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地下水-土壤-植被-大气系统(GSPAC)界面水分传输是湿地生态水文过程研究的关键.本文选取鄱阳湖湿地高位滩地的2种典型植被群落:茵陈蒿(Artemisia capillaris)和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,运用HYDRUS-1D垂向一维数值模拟,量化了湿地GSPAC系统界面水分通量,阐明了典型丰水年(2012年)和枯水年(2013年)鄱阳湖湿地植被群落的蒸腾用水规律和水源组成.结果表明:(1)茵陈蒿和芦苇群落土壤-大气界面的年降水入渗量为1570~1600 mm,主要集中在雨季4-6月,占年总量的60%;植物-大气界面的年蒸腾总量分别为346~470 mm和926~1057 mm,其中7-8月植被生长旺季最大,占年总量的40%~46%;地下水-根区土壤界面的向上补给水量受不同水文年水位变化的影响显著,地下水年补给量分别为15~513 mm和277~616 mm,主要发生在蒸散发作用强烈和地下水埋深较浅的时段.(2)植被蒸腾用水分为生长初期(4-6月)和生长旺季(7-10月)2个阶段,丰水年植被的整个生长期蒸腾用水充足,枯水年植被生长旺季的蒸腾用水受到严重水分胁迫,实际蒸腾量仅为潜在蒸腾量的一半左右.(3)不同水文年湿地植被生长旺季的水源贡献不同:丰水年茵陈蒿群落以地下水补给为主,芦苇群落以湖水和地下水补给为主;枯水年茵陈蒿群落以降水和前期土壤水储量为主,芦苇群落以地下水补给为主.本研究结果有助于揭示湿地植被的水分利用策略,为阐明湖泊水情变化与植被演替的作用机理提供参考依据. 相似文献
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鄱阳湖湿地典型中生植物水分利用来源的同位素示踪 总被引：1，自引：0，他引：1
水分是维持植物生长、决定种群分布的关键因子，研究植物水分利用来源是揭示水文过程与植被演替作用机制的基础，作为中国最大的淡水湖泊系统，鄱阳湖水文情势的显著改变已直接影响到湿地生态系统的水分补给来源.本文通过测定降水、土壤水、地下水、湖水和植物茎水中δ18O、δD同位素组成，识别鄱阳湖湿地典型中生植被——茵陈蒿（Artemisia capillaris）群落的土壤水分补给来源，并应用直接对比法和IsoSource多源混合模型估算优势种茵陈蒿的主要吸水区间及水源利用比例.结果发现：（1）与降水同位素相比，湖水和湿地土壤水同位素较为富集，地下水同位素较少发生分馏；（2）湿地地下水主要受历史长期降水和湖水共同补给，土壤水在雨季4—6月和秋季9—10月主要受降水补给，夏季7—8月深层土壤水受湖水侧向入渗和地下水的共同补给，并在蒸发作用下水分向浅层土壤传输；（3）茵陈蒿主要利用0~80 cm深度的土壤水，且能够在不同土层水源间灵活转换.当土壤含水量较高时（4—5月），主要利用0~40 cm浅层土壤水，利用率约49%~68%；当浅层土壤含水量较低时（6—8月），主要利用40~80 cm深层土壤水，利用率高达74%~95%；当植物进入生长后期（9—10月），主要利用0~15 cm表层土壤水，利用率介于41%~70%.总体发现，湖水是鄱阳湖湿地中生植物群落土壤水分的重要补给来源，优势种茵陈蒿能够响应土壤含水量的变化改变吸水深度，具有较强的干旱适应能力.研究结果可为鄱阳湖湿地植被生态系统演变和科学保护提供理论参考. 相似文献
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鄱阳湖湿地典型植物群落沿高程分布特征 总被引：1，自引：0，他引：1
