小流域土壤水分时空格局与环境因子的关系

华中农业大学硕士学位论文小流域土壤水分时空格局与环境因子的关系姓名：陈佳申请学位级别：硕士专业：资源环境信息工程指导教师：史志华20090601小流域土壤水分时空格局与环境因子的关系作者：陈佳学位授予单位：华中农业大学相似文献(10条)1.期刊论文何福红.黄明斌.党廷辉黄土高原沟壑区小流域土壤水分空间分布特征-水土保持通报2002,22(4)以长武王东沟小流域为研究对象,研究了黄土高原沟壑区小流域的土壤水分分布特征.结果表明:在王东沟小流域内,土壤剖面中0-2m的土层经过一个雨季之后,土壤水分得到了部分的恢复;2m以下土层,由于没有水分补给,相对比较干燥.该流域内农地的土壤贮水量高于草地,草地高于果园地,林地的土壤贮水量最低.而在同一地理位置,土壤的水分分布又受坡度、坡向、坡位、植被类型、植被密度和生物量的影响,表现出一定的空间变异特性.2.期刊论文邱扬.傅伯杰.王军.陈利顶.QIUYang.FUBo-Jie.WANGJun.CHENLi-Ding黄土丘陵小流域土壤水分时空分异与环境关系的数量分析-生态学报2000,20(5)采用DCCA排序,研究了流域尺度上土壤水分的时空分异类型及与环境因子的关系.研究结果表明,丰水年土壤水分垂直的分布呈降低型、波动型和增长型3种类型,主要影响因子为土地利用与地形(地貌类型、坡度、坡位与海拔高度);土壤水分的季节变化表现为三峰型、四峰同步型与四峰滞后型3种类型,主要影响因子为降雨与地形(坡度、海拔高度、坡向与坡位).分析得出,降低型与波动型的土壤水分利用率较高;从丰水年到欠水年,降低型向波动型转化,波动型向增长型转化;丰水年土壤水分的空间稳定层(0～5cm)与空间稳定期(夏季),对估计整个流域土壤含水量具有重要意义.3.学位论文王洪明基于DEM和实测数据的小流域土壤水分模拟2009黄土高原是我国水土流失最为严重的地区之一。为了改善该地区的生态环境，我国在黄土高原开展了大面积的退耕还林和植树种草工作。而生态建设中植被类型和结构的确定主要取决于土壤水分。因此，一个地区土壤含水量及其分布状况成为区域生态环境建设评价的主要因素之一。本文以陕西省安塞县县南沟流域连续逐月采集的土壤水分数据为数据基础，借助数字地形分析方法，同时采用单流向算法和多流向算法计算得到县南沟流域的地形湿度指数，将地形湿度指数和实测土壤水分数据进行集成，据此分析土壤水分与地形湿度指数的相关性。通过对比它们与土壤水分的相关关系来分析单流向算法和多流向算法计算得到的地形湿度指数质量的优劣，提出利用地形湿度指数模拟土壤水分的最佳流向算法。为了实现对整个县南沟流域的土壤水分模拟，本文还考虑了影响土壤水分的其他环境变量如坡向和土地利用类型，研究了利用地形湿度指数、坡向、土地利用类型模拟土壤水分的方法，同时利用实测的土壤水分数据构建土壤水分模拟模型，并对模型的精度进行了评价。然后考虑到利用计算地形湿度指数算法程序和ArcGIS等相关软件相结合的方法模拟土壤水分，操作过程相对复杂，且容易出错。因此，本文基于模拟土壤水分的基本算法，结合软件开发的方法，开发出了小流域土壤水分模拟模型。该模型操作简单，自动化与人工干预相结合，实现了土壤水分栅格图像的生成与输出。最后本文利用开发出的土壤水分模拟模型完成了2008年5月-10月县南沟流域土壤水分的模拟，初步分析了县南沟流域土壤水分空间分布特征及其动态变化规律，并对土壤水分的现状进行了评价。4.会议论文巩杰.陈利顶.傅伯杰.虎陈霞.黄奕龙.黄志霖黄土丘陵区小流域植被恢复的土壤水分效应研究2004黄土高原地区由于土地利用不合理,过度放牧和垦荒,植被遭受严重破坏,水土流失异常严重[1～3].长期强烈的水土流失使土壤质量下降,引起土地生产力的下降;土地资源严重破坏,导致区域生态环境恶化,整个农业生产系统面临极大的挑战.区域生态环境极度恶化不仅严重制约着本区生态与经济的可持续发展,而且对黄河流域乃至全国的生态安全构成严重威胁.