【摘要】：水對于維持鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要的作用。但是近些年來,由于人類活動和自然氣候變化,濕地水文特征發(fā)生了顯著改變。對于濕地而言,蒸散發(fā)是水、熱的主要損失項,影響著水量平衡,因此,模擬蒸散發(fā)對不同氣象、土壤、植被、水文條件的響應(yīng)具有重要意義,可讓我們深入地了解濕地水量平衡、水分運移并維持鄱陽湖濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。本文實驗區(qū)選在鄱陽湖吳城國家自然保護區(qū)內(nèi),選取蘆葦濕地為研究對象,運用Hydrus-1D軟件,輸入實驗區(qū)2013年1月1日-2013年12月31日氣象、水文、土壤、植被等數(shù)據(jù),構(gòu)建水分垂向運移模型,并運用構(gòu)建的模型模擬不同輻射、相對濕度、風速、地下水埋深、地下水變化周期、LAI(Leaf Area Index,葉面積指數(shù))條件下的蒸散發(fā)量,以探究不同因素對實驗區(qū)濕地蒸散發(fā)的影響,并利用水量平衡原理及SPAC系統(tǒng)(Soil-Plant-Atmosphere Continuum,土壤-植物-大氣連續(xù)體)其他界面水分運移情況對蒸散發(fā)結(jié)果進行解釋。本文主要結(jié)論如下:(1)濕地蒸散發(fā)和SPAC界面水分運移過程均受到輻射、風速和相對濕度的影響。土面蒸發(fā)量隨輻射值增大而增大;當土壤含水量充足時,根系層水分對植被蒸騰補給較大,植被蒸騰量隨輻射值的增大而顯著增加,當土壤供水不足時,若輻射值過大,蘆葦會出現(xiàn)自我保護現(xiàn)象,葉片氣孔變小甚至關(guān)閉,植被蒸騰作用減弱;蒸散發(fā)模擬結(jié)果與植被蒸騰一致。隨著風速的增大,當土壤供水充足時,植被蒸騰和土面蒸發(fā)與風速呈正比,當土壤供水不足時,強風使葉面出現(xiàn)自我保護現(xiàn)象,植被蒸騰作用受到阻礙,強風也使土壤表面缺水且土面阻力增大,土面蒸發(fā)量增長速率減小。植被蒸騰、土面蒸發(fā)和蒸散發(fā)均隨濕度增大而減小。以7-8月份為模擬期,發(fā)現(xiàn)7月份因供水充足,土面蒸發(fā)、植被蒸騰和蒸散發(fā)與輻射值呈正相關(guān)關(guān)系,8月份因土壤缺水,在本文所設(shè)置的幾個輻射值范圍內(nèi),當輻射值大于18 MJ/(m~2·d)時,植被蒸騰量和蒸散發(fā)量略有減小,土面蒸發(fā)量仍增加;7月份由于土壤含水量大,土面蒸發(fā)、植被蒸騰和蒸散發(fā)與風速呈正相關(guān),而8月份,在本文所設(shè)置的幾個風速值范圍內(nèi),當風速大于270km/d時,土面蒸發(fā)與植被蒸騰作用均受到抑制;7、8月份植被蒸騰、土面蒸發(fā)和蒸散發(fā)均隨濕度增大而減小。(2)隨著地下水埋深的增大,地下水對上層土壤和植被的補給量減少,蒸散發(fā)量也相應(yīng)減少。當?shù)叵滤裆畛^3m時,地下水對植被蒸騰和蒸散發(fā)的補給幾乎為0,植被蒸騰和蒸散發(fā)不再受地下水位影響。濕地在非淹沒狀態(tài)下,地下水埋深變化對土面蒸發(fā)量的影響不大。(3)不改變潛在蒸散發(fā)條件下,控制地下水位在0-3m內(nèi)變化,在夏季7月13日附近會出現(xiàn)植被蒸騰和蒸散發(fā)高峰,此峰值出現(xiàn)的時間主要受到氣象和植被因素的影響,而受到地下水位的影響較小。隨著地下水周期的變化,若地下水位峰值出現(xiàn)在7月份之前,則主要影響土面蒸發(fā),若出現(xiàn)在7月份之后,則主要影響植被蒸騰和蒸散發(fā)。在植被生長季,地下水位降低會減弱蒸散發(fā),在非生長期,地下水位降低對蒸散發(fā)的影響較小。土面蒸發(fā)能對地下水位變化做出快速響應(yīng),而植被蒸騰有延遲現(xiàn)象。隨著地下水變化周期的減小,年蒸散發(fā)總量在增大,深層土壤水補給、根系層水分滲漏和土壤儲水量波動更加劇烈。地下水對缺水土壤的土壤含水量的影響程度要遠大于接近飽和的土壤。但是當?shù)叵滤芷谶^小時,土面蒸發(fā)因能對地下水位的變化迅速做出響應(yīng),其曲線變化趨勢明顯,而植被蒸騰作用來不及反應(yīng),只是蒸騰總量略有增加,但是曲線變化趨勢不明顯。(4)增大潛在蒸散發(fā)后,年實際蒸散發(fā)總量增加,地下水位峰值對土面蒸發(fā)的作用在減弱,對植被蒸騰和蒸散發(fā)的作用在增強。在植被生長期和非生長期,地下水位降低都會更明顯減弱蒸散發(fā)作用。增大潛在蒸散發(fā)后,植被蒸騰和蒸散發(fā)對地下水位變化的響應(yīng)更加靈敏、顯著。由于受氣象和植被要素限制,在夏季,蒸散發(fā)仍會出現(xiàn)一個峰值,在未改變潛在蒸散發(fā)之前,該峰值出現(xiàn)在7月13日附近,地下水位變動對其影響不大,而增大潛在蒸散發(fā)后,此時間會受到地下水位的影響,隨著地下水位峰值出現(xiàn)的時間提前或延后一些,但仍出現(xiàn)在6-7月份。增大潛在蒸散發(fā)后,深層土壤水補給量、根系層水分滲漏量以及土壤含水量受地下水位變化的影響增大。(5)植被蒸騰和蒸散發(fā)量隨LAI值的增大而增大,但是增長速率逐漸減小,曲線趨于平緩。隨著LAI值增大,土面露出面積減少,土面蒸發(fā)量相應(yīng)減小。若實驗區(qū)均為泥灘,則蒸散發(fā)總量為106.38mm;若實驗區(qū)均為水域,則蒸散發(fā)總量為186.8mm;對于有植被覆蓋的洲灘濕地,當LAI為0.5時,濕地蒸散發(fā)總量要小于全是泥灘的蒸發(fā)量;當LAI值大于等于1時,濕地蒸散發(fā)總量大于全是泥灘的蒸發(fā)量;當LAI值大于等于2.5時,濕地蒸散發(fā)總量大于全是水面的蒸發(fā)量。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P426.2
【圖文】：

