半干旱区沙地水分深层渗漏及动态模拟

Deep soil water infiltration is one of the most important hydrological factors in arid and semi-arid regions. This research focused on the hydrological processin Mu Us, Khorchin and Otindag desert.The purpose of this study include 1)continuously monitor the precipitation, soil moisture and deep soil water infiltration in mobile, semi-fixed and fixed sanddunes coveredwith differentvegetation (sub-shrubs?, shrubs and trees)by usingautomatic monitoring system. 2) explore the influencing factors of deep infiltration process, 3) mechanism between sand fixation process and vegetation change, 4) and builds a deep infiltration dynamic simulation model. On one hand, the project has great scientific significances on finding out the deep soil water infiltration processand on revealing the water cycle characteristics and water balance mechanism in desert. On the other hand, deep soil water infiltration is an important part of groundwater resource.Therefore, accurate quantificationof deep soil water infiltration have great theoretical and practical significances on the water resources assessment, utilization, and ecological construction in desert.

土壤水分的渗漏过程是陆地生态水文最核心的过程之一。本项目针对半干旱区毛乌素、科尔沁和浑善达克3个沙地，采用土壤水分渗漏记录仪和监测系统(EC-5)自动测定流动、半固定、固定等3类沙丘及不同植被型（半灌木、灌木、乔木）沙地的深层渗漏水量及降水、土壤水分等相关指标，研究不同类型沙地深层渗漏量及其动态特征，探讨深层渗漏过程的影响因素，摸清深层渗漏量对沙地固定过程与植被变化的响应规律，并构建深层渗漏动态模拟模型。一方面通过对深层渗漏量的定量化摸清沙地土壤水分深层渗漏过程，从而揭示降雨条件下沙地水循环特征及水分平衡机理；另一方面对深层渗漏水量的精确定量确定深层渗漏量与区域地下水资源的补偿关系，为沙区生态恢复的水资源配置、沙地合理开发利用提供理论和实践指导。

土壤水分的渗漏过程是陆地生态水文最核心的过程之一。本项目针对半干旱区毛乌素、科尔沁和浑善达克3个沙地，采用土壤水分渗漏记录仪和监测系统（EC-5）自动监测不同类型、不同植被型沙地的深层渗漏水量及降水、土壤水分等相关指标，研究不同类型沙地深层渗漏量及其动态特征，探讨深层渗漏过程的影响因素，摸清深层渗漏量对沙地固定过程与植被变化的响应规律。结果表明，流动沙地有约30%-40%左右的降水渗漏补给深层土壤水，降雨格局及气象因素是影响深层渗漏量的主导因素，且深层渗漏量与降雨量存在三次方拟合关系；半固定沙地约10%-15%左右的降水渗漏补给深层土壤水，但在干旱年份渗漏量明显减少，降雨格局、气象因素及植物类型是影响深层渗漏的主导因素；结构方程模型分析得出固定沙地土壤水分含量是决定渗漏量的最主要因子，再依次为降雨量和土壤水力导度，气象因素和植被结构参数（叶面积指数和根系深度）则会通过决定蒸散大小来影响渗漏与植被覆盖度及植被配置形式有显著关系，其中低覆盖度行带式林分有30%左右的降雨渗漏，而大于40%覆盖度的林分不足2%，在一年内有两次明显的少量水分补给过程，春季融雪水分入渗补给过程和夏秋季降雨补给过程，且高密度的油蒿固定沙地虽固定了风沙土，但基本没有深层土壤水分渗漏量；相比之下带状固沙林同样能固定风沙土，同时能够兼顾有降雨入渗到深层土壤中；饱和条件下的流动沙地的入渗速率为最快、渗漏持续时间最长、渗漏量最大，半固定沙地为次，固定沙地为后。本研究对摸清深层土壤水分渗漏过程、补充完善扩展其他评估渗漏量的不足，揭示降雨条件下沙地水循环特征及水分平衡机理等具有重要科学意义；另一方面深层渗漏水量是补给地下水资源的重要组成部分，准确计量深层渗漏量对沙区水资源评估、沙地合理开发利用及生态建设具有重要的理论和实际意义。