多枝柽柳幼苗根系分布对灌溉量的响应

通过分层分段挖掘法,对塔克拉玛干沙漠腹地不同灌溉量条件下(35 ,24.5,14 kg/株·次)多枝柽柳 (Tamarix ramosissima)幼苗根系分布特征进行了研究.结果表明:随着深度的增加,各灌溉量根系生物量逐渐减少;但随着灌溉量的减少,其深层次根系生物量有增加的趋势.各灌溉量地下生物量的分布与深度呈显著的负对数关系.采用数值拟合方法,对不同灌溉量条件下多枝柽柳根系消弱系数(root extinction coefficient)进行了求解,结果表明:随灌溉量的减少,滴灌条件下多枝柽柳根系消弱系数有增加的趋势.根长和根表面积在垂直方向的变化趋势,随灌溉量的不同而有所不同.灌溉量为35,24.5 kg/株·次的2个处理,根长和根表面积随深度的增加呈指数递减;而灌溉量为14 kg/株·次的处理,根长与根表面积为"单峰型"曲线.     

塔里木沙漠公路防护林乔木状沙拐枣耗水特性

利用植物茎流计,测定了塔里木沙漠公路塔中段乔木状沙拐枣茎干液流变化及耗水特性.结果表明3株乔木状沙拐枣在一个生长季内的日平均耗水量为4 183.4 g;在现行的灌溉管理条件下,4～10月3株基径为3.6,3.1,1.9 cm的乔木状沙拐枣日平均耗水量分别为6 203.5,4 829.1,1 517.5 g;7月份是耗水量最大的季节.乔木状沙拐枣液流日变化呈单峰曲线型,并随环境因子的变化有所波动;液流高峰值出现在12:00～15:00,最小值出现在0:00～3:00,夜间仍保持较高的液流速率.乔木状沙拐枣液流速率与基径呈正相关关系,在6月底,3株基径为3.6,3.1,2.1 cm的乔木状沙拐枣日耗水量分别为9 521.2,5 803.1 g/d和1 818.8 g/d.不同天气条件下沙拐枣日平均率日耗水量的排列顺序为:小雨＜阴天＜浮尘＜沙尘暴＜多云＜晴天.干旱的环境条件和较为充足的水分供应是耗水量大的一个重要原因.     

策勒绿洲前沿两种植物的水分生理生态特征

20 0 3年夏季 ,在策勒绿洲前沿地区同一生境条件下 ,研究了骆驼刺 (Alhagisparsifolia)、多枝柽柳(Tamarixramosissima)水势和蒸腾作用的日变化及其与环境因子的关系。结果表明 :在相同土壤水分条件下 ,多枝柽柳的水势低于骆驼刺的水势。多枝柽柳的蒸腾作用与得到充分水分供应的植物一致 ,而骆驼刺则表现为中午限制供水的植物类型。多枝柽柳和骆驼刺气孔导度的变化是影响蒸腾速率最主要的因子 ,环境因子中气温、大气相对湿度与蒸腾速率的相关性最显著 ;有效光合辐射与水势的相关性最高。大气相对湿度与水势呈正相关 ,与蒸腾速率呈负相关。从两种植物表现出的水势和蒸腾作用的特点看 ,多枝柽柳较骆驼刺更适应所处的生境条件     

井式节水灌溉下干旱区灰枣树干液流动态及其对气象因子的响应

在干旱区采用热扩散式液流仪(TDP)、HOBO小气候仪连续监测井式节水灌溉方式下盛果期枣树干液流及气象因子,探讨井式灌溉条件下盛果期枣树干液流变化对气象因子的响应。结果表明:枣树整个生育期树干液流总量为3 935 kg,夏季液流累积量为2 387 kg,约占整个生育期液流总量的61%,蒸腾耗水量夏季最为严重。影响各月枣树干液流的主导气象因子不同,而太阳辐射占各月比例较多。太阳辐射、水汽压亏缺值越大并不代表液流速率越大,液流速率的大小取决于时间、气象及枣树生理状态。     

华北平原膜下滴灌棉花水分利用效率及产量对供水方式响应研究

通过田间试验,系统地分析了膜下滴灌条件下,棉花干播湿出、湿播湿出处理与传统灌溉处理的水分利用差异。结果表明:膜下滴灌与传统灌溉相比,可以降低株高、减少蕾铃脱落和使根系集中。普通膜下滴灌处理比传统灌溉处理增产204.15 kg/hm2,总耗水量减少32.91 mm,水分利用效率增加0.73 kg/(mm.hm2)。干播湿出处理产量虽然不是最高,但是其灌溉量比其他两处理减少30%以上,水分利用效率最高,干播湿出具有一定的推广价值。     

