本文關(guān)鍵詞：黑河中游綠洲農(nóng)田和防護(hù)林帶土壤水分運(yùn)動(dòng)與水量交換　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：黑河中游綠洲地區(qū)水資源匱乏,工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量卻不斷增加。為緩解水資源的緊張局面,研究不同景觀單元的耗水規(guī)律,并提出優(yōu)化灌溉方案,以提高水資源的利用效率。本文選取了中游綠洲農(nóng)田和防護(hù)林兩種耗水量最大的景觀單元,并借助Hydrus-1D模型,量化了兩種景觀單元水分運(yùn)動(dòng)及兩景觀單元之間存在的水量交換,并提出了粘土層改良農(nóng)田土壤和優(yōu)化灌溉制度。取得如下主要結(jié)論:(1)農(nóng)田和防護(hù)林土壤水分入滲和再分布差異明顯。入滲過程,各樣地土壤入滲速率由快逐漸變慢,最后趨于穩(wěn)定,入滲至粘土夾層后,入滲速率均大幅降低;排水過程,各樣地土壤從表層開始,自上往下土壤持水量快速減少,至粘土層土壤含水量減少大幅降低。土壤下部粘土夾層對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)起到顯著的阻礙作用。統(tǒng)計(jì)分析表明,試驗(yàn)期間模擬土壤含水量和剖面儲(chǔ)水量的均方根誤差和相對(duì)誤差均維持較小值,Hydrus-1D模型對(duì)綠洲地區(qū)土壤水分在垂直方向的運(yùn)移模擬具有較高的精確度。(2)在三種土地利用類型中,玉米地土壤水分的時(shí)間穩(wěn)定性最好。三種土地利用類型每個(gè)土層代表性樣點(diǎn)的土壤含水量可以很好的預(yù)測該土層的平均土壤含水量。相關(guān)性分析表明,水文聯(lián)系主要存在于相鄰?fù)恋乩妙愋�。�?-200 cm土層,水量交換主要受延伸至農(nóng)田防護(hù)林根系吸收水分的影響;在200-260 cm土層,水量交換主要受地下水位的影響。(3)農(nóng)田-防護(hù)林樣帶上樹木的根系同時(shí)受到農(nóng)田灌溉、溝渠滲漏、降雨、地下水及土壤質(zhì)地的多重影響,樹木的最大根深均在2m左右,樹木根系最遠(yuǎn)延伸至農(nóng)田約18m。農(nóng)田-防護(hù)林樣帶上樹木的細(xì)根主要集中于溝渠兩邊5m。農(nóng)田內(nèi)樹木細(xì)根主要分布在土壤底部粘土層,而防護(hù)林內(nèi)樹木的細(xì)根則半數(shù)以上分布在土壤上層,此外底部粘土層也具有大量細(xì)根。距農(nóng)林邊界較遠(yuǎn)兩棵樹的蒸騰耗水全部來自降雨和地下水,其平均蒸騰速率和平均蒸騰量分別為1.35和216.9mm;距邊界0.85m樹木的蒸騰耗水來自降雨和地下水為216.9mm,占其總蒸騰耗水量的32.4%,來自農(nóng)田灌溉和溝渠滲漏為453.2mm,占其總蒸騰耗水量的67.6%;距邊界6.30m樹木的蒸騰耗水來自降雨和地下水為216.9mm,占其總蒸騰耗水量的44.4%,來自農(nóng)田灌溉和溝渠滲漏為271.8mm,占其總蒸騰耗水量的55.6%。(4)不同樹種防護(hù)林細(xì)根的最大深度基本一致,但空間分布差異明顯;農(nóng)田(小麥和玉米)和防護(hù)林(楊樹、樟子松和榆樹)土壤剖面水分差異明顯。實(shí)測和模擬不同深度的土壤水分具有高度的一致性,HYDRUS-1D模型對(duì)綠洲農(nóng)田和防護(hù)林土壤水分在垂直方向的運(yùn)移模擬具有較高的精確度。農(nóng)田(小麥和玉米)頻繁大量的灌溉,致使大量水分發(fā)生深層滲漏;防護(hù)林(楊樹、樟子松和榆樹)實(shí)際蒸散量嚴(yán)重偏低,樹木長期處于嚴(yán)重缺水狀態(tài)。(5)防護(hù)林生長期間,農(nóng)田(春小麥和玉米)-防護(hù)林帶包氣帶土壤水分的水平交換主要表現(xiàn)為從農(nóng)田單向流向防護(hù)林,春小麥-防護(hù)林之間水分交換量為1465.1mm,其中樹木蒸騰占74.26%,灌溉側(cè)滲的占25.74%;玉米-防護(hù)林帶間水分交換量為2195.2mm,其中樹木蒸騰占76.20%,灌溉側(cè)滲的占23.80%。地下水橫向水流則表現(xiàn)為雙向流動(dòng)的現(xiàn)象,但水流的總趨勢是從南向北流動(dòng),從南面的春小麥地流向防護(hù)林地,再從防護(hù)林地流向北面的玉米地。同時(shí)地下水流速率與農(nóng)田灌溉密切相關(guān)。(6)相比于常規(guī)灌溉,小麥和玉米加粘土層后優(yōu)化灌溉均大幅減少了灌水次數(shù)和灌水總量。結(jié)合土地翻犁、輪作倒茬和經(jīng)濟(jì)成本因素,改良后小麥和玉米地的粘土層最佳位置為30-40cm。相比于常規(guī)灌溉,三種防護(hù)林經(jīng)過優(yōu)化灌溉,蒸散量、蒸騰量、蒸發(fā)量均呈現(xiàn)大幅增加,樹木受到的水分脅迫得到緩解,極大改善了防護(hù)林的水分虧缺,增強(qiáng)了防護(hù)林的生存能力。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S714.2

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本文編號(hào)：1325220