Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 翁牛特旗中部响水河沿线沙地不同植被覆盖度沙丘的生态水文效应 | |
| 郭宇航 | |
| 出版年 | 2017 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 导师 | 田桂泉 ; 刘志民 ; 韩广 |
| 学位授予单位 | 内蒙古师范大学 |
| 中文摘要 | 本文以科尔沁沙地西缘的翁牛特旗小响水河流域为研究区,分析了1959年至2015年降雨量特征,并以2015年生长季为降水背景对三种主要固沙群落的土壤水文生态过程进行了观测,基于降雨量、穿透雨、茎干茎流、蒸腾耗水、蒸发量、河流径流的实测数据,分析了小响水河沿线不同类型沙丘的水文特征、植被的降水再分配特征、冠层蒸腾及土壤蒸发,探讨了不同植被覆盖度沙丘的生态水文效应。通过上述研究,得到以下主要结论:(1)通过对研究区57年的降雨量分析得:逐年降雨量总体表现弱下降趋势,最近17年(1999-2015年)为典型的少雨期,研究区气候呈现愈加干旱的趋势。2015年生长季期间,研究区内大多数降雨事件的特点为短历时、雨强小。(2)小叶锦鸡儿、黄柳、差巴嘎蒿的穿透雨占同期降雨量的百分比分别为74.38%、57.66%和81.68%。小叶锦鸡儿和黄柳的穿透雨量在空间分布格局上相似,都是TF外缘冠幅>TF1/2冠幅处>TF近根基处。可以认为灌丛穿透雨空间异质性的变化过程存在一个临界点,当降雨量小于临界点时,冠层结构是影响穿透雨空间异质性的主要影响因子,当降雨量大于临界点时,测量方法的误差及其它随机因素越来越成为主要影响因子。本试验中小叶锦鸡儿、黄柳和差巴嘎蒿的穿透雨空间异质性临界点分别为6mm、9mm和5mm。比较三种灌木实测的茎流量占降雨量的百分比大小:小叶锦鸡儿(4.53%)>黄柳(3.12%)>差巴嘎蒿(2.25%);通过“S”模型模拟得到饱和降雨下三种灌木茎流率稳定值大小关系:小叶锦鸡儿(5.35%)>黄柳(3.92%)>差巴嘎蒿(2.95%)。小叶锦鸡儿、黄柳和差巴嘎蒿的冠层截留量占同期降雨量的百分比分别为25.78%、47.38%和20.72%。三种灌木的截留量和降雨量关系都可用“S”型曲线拟合,得小叶锦鸡儿、黄柳和差巴嘎蒿冠层截留量的稳定值分别为2.65mm、5.24mm、1.91mm。理论上当降雨量无限大时,截留率趋向无穷小。(3)利用LADM法对三种灌木的叶面积进行测算,得到生长季内各灌木叶面积的变化情况均先增大后减小。其中,小叶锦鸡儿和黄柳都在7月份达到叶片面积峰值,而差巴嘎蒿是在8月份达到叶片面积峰值。小叶锦鸡儿、黄柳和差巴嘎蒿群落在生长季内蒸腾耗水总量分别为160.19mm、305.39mm和139.53mm。日蒸腾耗水量变化范围分别为0-1.88mm/d、0-3.67mm/d和0-1.5mm/d。(4)不同沙丘类型的粒度都表现出以细砂和中砂为主。粒径<0.1mm的沙粒在不同类型沙丘所占的百分比关系有:流动沙丘(1.29%)<半固定沙丘(2.36%)近根基处>冠幅外缘处>1/2冠幅处。比较三种类型沙丘土壤含水量的空间异质性,得出流动沙丘与半固定沙丘在不同部位的土壤含水率变化特征相似,都满足水量梯度排序:丘间低地>阴坡>阳坡>丘顶,都在60-80cm土层处达到含水量的峰值,分别为3.47%和3.34%;而固定沙丘不同部位的水量梯度排序为:丘间低地>阳坡>丘顶>阴坡,在40-60cm土层处观测到含水量峰值为3.4%。差异的原因除了光辐射热量、风速风力等影响外,固定沙丘不同部位的土壤含水率还与植被有关。