黄土高原北部两种典型草地土壤水分时空分异及对降雨的响应
发布时间：2021-01-04 01:16
土壤水分是维系黄土高原恢复生态系统稳定性和可持续性的关键因子。而植被是影响半干旱区土壤水分时空变化的主要因素。苜蓿（Medicago sativa L.）和长芒草（Stipa bungeana Trin.）分别是黄土高原北部地区人工恢复和自然恢复的典型植物,研究两种草地土壤水分时空分布及异质性,有助于揭示植被-土壤水分的相互关系,可为制定科学合理的植被布局以及田间土壤水分管理措施提供科学依据。此外,研究两种典型草地生态系统土壤水分时空变化对不同强度降雨的响应,可为优化草地管理及维持草地生态系统功能的可持续性提供依据。在陕北神木六道沟小流域选择典型苜蓿和长芒草样地,分别布设24个土壤水分观测点,采用中子仪监测剖面05 m土壤水分动态,分析不同土层土壤含水量的时空分布特征及其对降雨的响应。取得如下主要结果:（1）采用经典统计学与地统计学方法,分析了小流域田块尺度长芒草和苜蓿草地05 m剖面土壤水分的空间变异特征。两种草地土壤水分随深度增加均呈先增大,后减小,而后趋于稳定的变化趋势,具有中等程度变异。垂直方向上两种草地土壤含水量及变异系数均具有显著...
【文章来源】： 冯博 沈阳农业大学
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线图
沈阳农业大学硕士学位论文11第二章研究区概况与研究方法2.1研究区概况研究区位于陕西省神木市六道沟流域（110°36′E，38°79′N），地处毛乌素沙地南缘，是黄土高原水蚀风蚀交错带的侵蚀中心。流域总面积为6.89km2，海拔1094~1274m。气候类型为温带半干旱大陆性季风气候，多年平均气温为8.4℃，无霜期为199d（张平仓等，1997）。多年平均降雨量为440.8mm，降雨量在年内分布不均，7~8月份降雨量可占全年降雨量的53.75%。该区属多日照、强辐射区，年平均日照2875.9h，年平均日照总辐射量141.86kcalcm-2。研究区植被地带类型属于暖温型典型草原区，优势种为苜蓿（MedicagosativaL.）和长芒草（StipabungeanaTrin.），盖度范围为60%~90%。其中人工苜蓿草地植被种类单一，生长年限为9年，天然长芒草地分布有阿尔泰狗娃花（Heteropappusaltaicus(Willd)Novopokr）、茵陈蒿（ArtemisiacapillarisThunb.）、苦苣（SonchusoleraceusL.）等，生长年限为4年。区内地势较为平坦，平均海拔为1235.61m。黏粒含量为10.08~16.61%，粉粒含量为47.22~64.56%，砂粒含量为20.03~40.17%，土壤类型为粉砂质壤土。图2-1研究区采样点分布Fig.2-1.Distributionofstudyareaandsamplingpoints
沈阳农业大学硕士学位论文23的根系剖面特征导致深层土壤水分范围较大。影响土壤水空间分布因子众多，相关研究表明地形因子及植被类型均会对土壤水空间分布造成影响（王军德等，2006，彭晚霞等，2010），各因子影响程度因研究尺度不同而有所差异。本研究区地势平坦，坡度对样地土壤水空间分布影响效果可以忽略。因此，研究区内土壤水空间分布主要由植被种类及根系分布决定，复杂的根系分布导致土壤水分空间变异程度较高且局部变异性较强。一般而言，研究的尺度越大，土壤水的变异性越强。Reynold研究发现，土壤水分的空间变异程度与研究尺度呈正相关。采样间隔较大时，小于取样尺度的空间变异特征会被掩盖。因此，本研究采样点设置较为密集，以真实反映样地内土壤水分的空间异质性及分布特征。当前大部分关于人工草地土壤水分空间异质性的研究取样深度都较浅，不足以体现苜蓿这类深根性草本植物对土壤水分空间异质性的影响。本研究将取样深度定为5m，对不同土层的土壤含水量进行分析，可以较为全面的反映人工和自然草本植被覆盖下土壤水的空间分布状况。通过对不同草地类型样地尺度土壤水分空间分布及变异程度的定量研究，证实了植被类型对小尺度土壤水分布特征具有重要影响，在土壤水分长期演变规律的模型模拟的相关研究中，应将植被演变过程中的物种变化考虑在内。