不同降雨量及雨强条件下兰州南山人工侧柏林土壤水分入渗规律

[目的]降雨是干旱半干旱地区土壤水分的主要来源,将野外观测和模型模拟相结合研究降雨入渗规律,可以更系统地掌握土壤水分亏缺状况。[方法]通过定点观测,应用Hydrus-1d模型对兰州南山人工侧柏林土壤水分动态变化进行模拟,评估模型在干旱区的适用性,分析不同降雨条件下土壤水分响应状况和入渗机制。[结果]Hydrus-1d模型在兰州南山人工侧柏林有较好的适用性,且深层模拟效果更优。降雨量<30 mm时,10 cm处土壤含水量对降雨响应最为强烈,30,50 cm处受降雨影响相对较小且有明显的滞后,70 cm以下没有响应;降雨量>8.2 mm时存在湿润峰。模拟期内,最大入渗深度为70 cm,最大入渗量为23.7 mm,入渗深度随时间增加而入渗量和入渗速率却随时间延长而减小。降雨量与入渗量、入渗深度和入渗速率呈显著正相关(p<0.05)。降雨量<20 mm时,降雨强度对入渗量、入渗深度和入渗速率存在显著影响。[结论]使用Hydrus-1d模型可以较好地模拟兰州南山人工侧柏林土壤水分动态变化并计算入渗量、入渗速率和入渗深度,且分析发现降雨量对该地土壤水入渗过程的影响更显著。

民勤荒漠梭梭茎干液流动态

梭梭(Haloxylon ammodendron)耗水过程研究是维持干旱区人工固沙林生存和生长的关键环节,本研究基于热扩散(TDP)监测技术获取民勤生长季梭梭茎干液流实时数据,分析梭梭茎干液流动态,为明晰梭梭生长过程的耗水提供重要佐证。结果表明:梭梭茎干液流流速随林龄生长而增大,也随着梭梭老龄化生长衰退而减弱,10龄、15龄、20龄梭梭茎干日平均液流流速分别为1.059、1.460和0.570 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),5月-10月生长季累计液流量分别为423.386、1 041.186和430.212 kg。梭梭茎干液流随梭梭地径增粗而增大,不同茎级梭梭茎干日平均液流流速介于0.276~2.132 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),生长季累计液流量介于121.656~1 722.810 kg。不同龄林梭梭液流以大径级梭梭启动时间早,持续时间长,峰值高,液流启动时间07:00-08:00,日均最大液流流速2.767~5.536 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),日最大液流流速出现时间随林龄生长延迟了1.5~4.0 h。不同龄林梭梭液流变化反映了梭梭生长耗水过程及其对干旱环境的响应,而不同径级梭梭液流变化反映了梭梭个体生长差异也存在明显的竞争优势。分析结果可为荒漠梭梭固沙林生态用水估算提供理论支撑。

基于同化枝生长的民勤荒漠梭梭固沙林耗水量估算

为准确估算民勤荒漠梭梭固沙林耗水量,运用热平衡茎流测量技术,对民勤荒漠梭梭茎干液流动态进行监测,选择同化枝生长指标为扩展纯量,对梭梭单株耗水量与单株同化枝表面积和同化枝干重进行相关性拟合,推算梭梭固沙林耗水量。结果表明,梭梭同化枝生长与其耗水量月变化过程同步,梭梭快速生长期(7月)同化枝生长及耗水量明显高于展叶(5月)和落叶期(10月),经相关性分析确定梭梭同化枝表面积、同化枝干重与其耗水量存在线性函数关系;模拟推算梭梭固沙林耗水量受林分密度及分枝构型的影响较大,且不同龄林梭梭同化枝生长模拟均略小于实测值,相对而言同化枝表面积模拟值平均相对误差更小(8.92%)。因此,以同化枝表面积和同化枝干重推算梭梭固沙林耗水可行,可实现梭梭林耗水量的可靠估算,为荒漠植被固沙造林及其生态用水管理等提供参考。

民勤青土湖梭梭茎干液流特征及其对环境因子的响应

利用TDP插针式植物茎流计,对青土湖5-10月不同直径梭梭茎干液流通量(SV)日、季变化进行监测,结合气象数据,研究青土湖梭梭的耗水特性及其对环境因子的响应特征。结果显示:(1)晴天,6-8月梭梭SV日变化曲线主要呈单峰型;7月偶有多峰型,峰值出现较早;9-10月梭梭SV明显降低,日变化中峰值时间推迟。雨天,梭梭SV呈多峰型且明显低于晴天。(2)梭梭SV在5月达到最大值,6-10月梭梭SV呈先增后降趋势。(3)梭梭5-10月日均耗水量2.15~5.28 kg·d^(-1),接近古尔班通古特沙漠原生梭梭5-9月日均耗水量2.8~6.4 kg·d^(-1)。(4)日尺度下梭梭SV与气象因子的相关关系依次为:净辐射>气温>饱和水汽压差>相对湿度>风速。(5)晴天土壤水分与梭梭SV呈极显著相关,且在土层100 cm以下的根区是影响梭梭SV的主要区域。

耕作模式对河西绿洲灌区夏玉米农田土壤呼吸的影响

以河西绿洲灌区夏玉米农田土壤为研究对象,设置免耕(NT)和传统耕作(CT)两种耕作方式,玉米间作小麦(W/M)、玉米小麦轮作(W→M)和麦后插播冬油菜还田玉米轮作(W-G→M)3种种植模式,探讨河西绿洲灌区不同耕作模式对夏玉米农田土壤呼吸变化特征的影响。测定夏玉米不同生育时期土壤呼吸速率、土壤温度和土壤含水量。结果表明:河西绿洲灌区不同耕作模式下夏玉米农田土壤呼吸有着明显的单峰型日变化,且峰值出现在15:00左右,玉米生育期峰值出现在拔节期(6月上旬)。土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水量均显著正相关,且土壤呼吸速率日变化主要受5 cm土壤温度影响。6种耕作模式的土壤呼吸的温度敏感性Q10值为1.60~2.70,免耕均高于传统耕作,且依次为NT W→M>NT W/M>NT W-G→M>CT W-G→M>CT W→M>CT W/M。河西绿洲灌区不同耕作模式下夏玉米农田土壤呼吸不仅受土壤温度影响,还受土壤含水量的影响。