半干旱区湿地地下水埋深对芦苇SPAC系统水分运移耗散的影响
发布时间：2021-09-30 10:58
准确把握土壤-植被-大气系统（简称"SPAC"）中水分的运输和耗散规律是区域水资源可持续管理的重要前提。以白洋淀湿地为研究区,结合现场实测和模型模拟方法,探讨台田地下水埋深变化对芦苇SPAC系统中的水分运移耗散影响。结果表明:1)随着地下水埋深的增加,芦苇蒸散发（ETa）开始下降,ETa下降的地下水埋深阈值在100 cm左右;随着地下水埋深的降低,生长季0～120 cm土壤剖面由水分亏损转为盈余,亏盈转换的地下水埋深阈值在60 cm左右,并且亏损量与地下水埋深呈正相关。2)相同的地下水埋深变化对不同月的土壤水分储量、蒸散发的影响程度均存在差异,其中6月影响程度最高。在对白洋淀进行生态补水时,应避免在汛期前的春季进行大量的生态补水,可以优先考虑在生长末期的秋冬季来进行生态补水。3)综合考虑植被生长需求和生态节水,白洋淀芦苇最优的地下水埋深区间在110～150 cm,此时生长季内芦苇蒸散发具有10%～20%的节水潜力。
【文章来源】：环境工程. 2020,38(10)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
研究区地理位置
在率定期内，试验区土壤水R2为0.93,NSE为0.89,Re为3.18%。验证期内土壤水模拟效果指标:R2为0.85,NSE为0.77,Re为2.77%，土壤含水量模拟值和实测值的对比如图2所示。结果显示，土壤含水量的模拟值与实测值吻合度良好，构建的模型可以很好地反映试验区土壤水分的动态变化特征。根系吸水胁迫模型采用的是S-Shape模型，水分胁迫方程参数h50和P的取值通常与植被类型相关，已有文献报道中h50和P的变化范围分别为-950～-5000 cm和1.5～3.0[19,20]，本文参考Xie等[21]针对黄河的三角洲芦苇湿地的研究结果，根系吸水速率降低50%时的压力水头h50为-2456 cm、经验系数P为3。模型率定和验证后的土壤水力参数如表1所示，研究区内土壤类型主要为砂壤土，土壤水力参数的率定结果与美国农业部(US Department of Agriculture)给出的砂壤土水力参数参考值相近。
2018年研究区湖水深度与地下水埋深间的线性关系如图3所示。其中，当湖水处于干淀状态时，试验区地下水埋深在200 cm左右。本节地下水埋深情景设置采用恒定水位方法，避免白洋淀出现干淀情况，分别为140,120,100,80,60,40,20 cm。按照上述地下水埋深情景设置下边界条件，不同情景SPAC系统水分通量模拟结果如表2所示。其中，表层累计水分通量以入渗为主，并且随着地下水埋深的降低，表层累计入渗量呈减少趋势。各地下水埋深条件下的底层水分累计通量均为深层水分向上补给，同时随着地下水埋深的降低，底层水分向上补给量显著提升。在地下水浅埋深条件下，芦苇ETa均达到潜在蒸散发水平，同时随着地下水埋深的增加ETa呈明显下降，其中埋深在100 cm左右时ETa开始显著下降。随着地下水埋深的增加，生长季前后0～120 cm土壤剖面水分储量变化(ΔW)由盈余转为亏损，亏盈转换的地下水埋深阈值在60 cm左右，亏损量与地下水埋深呈正相关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地下水埋深对玉米生长及地下水补给的影响[J]. 张守军. 人民黄河. 2019(12)
[2]白洋淀湿地生态功能评价及分区[J]. 朱金峰,周艺,王世新,王丽涛,刘文亮,李海涛,梅军军. 生态学报. 2020(02)
[3]土壤水盐运移Hydrus模型及其应用[J]. 赵丹丹,王志春. 土壤与作物. 2018(02)
[4]地下水位对芦苇叶片生理特征的影响[J]. 刘玉,王国祥,潘国权. 生态与农村环境学报. 2008(04)
[5]浅埋条件下地下水对人工草地SPAC系统影响初探[J]. 孙海龙,吕志远,郭克贞,徐冰,马丽. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2008(02)
[6]浅埋条件下地下水-土壤-植物-大气连续体中水分运移研究综述[J]. 宫兆宁,宫辉力,邓伟,赵文吉. 农业环境科学学报. 2006(S1)
[7]白洋淀湿地生态环境需水量研究[J]. 衷平,杨志峰,崔保山,刘静玲. 环境科学学报. 2005(08)
[8]地下水浅埋条件下土壤水动态变化规律研究[J]. 杨建锋,刘士平,张道宽,袁德洲,李连海. 灌溉排水. 2001(03)
[9]浅地下水埋深区潜水对SPAC系统作用初步研究[J]. 杨建锋,李宝庆,李运生,马瑞,洪宝鑫. 水利学报. 1999(07)
博士论文
