降雨对柠条锦鸡儿固沙林土壤水分动态变化特征的影响
发布时间：2021-11-02 23:34
为探讨半干旱区柠条锦鸡儿林沙丘土壤水分对降雨的响应,采用WatchDog土壤水分传感器、HOBO U30小型自动气象站同步监测毛乌素沙地人工柠条锦鸡儿林0—110 cm层土壤含水量与2019年降水量,分析了沙丘土壤含水量动态变化与降雨入渗特征。结果表明:2019年5月1日—9月15日期间,柠条锦鸡儿林沙丘不同土层水分含量变化受降雨量、累计降雨以及降雨入渗效应等综合因素的影响。其中0—50 cm层土壤含水量对降雨的响应较敏感,累计降雨46 mm可对110 cm层土壤水分进行补给;降雨量<5 mm时,湿润深度<5 cm,降雨量10 mm左右时,湿润深度<30 cm,降雨量20 mm左右时湿润深度30—50 cm,降雨量30 mm时,湿润深度>50 cm,降雨量50 mm时湿润深度可达110 cm土层,说明降雨对柠条锦鸡儿林沙丘水分状况有补给作用,但是对90 cm以下土层水分状况的补给能力有限;当降雨量基本相等时,降雨强度与土壤初始含水量对入渗深度及进程有明显影响,即降雨强度越大,土壤初始含水量越高,降雨入渗深度越深,入渗历时越短。
【文章来源】：水土保持研究. 2020,27(05)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
柠条锦鸡儿固沙林沙丘各层土壤含水量动态变化
从图3中可以看出,第一阶段降雨时土壤初始含水量处于较低水平,各层土壤初始含水量分别为2.1%,2.1%,2.2%,5.4%,2.8%。此时湿润峰达到10,30,50 cm层土壤所需降雨量与时间分别为25.02 mm(13 h),28.83 mm(16 h),29.85 mm(19 h),在29.85 mm(历时18 h)的降雨水平下未能使90 cm层土壤达到湿润峰,且该场次降雨不能影响110 cm层土壤水分含量;第二阶段降雨时土壤初始含水量处于较高水平,各层土壤初始含水量分别为3.7%,3.2%,3.7%,6.9%,2.8%。此时湿润峰达10,30,50,90 cm层土壤所需降雨量与时间分别为13.61 mm(1 h),14.02 mm(2 h),16.61 mm(5 h),16.61 mm(17 h)。在单场累计46.46 mm(历时61 h)降雨水平下能使110 cm层土壤含水量达到湿润峰,但是该场次降雨未能使110 cm层土壤含水量达到波动峰值。综上所述,累计46.46 mm(历时61 h)的降雨通过入渗和再分配后可使90 cm以上土层土壤含水量达到波动峰值,且土壤初始含水量对降雨入渗深度和进程有显著影响,初始含水量较高时,降雨入渗快,历时短。2.3 柠条锦鸡儿固沙林沙丘中的降雨入渗特征
从图2中可以看出,当累计日降雨3.4 mm(9月9日5—8时),10 cm层土壤含水量从2.1%增加到第一次峰值4.3%历时3 h;当累计日降雨14.94 mm(9月9日5—17时),10 cm层土壤含水量从4%增加到第二次峰值5.5%历时4 h。当累计降雨16.33 mm(历时18 h)时,30 cm层土壤含水量从1.3%增加大最大值3.6%历时18 h,50 cm层土壤含水量从0.9%增加到最大值3.7%历时37 h。在16.33 mm(历时18 h)降雨水平下,90,110 cm层土壤含水量未发生变化,说明16.36 mm(历时19 h)的单场降雨对90 cm以下土层土壤含水量无影响。以上结果表明3.4 mm(历时3 h)的降雨能使10 cm层土壤达到湿润峰,16.33 mm(历时18 h)的降雨可使30,50 cm层土壤分别在第18小时和37 h时达到湿润峰。而14.9 mm(历时12 h)的累计降雨可使10 cm层土壤含水量达到波动峰,这里的波动峰值是16.33 mm(历时18 h)的降雨下能使10 cm层土壤所能达到的最大含水量。土壤达到饱和含水量时的入渗为饱和条件下的水分入渗,但是由于受到降雨强度的影响,不是每次较大的降雨都会产生饱和入渗,当降雨强度低于饱和入渗率时,土壤水分入渗还是处于非饱和条件下的入渗[15]。试验监测期内的最大含水量最多维持2 h内保持不变,而且仅在10 cm和30 cm层土壤内,因此这里的饱和含水量只是瞬时达到饱和。此外降雨事件前,30,50 cm层土壤含水量很低,原因是8月25日—9月9日前一直无有效降雨过程,深层土壤缺乏水分的补给,这种现象同样说明土壤含水量处于非饱和状态时,水分入渗深度有限。
