黃土關(guān)鍵帶是典型的環(huán)境敏感區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū),生態(tài)建設(shè)和植被恢復(fù)對黃土關(guān)鍵帶的服務(wù)功能尤為重要。深入研究黃土關(guān)鍵帶深層土壤水分空間分布規(guī)律、動態(tài)變化及可行的深層土壤水分預(yù)測方法,對黃土關(guān)鍵帶土壤水分研究和植被生態(tài)建設(shè)意義重大。本文分別在位于半濕潤氣候區(qū)的長武王東溝小流域選擇2個不同土地利用方式下18 m深剖面,在位于半干旱氣候區(qū)的神木六道溝小流域選擇4個不同土地利用方式下21 m深剖面,結(jié)合野外采樣、原位觀測、室內(nèi)分析和Hydrus模型模擬方法進行研究。主要結(jié)論為:⑴0~2 m為黃土關(guān)鍵帶土壤水分相對活躍區(qū)。0~2 m內(nèi),不同剖面中隨深度增加土壤水分呈先增后減的趨勢,同一剖面內(nèi)該范圍土壤水分變動最大;2 m以下,不同土壤剖面內(nèi)不同層位的土壤水分分布差異較大且無明顯規(guī)律性,同一剖面內(nèi),不同層位土壤水分的空間分布隨時間變動較小,具有時間穩(wěn)定性。兩個小流域內(nèi),種植深根系植物土壤剖面的平均含水量、最小含水量均小于種植淺根系植物的土壤剖面。在不同氣候區(qū),相同深度范圍內(nèi),土壤水分變異系數(shù)差異不大。⑵土壤水分時空動態(tài)在淺層(0~2 m)受植被、降水等氣候因子、土壤顆粒組成的影響,在深層(2 m)受植被、土壤顆粒組成影響。具體為:降水等氣候因子對淺層土壤水分動態(tài)及分布影響顯著,而對深層影響較小。植被根系吸水作用在淺層增大土壤水分動態(tài)變化,該現(xiàn)象在半干旱氣候區(qū)種植淺根系植物的剖面顯著,在半濕潤氣候區(qū)與半干旱氣候區(qū)種植深根系植物的剖面不顯著。在深層,植被根系與土壤顆粒組成共同影響土壤水分動態(tài)。土壤顆粒組成對淺層土壤含水量的影響在半干旱氣候區(qū)顯著而在半濕潤氣候區(qū)不顯著,土壤顆粒組成對淺層土壤水分動態(tài)變化的影響在半干旱氣候區(qū)種植淺根系植被的剖面顯著,而在半濕潤氣候區(qū)和半干旱氣候區(qū)種植深根系植物的剖面不顯著。土壤顆粒組成在深層對土壤水分的分布及動態(tài)變化影響都較為顯著,當(dāng)有深根系存在時,兩種因素共同作用于土壤水分時空分布及動態(tài)變化。⑶土壤水分的時間穩(wěn)定性特征可用于快速預(yù)測某一區(qū)域土壤水分的平均狀況。王東溝小流域小麥地和蘋果地代表性土層深度分別為9 m和13.6 m;六道溝小流域內(nèi)長芒草地、苜蓿地、大豆地和檸條地的代表性土層深度分別為4.4 m、2.6 m、6.8 m和17.6 m。兩個小流域內(nèi),淺層土壤水分時間穩(wěn)定性均弱于深層。⑷校正期和驗證期內(nèi),模型在王東溝和六道溝小流域模擬結(jié)果的相對誤差、均方根誤差、決定系數(shù)都在可接受范圍內(nèi)。Hydrus-1D模型可以用于長時間尺度下,深剖面土壤水分的空間分布及動態(tài)變化的模擬。⑸Hydrus-1D模型的模擬精度在時間上:初期優(yōu)于后期,隨模擬周期增長,精度呈下降趨勢;在空間上:深層模擬精度高于淺層,土壤質(zhì)地變化少的土層精度高于變化多的土層。植被根系分布與生長、降水等氣候因子、土壤質(zhì)地是影響模擬精度的主要外界因素,土壤分層的精細程度是影響模擬準確度的內(nèi)部因素之一。當(dāng)模擬期較長,模擬深度較大時,需定期使用實測根系數(shù)據(jù)及土壤水分數(shù)據(jù)校正模型。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S152.7
【部分圖文】：

第二章 研究區(qū)概況第二章 研究區(qū)概況2.1 研究區(qū)概況本研究選擇黃土關(guān)鍵帶中位于半濕潤氣候區(qū)的長武王東溝小流域及位于半干旱氣候區(qū)的神木六道溝小流域作為研究區(qū)，兩個研究區(qū)的地理位置如圖 2.1 所示。

降水主要集中在 7-9 月且占全年降水量的 70%。年均無霜期約 194 天，干旱指數(shù)1.71，同時塬區(qū)地下水位埋深 50~80 m，地下水無法通過毛細作用向上運動，供給作物生長[91]。研究區(qū)無灌溉條件，屬于典型的旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。研究區(qū)地帶性土壤主要包括黑壚土、黃綿土和紅土。長武王東溝流域兩個不同土地利用方式下土壤剖面的顆粒組成統(tǒng)計信息如表 2.1 所示。表 2.1 長武小流域土壤顆粒組成顆粒類型 利用方式 樣本數(shù)量 最大值（%） 最小值（%） 平均值（%）粉粒含量蘋果地 55 67.62 55.88 61.77小麥地 55 66.55 55.19 61.96粘粒含量蘋果地 55 36.75 25.76 30.92小麥地 55 37.96 25.54 31.29砂粒含量蘋果地 55 12.50 1.17 7.31小麥地 55 12.51 1.96 6.75采用美國制土壤分級標(biāo)準劃分后的王東溝小流域小麥地和蘋果地土壤顆粒組成及類型如圖 2.2（1）、（2）所示。

142.2 研究方法本研究主要通過野外原位采樣及試驗、室內(nèi)樣品分析及測試、數(shù)據(jù)模擬及分析相結(jié)合的方法，探究黃土高原不同氣候區(qū)及不同土地利用條件下，深剖面土壤水分的空間分布及動態(tài)變化規(guī)律，揭示影響深剖面土壤水分時空變異性的因素，并結(jié)合 Hydrus-1D 模型模擬的手段，探究通過模型模擬深剖面土壤水分的可行性。本研究具體實驗實施方法如下：2.2.1 擾動土壤樣品在兩個研究區(qū)當(dāng)?shù)貛П硇灾脖蛔鳛椴蓸拥兀洪L武王東溝流域選取坡度和坡向
【參考文獻】

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本文編號：2876568