南京城郊不同林分土壤水分时空变异规律及对降雨的响应研究

发布时间：2020-10-17 23:52

　　 在全球水文循环中,土壤水分是大气、陆地及地下水之间交互作用的纽带。为了掌握南京城郊不同林分土壤水分时空变异规律,探究不同时期剖面土壤水分对降雨的响应规律及影响因子,以进一步揭示南京城郊林地植被对降水径流的调节作用,本试验以南京铜山林场3种不同林分(麻栎林、毛竹林和杉木林)以及裸地为研究对象,以日尺度、月尺度、季节尺度、年际尺度为时间尺度对5个土层剖面(1cm、10cm、40cm、60cm、100cm)土壤含水率进行长时间序列观测,在单次降雨(小雨、中雨、大雨、暴雨)和连续降雨条件下,进一步揭示土壤水分对降雨的响应规律。得出的主要结论如下:1、不同林分土壤水分时空变异规律(1)不同林分的土壤水分具有差异性,说明植被覆盖和土壤蒸散的差异使得水汽通量方向发生改变。3种林地冬季蓄水能力最好,其次是春季和夏季;其中,毛竹林水分储备和供应能力较好,其次是杉木林;裸地土壤水分波动最为强烈,蓄水能力不高,但春季蓄水能力较好。(2)不同林分造成土壤水分的垂直差异分布,同时也影响其各个时间尺度上的动态变化,而各个层次之间土壤水分也相互影响。大体上呈现土层越深土壤水分含量越高,越稳定的趋势,不同林分土壤状态有所区别;60-100cm土壤含水量最高;1年内4个土地利用方式土壤含水率变化大致可以分为2个阶段,而不同林地类型的各个阶段有差异。(3)土壤表层日平均土壤含水量表现出较大差异。土壤表层水分低于深层次土壤,变异程度高于深层次土壤,植被覆盖度增加导致土壤表层水分降低,但是可以维持土壤水分的稳定。毛竹林表层土壤蓄水能力在3种林地中较差,杉木林和麻栎林表层由于枯枝落叶覆盖蓄水能力较好。(4)不同林分各层土壤水分变异系数不同,而变异系数的空间异质性也因不同土地利用方式存在差别,同一林分土壤含水量变异系数同土壤含水量显著负相关,且只适用于同一林分不同土壤层次。(5)在更长的时间尺度上,林地由于植被不断生长,蓄水能力逐年上升,毛竹林增长速率更高,麻栎林增长速率较低,杉木林在第三年增长加快,裸地由于自然演替形成草地土壤蓄水能力升高,之后人为开垦又降低。(6)在坡度相同条件下,坡位不同,同一林分的土壤水分呈现较大差异。2、不同林分土壤水分对降雨的响应规律(1)同一林分的垂直剖面上各土层土壤水分对降雨的响应有差异性。表层土壤含水量波动较大,随降雨出现波峰和波谷,深层次土壤水分在一定程度上受制于降雨量的大小。(2)不同林分土壤水分对降雨的响应有差异性。裸地对于所有降雨的响应最迅速而剧烈,小雨时局限于表层土壤,且夏秋季更显著,毛竹林受降雨的影响最小,暴雨时毛竹林土壤水分最稳定,毛竹林在强降雨条件下能够更好维持土壤水分变化。(3)不同降雨等级对土壤水分有显著影响。随着降雨等级提高,降雨对土壤深层次的影响越来越大。单次降雨中土壤水分与降雨的响应可归纳为4个时期:平台期,上升期,峰值期和退水期。随着降雨等级上升,上升期,平台期,下降期界限愈发不明显,平台期延长,退水期缩短。(4)小雨和中雨条件下,麻栎林上坡和下坡的侧向流集中于表层,而大雨条件下集中于60cm层;且在每场降雨过程中,侧向流对降雨的响应显著,上坡的侧向流会往下坡汇集。(5)不同层次间土壤含水量具有极显著相关性,土壤含水率与环境因子呈现相关性(降雨量、风速、气温、土壤温度、太阳辐射),不同降雨等级、降雨时期的土壤含水率受到环境因子影响有差异,降雨在小雨时期影响较小,随着降雨等级提高,降雨对土壤水分影响增强。
【学位单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S714
【部分图文】：

图 2-1 试验区地理位置图Fig.2-1 Experimental zone geographic locations.3 土壤和植被条件研究区域地形为苏南丘陵，海拔在38~388m之间，土壤为黄棕壤，土壤pH介于4.21