【参考文献】：
期刊论文
[1]半干旱黄土区柠条林土壤水分和养分与群落多样性关系[J]. 梁香寒,张克斌,乔厦. 生态环境学报. 2019(09)
[2]不同固沙植被下沙丘土壤水分动态比较[J]. 冯伟,李卫,杨文斌. 北方园艺. 2019(06)
[3]农牧交错带柠条锦鸡儿根系与土壤水分空间关系研究[J]. 刘龙,姚云峰,郭月峰,祁伟,高玉寒,韩兆敏,尉迟文思. 中国农业科技导报. 2017(07)
[4]柠条锦鸡儿细根表面积密度对土壤水分空间分布的响应[J]. 高玉寒,姚云峰,郭月峰,赵文昊,温健,杨阳,祁伟. 农业工程学报. 2017(05)
[5]固沙植被土壤水分动态及其对降雨的响应[J]. 闫德仁,黄海广,胡小龙,袁立敏. 干旱区资源与环境. 2016(04)
[6]流动沙丘水分深层入渗量与降雨的关系[J]. 李卫,冯伟,杨文斌,唐进年,党宏忠. 水科学进展. 2015(06)
[7]毛乌素沙地沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应[J]. 冯伟,杨文斌,李卫,党宏忠,梁海荣. 水土保持学报. 2014(05)
[8]沙埋和水分对3种灌草植物种子萌发及出苗的影响[J]. 肖萌,丁国栋,汪晓峰,贺宇,李家国. 中国水土保持科学. 2014(04)
[9]毛乌素沙地南缘不同林龄人工柠条林土壤渗透性研究[J]. 刘凯,王磊,宋乃平,杨新国,陈林. 干旱区资源与环境. 2013(05)
[10]沙埋和种子大小对柠条锦鸡儿种子萌发、出苗和幼苗生长的影响[J]. 杨慧玲,梁振雷,朱选伟,梅世秀,王会勤,申艳,黄振英. 生态学报. 2012(24)
硕士论文
[1]黄土丘陵半干旱区人工柠条林地土壤水分动态研究[D]. 严正升.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[2]毛乌素沙地土壤水分动态与降水再分配规律[D]. 梁香寒.北京林业大学 2016
本文编号：3472596
【文章来源】：水土保持研究. 2020,27(05)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
柠条锦鸡儿固沙林沙丘各层土壤含水量动态变化
从图3中可以看出,第一阶段降雨时土壤初始含水量处于较低水平,各层土壤初始含水量分别为2.1%,2.1%,2.2%,5.4%,2.8%。此时湿润峰达到10,30,50 cm层土壤所需降雨量与时间分别为25.02 mm(13 h),28.83 mm(16 h),29.85 mm(19 h),在29.85 mm(历时18 h)的降雨水平下未能使90 cm层土壤达到湿润峰,且该场次降雨不能影响110 cm层土壤水分含量;第二阶段降雨时土壤初始含水量处于较高水平,各层土壤初始含水量分别为3.7%,3.2%,3.7%,6.9%,2.8%。此时湿润峰达10,30,50,90 cm层土壤所需降雨量与时间分别为13.61 mm(1 h),14.02 mm(2 h),16.61 mm(5 h),16.61 mm(17 h)。在单场累计46.46 mm(历时61 h)降雨水平下能使110 cm层土壤含水量达到湿润峰,但是该场次降雨未能使110 cm层土壤含水量达到波动峰值。综上所述,累计46.46 mm(历时61 h)的降雨通过入渗和再分配后可使90 cm以上土层土壤含水量达到波动峰值,且土壤初始含水量对降雨入渗深度和进程有显著影响,初始含水量较高时,降雨入渗快,历时短。2.3 柠条锦鸡儿固沙林沙丘中的降雨入渗特征