圖 2-1 實驗區(qū)觀測系統(tǒng)括一個為微氣象站，用于獲取蘆葦濕地的降雨量、最高溫、最低、風向等氣象數(shù)據(jù)；土壤水分傳感器一組，包含三個土壤水傳感深 10cm、50cm 和 100cm 處，用于獲取土壤含水量實測數(shù)據(jù)；一于獲得地下水位的實時數(shù)據(jù)；還有一個湖水位傳感器，用于獲得況，可用于分析鄱陽湖湖水位與地下水位之間的關(guān)系。除了多要壤組成、水分特征曲線和理化性質(zhì)測定是利用人工采集土樣帶回查是利用樣帶法和樣方法，通過人工測量獲得物種組成、蓋度、上、地下生物量等數(shù)據(jù)。013 年 1 月 1 日至 12 月 31 日為研究時間段，根據(jù)多要素聯(lián)合觀文數(shù)據(jù)對實驗區(qū)內(nèi)氣象、水文、土壤、植被變化規(guī)律進行分析，：本實驗區(qū)選取在蘆葦群落內(nèi)，因為有研究表明，蘆葦群落對極敏感，水深對蘆葦群落的種群、形態(tài)特征、根莖分布、生物量分缺水對蘆葦?shù)娜~面積指數(shù)（LAI）也有顯著影響[75]，而且蘆葦是的一個物種，因此本文選擇蘆葦濕地進行研究十分具備代表性。

圖 2-9 水分垂向運移概念模型圖理，認為此系統(tǒng)進出水量的差值等于土壤含水量的及根系層底部深層土壤水向上補給，水分損失項主分滲漏，方程式如下所示：△W=R+G-Ea-Ta-D 壤含水量變化值(mm/d)，R-降雨入滲(mm/d)，G-深層面蒸發(fā)(mm/d)，Ta-植被蒸騰(mm/d)，D-根系層水分模型模型構(gòu)建的基礎(chǔ)，數(shù)值模型運用計算機軟件和數(shù)學行定量的準確的描述和模擬[78]。根據(jù)研究目標和水分運移、蒸散發(fā)及根系吸水三大模塊，為實驗區(qū)學原理[79]

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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4 湯e

本文編號：2767543