本文關(guān)鍵詞：黃土高原半干旱區(qū)人工檸條林地土壤水分的動(dòng)態(tài)變化模型

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【摘要】：黃土高原干旱半干旱地區(qū)土層深厚,地下水埋藏較深,年降水量稀少,水資源匱乏,使得大部分地區(qū)無(wú)法通過(guò)灌溉來(lái)補(bǔ)給土壤水分,因此降水成為土壤水的唯一補(bǔ)給來(lái)源,而且土壤含水量與植物的生長(zhǎng)狀況息息相關(guān)。近年來(lái),黃土高原大部分地區(qū)的人工林草地存在植物生長(zhǎng)與土壤水分關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)現(xiàn)象,并且在多年生人工林草地出現(xiàn)了土壤旱化,甚至當(dāng)土壤含水量降低到一定程度時(shí),形成土壤干層。土壤干層阻隔降水垂直入滲補(bǔ)給地下水,也嚴(yán)重影響植物吸收利用土壤水,同時(shí)使得局部小氣候更加的干燥化,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。為此需要加強(qiáng)對(duì)水資源緊缺地區(qū)的土壤水分狀況的研究,掌握土壤水分的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,為及時(shí)采取有效措施調(diào)控植物生長(zhǎng)和土壤水分的相互關(guān)系提供依據(jù)。黃土高原地區(qū)土壤水分分布受地形、土地利用等多重因素的影響,使該區(qū)域的土壤水分空間變異性較大,要獲取土壤水分動(dòng)態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型較為困難,而且近年來(lái)關(guān)于此方面的研究較少,因此急需加強(qiáng)對(duì)黃土高原土壤水分變化特征和土壤水分動(dòng)態(tài)變化數(shù)學(xué)模型的研究。本文對(duì)黃土高原丘陵半干旱地區(qū)多年生人工檸條林地土壤水分的垂直變化特征和不同土層的土壤水分隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化特征進(jìn)行研究,建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,并且采用人工檸條林地監(jiān)測(cè)所得的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)所建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證。首先,本文對(duì)由室分析法所建立的土壤水分隨深度變化的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn),得到改進(jìn)后的模型。然后,在改進(jìn)后的土壤水分垂直變化模型的基礎(chǔ)上,建立了土壤水分隨深度和時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)模型。進(jìn)一步的,分別采用2002-2006年于寧夏固原試驗(yàn)區(qū)多年生人工檸條林地測(cè)得的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)和2012-2014年于檸條初始播種量為2.0kg的試驗(yàn)小區(qū)測(cè)得的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)改進(jìn)后的土壤水分垂直變化模型進(jìn)行驗(yàn)證;選取2002年和2004年的土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)土壤水分隨深度和時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明:1、使用改進(jìn)后的模型對(duì)2002年在試驗(yàn)地測(cè)得的13組土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行擬合,所得的擬合參數(shù)均滿足取值條件而且相應(yīng)的擬合優(yōu)度均滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)要求,并且通過(guò)分析原模型和改進(jìn)后的模型對(duì)于相同數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn),改進(jìn)后的模型較原模型能夠更好的反映不同條件下土壤水分的垂直變化特點(diǎn)。2、根據(jù)由改進(jìn)模型所得擬合參數(shù)的數(shù)值特征可將2002年土壤水分的垂直變化特征大致分為4種類型,能夠表達(dá)不同降雨條件下和植物不同生長(zhǎng)階段,植物生長(zhǎng)與土壤水分之間的相互作用關(guān)系。另外,選取其它不同年份觀測(cè)的植物各生長(zhǎng)時(shí)期的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù),對(duì)改進(jìn)模型進(jìn)行驗(yàn)證,所得擬合優(yōu)度均符合統(tǒng)計(jì)學(xué)要求,由此可知模型具有廣泛的適用性,同時(shí)模型分類的合理性也得到驗(yàn)證。3、采用2002、2004年測(cè)得的土壤數(shù)據(jù)對(duì)土壤水分隨深度和時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)模型進(jìn)行驗(yàn)證,所得的擬合優(yōu)度均滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)要求,說(shuō)明該模型能較好的表達(dá)偏干旱年土壤水分的動(dòng)態(tài)變化特征,可為指導(dǎo)植物生長(zhǎng)與土壤水分關(guān)系的調(diào)控提供依據(jù)。上述研究結(jié)果不僅為土壤水資源利用限度和土壤水植被承載力的估計(jì)奠定基礎(chǔ),而且為土壤退化的控制,植被的重建和土壤水資源的可持續(xù)利用提供理論依據(jù),對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：黃土高原 檸條 土壤水分 垂直變化 動(dòng)態(tài)變化
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S714.2
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 土壤水分的空間變異性研究13-14
• 1.2.2 土壤水分動(dòng)態(tài)變化的模擬方法14-16
• 1.2.3 土壤水分的影響因素分析16-18
• 第二章 試驗(yàn)材料與研究方法18-23
• 2.1 試驗(yàn)材料18-19
• 2.1.1 研究區(qū)概況18
• 2.1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定18-19
• 2.2 研究?jī)?nèi)容19
• 2.3 研究方法19-21
• 2.3.1 室分析法19-20
• 2.3.2 非線性回歸參數(shù)估計(jì)方法—Levenberg-Marquardt法20-21
• 2.4 數(shù)據(jù)處理及分析方法21-23
• 2.4.1 數(shù)據(jù)處理21-22
• 2.4.2 數(shù)據(jù)分析方法22-23
• 第三章 檸條林地土壤水分的垂直變化模型23-33
• 3.1 土壤水分的垂直變化特征23-24
• 3.2 利用室分析法建立土壤水分垂直變化模型24-25
• 3.2.1 模型的建立24-25
• 3.2.2 模型驗(yàn)證25
• 3.3 建立土壤水分垂直變化的改進(jìn)模型25-31
• 3.3.1 土壤水分垂直變化模型的改進(jìn)25-26
• 3.3.2 模型驗(yàn)證26-27
• 3.3.3 模型分析27-29
• 3.3.4 模型應(yīng)用29-31
• 3.4 本章小結(jié)31-33
• 第四章 檸條林地土壤水分的動(dòng)態(tài)變化數(shù)學(xué)模型33-39
• 4.1 不同土層土壤水分隨時(shí)間變化特征33-36
• 4.2 建立土壤水分動(dòng)態(tài)變化模型36-37
• 4.3 本章小結(jié)37-39
• 結(jié)論與討論39-41
• 參考文獻(xiàn)41-44
• 致謝44-45
• 作者簡(jiǎn)介45

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