因此,本文以退耕还林还草、植被恢复及生态重建和调整土地利用结构为核心的区域水土流失治理和生态环境建设就成为促进区域可持续发展的关键。5.期刊论文杜代军.温以华中子仪的标定及其在小流域土壤水分监测中的应用-地下水2009,31(4)中子仪是目前广泛用于土壤水分动态监测的重要仪器.中子水分仪的优点是方便、快速、不扰动土壤,可在同一地点进行多次测量,测量水分的范围宽,不受滞后影响,还可与自动记录系统和计算机连接,但率定工作曲线确定具有一定的难度,深度分辩不够准确,对表层土壤水分的测定精度低以及具有一定的辐射危害性等.通过在神木六道沟小流域的研究,表明中子仪经过不同质地的土壤标定后,完全可以用于具有不同土壤质地的小流域土壤水分的动态监测.本文在介绍中子仪野外表达常用方法的基础上,在小流域三种不同类型土壤上对中子仪进行了标定.研究结果表明,通过分层标定法中子仪可以得到精确的标定并可应用于小流域不同类型土壤水分动态的准确测量.6.学位论文夏永秋黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤水分植被承载力过程模拟2008黄土高原水蚀风蚀交错带自然环境和地形地貌独特，是黄土高原土壤侵蚀最严重的区域，必须采取相应的植被措施进行治理。该区又是典型的干旱半干旱地区，有限的土壤水分决定了其植被承载力十分有限。该区还林还草生态环境建设急需科学的规划来指导实践，不能无序和盲目地进行。为了生态和谐，研究这一区域的最大植被密度就很有必要。然而，由于植被密度对土壤水分变化以及土壤水分胁迫对植被生长影响的关系复杂，目前，土壤水分植被承载力还难以量化。现有经验模型、概念模型，甚至物理模型，因为没有考虑土壤水分亏缺的影响及其反馈，不能反映土壤-植被-大气系统水热循环实际情况，因此在实践中难以应用。本论文在综合水文和生物地球化学过程模型的基础上，在黄土高原水蚀风蚀交错带建立了土壤水分植被承载力过程模型(SWCCV)。通过六道沟小流域试验验证了典型植被(柠条、沙柳、苜蓿)不同生长阶段和不同土壤类型下的水分循环、蒸腾、密度效应、土壤水分胁迫、根系吸水等过程，本模型具有较好的预测效果。SWCCV模型的主要特点有：1采用双层蒸散发子模型将植被蒸腾和土壤蒸发分离计算，考虑风对植被蒸腾和土壤蒸发的影响。2将冠层分为受光叶和遮光叶的双源模型，分别考虑它们的蒸腾、辐射传输和光合作用。3考虑土壤水分亏缺条件下，土壤水分对植被蒸腾和光合作用的限制作用，以及用对分区间法循环求解土壤水分限制下的植被承载力。4根据水分、C、N循环的特点，模拟的时间步长分别为小时和天。5利用改进的Molz-Remson根系吸水模型预测土壤各层水分动态分布。本文的主要结论有：在SWCCV模型应用中，各种参数如土壤水力参数、植物冠层导度等参数通过简单实用的方法求取。采用Burdine模型预报土壤导水参数、土壤水分扩散率。应用热脉冲技术测定了每种灌木3株枝条生长季的小时树干液流动态，同时测量了土壤水分和环境因子。结果表明，沙地柠条冠层导度与水气压亏缺成对数相关(f(VPD)=cln(VPD)+d)，而沙柳冠层导度与水气压亏缺成冥指数相关(f(VPD)=eVPDf)；它们都与太阳辐射成指数相关(gcmax=aexp(bRn)，gcmax=0.0029exp(0.0008Rn))。当相对可提取水分高于0.4时，它们的冠层导度都基本保持不变，反之，当土壤水分大于凋萎点时，冠层导度成线性下降。采用无量纲的相对敏感性系数来判断六道沟小流域土壤和地理参数、气候参数、植被参数变化对SWCCV模型结果的影响。由参数敏感性分析发现，模型对土壤质地、土壤表层的密度、土壤深层水分背景值、CO2浓度、生长期气象参数、植物叶碳氮比、初始植被密度、羧化反应的叶氮含量和植被能忍受调萎点的天数等易测量的参数比较敏感，在实际应用中要尽量准确测定。对于较难测量和误差较大的参数敏感性较低，如植被生理参数、深层土壤属性等。因此模型具有一定的稳定性和实用性。