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南小河沟流域林地土壤水分动态特征及水量平衡研究

作　者: 蒋俊
导　师: 宋孝玉
学　校: 西安理工大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 土壤水分水量平衡径流小区林冠截留蒸散量
分类号: S714
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

土壤水分是植物生长的重要条件。土壤中的水分受降水、林冠截留、植物蒸腾、土壤蒸发、深层渗漏、地表径流等多种因素的影响而发生变化。在南小河沟流域,降水是该地区土壤水分的唯一来源,植物蒸腾以及土壤蒸发是主要的支出项。刺槐、油松和侧柏是南小河沟流域生态植被建设的主要树种,因此研究刺槐、油松和侧柏林地水量平衡各分量在生长季中的动态变化,正确认识和评价人工林地的生态作用,可为南小河沟流域生态环境建设提供重要的理论依据和实践指导。本文通过现场调查、定位观测等方法,对南小河沟流域降水量、土壤水分动态、林地土壤水分平衡及以影响因子进行了研究。论文取得的主要成果如下:(1)对南小河沟流域43年降水资料统计分析表明,多年平均降水量为520.0mm,多年生长季平均降雨量为396.4mm,占多年平均降水量的76.2%。全年降雨日数主要集中分布在5～9月之间,占全年降雨日数的56.9%。通过年际平均相对变率和月平均相对变率分析,得出南小河沟流域降水具有年际间和年内分配不均的特点。(2)径流小区林地土壤水分有着明显的年际变化和季节变化,且表现出一定的规律性。从年际变化来看,刺槐、油松和侧柏林地土壤含水量丰水年均大于平水年的土壤含水量。生长季内土壤水分按时间可划分为三个时段:水分净消耗期(5月～6月中旬)、降水补给期(6月下旬～8月下旬)和恢复期(9月～10月初)。(3)在土壤水分的垂直变化来看,0～100cm土壤水分总的变化趋势基本一致,土层垂直变化可分为3个层次:表层急变层(0～20cm)、水分利用层(20～60cm)、水分稳定调节层(60～100cm)。(4)径流小区内的刺槐、油松和侧柏林的林冠具有很好的水文作用,对降水有一定的截留能力。林冠对不同降水的截留能力也不同。从整个生长季来看,以刺槐的截留率为最大(28.7%),油松和侧柏相对较小,都在8%左右。(5)刺槐、油松和侧柏林地在生长季的土壤水分循环处于一种正平衡状态,由于土壤水分的输入大于输出所造成的。在2005年的整个生长季中,侧柏的蒸散量最大(360.2mm),油松次之(357.2mm),刺槐最小(288.4mm);分别占同期降水量的78.9%,78.2%和63.1%。2006年的生长季中,油松的蒸散量最大(333.4mm),侧柏次之(329.8mm),刺槐最小(260.5mm);分别占同期降水量的81.6%,80.7%和63.7%。(6)用Penman-Monteith公式计算了潜在蒸发量,并对林地生长季的耗水系数进行了分析计算,得出刺槐、油松和侧柏在2005年和2006年生长季的的平均耗水系数很接近,7月的耗水系数最高。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-15
    1.2.1 土壤水分时空变异特征的研究  10-11
    1.2.2 水量平衡的研究  11-15
  1.3 展望及存在问题  15-16
  1.4 研究内容  16-17
  1.5 技术路线  17-18
2 试验区概况、试验内容及研究方法  18-22
  2.1 试验区概况  18-19
    2.1.1 自然地理概况  18
    2.1.2 气候与气象  18
    2.1.3 地形地貌  18-19
    2.1.4 质地与土壤  19
    2.1.5 植被  19
  2.2 研究方法  19-22
    2.2.1 样地设置及调查  19-20
    2.2.2 土壤含水量测定  20-21
    2.2.3 容重测定  21
    2.2.4 降雨量和水面蒸发量观测  21
    2.2.5 林冠层截留量测定  21
    2.2.6 地表径流测定  21-22
3 南小河沟流域降水分布及特性  22-28
  3.1 降水量年际变化  22
  3.2 降水量年内变化特征  22-23
  3.3 降水日数和持续时间  23-25
    3.3.1 降水日数和各级别的降水日数  23-24
    3.3.2 各级别降水日数的季节分配  24-25
    3.3.3 降水持续日数  25
    3.3.4 降水强度  25
  3.4 生长季内降水量的频率和保证率  25
  3.5 生长季降水量距平分析  25-27
  3.6 小结  27-28
4 径流小区林地土壤水分特征  28-38
  4.1 土壤水分的年际变化  28
  4.2 土壤水分季节变化  28-33
  4.3 土壤水分的垂直变化  33-37
  4.4 小结  37-38
5 林地土壤水分平衡分析  38-54
  5.1 径流小区林地水量平衡方程  38-39
  5.2 林冠截留  39-42
  5.3 径流小区土壤贮水量  42-46
    5.3.1 土壤贮水量的季节变化  43-44
    5.3.2 土壤贮水量的垂直变化  44-46
  5.4 林地径流量  46-48
    5.4.1 林地径流产生的基本条件  46-47
    5.4.2 各径流小区产流的比较  47-48
  5.5 深层渗漏  48-49
  5.6 不同林地水量平衡分析  49-52
    5.6.1 刺槐林水量平衡分析  50
    5.6.2 油松林水量平衡分析  50-51
    5.6.3 侧柏林水量平衡分析  51-52
  5.7 小结  52-54
6 不同林地耗水系数研究  54-62
  6.1 林地潜在蒸发量(ET_0)计算与分析  54-60
    6.1.1 林地潜在蒸发量计算  54-58
    6.1.2 潜在蒸发量特性分析  58-60
  6.2 林地蒸发量  60
  6.3 林地耗水系数特性  60-61
  6.4 小结  61-62
7 结论与建议  62-64
  7.1 主要结论  62-63
  7.2 建议  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-71
附录  71

南小河沟流域林地土壤水分动态特征及水量平衡研究

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