宁南五种灌木林蒸腾和水分利用率试验研究

1988～1990年在降水量为450mm的宁夏固原半干旱黄土区进行了蒸腾、净初级生产量和土壤水分测定。试验结果表明:刺槐、沙棘、山桃、柠条、胡枝子的水分利用率各为:2.12、1.53、1.14、0.54、0.51g/m²·mm,分别是封禁7～9年天然植被的8.8、6.4、4.8、2.3和2.1倍。五种灌木林生产lg地上干物质比天然植被少耗水3 711～1 935g。因此,在半干旱黄土区的荒坡、荒沟营造燃料、饲料和肥料灌木林,是对水分资源的有效利用。这是快速治理荒山的有效途径。本试验还提出提高灌木林水分生产力的有效措施。     

黄土高原半干旱区沙棘林净初级生产量与耗水量研究

本文以吴旗飞播和人工建造的沙棘林14年定位试验研究资料为依据,论述了黄土高原半干旱区沙棘成林特点、生物量、蒸腾强度、耗水量和林地土壤水分动态。研究结果表明:3～4龄沙棘开始根蘖繁殖,8龄林密度达最大值,随着对水、光的竞争,密度又趋变小,其密度、生物量因水分条件不同而不同。5～13龄沙棘林地年平均总耗水量为362mm,较同期平均年降水量355mm略高。其中平均年蒸腾耗水量262mm,占总耗水量的72.4%。对照荒山平均年耗水量366mm,其中蒸腾耗水量仅占13.9%。荒山植被生产1g干物质的总耗水量是沙棘的6倍。5～13龄沙棘林净地上初级生产量是荒山植被的5.8倍。沙棘林地3～5m深土层储水严重亏缺,但1～2m土层水分可得以补偿,且持水量较荒山高,所以不仅沙棘可正常生长,其林下草被生长亦较对照荒山植被为好。     

宁南沙棘、柠条蒸腾和土壤水分动态研究

有效地利用土壤水分,维持水分平衡,是水土保持科研中的重要课题。通过对沙棘、柠条等树种的蒸腾和林地土壤水分动态的试验观测,本文得出如下结论:生产1克沙棘地上干物质总耗水为800克,其中蒸腾耗水483克,水分生产率为1.16g/ (mm·m~2);生产1克柠条地上干物质总耗水2264克,其中蒸腾耗水682克,水分生产率为0.44g/(mm·m~2)。因此沙棘、柠条水分利用率较高,可在半干旱地区大力发展。     

飞播沙打旺草地蒸腾与产量和土壤含水量关系的研究

在半干旱的黄土区,水分是决定植物群落生产力的主导因子。水分收入与支出,对植物的生存有着决定性的意义,而蒸腾是植物水分支出的重要指标之一。为研究飞播沙打旺(Astragalus adsurgens)草地的效益,估价该草地质量与生产力,1980年我们对飞播沙打旺草地及对照荒山植被优势种的蒸腾进行了定位观测,对沙打旺草地蒸腾强度、蒸腾耗水量的变化及其与产量、土壤含水量的关系作了初步研究。     

太行山低山丘陵区7种典型植物水分利用特征

 为准确评价植物对环境的适应性,以太行山低山丘陵区的7种典型植物为对象,通过测定植物蒸腾速率、光合速率以及水分利用效率等指标,研究不同植物的水分利用特征。结果表明:1)在所研究的7种植物中,火炬树、侧柏、刺槐、荆条和酸枣5种植物的蒸腾速率日变化都属于单峰型;栓皮栎和黄连木为双峰型,双峰型主要与植物的"午休"现象有关,是植物对高温、干旱环境胁迫的主动适应;2)植物之间的水分利用效率有较大的差异,刺槐具有最高的水分利用效率;水分利用效率日均值排序为刺槐>酸枣>栓皮栎>黄连木>荆条>火炬树>侧柏,蒸腾耗水量排序为栓皮栎>火炬树>侧柏>黄连木>刺槐>荆条>酸枣;3)根据蒸腾耗水量和水分利用效率,测试植物可以分为3种类型,栓皮栎和酸枣属于高蒸腾耗水量和高水分利用效率类型,侧柏属于低蒸腾耗水量和低水分利用效率类型,刺槐则属于低蒸腾耗水量和高水分利用效率类型,具有最大的水分竞争优势。     

