【摘要】：陜北黃土丘陵區(qū)屬于典型的半干旱氣候區(qū),降雨量較少且蒸發(fā)強烈,土壤水分長期處于虧缺狀態(tài)。本文以黃土丘陵區(qū)棗林地和裸地為研究對象,在研究其全年土壤水分及溫度變化特征的前提下,探討其在棗林休眠期的土壤水分及溫度變化特征,并通過連續(xù)定位監(jiān)測裸地與覆膜條件下的淺層土壤水分及土壤溫度,探討土壤淺層的水分遷移規(guī)律及其緣由,評價覆膜措施在棗林休眠期的土壤保墑效果,對修復(fù)和治理黃土高原規(guī)模化林草地土壤干化具有借鑒作用。同時利用hydrus-1D模型對裸地及覆膜條件下的淺層土壤水分及溫度進行模擬,為不同年份休眠期的覆膜保墑措施提供理論基礎(chǔ)。主要得出以下結(jié)論:(1)棗林地1000cm土層內(nèi)土壤水分在全年的變化可分為三層:易變層(0-250cm)、難變層(250-750cm)和穩(wěn)定層(750-1000cm),其中易變層土壤水分變化范圍為6.39%-12.83%,土壤儲水量變化于148-235mm,難變層土壤儲水量變化于391-460mm,穩(wěn)定層土壤儲水量變化于240-268mm。隨著土層深度的增加,深層土壤儲水量不斷增加且水分的季節(jié)性變幅迅速減小,另外深層土壤水分的變化較淺層土壤具有一定的滯后性。(2)棗林休眠期土壤水分損失主要發(fā)生在淺層土壤,其中裸地和棗林地50cm土層土壤水分損失量占全部損失量的47.5%和52.8%,而50-340cm土壤水分損失量占全部損失量的34.5%和35.2%,340-1000cm土壤水分損失量占全部損失量的18%、12%。水分消耗主要來自土壤的自然蒸發(fā),10月份土壤水分為休眠期最高值,10月初到土壤發(fā)生凍結(jié)前,土壤水分下降速度較快,土壤發(fā)生凍結(jié)后,地表凍結(jié)蒸發(fā)減小,深層土壤溫度較淺層土壤溫度高,土壤未凍水隨著土壤中熱量的傳輸而發(fā)生轉(zhuǎn)移,深層土壤水分向地表遷移,淺層土壤水分呈上升趨勢,持續(xù)至土壤解凍,土壤水分開始下降。歷經(jīng)整個休眠期,0-60cm土層土壤水分均值由11.4%降至8.93%,60~200cm土層土壤水分在休眠期基本處于穩(wěn)定,均值為7.03%。(3)土壤中的溫度梯度是導(dǎo)致土壤水分運移變化的一個重要因素,而土壤的熱量主要來自于太陽輻射,太陽輻射對土壤溫度的影響達到土層以下50cm深度。在晴天,裸地土壤溫度表現(xiàn)出正弦趨勢的晝夜變化特征,隨著土層深度的增加,土壤溫度最值出現(xiàn)的時間較上層土壤滯后,同時,土壤溫度的日振幅值也在減小。在兩種覆膜條件下,土壤溫度日最大值和日最小值出現(xiàn)的時間均較裸地滯后,其中黑色覆膜又滯后于白色覆膜。土壤溫度日最大值白色覆膜裸地黑色覆膜,而日最小值黑色覆膜白色覆膜裸地。另外,裸地及覆膜條件下各個土層地溫與氣溫呈顯著的線性關(guān)系,且隨著土層深度的增加,相關(guān)性逐漸減弱。(4)棗林生長期降雨較少時,隨著土壤溫度的不斷升高,土壤水分呈下降趨勢,覆膜措施可有效抑制土壤水分的蒸發(fā)損失,土壤水分蒸發(fā)損失平均速度裸地白色覆膜黑色覆膜。棗林休眠期土壤未凍結(jié)階段,土壤水分較低,降雨量較少,土壤水分蒸發(fā)對土壤溫度的敏感性減弱,土壤溫度與土壤水分均呈下降趨勢,其中水分下降速度裸地白色覆膜黑色覆膜,裸地0-50cm土層土壤儲水量減少7.34mm,白色覆膜和黑色覆膜0-50cm土層土壤儲水量分別減少4.85mm和4.02mm。(5)hydrus-1D模型對裸地及黑色薄膜覆蓋下的土壤水分及溫度的模擬結(jié)果與實測值吻合良好,為土壤水分運移模式的分析和不同年份棗林休眠期的覆膜保墑措施提供了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:The loess hilly region of northern Shaanxi is a typical semi-arid climate region, with less rainfall and strong evaporation, and the soil moisture is in a deficit condition for a long time. Based on the study of the characteristics of soil moisture and temperature in the whole year, the soil moisture and the temperature change of the jujube forest in the period of the jujube forest were studied in this paper, based on the study of the characteristics of soil moisture and temperature in the hilly region of the Loess Plateau. The soil moisture and soil temperature under the condition of the bare land and the coating film were monitored by continuous positioning, and the water migration law and the cause of the soil shallow layer were discussed, and the effect of the film-coating on the soil moisture retention in the period of the jujube forest was evaluated. The soil drying of the large-scale forest grassland in the loess plateau is of reference to the restoration and treatment of the loess plateau. At the same time, using the hydro-1D model to simulate the shallow soil moisture and temperature under the bare and covered conditions, the paper provides a theoretical basis for the film-covered protection measures in different years. The results are as follows: (1) The change of soil moisture in the 1000cm soil layer of the jujube forest in the whole year can be divided into three layers: the variable layer (0-250cm), the difficult-to-change layer (250-750 cm) and the stable layer (750-1000cm), wherein the variation range of the water content of the variable layer is 6.39-12.83%, and the water storage capacity of the soil is changed to 148-235 mm, The water storage capacity of the hard-changing soil layer varied from 391 to 460 mm, and the water storage capacity of the stable layer varied from 240 to 268 mm. With the increase of the depth of the soil layer, the water storage capacity of the deep soil is increasing, and the seasonal variation of the moisture is rapidly reduced, and the change of the deep soil moisture