本文關(guān)鍵詞：黃土丘陵區(qū)不同覆蓋下的干化土壤水分恢復試驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：陜北黃土丘陵地區(qū)氣候干旱,降水稀少,人工植被對土壤水分過度消耗,導致了該地區(qū)土壤水分生態(tài)環(huán)境的惡化,出現(xiàn)永久性土壤干層現(xiàn)象。土壤干層恢復研究是近些年來的熱點問題,也是林學、生態(tài)學、土壤水文學、水土保持學、農(nóng)學等多學科關(guān)心的熱點,研究干化土壤的修復對黃土高原農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要的理論和實際意義。本研究在陜北米脂縣遠志山布設(shè)10 m深大型土柱來模擬當?shù)氐母苫寥?土柱表層分別進行了石子、碎樹枝、薄膜、生草4種覆蓋以及無覆蓋(清耕)處理,采用中子管對土壤水分進行連續(xù)定期觀測。在兩年觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上分析不同覆蓋處理下土壤水分時空變化特征,描述干化土壤的恢復情況,并嘗試應(yīng)用HYDRUS-1D模型分析預測幾種覆蓋處理下的土壤水分恢復動態(tài)趨勢以及恢復年限。主要得到如下結(jié)果:(1)以清耕處理為例,分析發(fā)現(xiàn)土壤水分在不同時間尺度(月、季、年)下的垂直遷移規(guī)律具有一致性,即水分在土壤中的垂直遷移具有較強的滯后性。降水不會很快補給到深層土壤,而是在較長的時間內(nèi)持續(xù)補給,后續(xù)降水會推動前次降水入滲的濕潤鋒不斷地下移。(2)通過比較分析不同覆蓋措施下的干化土壤水分恢復情況發(fā)現(xiàn),2014年5月-2015年10月,清耕、生草、石子、樹枝以及薄膜處理下的土壤水分最大恢復深度分別為280cm、200cm、460cm、360cm和680cm;各處理干化土壤水分的恢復能力為薄膜覆蓋石子覆蓋樹枝覆蓋清耕處理生草處理。其中,清耕、石子、樹枝以及薄膜處理下降水利用率分別為17.9%、36.1%、28.0%、94.3%。(3)生草覆蓋中,植被雖然因有冠層的郁閉可以減少土壤水分的蒸發(fā),同時也會因為自身生長需要消耗大量水分造成土壤水分恢復困難。在2014年降水較充沛的條件下,生草覆蓋土壤水分最大恢復至200cm深度,0-200cm土層平均含水量由8.07%上升至10.62%;在2015年干旱條件下,0-200cm土層平均含水量降低至7.89%,土壤干化現(xiàn)象加重。在生長期(2014.5-2014.12)生草覆蓋下土壤儲水量較清耕處理少84.9mm,在非生長期(2014.12-2015.5)活草干枯死亡,兩處理間土壤儲水量差值降至69.1mm,即干草覆蓋抑制蒸發(fā)量為15.8mm,說明生草覆蓋對抑制土壤表面蒸發(fā)起到了一定的作用,但相較于其生長期消耗的土壤水分來說是十分微弱的。(4)本文選用HYDRUS-1D模型模擬不同條件下土柱內(nèi)土壤水分運動和分布特征。驗證結(jié)果為清耕、石子、樹枝以及薄膜覆蓋下土壤剖面濕度模擬值與實測值之間的決定系數(shù)R2都在0.9以上,均方根誤差RMSE均在0.01cm3/cm3以下,相對誤差小于3%。表明HYDRUS-1D模型適用于清耕及覆蓋條件土壤水分運移過程的分析,并能在較長時間內(nèi)較精確地反應(yīng)出土柱內(nèi)土壤水分變化趨勢。選用具有代表性的2006年(平水年),模擬平水年不同覆蓋下土壤水分的恢復程度,得到經(jīng)過一個平水年周期,清耕、石子、樹枝、薄膜覆蓋入滲深度分別為220cm、340cm、280cm和620cm;土壤儲水量增量分別為:72.3mm、139.2mm、116.2mm和417.0mm。研究區(qū)12齡棗林土壤干層形成部位為0-600cm,在連續(xù)平水年的條件下,利用不同的地表覆蓋措施使棗林0-600cm干化土壤水分完全恢復,分別需要7.9a、4.1a、5.0a和1.3a。
【關(guān)鍵詞】：土壤干層 水分恢復 覆蓋 Hydrus-1D模型
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S152.7
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究進展14-20