胡杨、灰叶胡杨水势对不同地下水位的动态响应

在不同地下水位条件下,采用植物水势仪测定了新疆荒漠区优势树种胡杨与灰叶胡杨1年生小技的水势日、月动态变化.结果表明:不同地下水位胡杨、灰叶胡扬枝水势日、月变化均呈"V"字型曲线,一天中最低值出现在正午14:00,一年中最低值出现在8月.清晨、正午水势月变化呈"V"字型,月份间变幅较大,月平均永势表现为6月＞7月＞9月＞8月.胡杨水势日变幅、正午水势月交幅均小于灰叶胡杨,不同生境胡杨水势平均值均高于灰叶胡杨.方差分析表明两树种水势差异不显著但不同处理间差异显著.胡杨P-V水分参数ψ100、ψ0、ψ100-ψ0、RWC低于灰叶胡杨,而VP/V0、ROWC、AWC高于灰叶胡杨,表明两优势树种在长期适应干旱荒漠环境过程中采取了不同的生理生态对策.地下水位直接影响树木水势,两树种清晨与正午水势均随地下水位的下降而降低.     

沙木蓼蒸腾耗水规律研究

采用热平衡包裹式树干茎流测量系统(Stem Heat Balance,SHB)和自动气象站观测沙木蓼生长季茎干液流以及环境因子,以揭示毛乌素沙地沙木蓼(Atraphaxis bracteata A.Los)蒸腾耗水规律。结果表明:1)沙木蓼液流具有明显的昼夜节律,启动、停止与日出、日落同步,夜间仍保持一定液流,以补充植物体水分亏缺。2)沙木蓼液流规律受天气影响显著:降雨时白天的液流速率大幅下降,夜间液流却大幅提升,日液流总量降至晴天的一半;阴天液流速率平缓,昼夜差距减小,液流总量较晴天小幅下降;多云天液流速率波动剧烈,但总液流量变化不大。3)沙木蓼生长季的液流量与土壤水分状况和植物体的生长阶段密切相关,6、7月份沙木蓼植株处在旺盛的营养生长阶段,新叶生长迅速,加上土壤含水充足,液流量总体是增长趋势,从7月末到8月份沙木蓼植株从营养生长期过渡到生殖生长以开花结果为主的阶段,蒸腾减小,同时天气干旱土壤水分逐渐亏缺,液流量呈下降趋势。4)从6月到8月基茎9mm,16mm,25mm的沙木蓼总耗水分别为100.8kg,170.5kg,301.3kg。沙木蓼植株生长季茎干液流总量基本与基茎成正比,平均为11.5kg/mm/a,可以用来作各个茎级沙木蓼植株的茎干液流推算,进而推算已知林分的总蒸腾耗水量。     

喷灌条件下冬小麦灌浆期叶水势日变化及其影响因子研究

研究了冬小麦灌浆期叶水势在喷灌和地面灌溉(对照)条件下的日变化规律, 并探讨了其与农田生态因子(冠层空气温度、冠层空气相对湿度)和生理因子(气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙 CO2浓度和光合速率)之间的关系.结果表明:与对照相比,喷灌条件下叶水势日变化曲线的变化趋势没有改变,但两种灌溉方式下叶水势的大小有显著差异,喷灌条件下冬小麦叶水势明显高于地面灌溉,在一天中8∶00～18∶00期间的不同时刻,两种灌溉方式下叶水势的差异大小表现为:在灌浆前期,喷灌和地面灌溉条件下叶水势的差异以在 8∶00时最大;在灌浆中期,差异以12∶00～16∶00期间最大;在灌浆后期,两种灌溉方式下一天中各时刻的差异微小,相对稳定.喷灌条件下冬小麦叶水势日变化的影响因子与地面灌溉条件下相比没有改变:灌浆前期,叶水势日变化均主要受生态因子冠层空气相对湿度、冠层空气温度的影响;灌浆中期,主要受生态因子冠层空气相对湿度、冠层空气温度和生理因子蒸腾速率的影响;灌浆后期,主要受生理因子光合速率的影响.但喷灌条件下各影响因子对叶水势的影响程度较地面灌溉条件下降低,表明喷灌条件下叶水势对影响因子变化的敏感性降低.     

膜下滴灌水分调控对番茄产量影响和经济效益评价的研究

通过膜下滴灌条件下不同灌水定额对番茄生长及产量的研究,分析了充分灌水和不同水分胁迫下土壤水分动态变化规律,进而讨论了在不同水分处理和不同灌水方式下番茄的营养生长、产量、水分利用效率以及经济效益的差异。结果表明:(1)膜下滴灌不同水分处理的土壤各层水分变幅不同,重度胁迫的变幅最大,各次灌水均比充分灌溉大4%~5%;(2)水分对番茄株高的影响成正效应,对茎粗的影响不明显,充分灌溉株高、茎粗分别比重度胁迫分别大44.7%和18.5%,各胁迫处理在灌水后表现出不同的补偿生长效应;(3)滴灌充分供水处理条件下的水分利用效率、产量、经济效益为别为26.64 kg·m-3、75 349 kg·hm-2、49 747元·hm-2,均比沟灌高37.1%、3.8%、3.7%。     

