半干旱沙区流动沙丘在区域水量平衡中的作用

发布时间：2020-09-09 10:08

　　本文在整合多年气象资料的基础上,以科尔沁沙地东南缘的奈曼旗中部沙地为研究区域,以1983、1987、1995、2004、2007、2013和2015年的遥感影像为信息源,利用GIS技术对影像进行处理,获取研究区域各年的流动沙丘变化情况,分析流动沙丘斑块在时空上的动态变化与降水波动、土壤水分的响应关系,以及流动沙丘在区域水量平衡中的作用。为区域水资源合理利用和调整农业种植结构提供理论基础,也为流动沙丘综合整治、植被恢复和区域整体协调发展提供理论依据。主要结论如下:(1)从50多年来降水波动特征来看,不同时间分析尺度年降水量较大值出现的时间范围和值有较大差异。从年内降水波动来看,降水主要集中在6~8月份,集中度为69.22%(±8.12);从降水的年代际来看,20世纪90年代降水量的平均值最大为409.63mm,近15年降水量平均值最小为320.11mm。从不同尺度分析来看,10年和15年尺度年降水变化趋势基本一致,大致以1991年和2001年为界,呈上升——下降——上升的趋势;20年和25年尺度降水变化趋势基本一致,主要以下降趋势为主。这一结果表明,对降水特征进行分析时,采用不同的时间尺度,降水变化趋势也会存在差异。(2)从流动沙丘分布整体动态来看,斑块总面积在1983-1995年间,由113998.84 hm2增加到170398.34hm2;2004年流沙面积减小至72074.26hm2,2004年到2013年流沙面积总体变化不大,2013~2015年流沙面积急剧减少。从流动沙丘面积总体变化情况来看,总面积呈下降趋势。从各级别流动沙丘斑块面积变化趋势来看,除小斑块外,其他三类斑块面积均呈下降趋势。流动沙丘斑块总面积变化趋势与降水波动的关系,说明人为治沙活动因素大于降水量波动的影响。较大斑块和大斑块流动沙丘面积变化与流沙总面积变化与年降水量的关系存在一致性。小斑块和中斑块对降水量波动的更敏感,能更好的对降水波动做出响应。由于流动沙丘面积呈下降趋势,在区域中的面积比例不断减小,其蓄水面积也随之减小,这将会减弱流动沙丘对区域水量平衡和区域生态环境的调节作用。(3)从流动沙丘土壤水分的空间变化特点来看,舍力虎和尧勒甸子土壤水分在垂直方向上变化趋势基本一致,都呈显著下降趋势;京通线K657处和大柳树土壤水分变化趋势与舍力虎相反,以上升趋势为主,但不显著。4个样地在垂直方向上土壤水分均发生过突变但不显著,主要发生在60cm,120cm,200cm和280cm处。对4个样地垂直方向上的每层的土壤水分进行方差分析,得到深度为60cm时,方差最小,土壤水分变异程度最小,为土壤水分稳定层,土壤含水率为3.40%。流动沙丘土壤水分的时间变化特点:5~7月份在垂直方向上土壤水分由浅层向深层逐渐下降,8月份土壤水分由浅层向深层呈先增加后下降趋势,9月份土壤水分由浅层向深层逐渐增加。5~8月土壤水分变化层不断向深层增加分别为60cm、100cm、180cm、200cm处,9月份突变层向浅层方向发展,突变点发生在160cm处。土壤水分与当月降水、前月降水和年降水均存在正相关关系,其中与前月降水的相关性最强;降水的时间和数量变化对沙丘土壤水分的变化产生十分重要的影响。当降水量大于沙丘储水能力时,其水分将会渗入到土壤深层进而补充地下水。(4)根据水量平衡分析原理结合流动沙丘面积,经计算得出近30多年来流动沙丘土壤总的蓄水量为0.45~5.69×109m3。流动沙丘对地下水的贡献量为0.92~7.93×108m3。从流动沙丘补给地下水的量来看,流动沙区具有较强的聚水作用,每年有七分之一的降水渗入到地下补充地下水,表明流动沙丘是一个“集水库”,表现出区域集水功能和作用。流动沙丘面积在近几十年来呈减少的趋势,这在植被恢复的角度是一个巨大的进步,但是从区域水资源的供需平衡来看是一个负面的影响。这一结果是对我国当前以强调沙漠化治理为主,而忽视流动沙丘在自然生态系统里所扮演的正面作用这一现象的重要警示。在流动沙丘的治理过程中,要把握一个合适的“度”,适量的保留一部分流动沙丘,发挥流动沙丘在区域水量平衡中的作用,对区域生态环境的良性发展和变化会起到极大的促进作用。
【学位单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：P333.1

【参考文献】