全球氣候變暖加速了大氣水循環(huán),從而引起區(qū)域降水過程發(fā)生變化。大氣降水既是水循環(huán)過程的關鍵環(huán)節(jié)之一,也是土壤水的直接來源之一。而土壤水作為連接大氣降水、植物水和地下水的紐帶,其時空分布是生態(tài)系統(tǒng)中植物生長的關鍵因素之一。針對黃土高原生態(tài)建設與水資源綜合利用中的關鍵問題,在野外定位觀測和采樣分析的基礎上,應用多學科交叉的理論與方法,結合穩(wěn)定同位素示蹤、“3S”’技術和粒子拉格朗日軌跡模型(HYSPLIT),研究了黃土高原大氣降水同位素時空變化規(guī)律和降水氫氧同位素效應及水汽來源,通過土壤水同位素的響應關系,揭示了生態(tài)建設對流域土壤水分時空變異的影響,闡明了土壤水分同位素剖面變化規(guī)律與土壤水分運動機制,為黃土高原水資源綜合利用及生態(tài)建設與修復提供科學依據(jù)。本文取得的主要研究成果如下:(1)闡明了黃土高原大氣降水氫氧同位素分布特征,建立了黃土高原大氣降水線方程為:δ2H=6.92δ18O+0.71。黃土高原降水δ2H和δ18O值空間分布呈現(xiàn)西北高,東南低的特點,但不同季節(jié)降水δ2H和δ18O值空間分布差異明顯,其中,春季和冬季呈現(xiàn)西北低、東南高的特點,夏季和秋季趨勢與之相反。黃土高原降水氫氧同位...

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 穩(wěn)定同位素技術理論研究進展
        1.2.2 大氣降水穩(wěn)定同位素與水汽來源研究進展
        1.2.3 土壤水分理論研究進展
        1.2.4 土壤水穩(wěn)定同位素應用研究進展
    1.3 研究目標和內(nèi)容
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究內(nèi)容
    1.4 研究技術路線
    1.5 論文主要創(chuàng)新點
2 研究區(qū)概況與研究方法
    2.1 研究區(qū)概況
    2.2 研究方法
        2.2.1 土壤水分監(jiān)測
        2.2.2 氣象數(shù)據(jù)收集
        2.2.3 樣品采集
        2.2.4 氫氧同位素測定
    2.3 數(shù)據(jù)來源與處理
        2.3.1 流域DEM生成
        2.3.2 數(shù)據(jù)處理方法
3 黃土高原氣候因子特征
    3.1 研究方法
        3.1.1 黃土高原氣候因子空間分布
        3.1.2 Mann-Kendall非參數(shù)檢驗
        3.1.3 小波分析
    3.2 黃土高原氣候因子特征空間分布
    3.3 黃土高原氣候因子變化
        3.3.1 西部區(qū)域氣候因子變化
        3.3.2 北部區(qū)域氣候因子變化
        3.3.3 東部區(qū)域氣候因子變化
        3.3.4 東南部區(qū)域氣候因子變化
        3.3.5 南部區(qū)域氣候因子變化
    3.4 本章小結
4 黃土高原降水水汽來源分析
    4.1 研究方法
    4.2 降水水汽來源日軌跡
        4.2.1 西部區(qū)域降水水汽來源日軌跡
        4.2.2 北部區(qū)域降水水汽來源日軌跡
        4.2.3 東部區(qū)域降水水汽來源日軌跡
        4.2.4 南部區(qū)域降水水汽來源日軌跡
        4.2.5 東南部區(qū)域降水水汽來源日軌跡
    4.3 降水水汽來源日軌跡聚類
        4.3.1 西部區(qū)域降水水汽來源日軌跡聚類
        4.3.2 北部區(qū)域降水水汽來源日軌跡聚類
        4.3.3 東部區(qū)域降水水汽來源日軌跡聚類
        4.3.4 南部區(qū)域降水水汽來源日軌跡聚類
        4.3.5 東南部區(qū)域降水水汽來源日軌跡聚類
    4.4 本章小結
5 黃土高原降水氫氧同位素變化及分布規(guī)律
    5.1 研究方法
        5.1.1 降水氫氧同位素與氘盈余時空分布
        5.1.2 降水氫氧同位素與降水量和氣溫的相關關系
    5.2 大氣降水線
        5.2.1 降水氫氧同位素組成特征
        5.2.2 降水d-excess值特征
        5.2.3 降水d-excess值動態(tài)變化
    5.3 降水氫氧同位素與氘盈余時空分布特征
        5.3.1 降水氫氧同位素組成時空分布
        5.3.2 降水d-excess值時空分布
    5.4 降水氫氧同位素效應
        5.4.1 降水氫氧同位素與氣溫的關系
        5.4.2 降水氫氧同位素與降水量的關系
    5.5 本章小結
6 生態(tài)建設流域不同降雨情形下土壤水分運移過程
    6.1 王茂溝流域不同水體氫氧同位素特征
        6.1.1 王茂溝流域降水氫氧同位素組成特征
        6.1.2 王茂溝流域地表水氫氧同位素組成特征
        6.1.3 王茂溝流域土壤水氫氧同位素組成特征
    6.2 次降雨條件下生態(tài)建設流域土壤水分運移
        6.2.1 土壤水分動態(tài)變化
        6.2.2 土壤蓄水量動態(tài)變化
        6.2.3 淺層土壤水δ²H和δ¹⁸O值動態(tài)變化
        6.2.4 深層土壤水δ²H和δ¹⁸O值動態(tài)變化
        6.2.5 土壤水分垂向運移的同位素組成分析
    6.3 連續(xù)降雨條件下生態(tài)建設流域土壤水分運移
        6.3.1 降水及土壤水δ²H和δ¹⁸O值特征
        6.3.2 淺層土壤水δ²H和δ¹⁸O值的動態(tài)變化
        6.3.3 深層土壤水δ¹⁸O值的動態(tài)變化
        6.3.4 土壤水分垂向運移的同位素組成
    6.4 本章小結
7 生態(tài)建設對流域土壤水分時空變異的影響
    7.1 王茂溝流域降水、氣溫變化規(guī)律
    7.2 不同土地利用土壤水分動態(tài)變化
        7.2.1 坡耕地土壤水分動態(tài)變化
        7.2.2 壩地土壤水分動態(tài)變化
        7.2.3 梯田土壤水分動態(tài)變化
        7.2.4 林地土壤水分動態(tài)變化
        7.2.5 草地土壤水分動態(tài)變化
    7.3 不同土地利用土壤水分消耗、補償關系
        7.3.1 土壤容重變化
        7.3.2 不同土地利用類型土壤剖面水分梯度
        7.3.3 土壤水分垂直分層及變異特征
        7.3.4 垂直變化層劃分
        7.3.5 土壤水分消耗與補償分析
    7.4 土壤水資源利用策略
    7.5 本章小結
8 結論與展望
    8.1 結論
    8.2 展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3747598