干旱半干旱区地下水与植被生态相互作用研究

发布时间：2017-07-30 09:28

  本文关键词：干旱半干旱区地下水与植被生态相互作用研究

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【摘要】：鄂尔多斯盆地是我国主要的能源化工区和生态脆弱区,该区气候干燥、降水量少、蒸发强烈、地表水资源匮乏,地下水是影响该区域社会经济发展和生态环境的重要因子。因此,分析和讨论该区域地下水与植被生态相互作用,可为地下水开采与生态环境保护提供科学依据。本文以毛乌素沙地为研究区,在野外调查的基础上,采用含水率监测仪、水势监测仪、土壤温度监测仪、植被茎流监测仪和地下水位监测仪等先进仪器,开展野外原位试验。在野外区域尺度上,调查了地下水与植被生态的关系;在试验场地尺度上,以沙柳为研究对象,研究了旱区植被蒸腾规律以及地下水-土壤水-植被相互作用机制,取得如下主要结论:(1)地下水埋深控制着地表植被分布:表现为以湖盆为中心,地下水埋深由浅到深,植被类型由草本向沙生植被过度的规律;同时,包气带含水率及看盐分、地下水矿化度及地下水化学类型与生态水文地质分区表现出较好的一致性。该研究区的优势植被(沙柳、沙蒿)具有不同的根系、盖度分布规律,其规律表明沙蒿对地下水需求较小,但沙柳对地下水需求较强。(2)沙柳枝条蒸腾速率与其直径呈正相关;沙柳蒸腾在早7:00开始,10:00—15:00处于高值,16:00后急剧减少至夜间21:00后降至最低(接近0);沙柳蒸腾速率具有典型的季节性特征,7月份最大,11月份最小;且受气象要素影响显著,其受影响强烈程度的大小顺序为:饱和水汽压差太阳辐射大气温度相对湿度风速;另外,参考蒸散发量和蒸腾速率呈显著线性关系,随着潜在蒸散发的增加,沙柳蒸腾也呈增加趋势。在地下水浅埋区,地下水位和0-50cm处含水率随着累积蒸腾量的增加呈减小趋势;在地下水深埋区,地下水位基本保持不变,但0-50cm处含水率随着累积蒸腾量的增加呈减小趋势。(3)地下水埋深影响非饱和带的含水率和温度分布。地下水位埋深越大,非饱和带含水率越低,温度越高。试验结果表明:地下水位埋深增加了1m,非饱和带土壤温度平均增加0.6℃,非饱和带土壤含水率平均减小0.09cm3/cm3。(4)植被影响非饱和带的含水率和温度分布。植被覆盖区的土壤含水率显著小于裸土区的含水率;同时植被通过影响非饱和带的含水率间接的影响土壤温度分布:裸土区的土壤温度稍低于植被覆盖区;另外,裸土区0-50cm处土壤温度达到最大(最小)值的时间滞后于植被覆盖区。(5)在地下水浅埋区,蒸散发过程导致地下水位持续下降,但在地下水深埋区,蒸散发不能引起地下水位的下降;通过水均衡计算可知:植被覆盖区的蒸散发强度大于裸土区;地下水浅埋区的蒸散发强度大于地下水深埋区;在地下水浅埋区,植被吸收包气带水分和地下水(干旱期主要依靠地下水和50cm以下的土壤水),而在地下水深埋区,植被只吸收非饱和带中的水分(干旱期主要吸收50cm-80cm处的土壤水)。
【关键词】：旱区 地下水 植被生态 土壤含水率 土壤温度
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q948.1;P641
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 选题背景12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 植被耗水量研究现状13-17
• 1.2.2 地下水与表生生态研究现状17-18
• 1.2.3 地下水水文生态响应研究现状18-19
• 1.3 国内外研究现状分析19-20
• 1.4 研究内容及技术路线20-22
• 1.4.1 研究内容20
• 1.4.2 技术路线20-22
• 第二章 研究区概况及试验方案22-32
• 2.1 研究区概况22-25
• 2.1.1 研究区范围22
• 2.1.2 地形地貌22-23
• 2.1.3 气象水文23-24
• 2.1.4 水文地质概况24-25
• 2.1.5 植被分布及典型植被25
• 2.2 野外调查及试验方案25-32
• 2.2.1 野外调查25-26
• 2.2.2 试验方案26-32
• 第三章 典型剖面植被与地下水关系研究32-40
• 3.1 研究区生态水文地质分带32-34
• 3.1.1 湖泊生态水文地质区32-33
• 3.1.2 湖盆滩地生态水文地质区33-34
• 3.1.3 沙丘与湖盆滩地过渡生态水文地质区34
• 3.1.4 沙丘生态水文地质区34
• 3.2 不同生态水文地质分带环境要素34-36
• 3.2.1 气象要素34
• 3.2.2 地下水位34-35
• 3.2.3 含水率35
• 3.2.4 含盐量及地下水水化学类型35-36
• 3.3 地下水位影响下的植被生态特征36-39
• 3.3.1 植被类型36
• 3.3.2 植被盖度36-37
• 3.3.3 植被根系37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 旱区植被蒸腾规律及其对环境因子的响应40-50
• 4.1 沙柳的蒸腾变化规律分析40-42
• 4.1.1 不同直径沙柳枝条蒸腾速率的日变化规律40-41
• 4.1.2 不同天气条件下沙柳蒸腾的日变化规律41
• 4.1.3 沙柳蒸腾速率的季节性变化规律41-42
• 4.2 沙柳蒸腾与气象因子的关系42-44
• 4.3 沙柳蒸腾速率与参考蒸散发量的关系44
• 4.4 沙柳蒸腾速率与地下水位的关系44-47
• 4.5 沙柳蒸腾速率与含水率的关系47-48
• 4.6 本章 小结48-50
• 第五章 旱区地下水-土壤水-植被生态相互作用研究50-70
• 5.1 土壤含水率变化规律50-53
• 5.1.1 地下水浅埋区土壤含水率变化50-51
• 5.1.2 地下水深埋区土壤含水率变化51
• 5.1.3 地下水埋深影响下的土壤含水率变化51-52
• 5.1.4 植被影响下的土壤含水率变化52-53
• 5.2 土壤温度变化规律53-57
• 5.2.1 地下水浅埋区土壤温度变化53-54
• 5.2.2 地下水深埋区土壤温度变化54-55
• 5.2.3 地下水埋深影响下的土壤温度变化55-56
• 5.2.4 植被影响下的土壤温度变化56-57
• 5.3 地下水位变化规律57-59
• 5.3.1 地下水浅埋区地下水位变化57
• 5.3.2 地下水深埋区地下水位变化57-58
• 5.3.3 地下水埋深影响下的地下水位变化58
• 5.3.4 植被影响下的地下水位变化58-59
• 5.4 一维垂向包气带水分运移规律59-61
• 5.5 降雨条件下地下水与土壤含水率动态61-63
• 5.6 植物根系吸水规律研究63-66
• 5.7 蒸散发变化规律研究66-68
• 5.8 本章 小结68-70
• 第六章 结论与建议70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 建议71-72
• 参考文献72-79
• 攻读学位期间取得的研究成果79-80
• 致谢80

【参考文献】

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本文编号：593574