图 3-1 麻栎林 1a 内 1-100cm 日平均土壤含水量Fig.3-1 Daily average soil moisture content of 1-100 cm depth in Q. aeutissima forest during one year3.2.1.2 麻栎林日平均土壤水分季节变化规律图 3-2 反映了麻栎林每个月平均土壤含水率变化趋势。在时间尺度上，麻栎林各个土层日均土壤含水量大小为冬季(15.23%)>春季(14.89%)>夏季(11.59%)>秋季(10.82%)。7-8 月

12 图 3-2 麻栎林 1-100cm 土壤含水率变化ig.3-2 Daily average soil moisture content of 1-100 cm depth in Q. aeutissima for
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵从举,康慕谊,雷加强;古尔班通古特沙漠腹地土壤水分时空分异研究[J];水土保持学报;2004年04期

2 彭万杰;郭异礁;;虎峰镇土壤水分的动态及其随机模拟[J];安徽农业科学;2009年06期

3 杨涛;宫辉力;李小娟;赵文吉;孟丹;;土壤水分遥感监测研究进展[J];生态学报;2010年22期

4 徐联;申俊初;翟英涛;;影响土壤水分观测精确度的原因及观测注意事项探讨[J];贵州气象;2011年04期

5 高建华;胡振华;;土壤水分基础理论及其应用研究进展[J];亚热带水土保持;2011年03期

6 王安琪;施建成;宫辉力;解超;;降尺度土壤水分信息与植被生长参量的时空关系[J];农业工程学报;2012年S1期

7 胡伟;熊凌云;熊雄;胡新华;;自动土壤水分数据质量控制中的阈值确定[J];气象水文海洋仪器;2012年03期

8 陆枫;胡志洪;胡毅恒;;土壤水分测定方法研究[J];企业导报;2012年23期

9 黄文杰;吕军;翟伶俐;魏晓奕;朱宝;;人工与自动土壤水分观测资料差异探讨[J];中国农学通报;2013年14期

10 冯兆林;陈玲爱;;华北地区土壤水分问题——Ⅰ.土壤水的扩散机制及水在剖面中运动的限制[J];土壤学报;1958年01期

相关博士学位论文 前10条

1 王安琪;大尺度被动微波辐射计土壤水分降尺度方法研究[D];首都师范大学;2013年

2 魏新光;黄土丘陵半干旱区山地枣树蒸腾规律及其节水调控策略[D];西北农林科技大学;2015年

3 刘丙霞;黄土区典型灌草植被土壤水分时空分布及其植被承载力研究[D];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）;2015年

4 杨长刚;半干旱雨养区覆盖种植冬麦田土壤水热效应[D];甘肃农业大学;2015年

5 刘艳;喀斯特峰丛洼地不同土地利用方式下表层土壤水分的时空规律研究[D];广西大学;2016年

6 褚楠;基于状态—参数同步估计的土壤水分数据同化研究[D];中国矿业大学;2016年

7 程宏波;覆盖与秸秆还田对旱地小麦土壤水热条件及产量形成的影响[D];甘肃农业大学;2016年

8 李陆生;山地旱作枣园细根分布格局及其土壤水分生态效应[D];西北农林科技大学;2016年

9 张晨成;黄土高原退耕还林的土壤水分效应研究[D];中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心;2017年

10 樊磊;基于多源数据的土壤水分估算及森林火灾风险评估应用[D];中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所);2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 薛雪;南京城郊不同林分土壤水分时空变异规律及对降雨的响应研究[D];南京林业大学;2017年

2 赵忠凯;土壤水分监控保障系统研究[D];北京邮电大学;2012年

3 苏欢;河南省土壤水分的时空变化特征及其与气象要素的关系[D];南京信息工程大学;2015年

4 丁从慧;土壤水分对夏玉米生理生态特征的影响及动态模拟研究[D];南京信息工程大学;2015年

5 张洛丹;不同植被类型对陡坡地土壤水分循环的影响[D];西北农林科技大学;2015年

6 白盛元;黄土土柱降雨特征与土壤水分入渗过程研究[D];西北农林科技大学;2015年

7 李佳洲;土壤水分对三七生长及有效成分的影响[D];西北农林科技大学;2015年

8 张雪;牧草根系形态特征及土壤水分对修剪高度的响应研究[D];西北农林科技大学;2015年

9 王金锋;不同覆盖方式对渭北苹果园土壤水分、温度及产量品质的影响[D];西北农林科技大学;2015年

10 苏一鸣;黄土高原旱地苹果园起垄覆膜垄沟覆草技术研究[D];西北农林科技大学;2015年

本文编号：2845474