荒漠绿洲植被变化与土壤水盐运动的关系研究---以三工河流域为例-土壤学专业论文.docx

摘 摘 要 以三工河流域为例，通过野外定位观测试验和不同年代遥感资料分析，以植物个体、 群落、景观等不同层次植被变化为主线，分别研究了荒漠绿洲植被变化和土壤水盐运动规 律．探讨了土壤水盐运动与植被变化的相互关系，建立了三工河流域二维浅层地下水运动 数值模型；以流域为尺度，分析了荒漠绿洲植被变化与地下水埋深的关系，建立了地下水一 土壤水一植物蒸腾间的水分运动过程耦合模型，定量分析了不同尺度下地下水一土壤水一植物 蒸腾间的水分运动关系，为进一步揭示绿洲化过程与荒漠化过程间的转化规律，为绿洲生 态环境建设与管理提供了理论基础。 以地貌、水热条件不同，荒漠植物群落呈现明显的不同分布格局；不同植物群落的净 生长量季节性变化的幅度大：在调查植物样方的基础上，建立了利用株高、基径作为变量 来估算典型荒漠植物地上生物量的模型。经检验，所建拟合方程对估算琵琶柴灌丛生物量 精确度较高；对估算梭梭、多枝柽柳生物量所建拟合方程相关性较好。通过野外定位观测 试验和不同年代植被指数分析，结果表明：三工河流域植被变化整体呈退化演变态势，人 类活动加剧了这种趋势。 一丫田间试验结果表明：干旱区作物对灌溉水分的消耗利用主要集中在o-40 cm土壤层内， 2．0＼m地下水埋深是农田控制深层渗漏的敏感埋深。沙丘地土壤水分随群落类型、沙丘状 态不同而变化。丘间地100—120 cm土层为荒漠植物生态耗水的“障碍层”。从土壤盐分动 态监测结果来看，在绿洲边缘区，不同植被覆盖下的土壤盐分含量相对低且迁移缓慢。在 绿洲内部，农田土壤因灌溉淋洗向深层积盐，荒地因土壤蒸发强烈向土壤表层积盐。 应用地统计学的方法分析了土壤特性的空间变异性，结果表明：大部分土壤特性的空 间自相关距范围为17．53—29．44 m，且呈中度变异。以空间变异性大小程度不同，田间尺 度下，土壤剖面各层次土壤因子的空间变异性大小依次为土壤水土壤盐分、电导率土壤 DH；流域尺度下，土壤剖面各层次土壤因子的空间变异’陛大小依次为土壤盐分、电导率± 壤水分土壤质地。土壤质地的变化决定了土壤水力参数的空间变异性，利用土壤物理特性 可以进行区域土壤水力参数估算。土壤水分入渗试验结果表明：利用K O c T H K 0 b公式 拟合的土壤入渗参数C、口与本研究的土壤条件比较吻合。潜水蒸发经验公式分段拟合法， 对估计实际大气蒸发力大于临界蒸发力时的潜水蒸发量较有效。 景观格局动态与植被变化的关系分析结果表明：人类活动影响强烈的景观要素，其缀 块多样性、破碎度、分离度和密度等指数的值较高；而人类活动影响较小的，其优势度和 均匀度较高。随着景观格局的变化，流域内的植丛高度、盖度及生物量均表现出较大变异 性。以河流廊道为核心，通常荒漠绿洲景观格局呈带状分布且由内向外，随水热条件的改 变，植被类型由乔灌木林依次向灌丛草甸、盐化草甸、荒漠化草甸和荒漠层次结构过渡。 不同年代的景观多样性指数、缀块形状指数、破碎化指数计算结果表明：近20年来，三工 河流域绿洲化过程一直处于主导位置，只不过在后期逐渐减弱。厂 以流域水量均衡为基础，对所建立的二维平面地下水运动数值模拟模型进行了验证， 模拟值与观测值基本吻合，说明此模型的效果较好。用GIS处理区域植被变化的空间数据， 与专业计算地下水流的FEFLOW软件结合。以此方法建立的模型能很好的模拟区域地下水 位时空变化对植被变化的影响。 以流域为尺度，建立了以地下水位为下边界条件的地下水一土壤水一植物蒸腾间的水分 以流域为尺度，建立了以地下水位为下边界条件的地下水一土壤水一植物蒸腾间的水分 运动耦合关系模型，计算了流域地下水水量平衡，分析了地下水位变化对荒漠植被变化的 相互关系。结果表明：扇缘带上部地下水埋深呈逐年下降，冲洪积平原地下水埋深呈逐年 上升的趋势；最终结果导致扇缘带上部植被趋于退化，冲洪积平原土壤次生盐化进一步发 展。因此，三工河流域水资源合理利用方向是：扇缘带上部应限量开采地下水，冲洪积平 原应适当增加开采地下水，地表水与地下水实行联合调度利用，重点控制地下水埋深的上 升。 关键词：植被变化、土壤水盐运动、空间变异、地下水位、模羽卜 II Study Study on the Relationship between Vegetation Evolution and Soil water and Salt Movement in the Desert．Oasis -——·--——A Case Study of Sangong River Basin Abstract Taking Sangong River Basin as a typical research area，the law of vegetation succession of the indiv