半干旱區(qū)濕地地下水埋深對蘆葦SPAC系統(tǒng)水分運移耗散的影響
發(fā)布時間：2021-09-30 10:58
準確把握土壤-植被-大氣系統(tǒng)（簡稱"SPAC"）中水分的運輸和耗散規(guī)律是區(qū)域水資源可持續(xù)管理的重要前提。以白洋淀濕地為研究區(qū),結合現(xiàn)場實測和模型模擬方法,探討臺田地下水埋深變化對蘆葦SPAC系統(tǒng)中的水分運移耗散影響。結果表明:1)隨著地下水埋深的增加,蘆葦蒸散發(fā)（ETa）開始下降,ETa下降的地下水埋深閾值在100 cm左右;隨著地下水埋深的降低,生長季0～120 cm土壤剖面由水分虧損轉為盈余,虧盈轉換的地下水埋深閾值在60 cm左右,并且虧損量與地下水埋深呈正相關。2)相同的地下水埋深變化對不同月的土壤水分儲量、蒸散發(fā)的影響程度均存在差異,其中6月影響程度最高。在對白洋淀進行生態(tài)補水時,應避免在汛期前的春季進行大量的生態(tài)補水,可以優(yōu)先考慮在生長末期的秋冬季來進行生態(tài)補水。3)綜合考慮植被生長需求和生態(tài)節(jié)水,白洋淀蘆葦最優(yōu)的地下水埋深區(qū)間在110～150 cm,此時生長季內(nèi)蘆葦蒸散發(fā)具有10%～20%的節(jié)水潛力。
【文章來源】：環(huán)境工程. 2020,38(10)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
研究區(qū)地理位置
在率定期內(nèi)，試驗區(qū)土壤水R2為0.93,NSE為0.89,Re為3.18%。驗證期內(nèi)土壤水模擬效果指標:R2為0.85,NSE為0.77,Re為2.77%，土壤含水量模擬值和實測值的對比如圖2所示。結果顯示，土壤含水量的模擬值與實測值吻合度良好，構建的模型可以很好地反映試驗區(qū)土壤水分的動態(tài)變化特征。根系吸水脅迫模型采用的是S-Shape模型，水分脅迫方程參數(shù)h50和P的取值通常與植被類型相關，已有文獻報道中h50和P的變化范圍分別為-950～-5000 cm和1.5～3.0[19,20]，本文參考Xie等[21]針對黃河的三角洲蘆葦濕地的研究結果，根系吸水速率降低50%時的壓力水頭h50為-2456 cm、經(jīng)驗系數(shù)P為3。模型率定和驗證后的土壤水力參數(shù)如表1所示，研究區(qū)內(nèi)土壤類型主要為砂壤土，土壤水力參數(shù)的率定結果與美國農(nóng)業(yè)部(US Department of Agriculture)給出的砂壤土水力參數(shù)參考值相近。
2018年研究區(qū)湖水深度與地下水埋深間的線性關系如圖3所示。其中，當湖水處于干淀狀態(tài)時，試驗區(qū)地下水埋深在200 cm左右。本節(jié)地下水埋深情景設置采用恒定水位方法，避免白洋淀出現(xiàn)干淀情況，分別為140,120,100,80,60,40,20 cm。按照上述地下水埋深情景設置下邊界條件，不同情景SPAC系統(tǒng)水分通量模擬結果如表2所示。其中，表層累計水分通量以入滲為主，并且隨著地下水埋深的降低，表層累計入滲量呈減少趨勢。各地下水埋深條件下的底層水分累計通量均為深層水分向上補給，同時隨著地下水埋深的降低，底層水分向上補給量顯著提升。在地下水淺埋深條件下，蘆葦ETa均達到潛在蒸散發(fā)水平，同時隨著地下水埋深的增加ETa呈明顯下降，其中埋深在100 cm左右時ETa開始顯著下降。隨著地下水埋深的增加，生長季前后0～120 cm土壤剖面水分儲量變化(ΔW)由盈余轉為虧損，虧盈轉換的地下水埋深閾值在60 cm左右，虧損量與地下水埋深呈正相關。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]地下水埋深對玉米生長及地下水補給的影響[J]. 張守軍. 人民黃河. 2019(12)
[2]白洋淀濕地生態(tài)功能評價及分區(qū)[J]. 朱金峰,周藝,王世新,王麗濤,劉文亮,李海濤,梅軍軍. 生態(tài)學報. 2020(02)
[3]土壤水鹽運移Hydrus模型及其應用[J]. 趙丹丹,王志春. 土壤與作物. 2018(02)
[4]地下水位對蘆葦葉片生理特征的影響[J]. 劉玉,王國祥,潘國權. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報. 2008(04)
[5]淺埋條件下地下水對人工草地SPAC系統(tǒng)影響初探[J]. 孫海龍,呂志遠,郭克貞,徐冰,馬麗. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版). 2008(02)
[6]淺埋條件下地下水-土壤-植物-大氣連續(xù)體中水分運移研究綜述[J]. 宮兆寧,宮輝力,鄧偉,趙文吉. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2006(S1)
[7]白洋淀濕地生態(tài)環(huán)境需水量研究[J]. 衷平,楊志峰,崔保山,劉靜玲. 環(huán)境科學學報. 2005(08)
[8]地下水淺埋條件下土壤水動態(tài)變化規(guī)律研究[J]. 楊建鋒,劉士平,張道寬,袁德洲,李連海. 灌溉排水. 2001(03)
[9]淺地下水埋深區(qū)潛水對SPAC系統(tǒng)作用初步研究[J]. 楊建鋒,李寶慶,李運生,馬瑞,洪寶鑫. 水利學報. 1999(07)
博士論文
[1]基于水循環(huán)模擬的沼澤濕地生態(tài)需水研究[D]. 劉大慶.大連理工大學 2008
碩士論文
