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土壤水分動(dòng)態(tài)研究分析

更新時(shí)間:2018-07-18 點(diǎn)擊量:1734

土壤水分

    土壤水是地球表層系統(tǒng)的重要組成和水文循環(huán)的核心,控制著基本的陸地生態(tài)系統(tǒng)格局與過程,是陸地生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn)行的關(guān)鍵。水文過程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響主要是由土壤水分動(dòng)態(tài)決定的,土壤水分動(dòng)態(tài)通過對(duì)植被水分脅迫的發(fā)生、強(qiáng)度和歷時(shí)的影響,決定著氣孔導(dǎo)度、光合作用和生態(tài)系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力,而且土壤水分含量影響著土壤微生物活動(dòng)、植物N生產(chǎn)和N吸收,從而控制著N循環(huán)和植物N的可獲得性。在氣候一土壤一植被動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中,土壤水分動(dòng)態(tài)受一系列水文、氣候和生態(tài)過程影響,如降雨、林冠截留、地表人滲、深層滲漏和植被水分利用等。而在土壤一植被一大氣連續(xù)體中,土壤水分是研究大尺度陸地表面過程與大氣系統(tǒng)相互作用的重要組分,土壤水分通過對(duì)冠層導(dǎo)度的影響調(diào)節(jié)植被景觀到陸地表層大氣的水汽通量,對(duì)大氣濕度和大氣邊界層有強(qiáng)烈的作用,終反饋于降水格局和水循環(huán),同時(shí)受氣候系統(tǒng)的影響,形成反饋環(huán)特別是植被與水、植被與氣候、土壤水分與氣候間的反饋關(guān)系為顯著。

土壤水分動(dòng)態(tài)

    土壤水分動(dòng)態(tài)是研究水文過程和陸地生態(tài)系統(tǒng)相互作用及反饋*的一環(huán),是氣候、土壤性質(zhì)、地形和植被類型等因素非線性作用的結(jié)果,所以對(duì)其分析表現(xiàn)出高度復(fù)雜性。這種復(fù)雜性主要因?yàn)椋和寥浪指窬峙c植被動(dòng)態(tài)密切聯(lián)系在一起,如植物根系吸水受土壤水分波動(dòng)的影響,也是產(chǎn)生這種波動(dòng)的主要驅(qū)動(dòng)因素;氣候、土壤性質(zhì)、地形和植被類型對(duì)土壤水分動(dòng)態(tài)作用表現(xiàn)出強(qiáng)烈的非線性;降水是土壤水分平衡主要驅(qū)動(dòng)力,表現(xiàn)為脈沖的、無規(guī)律的隨機(jī)事件,是生態(tài)水文系統(tǒng)的隨機(jī)輸入項(xiàng),氣候變化加劇了不確定性、隨機(jī)性和不可預(yù)測性烈。因此在氣候、土壤和植被非線性系統(tǒng)作用下的土壤水分動(dòng)態(tài)也表現(xiàn)為隨機(jī)脈動(dòng)特征,需要對(duì)土壤水分平衡進(jìn)行隨機(jī)描述,即土壤水分動(dòng)態(tài)隨機(jī)模擬。

土壤水分平衡    

    土壤水分平衡方程是水文學(xué)的基礎(chǔ)方程,通常是研究土壤水分動(dòng)態(tài)的基石,研究水文過程與生態(tài)過程相互作用的橋梁,以及大尺度陸地表面與大氣過程的關(guān)鍵。土壤水分動(dòng)態(tài)主要取決于土壤水分平衡的輸入和輸出項(xiàng),即降雨入滲、蒸散發(fā)和泄流。土壤水分動(dòng)態(tài)模擬的復(fù)雜程度主要取決于對(duì)各生態(tài)水文過程和多個(gè)土壤層進(jìn)行描述的詳細(xì)程度。根區(qū)土壤水分含量是水文循環(huán)*的組成部分,也是陸地生態(tài)系統(tǒng)健康運(yùn)行的關(guān)鍵。土壤含水量隨時(shí)間的變化,由來自降雨和融雪的水分輸入、通過土壤蒸發(fā)植物蒸騰和深層滲漏補(bǔ)給地下水的水分損失過程來平衡。一般來講,土壤水分含量是植物水分可得性的時(shí)間條件,可提供水分供給與水分需求相對(duì)狀態(tài)的整體評(píng)價(jià)。通過土壤水分收支和表面能量平衡的結(jié)合,農(nóng)學(xué)家、農(nóng)業(yè)氣象學(xué)家、水文氣象學(xué)家和生態(tài)水文學(xué)家已經(jīng)發(fā)展了大量模型用于計(jì)算土壤水分含量和蒸散量。根據(jù)土壤水分平衡中氣候、土壤、植被和地下水過程定量化描述的詳細(xì)程度,對(duì)土壤水分模型進(jìn)行了簡單分類。降雨與蒸散發(fā)等氣象因素的不確定性,決定了土壤水分含量變化的隨機(jī)性?;谕寥浪制胶獾耐寥浪謩?dòng)態(tài)隨機(jī)模擬,現(xiàn)有的大量模型多將降雨和蒸散發(fā)作為隨機(jī)因素,特別是以降雨為隨機(jī)因素的模型居多。這些研究可以分為兩類:一類是將降雨作為隨機(jī)因素納入到根區(qū)土壤水分平衡方程,而蒸散發(fā)被視為確定性變量;另一類是在降雨波動(dòng)不強(qiáng)烈,而其他氣候因素隨機(jī)性顯著的地區(qū),可能將降雨視為確定性變量,而蒸散發(fā)視為隨機(jī)因素。

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