基于Hydrus-1D模型的科尔沁沙地沙丘-草甸相间区土壤水分动态模拟
发布时间：2021-11-12 03:24
土壤水分是干旱半干旱地区生态环境的主要限制性因子,研究科尔沁沙地流动沙丘和草甸地土壤水分动态规律有助于荒漠化地区的生态恢复和保护。以2018年5月25日至10月31日为研究期,利用土壤各项实测参数和气象数据,评价Hydrus-1D模型在科尔沁沙地的适用性,并揭示科尔沁沙丘-草甸相间区土壤水分分布特征,重点分析研究区流动沙丘200 cm剖面和草甸地80 cm剖面土壤水分的动态规律。结果表明:研究区典型土地类型流动沙丘和草甸地土壤水分模拟值和实测值的决定系数均高于0.76,均方根误差0.01～0.02 cm3·cm-3;在土壤剖面上具有明显的分层结构,流动沙丘分为3层,即0～20 cm为干沙层,20～120 cm为活跃层,120～200 cm为稳定层,其中40 cm土壤水分波动性最大;草甸地分为2层,即0～40 cm为活跃层,40～80 cm为稳定层,主要受降雨、蒸散发和地下水位影响;流动沙丘和草甸地降雨与表层土壤水分呈极显著相关,降雨量与地下水位变化仅草甸地呈显著正相关;在整个研究期内,流动沙丘土壤水分储量变化量为12.6 mm,土壤实际蒸发量...
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
流动沙丘降雨量、土壤水分、地下水位、底部通量变化过程
图6 流动沙丘降雨量、土壤水分、地下水位、底部通量变化过程流动沙丘地下水位较深,降雨事件后,无明显的变化规律,在整个研究期内呈现出缓慢下降的趋势,但深层土壤水分对强降雨具有一定的响应关系,且降雨入渗补给具有一定的滞后性,滞后期为4 d。由图7可知,草甸地表层土壤水分与降雨具有较好的一致性,降雨入渗速率相对于流动沙丘较为缓慢,深层土壤水分长期处于接近饱和状态,对降雨响应不明显。地下水位与降雨量具有较强的相关性,降雨量越大,地下水位抬升幅度越大。
研究区位于通辽市科尔沁沙地东南边缘阿古拉生态水文试验站(43°18′48″—43°21′24″N,122°33′00″—122°41′00″E,面积55 km2,图1),属于温带半干旱大陆性季风气候,春季干旱多风,夏季炎热且雨量集中,秋季凉爽短促,冬季寒冷漫长。多年平均降水量为389 mm,80%的降雨量集中于6—9月;多年平均潜在蒸发量为1 412 mm(20 cm口径蒸发皿),蒸发集中在4—9月。年平均气温及相对湿度分别为6.6 ℃、55.8%。地貌特点为流动、半流动、半固定与固定沙丘、沙质草甸及耕地相间分布,其中沙丘起伏变化大,类型多样,所占面积大。研究区地势自西向东逐渐降低,南北高翘,中间低平,海拔186～232 m。风沙土是研究区面积最大的土类,其次是草甸土、暗棕壤土、黑钙土等。植被种类较为丰富,主要有沙生植被小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、黄柳(Salix gordejevii)、差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)等,草甸植被芦苇(Phragmites australis)、走茎灯心草(Juncus amplifolius)、羊草(Leymus chinensis)等。1.2 野外调查与数据采集
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同植被盖度沙质草地生长季土壤水分动态[J]. 王明明,刘新平,李玉霖,车力木格,罗永清,孙珊珊,魏静. 中国沙漠. 2019(05)
[2]基于Shuttleworth-Wallace模型的科尔沁沙地流动半流动沙丘蒸散发模拟[J]. 包永志,刘廷玺,段利民,王冠丽,童新. 应用生态学报. 2019(03)
[3]陕西不同区域苹果林土壤水分动态和水分生产力模拟[J]. 郭复兴,常天然,林瑒焱,王延平,穆艳. 应用生态学报. 2019(02)
[4]HYDRUS-1D模型模拟渭北旱塬深剖面土壤水分的适用性[J]. 李冰冰,王云强,李志. 应用生态学报. 2019(02)
[5]不同降雨条件下坡面土壤水分入渗过程研究与模拟[J]. 刘小璐,鲁克新,李鹏,徐国策,程圣东,白璐璐,魏芳. 干旱区资源与环境. 2018(11)
[6]冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动数值模拟[J]. 郭向红,孙西欢,马娟娟,雷涛,郑利剑,王璞. 农业机械学报. 2018(08)
[7]宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性[J]. 赵亚楠,周玉蓉,王红梅. 应用生态学报. 2018(11)