• 1.2.1 土壤干層研究進展14-16
• 1.2.1.1 土壤干層的定義及分布特征14-15
• 1.2.1.2 土壤干層水分恢復15-16
• 1.2.2 地表覆蓋16-18
• 1.2.2.1 地膜覆蓋對土壤水分動態(tài)變化的影響研究16
• 1.2.2.2 秸稈和樹枝覆蓋對土壤水分動態(tài)變化的影響研究16-17
• 1.2.2.3 石子砂礫覆蓋對土壤水分動態(tài)變化的影響研究17
• 1.2.2.4 生草覆蓋對土壤水分動態(tài)變化的影響研究17-18
• 1.2.3 Hydrus模型18-20
• 1.2.3.1 Hydrus模型與土壤水分動態(tài)研究18-19
• 1.2.3.2 土壤水分運動參數(shù)的確定方法19-20
• 1.3 現(xiàn)有研究存在的問題20-21
• 第二章 研究方法與內(nèi)容21-26
• 2.1 研究區(qū)概況21
• 2.2 試驗設(shè)計21-23
• 2.3 研究內(nèi)容23
• 2.3.1 不同時間尺度上的土壤水分遷移規(guī)律23
• 2.3.2 不同覆蓋處理干化土壤水分恢復能力23
• 2.3.3 基于Hydrus-1D模型模擬不同覆蓋處理下土壤水分變化23
• 2.4 研究方法23-25
• 2.4.1 氣象數(shù)據(jù)采集23
• 2.4.2 土壤水分測定23-24
• 2.4.3 土壤累積入滲量測定24
• 2.4.4 土壤物理指標獲取24-25
• 2.5 技術(shù)路線25-26
• 第三章 不同時間尺度上的土壤水分遷移規(guī)律26-32
• 3.1 月尺度上的土壤水分遷移26-28
• 3.2 季節(jié)尺度上的土壤水分遷移28-29
• 3.3 年尺度上的土壤水分遷移29-30
• 3.4 小結(jié)30-32
• 第四章 不同覆蓋下的干化土壤水分恢復能力32-41
• 4.1 土壤水分恢復程度分析方法32
• 4.2 土壤水分恢復最大深度32-35
• 4.3 不同覆蓋措施下土壤水分恢復度35-36
• 4.4 不同覆蓋處理的降水利用率36-38
• 4.5 生草覆蓋水分恢復能力38-39
• 4.6 小結(jié)39-41
• 第五章 Hydrus-1D模型參數(shù)敏感性分析及驗證41-52
• 5.1 模型概化41-42
• 5.1.1 土壤水分運動基本方程41
• 5.1.2 土壤水分運動參數(shù)41-42
• 5.1.3 蒸散發(fā)計算42
• 5.1.4 模型初始和邊界條件42
• 5.2 參數(shù)敏感性分析42-47
• 5.2.1 分析方法42-43
• 5.2.2. 參數(shù)擾動對垂直濕潤距離Rz的影響43-44
• 5.2.3 參數(shù)擾動對累積入滲量I和吸滲時間S的影響44-46
• 5.2.4 參數(shù)對土壤含水量 θ 的敏感性程度46-47
• 5.3 模型的驗證47-51
• 5.3.1 模擬效果評價指標47
• 5.3.2 參數(shù)率定47-48
• 5.3.3 不同覆蓋模型模擬效果48-51
• 5.4 小結(jié)51-52
• 第六章 基于Hydrus-1D模型的覆蓋處理下干化土壤水分狀況及恢復年限52-60
• 6.1 不同覆蓋下土壤水分動態(tài)模擬52-54
• 6.2 研究區(qū)15年降水變化54
• 6.3 平水年土壤水分恢復模擬54-58
• 6.4 小結(jié)58-60
• 第七章 結(jié)論及需要進一步研究的問題60-63
• 7.1 主要結(jié)論60-61
• 7.2 主要創(chuàng)新點61
• 7.3 需要進一步研究的問題61-63
• 參考文獻63-69
• 致謝69-70
• 作者簡介70
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或待發(fā)表的文章70
• 參與科研項目70-71
• 西北農(nóng)林科技大學學歷教育碩士學位授予信息表71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 彭萬杰;郭異礁;;虎峰鎮(zhèn)土壤水分的動態(tài)及其隨機模擬[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2009年06期