通过柠条、沙柳、苜蓿小区模拟和实验结果对比可以看出，本模型能很好地预测坡面各层土壤水分值、植物LAI和NPP的动态变化。在同一初始条件下，土壤水分植被承载力模拟能很好的反应不同小区土壤水分背景值的差异性并能根据这种差异有效地调整植被密度。当柠条平均茎C=0.88kg/丛时，黄绵土高密度柠条林分(6500丛/hm2)，模拟所能承载柠条密度为2100丛/hm2，低密度柠条林分(1700丛/hm2)，模拟所能承载柠条密度为3400丛/hm2；沙柳平均茎C=0.94kg/丛时，沙地高密度沙柳林分(6000丛/hm2)，模拟所能承载沙柳密度为2800丛/hm2，低密度沙柳林分(2570丛/hm2)，模拟所能承载沙柳密度为3600丛/hm2；黄绵土高密度苜蓿(地上植物量为3.36t/hm2)，模拟所能承载苜蓿植物量为2.58t/hm2，黄绵土低密度苜蓿(地上植物量为2.18t/hm2)，模拟所能承载苜蓿植物量为2.87t/hm2。由以上的模拟结果可以看出，各种实验小区的现有人工植被都存在一定的不合理性。通过分布式的SWCCV模型对六道沟小流域进行植被承载力模拟，流域的柠条平均承载力为3.46t/hm2，流域的沙柳平均承载力为4.23t/hm2，流域的苜蓿平均承载力为1.57t/hm2。由流域各种特征因子和植被承载力的统计关系表可以得出，除沙柳表层水分以外，植被承载力与其它各种因子都在0.01水平上显著相关。土壤水分与植被承载力相关系数大小关系为：深层土壤水分＞中间层土壤水分＞表层土壤水分。柠条和苜蓿承载力与高程和坡度成负相关，沙柳与高程成正相关，与坡度成负相关。影响这些相关性的主要可能因素是土壤质地、高程及其坡度决定的土壤水分供给关系。根据六道沟小流域不同植物生理差别和该区植物生长的主要限制因子土壤水分，提出生态恢复应根据现有的研究成果，按照因地制宜、限制因子权重的大小逐步细化的原则，依次进行宜林宜草、林草结合、林草选种、林草量化的治理方案。构建的土壤水分植被承载力过程模型，它的运行反应了土壤水分和植被生长的物理机制，为小流域植被建设量化和细化提供了新的工具及其有效实施提供了有力保障。7.期刊论文杜雪莲.王世杰.DUXue-lian.WANGShi-jie喀斯特高原区土壤水分的时空变异分析——以贵州清镇王家寨小流域为例-地球与环境2008,36(3)以贵州喀斯特高原区王家寨峰丛洼地小流域为研究对象,于2005年11月至2006年12月测定了小流域内不同植被的土壤水分年变化,探讨不同植被类型峰丛坡面土壤水分的时空变化规律,并且与同属小流域内的非喀斯特土山进行对比研究.结果表明:各种植被类型的土壤水分年变化趋势大致相同,主要受降雨和蒸散过程的影响,但变化幅度存在差异,次生林和灌木灌丛变化幅度大于非喀斯特土山和稀疏灌草丛.雨后连续晴天各植被土壤水分变化幅度呈相同格局.观测期内土壤水分的动态变化具有明显的季节性,划分为4个阶段:冬季平稳低墒期、春季及夏初蓄水期、夏季及秋初消耗期及秋季及冬初回升期.各植被土壤剖面水分存在差异,次生林、灌木灌丛坡面土壤剖面含水量从表层到深层表现为降低型,稀疏灌草丛、非喀斯特土山则为增加型.同一坡面不同坡位间土壤水分差异不显著,反映了喀斯特地区复杂多变的小生境和其独特的二元结构水文系统.8.学位论文于艳东北黑土区小流域土壤水分时空变化规律研究2006东北黑土区是我国重要的商品粮基地，但是近年来，受自然和人为活动的影响，黑土区水土流失严重，黑土退化广泛存在，退化条件下，小流域土壤水分时空特征、剖面分布规律、土壤水资源有效性等可能发生变化，但该领域的研究较少，值得深入研究。本论文以黑龙江省嫩江县鹤山农场2号小流域为研究对象，通过定位监测(使用便携式时域反射仪，简称TDR)，研究了东北黑土区小流域土壤水分时空变化特征。结果表明，2005年生长季内林地、麦地、大豆地、田间道、草地和塘坝6种土地利用类型0～100cm土壤含水量均值分别为25.4％、32.5％、36.4％、45.2％、49.2％、52.8％。林地、麦地、大豆地和田间道土壤含水量时间变化趋势呈滞后双峰三符