本文關鍵詞：毛烏素沙地東北緣土壤水分動態(tài)及深層滲漏特征，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水分是沙區(qū)植被建設極為重要的生態(tài)限制因素,沙區(qū)水分主要以土壤水形式存在,土壤水是地表水、地下水、大氣水之間相互轉化的紐帶,在水資源形成、轉化及消耗過程中起著重要作用。降雨入滲補給是沙區(qū)土壤水主要補給來源,而深層土壤水分入滲是大氣降水轉化為地下水的關鍵環(huán)節(jié),對地下水資源的形成具有重要作用。因此,系統(tǒng)分析不同類型沙地土壤水分動態(tài)及深層滲漏特征對豐富沙區(qū)生態(tài)-水文過程研究、指導沙區(qū)植被建設、評價固沙植被穩(wěn)定性、評估沙區(qū)水資源等均具有十分重要的科學意義。本文以毛烏素沙地流動沙地、半固定沙地(油蒿)、固定沙地(油蒿、沙柳、樟子松)為研究對象,采用AV-3665R型雨量傳感器、ECH2O-5土壤水分傳感器、土壤深層水量滲漏測試記錄儀同步監(jiān)測不同類型沙地2013~2014年降雨、0~200cm層土壤體積含水量、200cm以下滲漏量,結合氣象、降雨截留、表層土壤含水量測定,系統(tǒng)分析了不同類型沙地土壤水分動態(tài)、深層滲漏特征及對土壤水的補給,估算了不同類型沙地水量平衡關系。本研究得出的主要結果與結論如下:(1)固沙植被建立后改變了沙地土壤物理性質、降雨截留特征。不同類型沙地降雨截留量為固定沙地半固定沙地;估算結果為2013年(405.6mm降雨)油蒿半固定、油蒿固定、沙柳固定、樟子松固定沙地截留量分別為13.3mm、23.4mm、26.7mm、34.0mm;2014年(322.2mm降雨)為16.9mm、29.2mm、33.9mm、42.6mm。(2)表層為降雨、蒸發(fā)過程影響劇烈層。0~10cm土壤體積含水量均表現出降雨后第1天迅速降低,之后下降趨緩;其中油蒿固定、樟子松固定沙地降雨后水分下降趨勢比流動、油蒿半固定、沙柳固定沙地緩慢、且水分含量較高。表層土壤含水量與降雨量、相對濕度呈極顯著正相關(P0.01),但擬合方程在預測表層土壤水分時效果很差。不同類型沙地表層土壤蒸發(fā)過程基本一致,7月蒸發(fā)力最強,也為降雨后第1天蒸發(fā)量最大,且0~5cm層蒸發(fā)量高于5~10cm層;其中0~5cm層日最大蒸發(fā)量為流動沙地(2.95mm);5~10cm層日最大蒸發(fā)量為油蒿半固定沙地(1.45mm)。(3)降雨對不同類型沙地0~200cm層土壤水分均產生了顯著影響(P0.01)。其中10cm、30cm、60cm土壤水分受降雨影響大,90cm以下土層僅受較大降雨或較集中小降雨事件影響,降雨波動次數總體上為流動沙地半固定沙地固定沙地;且流動沙地0~200cm層,半固定沙地0~90cm層,固定沙地0~60cm層為降雨影響較強變化層。同時,10cm、30cm月平均土壤體積含水量為樟子松固定沙地最大,60~200cm層則為流動沙地最大,表明固沙植被的建立改變了降雨后土壤中的水分再分配過程,且降雨強度、降雨量、降雨頻度等均是影響土壤水分對降雨的響應因素。(4)相同降雨條件下,總體上表現出流動沙地入滲時間短所需降雨量低的特征,其中表層0~30cm土壤水分較低時,單場53.8mm(歷時71h)降雨15天內入滲深度可達流動、沙柳固定、樟子松固定沙地200cm以下,所需時間分別為306h、310h、335h,但不能入滲到油蒿固定沙地150cm以下。表層0~30cm土壤水分較高時,單場88.6mm(歷時63h)降雨15天內入滲深度可達流動、油蒿半固定、油蒿固定、沙柳固定、樟子松固定沙地200cm以下,所需時間分別為57h、69h、133h、70h、86h。(5)相同降雨條件下,流動沙地200cm以下滲漏量最大,其中2013年滲漏量144.2mm、2014年40.3mm,分別占同期降雨的35.5%、11.0%;油蒿半固定沙地次之,固定沙地幾乎沒有滲漏,可忽略不計。降雨對深層滲漏的補給具有滯后性和延時性,流動沙地滲漏補給日數、日最大滲漏量、日均滲漏量最大,油蒿半固定沙地次之,固定沙地幾乎沒有滲漏補給。降雨格局是影響流動沙地深層滲漏量的主要因素,其中15mm降雨對流動沙地深層滲漏有顯著補給作用;半固定沙地深層滲漏影響因素受降雨格局、植被覆蓋雙重影響;而對于固定沙地來說,植被覆蓋的影響占主導因素。(6)常規(guī)降雨年份降雨能夠維持流動沙地、半固定沙地、固定沙地水量平衡,且對土壤水均有一定補給作用。405.6mm降雨下補給量分別為181.6mm、69.3mm、34.5mm、24.8mm、13.9mm。2014年322.2mm降雨僅能夠維持流動、油蒿半固定、沙柳固定、樟子松固定沙地水量平衡,但對于覆蓋度70%的油蒿固定沙地來說,降雨不能夠滿足其蒸散消耗,需由土壤中已有蓄存水提供補充,水分虧缺22.4mm。
【關鍵詞】：毛烏素沙地東北緣 土壤體積含水量 水分動態(tài) 深層滲漏 水量平衡
【學位授予單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S152.7
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-17
• 第一章 緒論17-33
• 1.1 研究背景17-18
