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第三章 青藏高原多年冻土区土壤持水性分析 ....................... 13
3.1 植被特征以及土壤剖面理化特性............................. 13
3.1.1 高寒植被地上、地下生物量变化特征........................... 13
3.1.2 高寒植被土壤剖面理化特性................. 14
第四章 青藏高原多年冻土区土壤入渗性能分析 .................... 23
4.1 土壤入渗模型介绍............................. 23
4.2 土壤入渗性能指数............................. 24
4.3 土壤入渗过程分析........................................ 24
第五章 青藏高原多年冻土区活动层土壤水热运移特征分析 ............ 36
5.1 CoupModel 模型 ..................................... 36
5.1.1 模型介绍............................... 36
5.1.2 CoupModel 模型水热过程主控方程 ............................ 36
第五章 青藏高原多年冻土区活动层土壤水热运移特征分析
5.1 CoupModel 模型
5.1.1 模型介绍
CoupModel 模型是一个可以模拟在土壤-植被-大气系统中土壤水，热传输运移过程的数值模型[110]。它是结合 SOIL 和 SOILN 模型发展而来，随着不断的改进，与植被覆盖，根系水分吸收，氮转化，示踪剂跟踪和土壤冻结相关的模块被镶嵌到耦合模型中[111]。质量守恒和能量守恒是该模型的的基本原理[112]。CoupModel 是基于模块化构建的模型，在分析问题时，可对具体问题进行具体的模拟和分析。而且模型没有固定的输入参量的限制，需要的驱动数据灵活性大，土壤参数可供选择，可以使用有限的输入参量取得精度较高的模拟结果 [113]。由于它具有这众多优势，所以它可为环境恶劣，数据资料相对匮乏地区研究工作的展开提供极大的便利。
在本研究中，利用 CoupModel 模型模拟研究区内低盖度的高寒草甸活动层土壤温度和土壤含水量在 2016 年 8 月~2018 年 4 月间的动态变化过程。其中 2016年 8 月~2017 年 4 月为模型校期，2017 年 4 月~2018 年 4 月为模型验证期。由于研究区地下 6 m 深处的多年平均地温为-3.5 ℃，故将模拟区域的下边界低温常值设为-3.5℃。将模拟区域（由地表至地下 600 cm 深）划分为 24 层，分别为 0 cm、10 cm、18 cm、22 cm、28 cm、38 cm、46 cm、54 cm、60 cm、70 cm、80 cm、88 cm、96 cm、104 cm、110 cm、120 cm、130 cm、140 cm、148 cm、155 cm、164 cm、180 cm、200 cm、400 cm、600 cm。模型的输入数据主要包括由 2米高的气象站测得的气象数据，通过实验测得的植被特征参数、土壤物理性质参数以及通过传感器测得的土壤剖面的初始水分和温度。模型校准以及验证数据为活动层 5 cm、20 cm、50 cm、100 cm、160 cm 深处的土壤水热数据。
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第六章 结论与展望
6.1 主要结论
本文通过野外采样、试验、室内实验分析等方式，结合水文模型、统计分析方法对多年冻土区高寒生态系统土壤持水性、土壤入渗性能、活动层土壤水热变化特征进行分析研究，得出如下结论：
（1）通过对高寒土壤持水特征以及影响机制分析发现：不同植被类型土壤饱和含水量、田间持水量以及基质势为-700 kpa 时的土壤含水量均有 AWM 和AM 差异相对较小却显著高于 AS 的变化特征。在 0~（-700 kpa）的范围内，不同土层深度土壤持水性大小顺序不同，在 10 cm、40 cm 深处土壤持水性有 AWM＞AM＞AS 的顺序，在 20 cm、30 cm、50 cm 深处大小顺序为 AM＞AWM＞AS。在整个土壤剖面，AWM 以及 AM 之间差异性不显著，但它们均显著高于高寒草原（p＜0.05）。随着植被盖度的降低，在 0~（-700 kpa）的范围内，AWM，AS 土壤含水量有降低趋势。而 AM 土壤含水量随着植被盖度的降低先升高后降低。高基质势条件下（0 kpa、-1 kpa），土壤容重是决定土壤持水能力的关键变量。基质势在-10 kpa~-50 kpa 之间时，砂粒是决定土壤持水能力的关键变量。基质势在-500 kpa 和-700 kpa 时，黏粒是决定土壤持水性的主要影响因素。
（2）通过对高寒土壤入渗特征以及影响因素分析发现：AS 土壤初始入渗速率、瞬变入渗速率、渐变入渗速率、稳定入渗速率以及平均入渗速率均随着植被盖度的减小而减小。AWM 和 AM 变化趋势与高寒草原恰好相反。AWM 和 AM入渗能力综合指数 SICI 值均随植被盖度降低而升高，土壤入渗性能逐渐变强。AS 的入渗能力综合指数 SICI 值随植被盖度的降低而降低，土壤入渗性能逐渐变弱。不同植被类型间，土壤入渗能力大小顺序为 AS＞AM＞AWM。通过相关性分析和回归分析结果可知，土壤初始含水量、植被根系生物量、有机质、黏粒、粉粒与渐变入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率以及 SICI 呈负相关关系，且相关性显著（P＜0.05）。砂粒与渐变入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率以及 SICI 呈正相关关系，且相关性显著（P＜0.05）。在整个入渗过程中，植被根系对入渗速率的影响随着入渗的持续进行逐渐增强。通过对比不同入渗模型模拟结果发现，Horton 模型对高寒草地土壤水分入渗过程的模拟最优，但它不能模拟入渗过程中的突变情况。
参考文献（略）