图3-4苜蓿地各土层土壤含水量半方差函数图Fig.3-4.SemivavariogramsofsoilmoistureindifferentsoillayersofMedicagosativaL.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Spatial variability of soil water content and related factors across the Hexi Corridor of China[J]. LI Xiangdong,SHAO Ming’an,ZHAO Chunlei,JIA Xiaoxu. Journal of Arid Land. 2019(01)
[2]高寒草甸生态系统表层土壤水分时间稳定性研究[J]. 朱绪超,邵明安,朱军涛,张扬建. 农业机械学报. 2017(08)
[3]黄土高原南北样带不同土层土壤水分变异与模拟[J]. 贾小旭,邵明安,张晨成,赵春雷. 水科学进展. 2016(04)
[4]黄土高原半干旱区降雨入渗试验研究[J]. 白盛元,汪有科,马建鹏,汪星,周玉红. 干旱地区农业研究. 2016(02)
[5]黄土高原土壤干层研究进展与展望[J]. 邵明安,贾小旭,王云强,朱元骏. 地球科学进展. 2016(01)
[6]黄土区小流域土壤容重和饱和导水率的时空动态特征[J]. 傅子洹,王云强,安芷生. 农业工程学报. 2015(13)
[7]黄土高原北部坡面尺度土壤饱和导水率分布与模拟[J]. 赵春雷,邵明安,贾小旭. 水科学进展. 2014(06)
[8]祁连山退化高寒草甸土壤水分空间变异特征分析[J]. 张泉,刘咏梅,杨勤科,王雷,莫重辉,李京忠. 冰川冻土. 2014(01)
[9]县域土壤养分协同克里格和普通克里格空间插值预测比较——以陕西省蓝田县为例[J]. 杜挺,杨联安,张泉,王安乐. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2013(04)
[10]黄土高原区域尺度土壤水分空间变异性[J]. 王云强,邵明安,刘志鹏. 水科学进展. 2012(03)
博士论文
[1]黄土高原水蚀风蚀交错带小流域植被恢复的水土环境效应研究[D]. 佘冬立.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） 2009
硕士论文
[1]黄土高原半干旱区典型人工草地与天然草地土壤水分平衡研究[D]. 黄泽.西北农林科技大学 2017
本文编号：2955856
【文章来源】： 冯博 沈阳农业大学
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线图
沈阳农业大学硕士学位论文11第二章研究区概况与研究方法2.1研究区概况研究区位于陕西省神木市六道沟流域（110°36′E，38°79′N），地处毛乌素沙地南缘，是黄土高原水蚀风蚀交错带的侵蚀中心。流域总面积为6.89km2，海拔1094~1274m。气候类型为温带半干旱大陆性季风气候，多年平均气温为8.4℃，无霜期为199d（张平仓等，1997）。多年平均降雨量为440.8mm，降雨量在年内分布不均，7~8月份降雨量可占全年降雨量的53.75%。该区属多日照、强辐射区，年平均日照2875.9h，年平均日照总辐射量141.86kcalcm-2。研究区植被地带类型属于暖温型典型草原区，优势种为苜蓿（MedicagosativaL.）和长芒草（StipabungeanaTrin.），盖度范围为60%~90%。其中人工苜蓿草地植被种类单一，生长年限为9年，天然长芒草地分布有阿尔泰狗娃花（Heteropappusaltaicus(Willd)Novopokr）、茵陈蒿（ArtemisiacapillarisThunb.）、苦苣（SonchusoleraceusL.）等，生长年限为4年。区内地势较为平坦，平均海拔为1235.61m。黏粒含量为10.08~16.61%，粉粒含量为47.22~64.56%，砂粒含量为20.03~40.17%，土壤类型为粉砂质壤土。图2-1研究区采样点分布Fig.2-1.Distributionofstudyareaandsamplingpoints