has a certain lag in the shallow soil. (2) The soil moisture loss in the period of the jujube forest is mainly in the shallow soil, in which the loss of soil moisture in the 50 cm soil layer of the bare land and the date forest accounts for 47.5% and 52.8% of the total loss, while the loss of soil moisture in the 50-340cm accounts for 34.5% and 35.2% of the total loss. The loss of soil moisture in 340-1000cm accounts for 18% and 12% of total loss. The water consumption mainly comes from the natural evaporation of the soil, and the soil moisture in October is the highest value of the soil, and before the freezing of the soil in the beginning of October, the soil moisture decreases rapidly, and after the soil is frozen, the surface freezing evaporation is reduced, and the deep soil temperature is higher than the shallow soil temperature, With the transfer of the heat in the soil, the soil moisture was transferred to the surface, and the soil moisture in the shallow layer was on the rise, and then the soil was unfrozen and the soil moisture began to decline. The mean value of soil moisture in the 0-60 cm soil layer decreased from 11.4% to 8.93% over the whole period, and the soil moisture in the 60 ~ 200 cm soil layer was basically stable in the period of time and the mean value was 7.03%. (3) The temperature gradient in the soil is an important factor leading to the change of soil moisture, and the heat of the soil mainly comes from the solar radiation, and the effect of the solar radiation on the soil temperature reaches the depth of 50 cm below the soil layer. In a sunny day, the temperature of the bare soil shows the diurnal variation of the sinusoidal trend. With the increase of the depth of the soil layer, the time of the soil temperature is lower than that of the upper soil, and the daily amplitude value of the soil temperature is also decreasing. Under the two film-coating conditions, the time of the maximum and daily minimum value of soil temperature was lower than that of the white film. The maximum value of the soil temperature is the black film of the white film, while the daily minimum of the black-coated white film is bare. In addition, there is a significant linear relationship between the ground temperature and the temperature of each soil layer under the condition of bare land and film, and the correlation is gradually weakened with the increase of the depth of the soil layer. (4) When the rainfall in the growing period of the jujube forest is small, with the rising of the soil temperature, the soil moisture shows a downward trend, and the film-coating measures can effectively inhibit the evaporation loss of the soil water, and the average speed of the water evaporation loss of the soil water is the bare white-coated black film. the soil moisture content is lower, the rainfall is less, the sensitivity of the soil moisture evaporation to the soil temperature is reduced, the soil temperature and the soil moisture are all down, The soil storage capacity of the bare ground 0-50 cm soil layer is reduced by 7.34 mm, and the soil storage capacity of the white film and the black-coated 0-50 cm soil layer is reduced by 4.85 mm and 4.02 mm, respectively. (5) The simulation results of the hydro-1D model on the soil moisture and temperature under the coverage of the bare and black films are in good agreement with the measured values, and provide a theoretical basis for the analysis of the soil water migration pattern and the film-covering and protection measures for the date of the date and the time of the date in different years.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(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：2511567