不同施肥处理下麦田水分利用过程及其效率特征

通过田间试验(2010—2011年),就不同施肥处理下麦田水分利用过程及其效率特征进行研究。结果表明:施磷量为90kg/hm2条件下,配施氮量在0～135kg/hm2时,农田耗水率(农田耗水量占总的供水量的比率,ET/SW)和蒸腾比率(蒸腾量占农田耗水量的比率,T/ET)随配施氮量的增加逐渐提高,考虑蒸腾消耗的作物水分利用率(籽粒产量与蒸腾量的比值,Y/T)和降水利用效率(Y/P)在施氮量为180kg/hm2时达到最大。施氮量为90kg/hm2条件下,配施磷量在90～180kg/hm2时,各处理的农田水分消耗率、蒸腾比率几乎相同,但明显高于单施氮肥处理,只考虑蒸腾消耗的作物水分利用率随施磷量的增加逐渐提高,降水利用效率在施磷量为90kg/hm2时达到最大值。与不施肥处理相比,施磷量为90kg/hm2与施氮量为180kg/hm2处理的麦田,冬小麦从拔节期至成熟期的农田耗水量增加23.5%,蒸腾量增加186.8%;农田水分消耗率提高10.5%,作物蒸腾比率提高200%,作物水分利用效率(Y/ET)达到11.13kg/(hm2.mm),降水利用效率达到18.73kg/(hm2.mm)。     

黄土高原半干旱区沙棘根系特性与土壤水分动态研究

本文论述了吴旗飞播区5～13龄沙棘根系形态、生长发育、产量及根蘖特性。可以看出,沙棘根系有适于半干旱黄土区的生物生态学特性。沙棘根系发达,在梁峁坡垂直根深3～8m,可吸收深层储水。根系,特别是水平根主要分布于地表1m土层内,可接纳雨季补充地面的水分。活性根在地表1m土层内及根系向下延伸新达的吸水层分布较多,这样增强了沙棘根的生命力。沙棘根蘖力强,串根面积大。沙棘的根系特性给自身创造了良好的水分生态环境,使沙棘适应性强,分布广,具有较高的水土保持效益。作者还系统分析了沙棘与对照荒山土壤水分年动态变化,可以看出沙棘随林龄增加深土层水分严重亏缺。但从12龄与13龄沙棘看出,由于其林冠层,林下草被层、枯落物层和根系层形成了良好的森林生态结构,保水固土力增强。因而0～60cm土层含水量可补充到田间持水量50%～80%,持水力超过荒山。另外还对沙棘播区立地条件选择、播种密度、沙棘林抚育管理技术进行了探讨,以提高土壤水分。     

刺槐耗水研究进展

刺槐是干旱半干旱地区的多用途造林树种，水分生理研究是抗旱造林和林分管理的基础，从苗木、单木和林分三个层面论述了刺槐耗水特性及其研究进展。苗木耗水是林木水分生理研究的基础，刺槐苗木耗水量和耗水速率的日变化均呈单峰型，峰值出现在中午12：00左右。苗木耗水速率除与自身遗传特性有关外，还与土壤水分条件密切相关，随着土壤水分亏缺的加重，耗水速率呈下降趋势。单木耗水除表现与苗木相似的日动态外，其耗水量和蒸腾强度还表现季节动态，生长季节初期和末期耗水量和蒸腾强度较低，生长盛期较强，此外蒸腾耗水还与光照、气温和风速等环境因子呈显著相关关系。林分蒸腾耗水占林分总耗水量的57．7％～60．2％，季节变化与单木相同，一般阴坡耗水大于阳坡，高密度林分耗水量大于低密度林分。     

极端干旱区不同水分条件下胡杨林生态耗水特征

以极端干旱区胡杨林为研究对象,探究不同水分条件下胡杨林土壤水分运动规律和胡杨生态耗水特征。结果表明:HYDRUS-1D模型对极端干旱区胡杨林土壤水分运动和蒸散发过程具有良好的模拟效果。不同水分条件下胡杨林土壤水分运动特征和生态耗水变化差异明显。随着下垫面水分条件趋于湿润,土壤水分含量和湿润锋入渗深度均出现增加,入渗深度分别达到100,120,150cm。下垫面水分条件改变导致土壤水分存蓄情况发生变化。下垫面水分补给增加的同时胡杨林蒸散发呈明显增加,其中植被蒸腾增加显著。随着水分条件逐渐湿润植被蒸腾占总蒸散比例由55%升至65%。研究显示,随着下垫面水分条件逐渐湿润,极端干旱区胡杨林生态耗水量逐渐增加,其中植物蒸腾消耗是造成水分耗散增加的主要原因。     

