旱区河滩湿地水盐运移与根系吸水的模型模拟

发布时间：2016-11-03 08:13

  本文关键词：旱区河滩湿地水盐运移与根系吸水的模型模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

《西北农林科技大学》 2015年

旱区河滩湿地水盐运移与根系吸水的模型模拟

李会杰  

【摘要】：湿地在水循环和维持物种多样性方面具有重要作用。黑河为我国第二大内陆河,大部分位于我国西北干旱区,湿地总面积为1704.11 Km2。但由于旱区强烈的蒸发条件、人口压力以及由此引起的土地利用方式的转变,黑河湿地正面临着严峻的土壤盐渍化问题,并严重影响湿地生态系统的可持续发展。针对这一问题,本文结合两年野外监测数据与Hydrus-1D模型,探讨了浅层地下水存在条件下旱区河滩湿地水盐动态及其对根系吸水的影响;地下水位及地下水电导率波动对根区水盐动态、根系吸水及未来土壤盐渍化的影响;生长季前灌水对土壤水盐及根系吸水的调控作用;以及主要湿地植物体内各器官盐分含量特征,以期为黑河河滩湿地保护提供理论参考。取得主要结论如下:(1)在水盐共同胁迫下,柽柳根系主要分布在20-60 cm土层,占根系总量的73.76%。这种空间分布模式是表层土壤盐分胁迫和底层土壤水分胁迫长期作用的结果。盐分胁迫是限制柽柳根系吸水的主要因素,在水分胁迫下柽柳累积根系吸水量为潜在值的91.0%,而在水盐共同胁迫下根系吸水量仅为潜在值的41.6%。(2)在模型校准与验证阶段Hydrus-1D均能较为准确的模拟自然条件下黑河湿地土壤水盐运移状况,校准与验证阶段土壤水分模拟的均方根误差分别为0.031、0.046cm3·cm-3,电导率的均方根误差分别为0.037、0.035 dS·m-1。土壤水盐在剖面中的动态分布主要取决于土体的上下边界条件和各个土层的水力学特性。(3)在降雨稀少且地下水埋深较浅的河滩湿地,降雨不仅无法为植被生长提供充足的水分,还可能会将表层土壤的盐分淋洗至根区进而造成盐分胁迫,减少根系吸水量;与降雨相比,地下水在柽柳生长季对根区补给量较大,且地下水的盐分含量较低,易于被植物吸收利用,是旱区湿地植物根系吸水的主要水分来源。(5)当边界条件发生改变时,累积根系吸水量对地下水位最为敏感。过高或过低的地下水位均不利于根系吸水。在短期内,柽柳根系吸水量随地下水电导率的波动变化较小。30年盐分预测表明,尽管较浅的地下水位可以为湿地生态系统的维持提供较为稳定的水分来源,但在蒸发蒸腾的影响下地下水中的盐分会逐渐在土壤表层积累,进而导致土壤盐渍化的形成;且地下水位越浅,地下水含盐量越高,根区土壤盐渍化越严重。(6)累积根系吸水量整体随灌水量的增加呈逐渐增加的趋势,当灌水量处于10-40 cm时增加速率较快。当灌水量6 cm时,根系吸水量随灌水量的增加呈递减的趋势,当灌水量40 cm时根系吸水量随灌水量的增加幅度较小。生长季前灌水可以显著降低柽柳根区土壤盐分含量,当灌水量分别为20、40、60 cm时,根区土壤溶液电导率可以在15天内从107.25 dS m-1迅速降低至52.51、27.73、13.72 dS m-1,并且在生长季内始终维持在较低水平。(7)研究区域主要盐分类型为Na2SO4和NaCl,Na+占阳离子总量的70%,进而导致植物体内较高的Na+含量,在受蒸发蒸腾影响较为强烈的叶和花处Na+累积量显著高于其他器官。尽管K+在土壤中含量较低,由于其为植物必须的大量营养元素,在植物体内积累也较多。

【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S152.7
【目录】：

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