降雨是荒漠化地區(qū)土壤水分的主要補(bǔ)給源,對土壤水分的變化有著深遠(yuǎn)影響,在沙區(qū)深層土壤水分補(bǔ)給中具有重要作用。本研究基于參數(shù)優(yōu)化后的Hydrus-1D模型,分析了半干旱的科爾沁沙地半流動沙丘200 cm深層滲漏量的動態(tài)變化過程及其對降雨格局的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明:2016—2019年4—10月,半流動沙丘的年均滲漏補(bǔ)給量為254.31 mm,占同期降雨量的61.8%。深層滲漏主要發(fā)生在6—8月,該期滲漏量占比72.8%;滲漏速率變化在0.03～2.70 mm·h^-1,最大滲漏速率發(fā)生在降雨量大、頻次高的降雨事件下。降雨入滲補(bǔ)給深層土壤水受到降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時及前期土壤水分含量的影響,歷時長、雨強(qiáng)小的降雨事件更有利于水分深層滲漏,滲漏量與降雨量呈顯著正相關(guān)關(guān)系（R²=0.85）,16～18 mm降雨量是產(chǎn)生土體200 cm深度滲漏的閾值。高頻次降雨事件通常在17～38 h后達(dá)到滲漏速率峰值,整個滲漏過程長達(dá)164 h以上。深層滲漏量的準(zhǔn)確估算對荒漠化地區(qū)水資源評價(jià)和生態(tài)建設(shè)具有理論和現(xiàn)實(shí)意義。 

【文章來源】：應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,31(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

土壤水分和土壤蒸發(fā)量模擬值與實(shí)測值對比

科爾沁沙地半流動沙丘降雨入滲是深層土壤水分的主要補(bǔ)給源,而降雨強(qiáng)度、降雨量、降雨歷時和降雨頻次等指標(biāo)是影響半流動沙丘深層水分滲漏補(bǔ)給量的關(guān)鍵因素[19]。研究期內(nèi),單次最大降雨量為86.4 mm(歷時15.3 h,平均降雨強(qiáng)度為5.647 mm·h-1);平均最大降雨強(qiáng)度為50.42 mm·h-1,均無地表徑流產(chǎn)生,因此,整個研究期內(nèi)降雨入滲過程是單一的入滲-蒸發(fā)過程。模擬結(jié)果表明,半流動沙丘0～20 cm土層易形成干沙層[20],當(dāng)降雨事件發(fā)生,水分迅速下滲補(bǔ)給表層土壤水分,并隨著時間的推移,非飽和濕潤鋒不斷向下移動,水分入滲補(bǔ)給深層土壤水分,然而并不是每一次降雨事件的發(fā)生都能滲漏補(bǔ)給到200 cm土層,只有降雨量達(dá)到某一閾值,才能有效補(bǔ)給到200 cm土層,否則只能補(bǔ)給表層土壤水分,且消耗于蒸發(fā)和土壤水分儲量的變化,然而該閾值并不是一個定值,與前期土壤含水率、降雨強(qiáng)度和降雨歷時等因素均顯著相關(guān),也進(jìn)一步說明該閾值代表著深層滲漏對降雨事件發(fā)生的敏感響應(yīng)度[21-22]。2.4.1 降雨量、降雨歷時和降雨強(qiáng)度對深層滲漏量的影響

由圖4可以看出,經(jīng)優(yōu)化參數(shù)后的Hydrus-1D模型能夠反映出降水入滲過程中土壤水分和土壤蒸發(fā)量的動態(tài)變化趨勢,土壤水分和土壤蒸發(fā)量各實(shí)測值均坐落于土壤水分及土壤蒸發(fā)量模擬曲線附近。從土壤水分和土壤蒸發(fā)量模擬值與實(shí)測值擬合關(guān)系可以看出,模型模擬效果較好,相關(guān)系數(shù)R2分別為0.86和0.91,擬合曲線接近于1∶1趨勢線,模型置信度大于95%,說明模擬值與實(shí)測值擬合程度較好;均方根誤差(RMSE)分別為0.0058 cm3·cm-3和0.15 mm·d-1,說明模擬值與實(shí)測值之間偏差較小;模型效率系數(shù)(ENS)分別為0.86和0.81,一致性指數(shù)(IA)分別為0.88和0.83,說明模擬值與實(shí)測值之間吻合程度較高。因此,模型模擬精度滿足要求,可以進(jìn)行后續(xù)深層土壤水分滲漏量和動態(tài)變化過程定量及定性分析。圖4 土壤水分和土壤蒸發(fā)量模擬值與實(shí)測值對比

【參考文獻(xiàn)】：
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