不同覆盖度下盆栽小白菜蒸散与水分利用效率

通过盆栽试验,研究了不同覆盖度条件下小白菜所处小环境的温湿度动态,以及作物蒸腾和盆栽基质蒸发的耗水规律。结果表明：植株生长点的温湿度随覆盖度的增大而增加。昼夜蒸散量随覆盖度的增大而减小,白天蒸散量变化显著,无覆盖处理白天蒸散量为最大,1/2圆覆盖处理仅次于无覆盖处理,15/16圆覆盖处理最小。小白菜从出苗到收获总的耗水量随覆盖度增大而减小,1/2圆覆盖、3/4圆覆盖、15/16圆覆盖处理的总耗水量分别为无覆盖处理的91.34%、69.03%和40.74%。无覆盖、1/2圆覆盖、3/4圆覆盖、15/16圆覆盖处理的地上部干物质质量的平均值分别为5.551、6.536、5.143、3.345 g,其水分利用效率的平均值分别为1.53、1.97、2.05、2.25 kg/m3。试验总结表明盆栽小白菜的水分利用效率随着覆盖度的增加而增加,15/16圆覆盖处理最高。     

保水剂与水分控制对辣椒生长及水分利用效率的影响研究

栽辣椒应用保水剂和实施 3种水分控制处理结果表明 ,施用保水剂对辣椒生长及水分利用效率有明显促进作用 ,辣椒叶面积、叶数、株高、生物量和水分利用效率均优于未施保水剂处理。水分控制对辣椒的影响表现为充分供水促进辣椒生长 ,水分胁迫延缓辣椒生长速度。灰色关联分析发现是否施用保水剂对辣椒生物量、叶面积、叶数、株高、干物质含量、根冠比与耗水量相关性的影响存在差异 ,施用保水剂处理耗水量与各性状关联度顺序依次为生物量 >茎叶干物质量 >根干物质量 >叶数 >株高 >叶面积 >根冠比 >干物质含量 ,而未施用保水剂处理耗水量与各性状关联度顺序依次为生物量 >叶数 >茎叶干物质量 >根干物质量 >株高 >叶面积 >干物质含量 >根冠比。     

宁夏六盘山3种典型植物群落水分利用特征及其组分的季节变化

为深入认识干旱缺水区水通量分配和植被类型变化对群落水分利用特征的影响,在宁夏六盘山叠叠沟小流域,利用热扩散技术、微型蒸渗仪、树干径向变化记录仪及文献资料等方法研究了三种典型植物群落的蒸腾（T_r）、蒸散（ET）和水分利用效率（WUE）及组成的季节变化。结果表明:生长季三种植物群落ET（mm）为:华北落叶松林（429.7） > 沙棘林（379.3） > 草地（206.9）,分别大于、约等于、小于同期的降雨量,均呈现低—高—低的月变化趋势。冠层蒸腾是蒸散的主要分量,生长季T_r/ET为:华北落叶松（48%） > 沙棘（39%）;华北落叶松林T_r/ET随季节持续降低,沙棘林T_r/ET随季节先升高后降低,最大为50.4%。生长季WUE（g/kg）为:草地（3.1） > 华北落叶松林（2.7） > 沙棘林（2.35）。其中,华北落叶松林WUE变化与其T_r/ET月变化相同,从WUE在林分各层的分布来看,乔木层WUE为4.04 g/kg,草本层为1.36 g/kg;沙棘林WUE表现为生长季前、中期较高而后期较低的变化趋势,其中灌木层WUE为2.32 g/kg,草本层WUE为2.37 g/kg;草地WUE在生长季前、中期均保持在3.2~4.8 g/kg。研究表明:无论是在水分充足季节（生长季中期）,还是水分有限季节（生长季初期和末期）,植被不可能完全利用所有的降水,但水分利用特征存在种间差异。     

控水处理对胡杨、灰胡杨生长特性及水分利用效率的影响

为提高塔里木盆地农田防护林灌溉水的利用效率,选择适宜的防护林树种,以塔里木荒漠优势树种胡杨和灰胡杨为试验材料,利用盆栽方法研究不同控水处理对2树种的生长特性、光合参数、叶绿素荧光动力学参数、蒸腾耗水特性和水分利用效率的影响。结果表明,2树种光合参数、叶绿素荧光动力学参数（除非光化学猝灭系数qN）、耗水量、耗水强度、生物量和水分利用效率均随供水量的减少而下降,重度胁迫下明显降低。与适宜水分相比,不同水分胁迫处理下胡杨的光合参数、叶绿素荧光参数、耗水量与生物量下降幅度均小于灰胡杨,重度胁迫下明显高于灰胡杨。胡     

