冻土高寒草甸草地土壤水分入渗过程及影响因素的试验研究

论文摘要

入渗是水文循环过程中一个重要环节,在长江源区,土壤水分入渗对径流的影响很大,也是高原生态系统重要的影响因素。本文通过对长江源区进行连续三年的土壤水分入渗试验,分析了典型多年冻土区高寒草甸生态系统中影响土壤水分入渗的主要因素:地温,土层深度,植被类型,植被盖度,土壤初始含水率及地表土壤结皮。得出以下结论:（1）在相同植被盖度和土壤状况下,当地温大于4℃时,土壤饱和导水率与地温相关性明显。（2）应用考斯科加夫公式和霍顿公式来模拟长江源区土壤水分入渗过程。模拟结果显示:在高寒草甸生态系统的水分入渗模拟中,考斯科加夫公式优于霍顿公式。下渗初期,下渗速率较大,随下渗量的增加而递减,最后趋于稳定;而高寒沼泽生态系统,土壤水分入渗速率大于高寒草甸生态系统,变化快,稳定需要的时间更长。（3）随土层深度增加,土壤饱和导水率总体呈现下降趋势,从大到小各土层顺序为0～10cm、20～30cm、10～20cm和30～40cm。在植被盖度小于70%情况下,植被很难影响到30cm以下的土壤饱和导水率;而当植被盖度大于70%,30cm以下的土壤饱和导水率与植被存在一定相关性。（4）0～10cm,10～20cm,20～30cm三层土壤中,随着植被盖度的增大,土壤饱和导水率增大,饱和导水率与植被盖度变化具有显著相关性（R2≥0.6）。土壤水分入渗过程模拟结果显示:考斯科加夫公式比霍顿公式能更好的模拟长江源区流域不同植被盖度下的土壤水分入渗过程,植被盖度越大,Kostiakov模型模拟得越好。（5）土壤的初始含水率只影响土壤水分的入渗过程,不会影响到土壤水分入渗的结果。初始含水率高的土壤,初始入渗速率小,稳定较快;初始含水率低的土壤,初始入渗速率大,稳定较慢。（6）土壤结皮大大削弱了土壤的入渗能力,降低了水分的入渗效率,对水分的入渗与涵养存在不利影响。结皮层土壤水分入渗速率变化趋势为小-大-小,最后趋于稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景与目的
• 1.2 土壤水文入渗的研究进展
• 1.2.1 土壤水分入渗研究的基本内容和意义
• 1.2.2 土壤水分入渗的国内外研究进展
• 1.3 青藏高原土壤水分入渗的研究进展
• 1.4 主要研究内容和方法
• 第二章 研究区概况
• 2.1 研究区所处地理位置及概况
• 2.2 长江源区生态系统的分布状况、特征及变化
• 2.3 长江源区生态系统、多年冻土与气候
• 2.4 长江源区高寒草甸土壤理化性状
• 第三章 土壤水分入渗过程与数值模拟
• 3.1 观测试验方法
• 3.2 入渗基本理论评述
• 3.2.1 Kostiakov公式
• 3.2.2 Horton公式
• 3.2.3 Philip公式
• 3.2.4 蒋定生公式
• 3.3 土壤水分入渗规律及其数值模拟
• 3.3.1 不同植被类型土壤水分入渗规律的对比
• 3.3.2 两种模型的回归分析
• 第四章 地温对土壤水分入渗的影响
• 4.1 研究目的及意义
• 4.2 研究的方法
• 4.2.1 实验设置
• 4.2.2 土壤饱和导水率的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 不同地温下饱和导水率的对比
• 4.3.2 地温与饱和导水率的回归分析
• 第五章 土壤水分入渗随土层深度的变化
• 5.1 研究的目的及意义
• 5.2 研究的方法
• 5.3 土壤垂直剖面上的饱和导水率变化规律
• 5.4 长江源区高寒草甸土壤理化性状
• 第六章 土壤饱和导水率与植被盖度的关系
• 6.1 研究的目的及意义
• 6.2 研究方法
• 6.3 土壤饱和导水率与植被盖度的线性回归
• 6.4 土壤水分入渗规律及其数值模拟
• 6.4.1 不同植被盖度入渗过程的对比
• 6.4.2 不同植被盖度入渗过程的数值模拟
• 第七章 土壤初始含水率和结皮对水分入渗的影响
• 7.1 土壤初始含水率对土壤水分入渗的影响
• 7.1.1 研究目的及意义
• 7.1.2 研究方法
• 7.1.3 不同初始含水量的入渗时间比较
• 7.1.4 土壤饱和入渗仪研究结果
• 7.2 土壤结皮对水分入渗的影响
• 7.2.1 研究目的及意义
• 7.2.2 对比试验
• 第八章 次降雨过程
• 8.1 一次降雨过程中土壤水分（10～20cm）在沿坡面上的变化
• 8.2 一次降雨过程中不同植被盖度、不同坡度的土壤含水量变化
• 第九章 结论与展望
• 9.1 主要研究结论
• 9.2 展望
• 参考文献
• 致谢