八宝河流域3种植被类型下土壤碳氮变化特征及其影响因素

以八宝河流域为研究区域,研究了3种不同植被类型下土壤全碳(tOTAL cARBON,TC)、全氮(tOTAL nITROGEN,TN)含量变化特征及其与环境因子的关系,结果表明:(1) 0~50 CM土层,TC含量大小为林地>灌丛>草地,林地土壤TC含量(87.29 G·KG^(-1))显著大于灌丛(53.56 G·KG^(-1))和草地(52.32 G·KG^(-1))。TN含量依然表现为林地最大(5.89 G·KG^(-1)),其次为草地(4.51 G·KG^(-1)),灌丛的TN含量最低(4.28G·KG^(-1))。3种植被类型土壤TC、TN含量随土层深度的增加均呈减少趋势。(2)环境因子间相互作用,共同影响土壤碳氮含量。直接作用效应:土壤TC和TN相互直接作用最大。间接作用效应:土壤含水量(sOIL wATER cONTENT,SWC)主要通过TN对土壤TC含量产生间接正效应,容重(bULK dENSITY,BD)主要通过TC对土壤TN含量产生间接负效应。研究该区域不同植被类型下土壤TC、TN变化特征及其主要影响因子,可为该区域土地资源的合理利用提供科学资料。

黑河上游八宝河流域径流变化及其对气候变化的响应

在气候变化的背景下,祁连山八宝河流域的气候和径流都发生了变化。从线性趋势看,1968～2012年,八宝河流域年均气温显著升高,平均每10a升温0.35℃,约为全球平均气温增速的3倍;年降水量呈微弱上升趋势,平均每10a上升1.5%;年径流量显著增加,平均每10a增加5.2%。总体上,八宝河径流主要受降水控制,分成了三个阶段。从干湿两季看,湿季显著升高的气温对径流量影响不大,但略微增加的降水却与增加的径流量显著相关;干季降水极少且为固态形式,对径流量无影响,其径流量的显著增加为气温显著升高带来的冻土深度减小、土壤含水层增加所致。

八宝河流域土壤水时间稳定性及其下垫面控制因素分析

时间稳定性概念体现了土壤水分的空间结构随时间具有持续稳定的特性,由此找到的代表性点其测量结果可用于反映流域平均土壤水分状况,此方法为流域尺度的土壤水分估算带来便利。本文围绕黑河上游八宝河流域开展表层土壤不同深度的土壤水时间稳定性特征分析,寻找能反映流域表层土壤水分平均状况的代表性点,结合流域土壤、植被、地形条件,研究流域内土壤水空间结构时间稳定性的主要控制因素。结果表明:八宝河流域代表性点多位于优势植被与主要土壤类型分布区域,在埋深4 cm处为23号、13号,10 cm处为47号、20 cm处为37号,时间稳定性在垂直方向随深度增加;植被覆盖类型和土壤类型是该流域表层土壤水时间稳定性的主要控制因素,在高寒禾草、苔草草原,棕黑毡土覆盖区域观测,更易于获得深度10 cm以上土壤水平均状况。本研究可为流域尺度的土壤水分估算提供理论参考,为优化设计流域土壤水观测网络提供科学依据。

分布式水文模型DHSVM在西北高寒山区流域的适用性研究

分布式水文-土壤-植被模型(Distributed Hydrology Soil Vegetation Model, DHSVM)是基于栅格离散的分布式水文模型,对地表水热循环的各个过程能进行很精细地刻画,被广泛应用于世界各地很多类型的流域的高时空分辨率的水文模拟,然而它在高寒山区的适用性并不清楚。基于300 m数字高程模型,应用DHSVM模型对典型的高寒山区流域八宝河流域2001-2009年的水文过程展开模拟,并采用流域出口祁连站的水文实测数据对模型进行了精度评价。参数敏感性分析表明,土壤横向导水率、田间持水量和植被反照率等是该区域主要的敏感性参数。模型默认参数会高估高寒山区流域的潜在蒸散发量,导致夏季径流量远小于观测值。通过参数率定,模型校准期(2001-2004)的模拟日径流和月径流Nash效率系数分别达到0.72和0.87;而模型验证期(2005-2009)分别为0.60和0.74。结果表明, DHSVM模型基本具备了模拟高寒山区流域降水-径流过程的能力。然而,由于DHSVM模型缺少对高寒山区流域土壤的冻融过程的刻画,春季径流的模拟精度明显受到影响,需要在将来重点改进。

黑河上游高寒草地土壤粒径及分形研究

采用Mastersizer 2000(激光粒度分析仪)测定黑河上游八宝河流域高寒草地土壤粒径,计算其分形维数,并分析其与粘粒、粉粒和砂粒间关系。结果表明:八宝河流域土壤质地均一,以粉土或粉壤土为主。土壤分形维数在2.556~2.717间变化,变化幅度小。土壤分形维数与砂粒含量呈负相关,与粉粒含量呈正相关,与粘粒含量呈显著对数关系。分形维数小于2.81,说明八宝河流域内植被覆盖良好,未有明显的植被退化。