乌兰布和沙漠水汽热耦合运移规律及植被生态学意义

摘要

乌兰布和沙漠深居西北内陆,降水稀少,蒸发量大,而沙漠覆盖的吉兰泰湖盆区地下水资源较为丰富,水位埋深浅,地下水成为梭梭、白刺、沙冬青等沙生灌木半灌木林补充水分的主要途径。浅层地下水通过毛细带向上以水、汽形式补给土壤水,这种垂向水分循环维系着水分、盐分、热量均衡以及植被的生态平衡。
　　恶劣的自然地理条件,加之吉兰泰盐化工业、查哈尔滩等绿洲农业超量开采地下水,造成了沙漠区地下水位持续下降,水质恶化和土壤盐渍化加剧,沙生植被出现大面积衰退死亡。土壤水和地下水转换关系及水文地质环境的变化对沙生植被的结构、演变的影响,成为该地区水文生态研究的核心和关键。围绕上述科学问题,本文通过文献查阅、资料收集、野外调查及室内试验相结合的方法,开展了乌兰布和沙漠地下水与土壤水间水汽热耦合运移规律及植被生态学意义研究。主要获得以下成果:
　　(1)沙漠地下水浅埋区土壤垂直剖面分为4个区:根区、水分传输区、毛细饱和区、潜水层。其中,0～80cm根区土壤含水量变化频繁,变化幅度剧烈,在40～60cm出现土壤湿层,其水分主要来源于浅层地下水。浅层地下水与土壤水间相互转化具有年内周期性变化规律,可分为:地下水补给期,土壤水缓慢补给期,土壤水消耗-补给期。
　　(2)近地表土壤温度和土壤含水量存在明显的日变化规律,随深度增加日变化幅度逐渐减小,其中以地表0cm变化最为剧烈,深层土壤温度和含水量无明显日变化,且各层之间基本稳定。土壤温度年变化曲线随深度增加振幅减小,出现一种“右倾”现象。
　　(3)昼夜间,土壤温度垂直分布曲线放热型与受热型交替循环,对水汽运移产生一定的影响。温度梯度是浅层土壤水汽运移的主控因素,在温度梯度作用下,水汽往温度低的界面运移,引起浅层土壤含水量的变化。深层土壤水汽运移量相对液态水运移量甚微。运用HYDRUS-1D软件对土壤温度和含水率的计算值与实测值进行初步对比。
　　(4)选择地下水埋深、风沙土毛细上升高度、土壤含水率、地下水埋深年变幅、地下水矿化度、土壤含盐量评价指标体系,应用基于GIS模糊综合评判法将研究区梭梭生态适宜性可划分为适宜区、较适宜区、较不适宜区、不适宜区,其中,适宜区面积为1924.71km2,占总面积的21.0％,主要分布在吉兰泰镇西侧及沃布多格至查干温都日格以南地区;较适宜区面积为1725.86km2,占总面积的18.8%,主要分布在好来宝—和平—苏海呼都格一线附近丘间洼地及平沙地;较不适宜区面积为1897.23km2,占总面积的20.7%,主要分布在贺兰山、狼山及巴彦乌拉山山前地带;不适宜区面积为3623.01km2,占总面积的39.5%,主要在研究区中部及以南吉兰泰至巴彦树贵洪积扇中、后缘及高大沙山。

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第一章 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第二章 研究区概况

2.1 自然地理

2.2 水文地质

2.3 水资源概况

第三章 研究区土壤水分布特征及与地下水关系

3.1 样品的采集及试验方法

3.2土壤物理性质

3.3 土壤水分布特征

3.4 不同地下水埋深条件下土壤水动态变化

3.5 土壤水与地下水的关系

第四章 研究区水热特征分析

4.1试验场地简介

4.2土壤温度特性

4.3土壤含水量特性

4.4 温度梯度下水汽运移规律初探

第五章 地下水与土壤水间水汽热运移初步模拟

5.1土壤水的形态和能态

5.2 水汽热耦合模型建立

5.3 模型参数研究

5.4 模型初步求解

第六章 研究区GSPAC系统及植被生态适宜性评价

6.1 研究区GSPAC系统

6.2 研究区GSPAC系统水分循环机制

6.3 植被生态适宜性评价

结论与展望

1、主要研究结论

2、研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