上舍马尾松集水区土壤水分降雨响应变异规律研究开题报告

1. 研究目的与意义

土壤水是指吸附于土壤颗粒和存在于土壤孔隙中的水，在不同气象条件下液态水、固态水（寒冷季节形成）及汽态水都可能存在。植物的整个生命周期都需要从土壤中吸收水分以维持其生长，降水、地表水和地下水都必须在形成土壤水之后植物才能加以利用。土壤水分作为联系降水、地表水和地下水的纽带，通过限制植被蒸散与光合作用进而影响水、能量以及地球生物化学循环。土壤水分的变化很大程度上受到降水的影响，同时又是降雨-径流响应的主要控制因素，因此，研究土壤水分降雨响应变异规律极其重要。 长江中下游地区山地丘陵面积大，历史上长期受人为强度干扰，水土流失造成的土地退化和洪涝灾害严重制约了地方经济、社会的稳定和谐发展。安徽大别山区为淮河上游、长江皖江支流，是长江与淮河的分水岭，集山区、革命老区、贫困地区和沿淮行蓄洪区于一体。该区域佛子岭水库、梅山水库等水库为安徽合肥等地重要饮用水源地。本研究以安徽大别山区的上舍马尾松集水区为研究对象，着重研究自然状态下土壤水分对主要林分降雨的响应特征。这对于探究大别山区主要林分水源涵养机制，降低由于林地经营而导致水土流失的影响，从而为大别山区经济社会发展和新农村建设的决策提供理论与实践依据。

2. 国内外研究现状分析

国内外学者对土壤水做了大量的研究工作，研究内容主要涉及土壤水分与植物的关系、土壤水分与土壤呼吸、生物土壤结皮对降水再分配过程的影响、土壤水分时空动态及其运动机理、土壤水分监测技术等几个方面。 在国内研究中，He等定量分析了祁连山脉亚高山带草地和草甸不同深度土壤水分对不同强度降雨事件的响应方式；Wang等以黄土高原一个植被修复的流域为例，研究了土壤水分对降雨的响应关系并分析了不同植被覆盖对于降雨下渗的影响；曹建生等针对太行山地区进行了人工降雨径流实验研究，从不同的前期土壤含水量、深度、地表覆盖等方面比较了土壤水分对降雨的响应特征；张秋英等探讨在无覆盖、秸秆覆盖和石子覆盖条件下太行山区土壤水对降水的响应，结果表明，当30cm土层土壤含水量低于20%时，单次降水很难入渗至30 cm以下；傅斌等在川中平原的紫色土进行了人工降雨试验研究，认为入渗率随雨强增大，中耕有利于入渗；张光辉等、刘新平等分别讨论了干旱的沙丘地区和半干旱的华北平原降雨补给地下水过程中包气带的影响，定量研究了雨强和水势梯度对下渗的影响；刘宏伟等在太湖西侧通过野外坡面试验来研究地表和地下剖面上土壤水分对降雨过程的响应模式。总之，目前国内关于土壤水对降雨响应方面的研究表现为室内试验多，野外观测少；平原地形多，丘陵地区少；半干旱地区多，湿润地区少；宏观现象多，机理研究少；均质流研究多，优势流研究少；人工模拟条件下试验较多，自然状态下降雨对土壤水的试验少。 在国外，如美国、澳大利亚、巴西、印度以及部分中东干旱地区的国家对土壤水分研究投入较多，具有较强的实力。

3. 研究的基本内容与计划

1.主要林分土壤水分变化规律（1）林地土壤水分季节变化特征；（2）林地土壤水分垂直变化特征。2.主要林分土壤水对降雨的响应（1）地表土壤含水率对降雨的响应；（2）垂直剖面上土壤含水率对降雨的响应；（3）单次降雨条件下土壤含水率对降雨的响应； 单次降雨对土壤水分的季节变化的影响； 单次降雨对土壤水分的空间变化的影响。3.影响因子探究影响土壤水分对降雨响应机制的环境影响因子。

4. 研究创新点

本实验研究从两个维度来探究土壤水分的变化，分别是季节变化特征与垂直变化特征；从三个维度来探究土壤水分对降雨的响应关系，分别是地表含水率、垂直剖面上土壤含水率以及单次降雨条件下土壤含水率依次对降雨的响应。

本研究采用ECH₂O传感器测定土壤水分；采用HOBO计数器实时监测降雨量和降雨历时；采用美国产LAI-2200型冠层分析仪，于每月中旬测定叶面积指数(LAI)。另外，使用Excel2013进行数据整理计算，采用Origin8.5绘制图件和数据分析，采用SPSS19.0进行相关的统计与分析，采用单因素分析(One-way ANOVA)和Duncan新复极差法(p0.05)进行数据多重比较。