【博士论文】内陆河流域生态需水和生态地下水位研究.pdf

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1、黑河流域植被生态需水和生态地下水位研究摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯i第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1第一节国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1第二节立题依据及科学意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12第三节研究思路、方法、研究地区及拟解决的科学问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14第二章黑河流域植被特征及其水分依赖⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16第一节上游植被及其水分依赖⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16第二节中游植被及其水分依赖⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯22第三节下游植被及其水分依赖⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25第三章植被生态需水量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36第一节植被生态需水概念及其确定方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯36第二节黑河流域主要植被耗水测定与估算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49第四章生态地下水位⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55第一节生态地下水位

3、的概念及其界定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯55第二节典型群落的生长分布与地下水位的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯56第三节干旱区地下水位和水质对植被演替的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯69第五章黑河流域地下水位变化趋势及对植被的可能影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73第一节中游地下水位的变化趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73第二节下游地下水位的变化趋势⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯76第三节对植被的可能影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯84第六章植被

4、土壤湿度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯85第一节人工植被的土壤水分特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯85第二节天然植被的土壤水分的状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯87第三节典型植被土壤湿度的空间变异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯90第七章结论和研究展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯98参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯103在读期间简况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯117后记⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1201摘要生态需水量、生态地下水位和土壤水是管理干旱区内陆河流域的基础。但是，目前的相关研究比较薄弱。主要体现在概念到方法体系尚未完全建立，基础观测资料积累较少。本文以我国第二大内陆河－黑河流域为例，在对黑河流域植被变化及其水分依赖研究的基础上，探讨了植被生态需水量、生态地下水位的概念及确定方法，分析了黑河流域地下水位变化趋势及对植被的可能影响，揭示了植被土壤水分状况及其异质性。初步形成如下结论：1黑河流域植被的特征及其对水资

6、源的依赖性上游植被以森林和森林草原为主，植被的功能主要以涵养水源为主，天然降水完全可以维持植被的生长发育。因此，上游植被生长所消耗的水分不包括在生态需水之列。中游的广大荒漠植被和下游的扩散植被，虽然个体小、覆盖度低、分布零散，但对荒漠戈壁生态系统具有重要的防护功能。这种斑块状植被格局是长期适应干旱少雨和雨水移聚的结果，有限的天然降水完全可以维持植被的生长发育。因此，所消耗的水分不包括在生态需水之列。中游起防护作用的人工林和下游的聚集植被，它们的生长发育除靠降水外，主要靠地表水和由地表水转化的地下水。这些植被

7、消耗的天然降水量以外的水分属于生态需水。2植被生态需水量将干旱区植物生态需水量划分为临界生态需水量、最适生态需水量和饱和生态需水量.临界生态需水量指维持干旱区植物生存的最小耗水量；最适生态需水量指干旱区植物具有正常的功能特别是防护功能的耗水量；饱和生态需水量指干旱区光温生产潜力得以最大发挥时的植物耗水量.从植被生长地带性分异推算，中游地区杨树的临界生态需水量至少应不低于467mm。实测表明，中游树龄20年左右的1颗杨树每年耗掉的水分约为1493.5L；榆树约为606.5L；樟子松为约585.0L；下游每棵成

8、熟胡杨每年耗掉的水分约为3950L；成熟沙枣约为850L。3生态地下水位在一定的气候条件特别是降水条件下，维持某种植物群落壮龄阶段稳定生长而不使优势植物生境被其它植物占据的某一范围的地下水位称为某种群落生态地下水位。在实际应用中应根据多年观测的值，通过数理统计的方法确定这一范围。地表洪水过程是干旱区非地带性中生植被更新的驱动力，而地下水位是干旱区植被演替的驱动力。24中下游地下水位变化趋势近20年来，中游地下水位