黄土高原土壤干层中水分有效性特征
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵春雷 |
| 答辩日期 | 2020-10 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 邵明安 |
| 关键词 | 黄土高原 土壤干层 凋萎系数 土壤水分有效性 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 黄土高原经过多年的人工林草建设，植被覆盖度显著增加，土壤侵蚀得到有效控制。然而，在干旱缺水的黄土高原，部分地区不合理的人工植被建设往往导致水分支出大于收入，造成深层土壤水分的长期亏缺，最终导致土壤干层的形成。最近的研究表明，黄土高原植被恢复已接近该地区水资源植被承载力的阈值。实际上，土壤干层在形成之后，干层内水分仍在被植物根系吸收和利用，干层的干燥化程度逐渐加剧。干层中的水分作为植物的宝贵水源，是其应对极端干旱事件的“救命水”，一旦耗尽将难以恢复，严重威胁着黄土高原人工林、草生态系统的安全。因此，在土壤干层广泛分布和降水不足的条件下，科学地认识干层内土壤水分的有效性特征，合理地利用有限土壤水资源维持人工植被的可持续生长，是当前黄土高原生态建设面临的一个重要现实问题。鉴于此，本研究以黄土高原区域尺度土壤水分为研究对象，在广泛的野外调查与数据采集基础上，建立了土壤水分有效性下限阈值的预测模型，阐明了典型黄土区0〜5m剖面土壤水力和植物凋萎系数的空间分布特征，分析典型黄土区土壤干层的空间分布特征，结合区域尺度土壤有效水的判定阈值，明确了干层中土壤有效水的数量和分布特征，在传统的干层内含水量这一干层评价指标基础上，细化了干层内不同状态土壤水分的数量特征，探讨土壤干层发育特征及环境因子与干层中有效水数量间的关系，主要研究结果如下： 1.典型黄土区主要土壤质地类型为粉壤土，不同土层黏粒、粉粒和砂粒含量的垂向变异主要发生在表层0〜lm。在水平方向上，|H种颗粒均呈现由东南向西北梯度变化的分布趋势。Rosetta模型对典型黄土区的适应性较差，模拟精度低于以S种土壤颗粒及常见转换作为自变量的多元线性回归和人工神经网络模型。 2.受到不同植被水分胁迫特征差异以及土壤质地空间分布的影响，植物凋萎系数通常高于水力凋萎系数且二者空间分布特征存在差异。水力凋萎系数在一定程度上低估了土壤水分有效性的下限阈值，其低估的程度与植被类型有关。 3.研究区不同土层土壤干燥化指数空间变异的主要影响因素存在差异，0〜1m土层中气象因素对土壤干燥化指数的变异起主导作用，1-5m土层土壤干燥化的空间分布主要受到气象和非气象因素的共同作用。在不同土地利用中，农地的土壤干燥化程度最低，干燥化土壤的分布面积也最小。典型黄土区土壤干层的发生率为66.4%,干层平均厚度为2.61m。 4.典型黄土区0〜5 m土层的平均储水量为746mm,三种土地利用中农地的土壤储水量最高（976mm)。在水力和植物凋萎系数下，0~5m剖面土壤有效水的平均储量分别是370和297mm，分别占剖面总储水量的49.6和39.8%。 5.在水力凋萎系数（1.50MPa)下，96.8%的土壤干层中存在有效水，其有效水储量均值为36mm,近10%的干层样点中干层内有效水储量超过100mm。植物凋萎系数下干层内有效水储量均值仅为15mm，因此，把水力凋萎系数作为土壤水分有效性的下限将会高估土壤干层内有效水的储量。 6.不同凋萎系数下干层内土壤有效水储量的主导因素存在差异。在植物凋萎系数下，干层内有效储水量主要受到土壤因素、地形因素以及气象与土壤因素交互作用的影响；在水力凋萎系数下，干层内有效储水量主要受到气象因素、土壤因素以及二者的交互作用的影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 83 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194133]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵春雷. 黄土高原土壤干层中水分有效性特征[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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