本文關(guān)鍵詞：科爾沁沙丘地—草甸地凍融期土壤水熱鹽耦合運移規(guī)律及數(shù)值模擬分析

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【摘要】：本研究論文主要依托于國家自然科學(xué)基金(50769003、51169012)及國家自然科學(xué)基金重點項目(51139002),基于野外自動觀測與人工觀測數(shù)據(jù),研究了不同沙丘地與草甸地試驗點多年平均土壤溫度與凍結(jié)深度的變化規(guī)律,通過對日動態(tài)土壤溫度的分析得出冰點與融點方程,對比分析了科爾沁沙丘地與草甸地不同下墊面的凍融期土壤水分、熱量和鹽分的耦合遷移規(guī)律,并利用CoupModel模型對沙丘地與草甸地兩個試驗點進行凍融期土壤水熱鹽動態(tài)變化規(guī)律的模擬,為科爾沁沙丘-草甸相間地區(qū)生態(tài)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。主要研究成果如下：(1)分析了沙丘地與草甸地多年土壤溫度與最大凍結(jié)深度的變化規(guī)律,結(jié)果表明：100cm處沙丘地與草甸地多年土壤溫度的標準差變化規(guī)律基本一致,草甸地要小于沙丘地,但融解后期由于草甸地凍融歷時長,其標準差大于沙丘地,且沙丘地先開始凍結(jié)與先開始融解；沙丘地與草甸地各土層之間均存在溫度滯后效應(yīng)；同時考慮土壤溫度與土壤水分的最大凍結(jié)深度的相關(guān)系數(shù)最好,沙丘地與草甸地中最大凍結(jié)深度與土壤溫度和土壤水分均呈負相關(guān)關(guān)系。(2)針對沙丘地與草甸地土壤溫度日動態(tài)變化,考慮了鹽分、水分對冰點與融點的影響,沙丘地中凍結(jié)溫度與融解溫度較草甸地中要高,提前步入凍結(jié)與融解階段；沙丘地中凍結(jié)溫度與融解溫度均考慮了含水率及含鹽量的影響,草甸地中凍結(jié)溫度僅考慮了含鹽量的影響,融解溫度則考慮了兩者的影響,且回歸方程效果顯著并且擬合的較好。(3)將沙丘地與草甸地凍結(jié)期與融解期按氣溫分別分為四個階段,通過對土壤自動監(jiān)測的未凍水與人工取土的全水量進行分析,可以看出沙丘地中含鹽量較草甸地低很多,沙丘地凍融過程較草甸地要短,溫度是使水分相變的驅(qū)動性因素,凍結(jié)過程中,當(dāng)水相變成冰后,土壤中未凍水含量減少,鹽分在冰中析出,進入到未凍水中,未凍水冰點低于0℃,未凍水隨著不凍水向凍結(jié)鋒面遷移；隨著氣溫上升與表土蒸發(fā),未凍水含量增加,鹽分在表層聚集,并在淋洗作用下鹽分重新分配。(4)應(yīng)用CoupModel模型對凍融期土壤水熱鹽動態(tài)過程進行模擬研究,通過對沙丘地與草甸地兩個凍融期間的驗證階段分析,結(jié)果表明：土壤熱量過程的模擬效果優(yōu)于土壤水分,草甸地的土壤溫度模擬效果較沙丘地要好；淺層土壤水分模擬結(jié)果較深層土壤要好；土壤溫度、土壤水分的模擬值會影響土壤鹽分的模擬效果,模型可以很好的模擬草甸地凍融前期與凍融后期土壤鹽分運移過程,在凍融中期模擬值呈S型變化,實測值則呈Г型變化,其相對系數(shù)0.87以上,且草甸地的土壤鹽分模擬效果要優(yōu)于沙丘地,CoupModel模型可應(yīng)用于凍融期土壤水熱鹽的動態(tài)模擬。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S152

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本文編號：1216078