保水剂对冬小麦不同生育阶段土壤水分及利用的影响

为探明保水剂施用后对冬小麦不同生育阶段水分利用的作用机理,在豫西丘陵旱作区,通过大田试验,研究了保水剂对冬小麦不同生育阶段的保水、作物的耗水特征、水分利用效率等的影响。结果表明：保水剂提高了冬小麦不同生育阶段0～100 cm土层的土壤含水量、促进了生物量的积累、降低了小麦耗水量、提高了小麦产量和水分利用效率。各处理中,60和90 kg/hm2处理的土壤含水量及储水量均较其他处理高,而耗水量最低。播种-拔节期,保水剂用量越高干物质积累越显著;拔节-孕穗期及灌浆-收获期,60 kg/hm2处理较对照增加的干物质量最高;而孕穗-灌浆期,30 kg/hm2干物质量增加最为显著。各生育阶段,除孕穗-灌浆期外,60 kg/hm2处理的水分利用效率均较高。最终,60 kg/hm2处理的产量和水分利用效率均最高,较对照增产47.4%,水分利用效率增加10.6 kg/(mm·hm2)。     

花后脱叶对冬小麦产量形成和水分利用效率的影响

受水资源日益短缺的影响,提高作物水分生产效率显得越来重要,通过调控冠层大小减少蒸腾水分消耗是其中的一个手段。该文通过水分胁迫条件下不同程度脱叶和不同水分条件下脱叶-不脱叶的田间试验（附以相应盆栽试验）,研究了减少蒸腾器官对冬小麦光合特性、干物质转移、产量和水分利用效率的影响。结果表明：脱叶增强了保留叶片的光合能力;水分胁迫下的脱叶促进了干物质由保留叶片和茎向籽粒产量的转移,其中30%和60%脱叶最为显著;30%和60%脱叶水平没有对产量产生明显影响,而90%脱叶造成产量大幅降低;水分胁迫条件下脱叶减少了对土壤储水的消耗,但高强度的脱叶（90%）产量降低明显,反而降低了水分利用效率。研究结果显示,干旱缺水条件下,适度减少蒸腾器官的数量,可以实现在不影响产量条件下减少蒸腾耗水,增加土壤储水量,有利于作物度过水分胁迫期。     

长期施用保水剂对小麦生长和水分利用的影响

[目的]开展保水剂长期施用对作物增产和水分利用效率的研究,为探索浅山丘陵旱作区资源利用效率和生产效率的关键提升技术提供科学依据。[方法]采取田间定位试验的方法于2011—2019年在河南省农科院节水农业禹州基地进行了不同保水剂用量对小麦产量与水分利用的影响研究。试验设置未施保水剂(CK)、保水剂15 kg/hm~2(F)、保水剂30 kg/hm~2(T)、保水剂45 kg/hm~2(V)等4个处理。[结果](1)同一年份施用保水剂处理随小麦生长发育土壤耗水量略有增加,各处理表现为:VTFCK;不同年份之间,贫水年土壤耗水量相对较大,富水年增减不一,表现为:2019年2014年2015年2011年2012年2016年2018年2013年2017年。(2)小麦总耗水量与生育期降水量趋势基本一致,即不同年份之间丰水年小麦总耗水量较大,贫水年总耗水量较小。(3)施用保水剂处理有利于改善小麦生长发育,提高单位群体数量、株高、穗长、小穗数、穗粒数和千粒质量,减少不孕穗。(4)小麦产量表现为:VTFCK,保水剂处理较CK增产2.31%～19.20%。随着施用年限延长,F处理至第4 a后对小麦的增产幅度趋于稳定,T处理的增产率随施用年限的增加逐步提升,V处理则表现为先增再减再逐步提高的过程。(5)单位净收益、水分利用效率与产量的趋势一致。水分利用效率不同年份间表现为先降低再升高(2012—2016年),再降低再升高(2017—2019年)的过程。与土壤耗水量变化趋势一致,与贫水年降水量、总耗水量的变化趋势相反。并以V处理的水分利用效率提高幅度最大,较CK提高1.70～4.51 kg/(hm~2·mm)。(6)小麦产量、水分利用效率、土壤耗水量、总耗水量之间呈显著的正相关关系。[结论]基于不同降水年型、小麦产量、水分利用效率、净收益等综合考虑,小麦最佳的保水剂用量为45 kg/hm~2。     