沈阳农业大学硕士学位论文23的根系剖面特征导致深层土壤水分范围较大。影响土壤水空间分布因子众多，相关研究表明地形因子及植被类型均会对土壤水空间分布造成影响（王军德等，2006，彭晚霞等，2010），各因子影响程度因研究尺度不同而有所差异。本研究区地势平坦，坡度对样地土壤水空间分布影响效果可以忽略。因此，研究区内土壤水空间分布主要由植被种类及根系分布决定，复杂的根系分布导致土壤水分空间变异程度较高且局部变异性较强。一般而言，研究的尺度越大，土壤水的变异性越强。Reynold研究发现，土壤水分的空间变异程度与研究尺度呈正相关。采样间隔较大时，小于取样尺度的空间变异特征会被掩盖。因此，本研究采样点设置较为密集，以真实反映样地内土壤水分的空间异质性及分布特征。当前大部分关于人工草地土壤水分空间异质性的研究取样深度都较浅，不足以体现苜蓿这类深根性草本植物对土壤水分空间异质性的影响。本研究将取样深度定为5m，对不同土层的土壤含水量进行分析，可以较为全面的反映人工和自然草本植被覆盖下土壤水的空间分布状况。通过对不同草地类型样地尺度土壤水分空间分布及变异程度的定量研究，证实了植被类型对小尺度土壤水分布特征具有重要影响，在土壤水分长期演变规律的模型模拟的相关研究中，应将植被演变过程中的物种变化考虑在内。图3-4苜蓿地各土层土壤含水量半方差函数图Fig.3-4.SemivavariogramsofsoilmoistureindifferentsoillayersofMedicagosativaL.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Spatial variability of soil water content and related factors across the Hexi Corridor of China[J]. LI Xiangdong,SHAO Ming’an,ZHAO Chunlei,JIA Xiaoxu. Journal of Arid Land. 2019(01)
[2]高寒草甸生态系统表层土壤水分时间稳定性研究[J]. 朱绪超,邵明安,朱军涛,张扬建. 农业机械学报. 2017(08)
[3]黄土高原南北样带不同土层土壤水分变异与模拟[J]. 贾小旭,邵明安,张晨成,赵春雷. 水科学进展. 2016(04)
[4]黄土高原半干旱区降雨入渗试验研究[J]. 白盛元,汪有科,马建鹏,汪星,周玉红. 干旱地区农业研究. 2016(02)
[5]黄土高原土壤干层研究进展与展望[J]. 邵明安,贾小旭,王云强,朱元骏. 地球科学进展. 2016(01)
[6]黄土区小流域土壤容重和饱和导水率的时空动态特征[J]. 傅子洹,王云强,安芷生. 农业工程学报. 2015(13)
[7]黄土高原北部坡面尺度土壤饱和导水率分布与模拟[J]. 赵春雷,邵明安,贾小旭. 水科学进展. 2014(06)
[8]祁连山退化高寒草甸土壤水分空间变异特征分析[J]. 张泉,刘咏梅,杨勤科,王雷,莫重辉,李京忠. 冰川冻土. 2014(01)
[9]县域土壤养分协同克里格和普通克里格空间插值预测比较——以陕西省蓝田县为例[J]. 杜挺,杨联安,张泉,王安乐. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2013(04)
[10]黄土高原区域尺度土壤水分空间变异性[J]. 王云强,邵明安,刘志鹏. 水科学进展. 2012(03)
博士论文
[1]黄土高原水蚀风蚀交错带小流域植被恢复的水土环境效应研究[D]. 佘冬立.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） 2009
硕士论文
[1]黄土高原半干旱区典型人工草地与天然草地土壤水分平衡研究[D]. 黄泽.西北农林科技大学 2017
本文编号：2955856
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