2 楊濤;宮輝力;李小娟;趙文吉;孟丹;;土壤水分遙感監(jiān)測研究進展[J];生態(tài)學報;2010年22期

3 徐聯(lián);申俊初;翟英濤;;影響土壤水分觀測精確度的原因及觀測注意事項探討[J];貴州氣象;2011年04期

4 高建華;胡振華;;土壤水分基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用研究進展[J];亞熱帶水土保持;2011年03期

5 王安琪;施建成;宮輝力;解超;;降尺度土壤水分信息與植被生長參量的時空關(guān)系[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2012年S1期

6 胡偉;熊凌云;熊雄;胡新華;;自動土壤水分數(shù)據(jù)質(zhì)量控制中的閾值確定[J];氣象水文海洋儀器;2012年03期

7 陸楓;胡志洪;胡毅恒;;土壤水分測定方法研究[J];企業(yè)導報;2012年23期

8 黃文杰;呂軍;翟伶俐;魏曉奕;朱寶;;人工與自動土壤水分觀測資料差異探討[J];中國農(nóng)學通報;2013年14期

9 馮兆林;陳玲愛;;華北地區(qū)土壤水分問題——Ⅰ.土壤水的擴散機制及水在剖面中運動的限制[J];土壤學報;1958年01期

10 花臨亭;;遼西砂荒地帶土壤水分演變趨勢與土地利用問題[J];遼寧農(nóng)業(yè)科學;1963年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王新;;農(nóng)氣報表土壤水分記錄審核軟件[A];山東氣象學會2005年學術(shù)交流會優(yōu)秀論文集[C];2005年

2 薛龍琴;冶林茂;陳海波;;河南省自動土壤水分觀測網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用[A];第26屆中國氣象學會年會第三屆氣象綜合探測技術(shù)研討會分會場論文集[C];2009年

3 薛龍琴;冶林茂;陳海波;師麗魁;;河南省自動土壤水分資料與人工觀測資料對比分析[A];第27屆中國氣象學會年會現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象防災(zāi)減災(zāi)與糧食安全分會場論文集[C];2010年

4 除多;次仁多吉;邊巴次仁;王彩云;;西藏中部土壤水分遙感監(jiān)測方法研究[A];第27屆中國氣象學會年會干旱半干旱區(qū)地氣相互作用分會場論文集[C];2010年

5 姚付啟;蔡煥杰;張振華;;煙臺蘋果園表層土壤水分與深層土壤水分轉(zhuǎn)換關(guān)系研究[A];現(xiàn)代節(jié)水高效農(nóng)業(yè)與生態(tài)灌區(qū)建設(shè)（下）[C];2010年

6 石慶蘭;王一鳴;馮磊;;土壤水分測量中相位差檢測算法的實驗與研究[A];中國農(nóng)業(yè)工程學會電氣信息與自動化專業(yè)委員會、中國電機工程學會農(nóng)村電氣化分會科技與教育專委會2010年學術(shù)年會論文摘要[C];2010年

7 巫麗君;潘建梅;魏愛明;王秀琴;;自動土壤水分觀測數(shù)據(jù)異常原因淺析[A];“推進氣象科技創(chuàng)新，提高防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對氣候變化能力”——江蘇省氣象學會第七屆學術(shù)交流會論文集[C];2011年

8 楊海鷹;冶林茂;陳海波;;土壤水分研究進展[A];第28屆中國氣象學會年會——S11氣象與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)[C];2011年

9 黃奕龍;傅伯杰;陳利頂;;黃土丘陵坡地土壤水分時空變化特征[A];地理教育與學科發(fā)展——中國地理學會2002年學術(shù)年會論文摘要集[C];2002年