(6)裸沙丘各部位的蒸发量存在差异,数值上的梯度基本为:丘顶>阳坡>丘间低地>阴坡。不同灌木群落土壤蒸发量的大小关系有:差巴嘎蒿>小叶锦鸡儿>黄柳>裸沙地。同期水面蒸发量显著高于各类土壤蒸发量。不同沙丘类型的土壤蒸发量梯度:固定沙丘>半固定沙丘>流动沙丘。生长季期间,大气降水对三种灌木群落都存在水分胁迫影响,其中对黄柳群落的胁迫效果最明显,日平均胁迫量较高为1.6758mm。大气降水对黄柳灌丛群落的补给水量较少,降雨量远不能满足黄柳群落的正常耗水量,但黄柳依然可以通过其发达的根系从地下水处获得水分补给,以降低土壤之上的外环境对自身的水分胁迫,满足其正常生长需求;大气降水对小叶锦鸡儿群落的胁迫影响较低,日平均胁迫量0.4669mm;对差巴嘎蒿群落的胁迫影响最低,日均胁迫量仅为0.3198mm,大气降水基本可以满足差巴嘎蒿和小叶锦鸡儿群落的生长。在沙地造林工作中,应尽量选择水量胁迫较小的灌木,如小叶锦鸡儿、差巴嘎蒿,少选择水量胁迫较大的灌木,如黄柳,以减少植物对地下水资源的依赖。(7)降水对裸沙丘的土壤有很好的补给作用,生长季期间大气对裸沙土壤的补给量246.18mm,占同期降水量的83.79%。流动沙丘在某种意义上成为一个“储水库”,补给到流动沙丘的水分首先补充沙丘自身的田间持水量,当水量大于田间持水量时水分继续向下渗漏补充进地下水。降水在生长季期间对各类型沙丘的补给水量梯度:裸沙>流动沙丘>半固定沙丘>固定沙丘。(8)以“大气-植被-沙丘-河流”为系统进行水分平衡分析。对于植被覆盖度高的固定沙丘,当大气降水量较小时,能够对土壤进行补给的水分很少,且大多无法渗漏至地下潜水层,植物只能利用根系从深层土壤吸收水分以降低土壤之上外环境对其的水分胁迫,短期内会降低沙丘的田间持水量,但沙丘可通过自身土壤的毛管作用从地下水处获得补给,而这样地下水对河流的补给作用就会相对减弱,表现出河流水量减少的现象;对于植被覆盖度很低的流动沙丘,降水对土壤的贡献度最大,当降水量较大时,入渗深度可至地下潜水层,从而达到补充地下水的效果,而这样地下水对河流的补给作用就会增强,会表现出河流水量增多的现象。翁牛特旗东部地区流动沙丘面积比例的降低,使得区域内蓄水面积减少,这减弱了流动沙丘对区域水分平衡及生态系统的调节能力。在沙地综合治理过程中,不应片面强调固沙造林增加植被覆盖度而忽视了流动沙丘在生态系统水分平衡中的正面积极作用。结合本文分析出的降水资源逐年减少的趋势状况,合理利用与保护地下水资源显得尤为重要,要重视流动沙丘在水分平衡中的“缓冲作用”,并非把所有的流动沙丘全部固定了的沙地生态系统稳定性最高,而应保留一定数量的流动沙丘,以便很好地发挥流动沙丘对区域水分平衡的调节作用。 |
| 中文关键词 | 科尔沁沙地西缘 ; 降水 ; 冠层降水再分配 ; 沙丘水文 ; 水量平衡 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1017067039.nh&DbName=CMFD2018 |
| 来源机构 | 内蒙古师范大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/257297 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭宇航. 翁牛特旗中部响水河沿线沙地不同植被覆盖度沙丘的生态水文效应[D]. 内蒙古师范大学,2017. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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