黃河源高寒生態(tài)系統(tǒng)是一個特殊的系統(tǒng)，容易受到全球變化和人類活動的影響，現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的退化。植被退化對于整個高寒生態(tài)系統(tǒng)的安全和生態(tài)平衡造成了嚴重影響。作為國家自然基金重大研究計劃項目“長江黃河源區(qū)高寒生態(tài)系統(tǒng)對全球氣候變化的響應(yīng)及其水文效應(yīng)”研究的重要組成部分，本論文主要針對黃河源區(qū)高寒草甸水文過程對植被退化的響應(yīng)以及覆被變化所導致的生態(tài)功能的影響，選擇典型的研究區(qū)域和高寒草甸樣地，進行入滲、截留、產(chǎn)流產(chǎn)沙、水分動態(tài)分布、季節(jié)性凍土溫度濕度耦合變化等水文過程觀測，同時還進行不同退化程度高寒草甸群落結(jié)構(gòu)調(diào)查、地上地下生物量，以及植被退化引起高寒草甸物理結(jié)構(gòu)、化學成分變化的測定，并把黃河源高寒地區(qū)的生態(tài)水文過程通過VIC模型加以實現(xiàn)。 1、雙環(huán)入滲儀常用于黃土丘陵地區(qū)土壤入滲過程觀測，本研究中使用改進后的野外雙環(huán)入滲儀器進行黃河源高寒草甸的入滲試驗，結(jié)果表明該儀器能夠較好地應(yīng)用于高寒地區(qū)的淺層土壤水分垂向一維運動觀測。使用幾種入滲基本模型對不同蓋度高寒草甸土壤入滲過程擬合，并在入滲瞬變階段(0-15min)，入滲漸變階段(15-60min)以及入滲穩(wěn)定階段(60min以后)進行綜合擬合評價，認為考斯加科夫(Kostiakov)入滲公式f(t)=at~(-b)較菲利浦公式、霍頓公式以及通用經(jīng)驗公式更適用于高寒草甸土壤水分入滲過程的研究。 2、土壤水分狀況是決定草甸植被布局和生長的關(guān)鍵性因素，對高寒草甸土壤水分的研究具有重要意義。在植被生長季節(jié)，土壤水分狀況受植被覆蓋和地形因素影響較大。不同深度土壤水分隨著絕對海拔高度的升高呈現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律，其關(guān)系滿足一元二次回歸模型，其中表層土壤(10-30cm)和60cm土層水分與絕對海拔高度擬合程度較好，并且土壤水分與海拔高度相關(guān)性較強。植物生長旺季不同退化程度土壤水分的剖面變化特征均分為兩種類型：第一種是降低型，包括灌叢草甸和黑土灘兩種。第二種是波動型，包括嵩草草甸和退化草地。不同退化程度土壤水分剖面變化按照灌叢草甸、嵩草草甸、輕度退化、中度退化和黑土灘的順序呈現(xiàn)以輕度退化草甸為對稱軸的對稱變化趨勢，依次向兩邊為波動和減小的變化趨勢。 3、熱量是影響高寒草甸草地土壤水分分布與遷移的控制因素。使用統(tǒng)計分析軟件SPSS以及數(shù)據(jù)回歸分析系統(tǒng)DRS中的統(tǒng)計方法，對不同植被蓋度下不同深度處觀測到的土壤溫度和含水量數(shù)據(jù)來建立回歸模型，將2個參數(shù)聯(lián)系起來。θ_V-T_S之間表現(xiàn)出較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R~2變化范圍在凍結(jié)階段和融化階段分別(0.83-0.96)以及(0.92-0.96)。對土壤凍結(jié)和融化階段內(nèi)含水量和溫度θ_V-T_S相互關(guān)系的研究，為討論土壤水分和溫度對土壤凍融循環(huán)的影響提供了一個有效工具，模擬結(jié)果與觀測數(shù)據(jù)之間較好的相關(guān)性也驗證了模型和方法。 4、在水文水資源分析計算中，對降雨損失的處理，往往只對蒸散發(fā)和土壤下滲量進行計算，忽視了植被的降雨截留損失，這樣至少在理論上說是不完善的。研究選擇兩種不同生長格局的高寒草甸(嵩草草甸及灌叢草甸)進行截留對比試驗，結(jié)果表明由于地面植株高低、葉片形狀、葉面積、地下生物量等因素的差異，灌叢草甸的最大截留量達到1.8mm，而嵩草草甸植物的最大截留量為1.0mm，相對于試驗流域的多年平均降雨，其截留損失分別為18.2％和10.8％。高寒草甸產(chǎn)流、產(chǎn)沙的試驗結(jié)果表明，不同植被蓋度的嵩草草甸其產(chǎn)流、產(chǎn)沙過程可以用冪函數(shù)R=at~b分布來描述，隨著蓋度由大變小，方程參數(shù)a值逐漸變小，b值逐漸增大；而覆蓋度在5％以下的黑土灘，其產(chǎn)流、產(chǎn)沙過程更符合指數(shù)函數(shù)R=ae~(bt)分布。同時，徑流場植被總體蓋度與產(chǎn)流歷時之間關(guān)系回歸方程為C=3.488lnt_p-11.772(R~2=0.9447)，植被蓋度與產(chǎn)流歷時呈正相關(guān)，即產(chǎn)流歷時隨植被蓋度的增加而延長，從而表明坡地減輕水土流失、減少地表徑流的重要措施之一是增加近地表植被的覆蓋度。 5、對不同退化程度高寒草甸群落結(jié)構(gòu)調(diào)查以及地上、地下生物量測定，2005年8月的測定結(jié)果表明：植物群落多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)在中度退化階段最高，隨著草甸退化程度加大，呈單峰式曲線變化規(guī)律；重度退化草甸地下總生物量較輕度退化草地減少1.74倍，其中0cm-15cm土層中的生物量減少1.9倍，15cm～30cm土層中的生物量減少0.85倍。輕度退化草地0cm-15cm土層中的生物量占地下總生物量的88.57％，15cm-30cm土層中的生物量占地下總生物量的11.43％；重度退化草地0cm-15cm土層中的生物量占地下總生物量的97.32％，15cm-30cm土層中的生物量僅占地下總生物量的2.68％。輕度退化草地和重度退化草地地下生物量與地上生物量比值分別為4.98和3.47。 6、植被覆蓋變化必然導致土壤環(huán)境發(fā)生顯著改變，研究表明，植被退化導致高寒草甸土壤的容重都有增大的趨勢，尤其土壤表層0-10cm范圍的土壤容重變化與植被蓋度之間的關(guān)系最突出；全剖面(0-40cm)有機質(zhì)、全N和水解N的損失分別為69％、61％和68％；速效N、速效P和速效K的流失率分別為51％、38％和21.5％左右。
【學位單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2007
【中圖分類】：X171
【部分圖文】：

