半干旱草原型流域土壤入渗参数模拟及遥感反演研究

发布时间：2020-06-30 13:12

【摘要】：本文选择位于我国北方半干旱砂质草甸地的内陆河流域——锡林河流域为研究区,以其五种土壤类型42个点位下0～50cm表层土壤原状土样(420份环刀取样,630份自封袋取样)为基础数据,使用土壤转换函数模拟了 0～30cm表层土壤饱和导水率与土壤理化属性之间的关系,利用全极化合成孔径雷达反演了 0～30cm表层土壤参数,将二者结合对研究区表层土壤含水率进行面尺度反演,并分析饱和导水率估计值与实际情况的差异;在此基础上,于研究区38个点位开展190次双环入渗试验,使用多种模型模拟研究了表层土壤非饱和入渗过程及内环尺度效应,分析了研究区影响土壤入渗的关键要素,并基于以上结果绘制了研究区土壤入渗分区图,以期为日后的生态治理和土壤修复提供理论依据。本文的主要结论如下:(1)土壤转换函数可以较好地拟合土壤理化参数与饱和导水率之间的关系,Saxton模型在研究区的模拟效果最好,多元回归模型和Weston模型次之,Cosby模型拟合效果较差;土壤转换函数与其包含的土壤属性与模拟的精度有较大关联,总体上包含土壤属性越全面,模型模拟效果越好;(2)研究区表层土壤的粒径组成、容重等土壤属性可以通过地表粗糙度和四极化数据及其组合建立多元线性回归模型反演,说明在植被较稀疏的草原,合成孔径雷达技术应用效果较好,可以较精细地刻画表层土壤的理化参数;通过与由土壤转换函数推演的土壤参数结合,可以大面积预测表层土壤饱和导水率;(3)研究区表层土壤饱和导水率在2-8m/d之间,表明锡林河流域水分入渗较快,其主要原因在于土壤颗粒粒级高和地表植被较少;同时,人类活动对其影响较大,经过农业或城市化改造后,表层土壤的导水能力大幅度降低。研究区表层土壤饱和导水率的分布规律为:山区裸地沙丘沙地河间湿地村镇建筑用地滴灌区；(4)双环入渗仪在田间试验中会受到尺度效应的影响,在一定范围内内环管径的增加会明显减弱尺度效应对土壤水分入渗过程的影响,但研究设计的内径40cm、缓冲系数为0.33的入渗仪并不足以完全克服这种尺度效应；(5)Hydrus-1D模型可以对研究设计的入渗试验过程、0～50cm每10cm 土层的水力特性及包括土壤表面以及各土层底部的观测点压头、土壤含水率和通量变化进行模拟,虽然使用入渗过程结束后的实测土壤含水率进行的检验在少数土壤类型下效果一般,但实测与模拟土壤含水率均介于田间持水率与饱和含水率之间,说明这种入渗属于非饱和状态下的土壤水分垂向运移过程;(6)研究区表层土壤的粒径组成和容重随深度的变化不大,通过Horton模型计算出的稳定入渗速率与时间可以利用K-means较好地区分成三类,各点位表层土壤的水分入渗过程主要受与土壤密实程度和孔隙分布相关的土壤自身物理属性和与入渗液体动能势相关的外界环境成分两类因素的影响;(7)土壤类型不能代表入渗过程,基于试验绘制的土壤入渗影响分区图将研究区划分为三个区域:河谷湿地区、放牧草原区和荒漠沙丘区,利用入渗模型对三个入渗分区的检验结果较土壤类型分区有一定提升,河谷湿地区生态环境较好土壤入渗速率较慢,放牧草原区受畜牧业及人类活动影响,地区土壤持水保水能力趋于下降,应尽快制定更加合理的畜牧养殖政策及规定,减少草场的植被破坏,荒漠沙丘区植被稀疏,砂粒含量高,生态退化严重,可以通过采取适当的物理措施改善土壤的持水保水能力。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S152.7;S127
【图文】：

图４研究区年际平均气温降水变化逡逑Ｆｉｇ．４邋Ｉｎｔｅｒａｎｎｕａｌ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ逡逑

研究区年内平均气温降水空化

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 孙丽;刘廷玺;段利民;贾恪;;科尔沁沙丘-草甸相间地区表土饱和导水率的土壤传递函数研究[J];土壤学报;2015年01期

2 李杨;贾德彬;朱仲元;李皓冰;严小林;胡青叶;;融雪的水量平衡模型在内蒙古锡林河流域水文模拟中的应用[J];水资源与水工程学报;2012年05期

3 李保国;任图生;张佳宝;;土壤物理学研究的现状、挑战与任务[J];土壤学报;2008年05期

4 严登华,何岩,邓伟,王春梅,侯佑泽,厉彩虹;生态水文学研究进展[J];地理科学;2001年05期

相关博士学位论文 前1条

1 李玮;变化环境下锡林河流域地表水与地下水耦合模拟[D];内蒙古农业大学;2018年

本文编号：2735360