10 陳懷亮;徐祥德;劉玉潔;厲王f;鄒春輝;翁永輝;;基于遙感和區(qū)域氣候模式的土壤水分預報方法研究[A];推進氣象科技創(chuàng)新加快氣象事業(yè)發(fā)展——中國氣象學會2004年年會論文集（上冊）[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 班勝林;山西引進新型土壤水分觀測儀[N];中國氣象報;2010年

2 記者 王量迪 通訊員 陳瑜;我市建成兩個自動土壤水分觀測站[N];寧波日報;2010年

3 王一;土壤水分快速測量技術(shù)獲突破[N];科技日報;2003年

4 記者 宛霞　通訊員 趙志強;中國氣象局將加強土壤水分觀測[N];中國氣象報;2009年

5 記者 王建忠;我國將布設(shè)1500套自動土壤水分觀測儀[N];中國氣象報;2009年

6 記者 田宜龍;我省建成55個土壤水分自動觀測站[N];河南日報;2009年

7 實習記者 王寶軍　通訊員 趙志強;全國建成７６個自動土壤水分觀測站[N];中國氣象報;2009年

8 張芳　仲維健;江蘇啟動土壤水分自動觀測網(wǎng)建設(shè)[N];中國氣象報;2009年

9 記者 劉劍英;我省首個自動土壤水分觀測站大名投用[N];河北日報;2009年

10 邢開成 胡佳軍;河北邯鄲首個自動土壤水分觀測站投入使用[N];糧油市場報;2009年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王安琪;大尺度被動微波輻射計土壤水分降尺度方法研究[D];首都師范大學;2013年

2 魏新光;黃土丘陵半干旱區(qū)山地棗樹蒸騰規(guī)律及其節(jié)水調(diào)控策略[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

3 劉丙霞;黃土區(qū)典型灌草植被土壤水分時空分布及其植被承載力研究[D];中國科學院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）;2015年

4 楊長剛;半干旱雨養(yǎng)區(qū)覆蓋種植冬麥田土壤水熱效應(yīng)[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學;2015年

5 王改改;丘陵山地土壤水分時空變化及其模擬[D];西南大學;2009年

6 劉偉;植被覆蓋地表極化雷達土壤水分反演與應(yīng)用研究[D];中國科學院研究生院（遙感應(yīng)用研究所）;2005年

7 楊開寶;黃土丘陵區(qū)不同農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的土壤水分效應(yīng)研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2010年

8 趙燕東;土壤水分快速測量方法及其應(yīng)用技術(shù)研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學;2002年

9 吳元芝;黃土區(qū)土壤水分對典型植物有效性的研究[D];中國科學院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）;2010年

10 韓桂紅;干旱區(qū)鹽漬地極化雷達土壤水分反演研究[D];新疆大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙忠凱;土壤水分監(jiān)控保障系統(tǒng)研究[D];北京郵電大學;2012年

2 蘇歡;河南省土壤水分的時空變化特征及其與氣象要素的關(guān)系[D];南京信息工程大學;2015年

3 丁從慧;土壤水分對夏玉米生理生態(tài)特征的影響及動態(tài)模擬研究[D];南京信息工程大學;2015年

4 張洛丹;不同植被類型對陡坡地土壤水分循環(huán)的影響[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

5 白盛元;黃土土柱降雨特征與土壤水分入滲過程研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

6 李佳洲;土壤水分對三七生長及有效成分的影響[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

7 張雪;牧草根系形態(tài)特征及土壤水分對修剪高度的響應(yīng)研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

8 王金鋒;不同覆蓋方式對渭北蘋果園土壤水分、溫度及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

9 蘇一鳴;黃土高原旱地蘋果園起壟覆膜壟溝覆草技術(shù)研究[D];西北農(nóng)林科技大學;2015年

10 上官玉鐸;負水頭條件下土壤水分入滲和氮素分布規(guī)律研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學院;2015年

  本文關(guān)鍵詞：黃土丘陵區(qū)不同覆蓋下的干化土壤水分恢復試驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：312715