鄱阳湖湿地植物群落沿高程呈现不规则的带状分异。利用遥感解译数据和数字高程模型,采用高斯回归方法,分析鄱阳湖湿地3种典型植物群落在全湖的分布特征及其在不同湖区的分布差异。结果表明,从全湖范围来看,茵陈蒿(Artemisia capillaris)—狗牙根(Cynodon dactylon)群落、芦苇(Phragmites australis)—南荻(Triarrhena lutarioriparia)群落、薹草(Carex spp.)—虉草(Phalaris arundinacea)群落分布的最适高程分别为14.3 m、13.2 m、12.5 m,依次降低;茵陈蒿—狗牙根群落的生态幅宽大于其它两种群落;与前人研究结果相比,3种群落的分布都有向低处延伸的趋向。从典型湖区的比较来看,3种群落在南矶湿地国家级自然保护区的分布高程都大于在鄱阳湖国家自然保护区的分布高程,高程差接近1 m。通过比较康山和都昌水文站的日平均水位发现,不同群落分布的高程差异及同一群落在不同湖区的分布差异与水文条件密切相关。本研究结果有助于认识大型湖泊湿地植物分布特征动态,对维护鄱阳湖湿地生态系统功能,降低区域生态灾害风险具有重要意义。 相似文献
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鄱阳湖洲滩芦苇种群特征及其与淹水深度和地下水埋深的关系 总被引：1，自引：0，他引：1
在对鄱阳湖典型洲滩芦苇(Phragmites australis)群落逐月调查的基础上,比较了芦苇种群特征和生物量的季节变化规律及不同高程间存在的差异;利用连续监测的高分辨率地下水数据进一步探讨了芦苇种群特征与地下水埋深和淹水深度的关系。结果表明,1研究区芦苇群落分布在14~16 m高程,生长季6~7月的临界水深为-1.5~1.5 m,水深高于1.5 m或低于-1.5 m都不适宜芦苇生长;2不同高程上芦苇种群的季节变化规律基本一致;种群密度随季节变化先升后降,在4月中旬达到最大值;生物量随季节变化呈单峰分布,在8月达到峰值;3不同高程的芦苇种群特征和生物量存在显著差异,14 m高程的芦苇株高、茎节长度、节点数、茎粗、单株生物量和地上生物量都显著高于15 m和16 m高程的芦苇(p0.001),而14 m高程的芦苇种群密度要显著低于15m和16 m高程的芦苇(p0.001);4水深对芦苇种群形态特征和生物量积累有显著影响,芦苇株高、茎粗、单株生物量和地上生物量随水深的加深而增加,种群密度随水深的加深而减小;5与国内其他湿地相比,鄱阳湖洲滩芦苇种群长势相对较差。 相似文献
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水源动态补给和转化是影响湿地水文过程及其生态效应的重要机制,在黄河流域生态保护和高质量发展的战略背景下,开展沿黄湿地多水源组成分析及转化关系研究,是揭示干旱半干旱区水量转化及湿地生态系统演变机制的关键.本文根据山西省汾河入黄口湿地的水文节律变化特征,选择2019年旱季(5月)、主汛期(7月)和汛末(9月)作为典型时期,分析了降雨、土壤水、地下水与河水氢氧同位素组成,研究了湿地水分的补给来源,并结合端元混合模型揭示了不同时期地表水与地下水的转化关系.结果发现,不同水体18 O和D组成存在明显差异,均值总体表现为降雨>土壤水>汾河水>汾河流域地下水>黄河水的变化特征,表明黄河和流域地下水的侧向排泄对汾河下游径流和河口湿地水源补给具有重要贡献作用.进一步研究得出,旱季湿地地下水在近岸带主要受汾河水补给影响,随着远离汾河水体,主要受流域浅层地下水补给,并向黄河水转化,主汛期和汛末期,黄河水又侧向补给湿地地下水,并向汾河水转化,而湿地土壤水主要受降雨入渗和毛细上升水的影响.入黄口湿地的地表水-地下水存在季节变化的作用关系,旱季主要为汾河流域浅层地下水侧向补给汾河,补给贡献约为72%,然而主汛期,由于黄河倒灌补给导致汾河水位抬高,进而渗漏补给流域浅层地下水,补给比例约为69%,至于汛末期,黄河和流域地下水均向汾河排泄.本文研究结果对促进黄河流域生态保护和自然湿地生态建设具有重要的意义,可强化对河口湿地水资源组成和演变机制的深入理解. 相似文献