[1]崇明東灘濱海圍墾濕地蘆葦光合和生長對土壤水鹽因子的響應[D]. 戚志偉.華東師范大學 2017
[2]基于同位素示蹤的農(nóng)田水分轉化規(guī)律研究[D]. 孫寧霞.中國地質大學(北京) 2015
[3]節(jié)水灌溉條件下河套灌區(qū)土壤水鹽動態(tài)的SWAP模型分布式模擬預測[D]. 李彥.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 2012
[4]濕地水面及不同地下水位下蘆葦蒸散量研究[D]. 范麗萍.西安理工大學 2007
本文編號：3415724
【文章來源】：環(huán)境工程. 2020,38(10)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
研究區(qū)地理位置
在率定期內(nèi)，試驗區(qū)土壤水R2為0.93,NSE為0.89,Re為3.18%。驗證期內(nèi)土壤水模擬效果指標:R2為0.85,NSE為0.77,Re為2.77%，土壤含水量模擬值和實測值的對比如圖2所示。結果顯示，土壤含水量的模擬值與實測值吻合度良好，構建的模型可以很好地反映試驗區(qū)土壤水分的動態(tài)變化特征。根系吸水脅迫模型采用的是S-Shape模型，水分脅迫方程參數(shù)h50和P的取值通常與植被類型相關，已有文獻報道中h50和P的變化范圍分別為-950～-5000 cm和1.5～3.0[19,20]，本文參考Xie等[21]針對黃河的三角洲蘆葦濕地的研究結果，根系吸水速率降低50%時的壓力水頭h50為-2456 cm、經(jīng)驗系數(shù)P為3。模型率定和驗證后的土壤水力參數(shù)如表1所示，研究區(qū)內(nèi)土壤類型主要為砂壤土，土壤水力參數(shù)的率定結果與美國農(nóng)業(yè)部(US Department of Agriculture)給出的砂壤土水力參數(shù)參考值相近。
2018年研究區(qū)湖水深度與地下水埋深間的線性關系如圖3所示。其中，當湖水處于干淀狀態(tài)時，試驗區(qū)地下水埋深在200 cm左右。本節(jié)地下水埋深情景設置采用恒定水位方法，避免白洋淀出現(xiàn)干淀情況，分別為140,120,100,80,60,40,20 cm。按照上述地下水埋深情景設置下邊界條件，不同情景SPAC系統(tǒng)水分通量模擬結果如表2所示。其中，表層累計水分通量以入滲為主，并且隨著地下水埋深的降低，表層累計入滲量呈減少趨勢。各地下水埋深條件下的底層水分累計通量均為深層水分向上補給，同時隨著地下水埋深的降低，底層水分向上補給量顯著提升。在地下水淺埋深條件下，蘆葦ETa均達到潛在蒸散發(fā)水平，同時隨著地下水埋深的增加ETa呈明顯下降，其中埋深在100 cm左右時ETa開始顯著下降。隨著地下水埋深的增加，生長季前后0～120 cm土壤剖面水分儲量變化(ΔW)由盈余轉為虧損，虧盈轉換的地下水埋深閾值在60 cm左右，虧損量與地下水埋深呈正相關。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]地下水埋深對玉米生長及地下水補給的影響[J]. 張守軍. 人民黃河. 2019(12)
[2]白洋淀濕地生態(tài)功能評價及分區(qū)[J]. 朱金峰,周藝,王世新,王麗濤,劉文亮,李海濤,梅軍軍. 生態(tài)學報. 2020(02)
[3]土壤水鹽運移Hydrus模型及其應用[J]. 趙丹丹,王志春. 土壤與作物. 2018(02)
[4]地下水位對蘆葦葉片生理特征的影響[J]. 劉玉,王國祥,潘國權. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報. 2008(04)
[5]淺埋條件下地下水對人工草地SPAC系統(tǒng)影響初探[J]. 孫海龍,呂志遠,郭克貞,徐冰,馬麗. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版). 2008(02)
[6]淺埋條件下地下水-土壤-植物-大氣連續(xù)體中水分運移研究綜述[J]. 宮兆寧,宮輝力,鄧偉,趙文吉. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2006(S1)
[7]白洋淀濕地生態(tài)環(huán)境需水量研究[J]. 衷平,楊志峰,崔保山,劉靜玲. 環(huán)境科學學報. 2005(08)
[8]地下水淺埋條件下土壤水動態(tài)變化規(guī)律研究[J]. 楊建鋒,劉士平,張道寬,袁德洲,李連海. 灌溉排水. 2001(03)
[9]淺地下水埋深區(qū)潛水對SPAC系統(tǒng)作用初步研究[J]. 楊建鋒,李寶慶,李運生,馬瑞,洪寶鑫. 水利學報. 1999(07)
博士論文
[1]基于水循環(huán)模擬的沼澤濕地生態(tài)需水研究[D]. 劉大慶.大連理工大學 2008
碩士論文
[1]崇明東灘濱海圍墾濕地蘆葦光合和生長對土壤水鹽因子的響應[D]. 戚志偉.華東師范大學 2017
[2]基于同位素示蹤的農(nóng)田水分轉化規(guī)律研究[D]. 孫寧霞.中國地質大學(北京) 2015
[3]節(jié)水灌溉條件下河套灌區(qū)土壤水鹽動態(tài)的SWAP模型分布式模擬預測[D]. 李彥.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 2012
[4]濕地水面及不同地下水位下蘆葦蒸散量研究[D]. 范麗萍.西安理工大學 2007
本文編號：3415724
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