基于HYDRUS-1D模型的半干旱黄土区典型整地措施土壤水分动态模拟

作者：董红霞; 张钦弟^*; 卫强

来源：水土保持通报, 2023, 43(05): 156-168.

DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2023.05.019

• 黄土地区
• 半干旱地区
• 整地措施
• HYDRUS-1 D
• 降雨
• 土壤水分

[目的]探究不同整地措施下的土壤水分动态特征，为评估坡面整地的生态水文效益，促进旱区植被恢复提供科学依据。[方法]通过半干旱黄土区油松林自然坡面和鱼鳞坑、反坡台的原位对照研究，基于土壤水分动态监测，结合降雨事件，利用HYDRUS-1D软件模拟，揭示不同整地措施对土壤水分垂直运移特征的影响。[结果](1)一维非饱和土壤水分运移数值模型对0—40 cm土壤水分的模拟精度大于40—100 cm,适于表层(0—40 cm)土壤水分的模拟；整个研究期内，相同降雨条件下，鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量显著大于相应对照自然坡面样地(p<0.05),鱼鳞坑的土壤水分通量显著大于反坡台(p<0.05)。(2)单独降雨条件下，0—40 cm内鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量比相应对照自然坡面样地平均提高9.07%,4.02%;鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地的平均差值最大在20,30 cm处，分别为0.79%,0.37%,整体呈先增后减趋势；降雨量为5—10 mm时，鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量最大为1.94%,1.42%,分别在30,40 cm;降雨量>10 mm时，鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量最大值均在0—20 cm,随降雨量增大而逐渐降低；鱼鳞坑、反坡台各层土壤水分通量之间差异均不显著。(3)持续降雨条件下，0—40 cm内鱼鳞坑、反坡台的土壤水分通量比其对照自然坡面样地平均提高10.73%,4.72%;鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地的差值在0—20 cm内最显著(p<0.05),平均差值整体均呈递减趋势；鱼鳞坑、反坡台与相应对照自然坡面样地各层的差值在降雨量为10—20 mm时最显著(p<0.05),最大增量均在10 cm处，分别为1.35%,0.53%;鱼鳞坑各层的平均土壤水分通量呈递减趋势，反坡台呈递增趋势；不同降雨特征下，鱼鳞坑、反坡台土壤水分通量最大值的深度不同，降雨量<20 mm时，鱼鳞坑、反坡台在10,20 cm,分别为1.58%,0.72%,降雨量>20 mm,均在40 cm,为2.61%,1.92%;鱼鳞坑、反坡台各层土壤水分通量间的显著性也不相同，降雨量为5—10 mm时鱼鳞坑各层土壤水分通量之间均有显著差异(p<0.05),反坡台在20—40 cm土壤水分通量之间有显著差异(p<0.05)。[结论]鱼鳞坑、反坡台均对土壤水分有不同程度的影响，鱼鳞坑在降雨条件下蓄水效果更好。

• 单位
  山西师范大学; 生命科学学院