[1]基于水循环模拟的沼泽湿地生态需水研究[D]. 刘大庆.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]崇明东滩滨海围垦湿地芦苇光合和生长对土壤水盐因子的响应[D]. 戚志伟.华东师范大学 2017
[2]基于同位素示踪的农田水分转化规律研究[D]. 孙宁霞.中国地质大学(北京) 2015
[3]节水灌溉条件下河套灌区土壤水盐动态的SWAP模型分布式模拟预测[D]. 李彦.内蒙古农业大学 2012
[4]湿地水面及不同地下水位下芦苇蒸散量研究[D]. 范丽萍.西安理工大学 2007
本文编号：3415724
【文章来源】：环境工程. 2020,38(10)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
研究区地理位置
在率定期内，试验区土壤水R2为0.93,NSE为0.89,Re为3.18%。验证期内土壤水模拟效果指标:R2为0.85,NSE为0.77,Re为2.77%，土壤含水量模拟值和实测值的对比如图2所示。结果显示，土壤含水量的模拟值与实测值吻合度良好，构建的模型可以很好地反映试验区土壤水分的动态变化特征。根系吸水胁迫模型采用的是S-Shape模型，水分胁迫方程参数h50和P的取值通常与植被类型相关，已有文献报道中h50和P的变化范围分别为-950～-5000 cm和1.5～3.0[19,20]，本文参考Xie等[21]针对黄河的三角洲芦苇湿地的研究结果，根系吸水速率降低50%时的压力水头h50为-2456 cm、经验系数P为3。模型率定和验证后的土壤水力参数如表1所示，研究区内土壤类型主要为砂壤土，土壤水力参数的率定结果与美国农业部(US Department of Agriculture)给出的砂壤土水力参数参考值相近。
2018年研究区湖水深度与地下水埋深间的线性关系如图3所示。其中，当湖水处于干淀状态时，试验区地下水埋深在200 cm左右。本节地下水埋深情景设置采用恒定水位方法，避免白洋淀出现干淀情况，分别为140,120,100,80,60,40,20 cm。按照上述地下水埋深情景设置下边界条件，不同情景SPAC系统水分通量模拟结果如表2所示。其中，表层累计水分通量以入渗为主，并且随着地下水埋深的降低，表层累计入渗量呈减少趋势。各地下水埋深条件下的底层水分累计通量均为深层水分向上补给，同时随着地下水埋深的降低，底层水分向上补给量显著提升。在地下水浅埋深条件下，芦苇ETa均达到潜在蒸散发水平，同时随着地下水埋深的增加ETa呈明显下降，其中埋深在100 cm左右时ETa开始显著下降。随着地下水埋深的增加，生长季前后0～120 cm土壤剖面水分储量变化(ΔW)由盈余转为亏损，亏盈转换的地下水埋深阈值在60 cm左右，亏损量与地下水埋深呈正相关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]地下水埋深对玉米生长及地下水补给的影响[J]. 张守军. 人民黄河. 2019(12)
[2]白洋淀湿地生态功能评价及分区[J]. 朱金峰,周艺,王世新,王丽涛,刘文亮,李海涛,梅军军. 生态学报. 2020(02)
[3]土壤水盐运移Hydrus模型及其应用[J]. 赵丹丹,王志春. 土壤与作物. 2018(02)
[4]地下水位对芦苇叶片生理特征的影响[J]. 刘玉,王国祥,潘国权. 生态与农村环境学报. 2008(04)
[5]浅埋条件下地下水对人工草地SPAC系统影响初探[J]. 孙海龙,吕志远,郭克贞,徐冰,马丽. 内蒙古农业大学学报(自然科学版). 2008(02)
[6]浅埋条件下地下水-土壤-植物-大气连续体中水分运移研究综述[J]. 宫兆宁,宫辉力,邓伟,赵文吉. 农业环境科学学报. 2006(S1)
[7]白洋淀湿地生态环境需水量研究[J]. 衷平,杨志峰,崔保山,刘静玲. 环境科学学报. 2005(08)
[8]地下水浅埋条件下土壤水动态变化规律研究[J]. 杨建锋,刘士平,张道宽,袁德洲,李连海. 灌溉排水. 2001(03)
[9]浅地下水埋深区潜水对SPAC系统作用初步研究[J]. 杨建锋,李宝庆,李运生,马瑞,洪宝鑫. 水利学报. 1999(07)
博士论文
[1]基于水循环模拟的沼泽湿地生态需水研究[D]. 刘大庆.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]崇明东滩滨海围垦湿地芦苇光合和生长对土壤水盐因子的响应[D]. 戚志伟.华东师范大学 2017
[2]基于同位素示踪的农田水分转化规律研究[D]. 孙宁霞.中国地质大学(北京) 2015
[3]节水灌溉条件下河套灌区土壤水盐动态的SWAP模型分布式模拟预测[D]. 李彦.内蒙古农业大学 2012
[4]湿地水面及不同地下水位下芦苇蒸散量研究[D]. 范丽萍.西安理工大学 2007
本文编号：3415724
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