从图2中可以看出,当累计日降雨3.4 mm(9月9日5—8时),10 cm层土壤含水量从2.1%增加到第一次峰值4.3%历时3 h;当累计日降雨14.94 mm(9月9日5—17时),10 cm层土壤含水量从4%增加到第二次峰值5.5%历时4 h。当累计降雨16.33 mm(历时18 h)时,30 cm层土壤含水量从1.3%增加大最大值3.6%历时18 h,50 cm层土壤含水量从0.9%增加到最大值3.7%历时37 h。在16.33 mm(历时18 h)降雨水平下,90,110 cm层土壤含水量未发生变化,说明16.36 mm(历时19 h)的单场降雨对90 cm以下土层土壤含水量无影响。以上结果表明3.4 mm(历时3 h)的降雨能使10 cm层土壤达到湿润峰,16.33 mm(历时18 h)的降雨可使30,50 cm层土壤分别在第18小时和37 h时达到湿润峰。而14.9 mm(历时12 h)的累计降雨可使10 cm层土壤含水量达到波动峰,这里的波动峰值是16.33 mm(历时18 h)的降雨下能使10 cm层土壤所能达到的最大含水量。土壤达到饱和含水量时的入渗为饱和条件下的水分入渗,但是由于受到降雨强度的影响,不是每次较大的降雨都会产生饱和入渗,当降雨强度低于饱和入渗率时,土壤水分入渗还是处于非饱和条件下的入渗[15]。试验监测期内的最大含水量最多维持2 h内保持不变,而且仅在10 cm和30 cm层土壤内,因此这里的饱和含水量只是瞬时达到饱和。此外降雨事件前,30,50 cm层土壤含水量很低,原因是8月25日—9月9日前一直无有效降雨过程,深层土壤缺乏水分的补给,这种现象同样说明土壤含水量处于非饱和状态时,水分入渗深度有限。
【参考文献】：
期刊论文
[1]半干旱黄土区柠条林土壤水分和养分与群落多样性关系[J]. 梁香寒,张克斌,乔厦. 生态环境学报. 2019(09)
[2]不同固沙植被下沙丘土壤水分动态比较[J]. 冯伟,李卫,杨文斌. 北方园艺. 2019(06)
[3]农牧交错带柠条锦鸡儿根系与土壤水分空间关系研究[J]. 刘龙,姚云峰,郭月峰,祁伟,高玉寒,韩兆敏,尉迟文思. 中国农业科技导报. 2017(07)
[4]柠条锦鸡儿细根表面积密度对土壤水分空间分布的响应[J]. 高玉寒,姚云峰,郭月峰,赵文昊,温健,杨阳,祁伟. 农业工程学报. 2017(05)
[5]固沙植被土壤水分动态及其对降雨的响应[J]. 闫德仁,黄海广,胡小龙,袁立敏. 干旱区资源与环境. 2016(04)
[6]流动沙丘水分深层入渗量与降雨的关系[J]. 李卫,冯伟,杨文斌,唐进年,党宏忠. 水科学进展. 2015(06)
[7]毛乌素沙地沙柳固定沙丘土壤水分对降雨的响应[J]. 冯伟,杨文斌,李卫,党宏忠,梁海荣. 水土保持学报. 2014(05)
[8]沙埋和水分对3种灌草植物种子萌发及出苗的影响[J]. 肖萌,丁国栋,汪晓峰,贺宇,李家国. 中国水土保持科学. 2014(04)
[9]毛乌素沙地南缘不同林龄人工柠条林土壤渗透性研究[J]. 刘凯,王磊,宋乃平,杨新国,陈林. 干旱区资源与环境. 2013(05)
[10]沙埋和种子大小对柠条锦鸡儿种子萌发、出苗和幼苗生长的影响[J]. 杨慧玲,梁振雷,朱选伟,梅世秀,王会勤,申艳,黄振英. 生态学报. 2012(24)
硕士论文
[1]黄土丘陵半干旱区人工柠条林地土壤水分动态研究[D]. 严正升.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2016
[2]毛乌素沙地土壤水分动态与降水再分配规律[D]. 梁香寒.北京林业大学 2016
本文编号：3472596
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