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湿地植被空间分布受多个水分因子共同影响,为了探求鄱阳湖典型洲滩湿地不同植被类型下地下水、土壤水的变化特征,本文选择鄱阳湖吴城湿地保护区内一个长约1.2 km的典型洲滩湿地为实验区,建立了气象-土壤-水文联合观测系统.对观测的气象、水文要素进行分析发现:(1)洲滩湿地地下水位年内呈单峰变化,季节性差异显著,最大埋深可达10 m,出现在1月份,丰水期8月份地下水位最高时可出露地表,且地下水位与湖泊水位变化具有高度一致性;(2)由远湖区高地至近湖区低地,不同植被带中地下水平均埋深变化为藜蒿带(4.76 m)芦苇带(2.87 m)灰化薹草带(1.61 m).地下水埋深小于50 cm的持续时间分别为:藜蒿带27 d、芦苇带112 d、灰化薹草带170 d;(3)土壤平均含水量沿不同植被带梯度变化为:藜蒿带最小(15.9%),芦苇样带(40.7%)和灰化薹草样带(43.7%)较大.土壤含水量年内变幅为:藜蒿带最大(2.5%~55.2%),芦苇带和灰化薹草带相对较小,分别为22.1%~48.1%和28.4%~54.1%;(4)不同植被带土壤含水量季节变化规律不同,藜蒿带土壤含水量年内呈单峰型,仅夏季土壤含水量较高,其余季节均在10%左右,而芦苇带和灰化薹草样带春、夏、秋季均维持较高含水量(42%以上),仅冬季水分含量较低. 相似文献
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湿地水分在地下水含水层-土壤-植物-大气界面的运移和转换是维持能量和营养物平衡的重要环节,水分运移是湿地生态水文过程研究的关键.数值模型模拟已成为水分运移研究的重要手段,然而限于复杂的湿地自然条件及有限的监测手段,部分界面水分通量连续动态变化数据的获取及定量化工作较为困难,目前应用数值模拟法于湿地水分运移研究的案例仍不多见.本文以鄱阳湖典型湿地为研究区,构建垂向一维数值模型,阐释了湖泊水位显著季节性变化条件下,湿地水分在不同界面的传输过程,量化了湿地水分的补排关系.结果表明:(1)界面水分通量季节性差异大,降雨入渗地面和根系层水分渗漏均对降雨变化响应敏感,主要集中在4—6月,分别占年总量(1450和1053 mm)的65%和73%.土面蒸发和植物蒸腾年总量为176和926 mm,土面蒸发主要受气候条件影响,植物蒸腾还与植物生长特征有关,均集中在7—8月,分别占年总量的30%和47%.深层土壤向浅层根系层的水分补给集中发生在地下水浅埋时段6—8月,占年总量(609 mm)的76%;(2)湿地植物根系层水分补排受鄱阳湖水位季节性波动影响显著.除丰水期(7—9月)主要补给为深层土壤水外,退、枯、涨水期的主要补给均为降水入渗.涨水期(4—6月)和枯水期(12—3月)的主要排泄为根系层水分渗漏,丰水期以植物蒸腾排泄为主,退水期(10—11月),土面蒸发与植物蒸腾为主要排泄,且比重相当.本文定量了鄱阳湖典型湿地不同界面水分连续交换关系,区分了土面蒸发和植物蒸腾,辨析了各界面水分的主要影响因子,研究结果有助于深入理解水分在湿地生态系统地下水含水层-土壤-植物-大气界面的相互作用机制,认识湖泊洲滩湿地水量平衡,为揭示湖泊水情变化对湿地生态的可能影响提供依据,为湿地生态水文过程研究提供重要方法和理论参考. 相似文献
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