土壤水分对幼龄桉树蒸腾和生长的影响

通过盆栽试验，研究不同土壤水分对幼龄桉树蒸腾和生长的影响。结果表明，土壤含水量越高，桉树蒸腾量越大。随着桉树增长，植株蒸腾量逐月增大，但蒸腾强度却逐月下降，说明桉树叶面积增长速度，大于蒸腾量增长速度。不同土壤水分条件下桉树的蒸腾量、蒸腾时间长短和最大蒸腾量出现的时间不同。水分亏缺对桉树的影响是多方面的，外观表现为幼嫩枝梢萎蔫，分枝少、叶片少、叶面积下降、叶色变深、变暗，植株下部叶子叶尖枯死；生理上表现为气孔导度降低，阻力增大，气孔关闭，光合速率降低，养分吸收量减少。总的影响是生长量显著降低。在试验条件下，按树每生产1kg干物质所付出的蒸腾耗水量与土壤水分有关，土壤干旱时桉树的水分利用效率最低。     

土壤水分对五叶爬山虎光合与蒸腾作用的影响

 为爬山虎在石漠化荒山植被恢复中的栽培利用提供科学依据。应用英国PPS公司生产的CIRAS-2型光合作用系统,在不同土壤水分条件下测定2年生爬山虎苗木叶片光合与蒸腾速率的光响应特性。结果表明:爬山虎叶片光合速率、蒸腾速率、水分利用效率对土壤水分含量和光合有效辐射强度的变化具有明显的阈值响应。土壤体积含水量在12.6%～20.7%、相对含水量在45.2%～74.3%,爬山虎叶片的光合速率都具有较高水平,其中在体积含水量为18.3%（相对含水量为65.7%）左右时,叶片光合速率和蒸腾速率均达到最高水平,但水分利用效率较低。维持爬山虎叶片具有最高水分利用效率的土壤水分大约在体积含水量为12.6%（相对含水量为45.2%）。维持爬山虎同时具有较高光合速率和水分利用效率的适宜土壤水分范围,在体积含水量为12.6%～18.3%（相对含水量为45.2%～65.7%）之间,超出此范围时,其光合速率与水分利用效率都会明显下降。土壤水分条件适宜时,光合有效辐射强度在400～1000μmol.m-2.s-1之间,爬山虎的光合速率和水分利用效率都能维持较高水平,超出此范围则明显下降。其中最适宜的光合有效辐射强度为800μmol.m-2.s-1左右。所以,爬山虎对光照强度的适应范围较广,具有较强的抗旱性而不适应高土壤水分环境,是适用于干旱瘠薄荒山植被恢复的优良藤本植物。     

赤水河上游水源涵养树种的水分生理特征

以赤水河上游32个水源涵养树种为试验材料,研究其水分、光合等生理特征差异。结果表明:(1)叶片δ13 C值变幅为(-26.97‰)~(-31.72)‰,均值为(-29.44±1.19)‰,低于中国总体水平,与最大持水率、最大持水速率呈显著的指数函数关系(P0.05),但与自然含水率无显著的相关关系;(2)叶片含水量为54.44%~80.46%,束缚水/自由水为0.02~10.07,蒸腾速率为0.06~1.30g/(cm2·h),水势为(-2.43)~(-14.74)MPa,相对水分亏缺为34.74%~69.03%,比叶面积为230.15~585.39cm2/g,干物质量为8.39~31.83;(3)光合特征表现为高光合低蒸腾高水分利用效率、低光合低蒸腾高水分利用效率、低光合高蒸腾低水分利用效率、低光合低蒸腾低水分利用效率和高光合高蒸腾低水分利用效率5种类型;(4)可将植物适应水分特征划分为高水分亏缺低自由水、高水势高束缚水、高干物质量低水分亏缺、高自由水低水势和高光合高蒸腾低水势5组适应功能群。     

黄土半干旱区元宝枫叶片气体交换参数对土壤水分的响应

在黄土高原半干旱地区，采用Li-6400便携式光合测定仪和TDR水分仪，对不同土壤水分处理下的元宝枫（Acer truncatum）盆栽苗木生长的生理生态特征进行观测。研究了叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和气孔限制值（Ls）对土壤含水量（SWC）的响应过程，并探讨了在不同土壤水分胁迫程度下影响元宝枫叶片光合作用变化的规律，最后确定了元宝枫树种在黄土区适宜生长的土壤水分调控标准。结果表明：元宝枫叶片净光合速率最高时的SWC为14％，蒸腾速率最高时的SWC为15％，叶片水分利用效率最高时的SWC为13％，8％的SWC是严重水分胁迫下叶片光合速率降低由气孔因素限制到非气孔因素限制的转折点。根据半干旱地区林业建设以提高林木水分利用效率为核心的土壤水分管理思想，确定元宝枫树种在该区最适宜生长的SWC为11％～15％。