同层次(0-40cm，80-180cm)土壤的耗水量最低，40-80cm土壤层裸沙样地耗水量最低，但与生物结皮样地没有差异性，雨后第4天差巴嘎蒿灌木林、小叶锦鸡儿灌木林、樟子松林、草地样地在0-40cm土壤层水分显著开始下降，裸沙样地在20-40cm土壤层，生物结皮样地在0-20cm土壤层水分含量显著降低;差巴嘎蒿灌木林样地80-100cm土壤层水分从第3天开始显著下降，小叶锦鸡儿灌木林样地在100-120cm，140-180cm土壤层水分从第2天开始显著下降，樟子松林样地在60-120cm土壤层水分从第3天开始显著下降，草地样地在40-60cm，80-100cm土壤层水分从第3天开始显著下降。

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