[8]基于SHAW模型的科尔沁草甸地冻融期土壤水热盐动态模拟研究[J]. 王驰,刘小燕,刘巧玲,刘廷玺. 水土保持通报. 2017(05)
[9]南方丘陵区多层土壤结构水平和垂向渗流特征试验与模拟研究[J]. 邵东国,杨霞,徐保利,顾文权. 水利学报. 2017(07)
[10]基于HYDRUS-1D模型的不同生物滞留池中水分及溶质运移特征模拟[J]. 李家科,赵瑞松,李亚娇. 环境科学学报. 2017(11)
本文编号：3490068
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
流动沙丘降雨量、土壤水分、地下水位、底部通量变化过程
图6 流动沙丘降雨量、土壤水分、地下水位、底部通量变化过程流动沙丘地下水位较深,降雨事件后,无明显的变化规律,在整个研究期内呈现出缓慢下降的趋势,但深层土壤水分对强降雨具有一定的响应关系,且降雨入渗补给具有一定的滞后性,滞后期为4 d。由图7可知,草甸地表层土壤水分与降雨具有较好的一致性,降雨入渗速率相对于流动沙丘较为缓慢,深层土壤水分长期处于接近饱和状态,对降雨响应不明显。地下水位与降雨量具有较强的相关性,降雨量越大,地下水位抬升幅度越大。
研究区位于通辽市科尔沁沙地东南边缘阿古拉生态水文试验站(43°18′48″—43°21′24″N,122°33′00″—122°41′00″E,面积55 km2,图1),属于温带半干旱大陆性季风气候,春季干旱多风,夏季炎热且雨量集中,秋季凉爽短促,冬季寒冷漫长。多年平均降水量为389 mm,80%的降雨量集中于6—9月;多年平均潜在蒸发量为1 412 mm(20 cm口径蒸发皿),蒸发集中在4—9月。年平均气温及相对湿度分别为6.6 ℃、55.8%。地貌特点为流动、半流动、半固定与固定沙丘、沙质草甸及耕地相间分布,其中沙丘起伏变化大,类型多样,所占面积大。研究区地势自西向东逐渐降低,南北高翘,中间低平,海拔186～232 m。风沙土是研究区面积最大的土类,其次是草甸土、暗棕壤土、黑钙土等。植被种类较为丰富,主要有沙生植被小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、黄柳(Salix gordejevii)、差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)等,草甸植被芦苇(Phragmites australis)、走茎灯心草(Juncus amplifolius)、羊草(Leymus chinensis)等。1.2 野外调查与数据采集
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同植被盖度沙质草地生长季土壤水分动态[J]. 王明明,刘新平,李玉霖,车力木格,罗永清,孙珊珊,魏静. 中国沙漠. 2019(05)
[2]基于Shuttleworth-Wallace模型的科尔沁沙地流动半流动沙丘蒸散发模拟[J]. 包永志,刘廷玺,段利民,王冠丽,童新. 应用生态学报. 2019(03)
[3]陕西不同区域苹果林土壤水分动态和水分生产力模拟[J]. 郭复兴,常天然,林瑒焱,王延平,穆艳. 应用生态学报. 2019(02)
[4]HYDRUS-1D模型模拟渭北旱塬深剖面土壤水分的适用性[J]. 李冰冰,王云强,李志. 应用生态学报. 2019(02)
[5]不同降雨条件下坡面土壤水分入渗过程研究与模拟[J]. 刘小璐,鲁克新,李鹏,徐国策,程圣东,白璐璐,魏芳. 干旱区资源与环境. 2018(11)
[6]冬小麦不同深度灌水条件下土壤水分运动数值模拟[J]. 郭向红,孙西欢,马娟娟,雷涛,郑利剑,王璞. 农业机械学报. 2018(08)
[7]宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性[J]. 赵亚楠,周玉蓉,王红梅. 应用生态学报. 2018(11)
[8]基于SHAW模型的科尔沁草甸地冻融期土壤水热盐动态模拟研究[J]. 王驰,刘小燕,刘巧玲,刘廷玺. 水土保持通报. 2017(05)
[9]南方丘陵区多层土壤结构水平和垂向渗流特征试验与模拟研究[J]. 邵东国,杨霞,徐保利,顾文权. 水利学报. 2017(07)
[10]基于HYDRUS-1D模型的不同生物滞留池中水分及溶质运移特征模拟[J]. 李家科,赵瑞松,李亚娇. 环境科学学报. 2017(11)
本文编号：3490068
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