如圖1.4所示。本研究以大量的野外試驗為基礎(chǔ)，在高寒草甸發(fā)育良好的青海省達日縣選取不同植被類型、不同植被退化程度的典型樣地作研究區(qū)域建立觀測試驗場(圖1.1)，同時布設(shè)樣帶和樣點進行土壤和植被的調(diào)查。所選取的研究區(qū)域的氣候、土壤、植被、水資源以及社會經(jīng)濟活動具有明顯的代表性。分別在建設(shè)鄉(xiāng)納通河流域和小支溝跨熱瓦爾瑪河兩個小流域內(nèi)根據(jù)草地退化情況在垂直流域方向布置幾條平行的研究樣帶，樣帶相隔2O00m左右，然后在每條樣帶上以海拔高度為依據(jù)布設(shè)不同植被退化程度的采樣點(圖1.2，圖1.3)，每個樣帶上布置3一4個調(diào)查樣點。在每個樣點開挖長、寬、深分別為60em、50em、40em(45em)的剖面，在每個剖面按不同深度(0一sem、5一10Cm、10一20em、20一30em)取土樣同時測土壤水分。在每個剖面相同深度取I000kg左右土樣裝入土樣袋帶回實驗室，用來研究土壤的理化屬性和其他內(nèi)容的研究(王一博

活動具有明顯的代表性。分別在建設(shè)鄉(xiāng)納通河流域和小支溝跨熱瓦爾瑪河兩個小流域內(nèi)根據(jù)草地退化情況在垂直流域方向布置幾條平行的研究樣帶，樣帶相隔2O00m左右，然后在每條樣帶上以海拔高度為依據(jù)布設(shè)不同植被退化程度的采樣點(圖1.2，圖1.3)，每個樣帶上布置3一4個調(diào)查樣點。在每個樣點開挖長、寬、深分別為60em、50em、40em(45em)的剖面，在每個剖面按不同深度(0一sem、5一10Cm、10一20em、20一30em)取土樣同時測土壤水分。在每個剖面相同深度取I000kg左右土樣裝入土樣袋帶回實驗室，用來研究土壤的理化屬性和其他內(nèi)容的研究(王一博，2007)。主要觀測項目有:土壤顆粒級配組成、土壤導水率，土壤入滲過程，不同優(yōu)勢種高寒草甸的截留試驗，模擬降雨下高寒草甸產(chǎn)流、產(chǎn)沙試驗，土壤水分的空間分布變化，高寒草甸在季節(jié)凍土下的土壤水熱禍合變化

活動具有明顯的代表性。分別在建設(shè)鄉(xiāng)納通河流域和小支溝跨熱瓦爾瑪河兩個小流域內(nèi)根據(jù)草地退化情況在垂直流域方向布置幾條平行的研究樣帶，樣帶相隔2O00m左右，然后在每條樣帶上以海拔高度為依據(jù)布設(shè)不同植被退化程度的采樣點(圖1.2，圖1.3)，每個樣帶上布置3一4個調(diào)查樣點。在每個樣點開挖長、寬、深分別為60em、50em、40em(45em)的剖面，在每個剖面按不同深度(0一sem、5一10Cm、10一20em、20一30em)取土樣同時測土壤水分。在每個剖面相同深度取I000kg左右土樣裝入土樣袋帶回實驗室，用來研究土壤的理化屬性和其他內(nèi)容的研究(王一博，2007)。主要觀測項目有:土壤顆粒級配組成、土壤導水率，土壤入滲過程，不同優(yōu)勢種高寒草甸的截留試驗，模擬降雨下高寒草甸產(chǎn)流、產(chǎn)沙試驗，土壤水分的空間分布變化，高寒草甸在季節(jié)凍土下的土壤水熱禍合變化，不同退化程度高寒草甸植物群落調(diào)查，地面地下生物量測試

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 楊永剛;肖洪浪;趙良菊;侯蘭功;楊秋;鄒松兵;;流域生態(tài)水文過程與功能研究進展[J];中國沙漠;2011年05期

2 楊健;高照良;李永紅;;國內(nèi)外開展開發(fā)建設(shè)項目研究進展的初步分析[J];中外企業(yè)家;2010年14期

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 徐曉桃;黃河源區(qū)NPP及植被水分利用效率時空特征分析[D];蘭州大學;2008年

2 李春杰;青藏高原多年凍土區(qū)典型高寒草地植被覆被變化對地表水循環(huán)影響的試驗研究[D];蘭州大學;2010年

本文編號：2825436