• 1.2 研究目的與意義18-19
• 1.3 國內外研究現狀19-29
• 1.3.1 沙區(qū)土壤水分研究現狀19-22
• 1.3.2 沙區(qū)降雨入滲特征研究現狀22-24
• 1.3.3 沙區(qū)土壤實際蒸發(fā)量研究24-26
• 1.3.4 沙區(qū)土壤水分深層滲漏研究現狀26-27
• 1.3.5 固沙植被水量平衡27-29
• 1.4 存在的主要問題29-30
• 1.5 本研究擬解決的關鍵問題30-31
• 1.6 研究內容與技術路線31-33
• 1.6.1 研究內容31-32
• 1.6.2 技術路線32-33
• 第二章 研究區(qū)概況與研究方法33-43
• 2.1 研究區(qū)自然概況33-34
• 2.1.1 地理位置33
• 2.1.2 地形地貌33-34
• 2.1.3 氣候與水文34
• 2.1.4 土壤與植被34
• 2.2 研究區(qū)社會經濟概況34-35
• 2.3 樣地選擇與調查35-36
• 2.4 土壤物理性質測定36-37
• 2.4.1 土壤樣品采集方法36
• 2.4.2 指標測定方法36-37
• 2.5 氣象數據監(jiān)測與降雨截留測定37-38
• 2.5.1 氣象數據監(jiān)測37
• 2.5.2 降雨截留37-38
• 2.6 表層土壤水分動態(tài)測定38-39
• 2.7 土壤體積含水量及滲漏水量動態(tài)監(jiān)測39-41
• 2.7.1 監(jiān)測儀器布設39-40
• 2.7.2 數據獲取與校正40-41
• 2.8 數據處理與統(tǒng)計41-43
• 第三章 土壤物理性質、氣象特征及降雨截留估算43-57
• 3.1 不同類型沙地土壤物理性質43-49
• 3.1.1 土壤容重與機械組成43-47
• 3.1.2 土壤水分特征曲線47-48
• 3.1.3 土壤持水量48-49
• 3.2 試驗樣地氣象特征49-53
• 3.2.1 降雨特征49-50
• 3.2.2 風速風向50-51
• 3.2.3 溫度與相對濕度51-52
• 3.2.4 太陽輻射52-53
• 3.3 不同類型沙地降雨截留量53-55
• 3.3.1 降雨量與截留量的關系53-54
• 3.3.2 不同類型沙地降雨截留量估算54-55
• 3.4 小結55-57
• 第四章 不同類型沙地表層土壤水分動態(tài)及蒸發(fā)模擬57-70
• 4.1 不同類型沙地表層土壤水分變化57-61
• 4.1.1 土壤 0～5cm層水分變化57-59
• 4.1.2 土壤 5～10cm層水分變化59-61
• 4.2 表層土壤水分與氣象因子相關性分析61-65
• 4.2.1 土壤 0～5cm層61-62
• 4.2.2 土壤 5～10cm層62-63
• 4.2.3 氣象因子各指標相關性分析63
• 4.2.4 土壤水分與氣象因子回歸分析63-65
• 4.3 不同類型沙地表層土壤水分蒸發(fā)模擬65-68
• 4.3.1 土壤 0～5cm層水分蒸發(fā)過程65-67
• 4.3.2 土壤 5～10cm層水分蒸發(fā)過程67-68
• 4.4 小結68-70
• 第五章 不同類型沙地土壤水分動態(tài)及其對降雨的響應70-96
• 5.1 不同類型沙地土壤水分對降雨的動態(tài)響應70-83
• 5.1.1 土壤水分日動態(tài)響應70-80
• 5.1.2 土壤水分月動態(tài)特征80-83
• 5.2 凍融作用下不同類型沙地土壤水分動態(tài)變化83-84
• 5.3 不同類型沙地典型降雨后土壤水分入滲特征84-91
• 5.3.1 典型降雨前土壤初始含水量84-85
• 5.3.2 不同類型沙地典型降雨后濕潤鋒變化85-90
• 5.3.3 不同類型沙地典型降雨后達到的最大值90-91
• 5.4 降雨對 0～200cm層土壤水分的補給作用91-94
• 5.4.1 土壤 0～200cm層蓄水量動態(tài)91-92
• 5.4.2 降雨對 0～200cm層土壤水分的補給92-94
• 5.5 小結94-96
• 第六章 不同類型沙地土壤水分深層滲漏量及動態(tài)特征96-103
• 6.1 不同類型沙地深層滲漏量時間分布特征96-99
• 6.1.1 不同類型沙地深層滲漏量96-97
• 6.1.2 深層滲漏量時間分布特征97-99
• 6.2 降雨格局與深層滲漏過程及滲漏量的關系99-101
• 6.2.1 降雨格局與深層滲漏的關系99
• 6.2.2 不同降雨條件下水分深層滲漏過程99-101
• 6.3 降雨對 200cm以下土壤水分的補給作用101-102
• 6.4 小結102-103
• 第七章 不同類型沙地水量平衡初步估算103-107
• 7.1 不同類型沙地水量平衡初步估算103-105
• 7.2 不同類型沙地土壤水轉化比例估算105-106
• 7.3 小結106-107
• 第八章 結論與討論107-112
• 8.1 討論107-109
• 8.2 結論109-110
• 8.3 研究展望110-112
• 參考文獻112-125
• 在讀期間的學術研究125-127
• 致謝127-128

【共引文獻】

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本文編號：461849