南小河沟流域林地土壤水分动态特征及水量平衡研究

论文摘要

土壤水分是植物生长的重要条件。土壤中的水分受降水、林冠截留、植物蒸腾、土壤蒸发、深层渗漏、地表径流等多种因素的影响而发生变化。在南小河沟流域,降水是该地区土壤水分的唯一来源,植物蒸腾以及土壤蒸发是主要的支出项。刺槐、油松和侧柏是南小河沟流域生态植被建设的主要树种,因此研究刺槐、油松和侧柏林地水量平衡各分量在生长季中的动态变化,正确认识和评价人工林地的生态作用,可为南小河沟流域生态环境建设提供重要的理论依据和实践指导。本文通过现场调查、定位观测等方法,对南小河沟流域降水量、土壤水分动态、林地土壤水分平衡及以影响因子进行了研究。论文取得的主要成果如下:（1）对南小河沟流域43年降水资料统计分析表明,多年平均降水量为520.0mm,多年生长季平均降雨量为396.4mm,占多年平均降水量的76.2%。全年降雨日数主要集中分布在5～9月之间,占全年降雨日数的56.9%。通过年际平均相对变率和月平均相对变率分析,得出南小河沟流域降水具有年际间和年内分配不均的特点。（2）径流小区林地土壤水分有着明显的年际变化和季节变化,且表现出一定的规律性。从年际变化来看,刺槐、油松和侧柏林地土壤含水量丰水年均大于平水年的土壤含水量。生长季内土壤水分按时间可划分为三个时段:水分净消耗期（5月～6月中旬）、降水补给期（6月下旬～8月下旬）和恢复期（9月～10月初）。（3）在土壤水分的垂直变化来看,0～100cm土壤水分总的变化趋势基本一致,土层垂直变化可分为3个层次:表层急变层（0～20cm）、水分利用层（20～60cm）、水分稳定调节层（60～100cm）。（4）径流小区内的刺槐、油松和侧柏林的林冠具有很好的水文作用,对降水有一定的截留能力。林冠对不同降水的截留能力也不同。从整个生长季来看,以刺槐的截留率为最大（28.7%）,油松和侧柏相对较小,都在8%左右。（5）刺槐、油松和侧柏林地在生长季的土壤水分循环处于一种正平衡状态,由于土壤水分的输入大于输出所造成的。在2005年的整个生长季中,侧柏的蒸散量最大（360.2mm）,油松次之（357.2mm）,刺槐最小（288.4mm）;分别占同期降水量的78.9%,78.2%和63.1%。2006年的生长季中,油松的蒸散量最大（333.4mm）,侧柏次之（329.8mm）,刺槐最小（260.5mm）;分别占同期降水量的81.6%,80.7%和63.7%。（6）用Penman-Monteith公式计算了潜在蒸发量,并对林地生长季的耗水系数进行了分析计算,得出刺槐、油松和侧柏在2005年和2006年生长季的的平均耗水系数很接近,7月的耗水系数最高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 土壤水分时空变异特征的研究
• 1.2.2 水量平衡的研究
• 1.3 展望及存在问题
• 1.4 研究内容
• 1.5 技术路线
• 2 试验区概况、试验内容及研究方法
• 2.1 试验区概况
• 2.1.1 自然地理概况
• 2.1.2 气候与气象
• 2.1.3 地形地貌
• 2.1.4 质地与土壤
• 2.1.5 植被
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 样地设置及调查
• 2.2.2 土壤含水量测定
• 2.2.3 容重测定
• 2.2.4 降雨量和水面蒸发量观测
• 2.2.5 林冠层截留量测定
• 2.2.6 地表径流测定
• 3 南小河沟流域降水分布及特性
• 3.1 降水量年际变化
• 3.2 降水量年内变化特征
• 3.3 降水日数和持续时间
• 3.3.1 降水日数和各级别的降水日数
• 3.3.2 各级别降水日数的季节分配
• 3.3.3 降水持续日数
• 3.3.4 降水强度
• 3.4 生长季内降水量的频率和保证率
• 3.5 生长季降水量距平分析
• 3.6 小结
• 4 径流小区林地土壤水分特征
• 4.1 土壤水分的年际变化
• 4.2 土壤水分季节变化
• 4.3 土壤水分的垂直变化
• 4.4 小结
• 5 林地土壤水分平衡分析
• 5.1 径流小区林地水量平衡方程
• 5.2 林冠截留
• 5.3 径流小区土壤贮水量
• 5.3.1 土壤贮水量的季节变化
• 5.3.2 土壤贮水量的垂直变化
• 5.4 林地径流量
• 5.4.1 林地径流产生的基本条件
• 5.4.2 各径流小区产流的比较
• 5.5 深层渗漏
• 5.6 不同林地水量平衡分析
• 5.6.1 刺槐林水量平衡分析
• 5.6.2 油松林水量平衡分析
• 5.6.3 侧柏林水量平衡分析
• 5.7 小结
• 6 不同林地耗水系数研究
• 0）计算与分析'>6.1 林地潜在蒸发量（ET₀）计算与分析
• 6.1.1 林地潜在蒸发量计算
• 6.1.2 潜在蒸发量特性分析
• 6.2 林地蒸发量
• 6.3 林地耗水系数特性
• 6.4 小结
• 7 结论与建议
• 7.1 主要结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录