喀斯特地区植被自然恢复的土壤水分效应研究对该区水文过程研究,以及石漠化防治、水土保持、植被恢复都具有重要意义。采用空间代替时间的方法,在喀斯特坡地设置耕地、草地、灌丛、林地4个植被自然恢复阶段样地,分5cm、10cm、15cm、20cm 4个土层对各样地的土壤水分进行监测。采集土壤、根系、枯落物等样品,测定相关性质,并对研究区气象要素、植被截留、土壤蒸发进行监测。通过计算各个土壤水分指标反映土壤水分平均水平及时间变化特征,以及对气象要素的响应特征。将在不同植被恢复阶段之间差异较显著的环境要素作为解释变量,选择反映土壤水分特征的主要指标作为响应变量,通过多元线性回归法识别植被恢复土壤水分效应的主要影响因素,并解释主要影响因素的作用过程。结果表明:(1)各植被恢复阶段土壤水分的平均水平与时间变化不同。耕地至草地阶段,土壤水分平均水平(分别为28.56%与28.04%)与时间稳定性(时间变异系数分别为10.50%与11.00%)变化不大,剖面差异明显减小。草地至灌丛阶段土壤水分升高(灌丛为29.86%)且时间稳定性增强(灌丛时间变异系数为9.60%),灌丛至林地阶段土壤水分平均水平降低(林地为27.42%)至低于耕地与草地,时间稳定性变弱(林地时间变异系数为11.50%)至低于耕地与草地。(2)各植被恢复阶段土壤水分对降雨与气温的响应不同。从对降雨的响应来看,耕地至草地阶段,降雨时土壤水分上升幅度增大(0.83%至1.87%),峰值时间变早(26.29h至19.46h),草地至灌丛阶段,土壤水分上升幅度下降(灌丛为1.06%),峰值时间变晚(灌丛为21.42h),灌丛至林地阶段土壤水分上升幅度无明显变化(林地为1.05%),峰值时间变晚(林地为28.63h)。从对气温的响应来看,高温干旱时段土壤水分下降幅度在耕地至草地阶段增大(-0.40%至-0.97%),在草地至林地阶段减小(灌丛与林地分别为-0.47%与-0.37%)。(3)土壤水分效应的主要影响因素有植被截留率、土壤性质、土壤蒸发、根系含量等因素,土壤性质因素中最主要的是非毛管孔隙度、饱和导水率与与黏粒含量。植被恢复过程中非毛管孔隙度上升可解释土壤水分极小值(R~2变化=0.381)与平均值(R~2变化=0.232)的下降,极差(R~2变化=0.149)的上升,降雨时上升幅度(R~2变化=0.140)的增大。饱和导水率上升可解释极小值(R~2变化=0.155)与平均值(R~2变化=0.084)的上升,极差(R~2变化=0.168)的下降。黏粒含量减少可解释平均值(R~2变化=0.274)、极小值(R~2变化=0.176)与极大值(R~2变化=0.133)的上升,剖面差异(R~2变化=0.237)的减小。根系含量的增加可一定程度上解释土壤水分平均值的下降。植被截留率的上升(灌丛与林地分别为10.76%与29.08%),导致降雨时土壤水分上升幅度减小,且在降雨强度较小时较为明显。气温相同条件下近地面气温在总体上随植被恢复呈下降趋势,导致土壤蒸发减少(耕地至林地阶段分别为0.70mm/h,0.56mm/h、0.54mm/h、0.47mm/h)。(4)总体上看,植被恢复过程中,土壤水分平均水平与时间稳定性在耕地至草地阶段变化不大,降雨时土壤水分上升幅度增大且响应过程变早,草地至灌丛阶段土壤水分平均水平上升至最高且时间稳定性增强,降雨时土壤水分上升幅度减小且响应时间变晚,灌丛至林地阶段土壤水分降至最低且时间稳定性明显减弱,土壤水分响应时间变晚,高温干旱时段土壤水分下降幅度减小。综上所述,植被恢复影响土壤水分平均水平与时间变化,对气象要素的响应特征等方面。各植被恢复阶段中,灌丛土壤水分最高且时间稳定性最强,是最适宜土壤水分保持的植被类型。