黑河上游排露沟流域草地蒸散发的日变化研究

摘要

黑河流域是中国西北干旱区第二大内陆河流域，其发源于祁连山区，在上游山区形成的径流是供给中游和下游地区主要的水资源，亦是中下游地区生态系统平衡和社会经济发展的关键制约因素。近年来，该地区面临着一系列严峻的水问题，开展黑河上游山区水文过程的研究，是了解黑河流域水循环过程的关键，能极为有力地促进黑河流域水资源的高效管理。在黑河上游山区水文过程研究中，蒸散发作为水文过程的重要组成部分，对其进行研究是不可或缺的。但受限于观测资料的欠缺等原因，对不同海拔和地形条件下不同下垫面的蒸散发过程及其时空变化的规律的研究一直是十分薄弱的环节。因此，本文将针对黑河上游山区草地蒸散发过程，开展草地蒸散发的日变化研究，以期填补目前相关研究的空白。
　　本文选取黑河上游排露沟流域为研究区，首先在该研究区内的草地上架设观测仪器，包括自动称重式蒸渗仪、自动气象观测站和土壤水热观测仪器。在获得的数据的基础上，采用箱形图、相关分析和通径分析（直接作用与间接作用）等一系列统计分析方法，开展了黑河上游不同时期草地蒸散发日变化规律及其与环境因子的关系的研究。结果如下：
　　第一，冻结期的蒸发过程为积雪升华，有着与其它三个时期（生长前期、生长期和生长后期）显著不同的蒸发日变化规律：积雪升华量在无太阳辐射的时段几乎无变化；在一天中总辐射最大和相对湿度最低的时段，积雪升华量有所增加。冻结期对蒸发过程产生最大影响的是能量因子，包括总辐射和土壤温度，其中土壤温度是冻结期所有环境因子中对蒸发过程产生直接作用最大的因子。
　　第二，生长前期是一年中的积雪消融期，蒸发过程以融雪蒸发和土壤蒸发为主。相较冻结期，一天中蒸发量最大值和最小值造就的波峰和波谷的规律十分明显。能量因子中的总辐射是生长前期蒸散发最重要的影响因子，但土壤温度没有通过显著性检验，成为了最不重要的影响因子；同时，相较冻结期，生长前期空气动力学因子（风速、相对湿度）对蒸发过程的影响大幅提升。
　　第三，生长期是蒸散发最旺盛的时期，最大值出现在14:00，最高达到0.61mm·h-1。受连续降雨事件的影响，极端大值和极端小值出现于箱形图中的同一时刻。在生长期，总辐射和蒸散发的相关系数高达0.850，在四个时期中最大。生长期总辐射和蒸散发相关程度的大幅提高与生长期的植物蒸腾有着密切联系。此外，总辐射也是对生长期蒸散发过程产生间接作用最重要的因子。
　　第四，生长后期以土壤蒸发为主。不同于生长前期和生长期蒸散发的日变化呈单峰型，生长后期蒸发的日变化有三个波峰。造成这个现象的主要原因可能是生长后期夜间深层土壤向表层土壤持续传递热量，并且土壤中存在着土壤水分零通量面。相较生长前期和生长期土壤温度和蒸散发的相关性不显著，生长后期的土壤温度通过了显著性检验，同时土壤温度亦是所有环境因子中对蒸发过程产生直接作用最大的因子。空气温度、相对湿度和土壤水分也分别通过土壤温度对蒸发过程产生了很大的间接作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 蒸散发观测方法

1.3 草地蒸散发研究进展

1.4 技术路线图、研究内容和研究目标

第二章 研究区概况

2.1 黑河上游基本概况

2.2 观测点基本概况

第三章 数据与研究方法

3.1 原位观测

3.2 数据处理及质量控制

3.3 与相关研究的数据对比

3.4 不同时期的划分

3.5 箱形图

3.6 相关分析

3.7 通径分析

第四章 不同时期草地蒸散发的日变化

4.1 冻结期草地蒸散发的日变化

4.2 生长前期草地蒸散发的日变化

4.3 生长期草地蒸散发的日变化

4.4 生长后期草地蒸散发的日变化

4.5 本章小结

第五章 不同时期草地蒸散发的日变化与环境因子的关系

5.1 冻结期草地蒸散发的日变化与环境因子的关系

5.2 生长前期草地蒸散发的日变化与环境因子的关系

5.3 生长期草地蒸散发的日变化与环境因子的关系

5.4 生长后期草地蒸散发的日变化与环境因子的关系

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 研究展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