冀北山地白桦全生长季树干液流特征

依据组织热平衡原理,运用热扩散探针法,于2015年3月1日-2016年3月1日对冀北山地小五台山自然保护区白桦的树干液流速率进行连续监测,并同步观测气温、相对湿度、净辐射、总辐射、风速等环境因子的变化,研究其树干液流特征及其与环境因子的关系。结果表明:1)小五台地区白桦树干液流启动于4月下旬,结束于10月上旬,前后历时160多天。晴天条件下,不同月份树干液流速率日变化均呈典型的单峰曲线。2)生长季各月白桦树干液流速率日均值变化表现为单峰型,以7、8月最高,分别达到0.074和0.083kg·h~(-1)·cm~(-1);5、6、9月次之,达到0.06kg·h~(-1)·cm~(-1)以上。3)白桦5-9月单株日耗水量在65.04-86.69kg·tree-1·d-1之间;生长季单株总耗水量11452.07kg·tree-1,其中以7、8月耗水量最大,分别为2374.32和2687.24kg·tree-1。4)白桦树干液流速率与空气温度、净辐射、总辐射、水汽压亏缺呈极显著正相关,与空气湿度呈显著负相关,与风速相关关系不显著。辐射和气温是影响白桦树干液流速率的主要因子。     

新疆伊犁河谷地下水循环演化特征

以区域地下水流理论为指导,采用水化学与同位素分析、地下水流数值模拟等方法,以南北向"1号水文地质剖面"为主要研究对象,对伊犁河谷地区地下水化学、同位素、地下水流系统进行研究,分析总结了地下水循环演化规律。结果表明:主要阴、阳离子自北向南呈现出同步的变化规律,由北向南水化学类型依次为HCO_3-Ca、HCO_3-SO_4-Ca-Mg、HCO_3-SO_4-Ca-Na。δ~2H及δ~(18)O自北向南沿途变化不大。"1号水文地质剖面"潜水为1952年以来补给的地下水。划分为3级循环系统,依次为局部、中间和区域地下水流循环系统。其循环周期依次为5~10 a、30~40 a以及20 000 a左右。与此相对应,划分为浅部强径流区、中部中等径流区和深部弱径流区,径流速率依次为0.5 m·d~(-1)、0.1~0.5 m·d~(-1)及0.1 m·d~(-1)。建议优先开发利用浅、中部循环地下水,保护好深部循环地下水。     

以粮食为载体的甘肃省虚拟资源流量计算

借助虚拟水、虚拟土概念,通过2005年及未来几十年甘肃省不同消费水平下粮食供需情况,建立了以粮食为载体的虚拟资源流量关系矩阵.结果表明:2005年全省粮食总产量只能满足人均300 kg的低水平温饱型自给,要实现宽裕型和小康型消费,还需二次进口其他省份或国家的粮食6.80×105～1.97×106t.预计到2020年区域间以粮食为载体的虚拟水流量为4.23×10<'9>～6.74×109m3,虚拟土流量为6.00×105～9.44×105hm2.从长期来看,虚拟资源从河西向陇中、陇南生态区的流转趋势不会发生重大转变.     

基于河道生态基流保障的渭河宝鸡段水资源调控研究

以渭河宝鸡段为研究对象,以林家村、魏家堡为生态基流关键控制断面,建立基于河道生态基流保障的水资源调控模型、调控规则及调控方案集,对研究区不同水平年不同调控方案下基于河道非汛期生态基流保障的水资源调控结果进行了分析。结果表明:1)林家村断面通过采取方案4,即来水优先保障河道非汛期基流并考虑灌区节水,可使该断面非汛期河道生态基流保证率分别提高至88%、89%;2)魏家堡断面通过采取方案7,即水库对渭河基流补偿并考虑灌区节水,可使该断面非汛期河道生态基流保证率分别提高至88%、90%。由于河道生态基流保障特别是水库补偿河道基流是一个较新的研究领域,今后还需要进一步研究水库补偿的可行性和相应的补偿机制,以确保水资源调配方案的可操作性。     

基于PFC的冰碛土泥石流起动过程模拟研究

冰碛土作为无定向排列的碎石类土,颗粒变化范围很广,具有特殊的结构特征和物理力学特征,在冰川融雪和暴雨激发下易形成泥石流。本次模拟试验通过PFC2D进行直剪试验模拟标定细观参数,再通过PFC3D,对变化含水率下冰碛土物源泥石流起动进行数值模拟。结果表明:离散元法能够很好地模拟冰碛土泥石流的起动、运动过程,能清晰的观察出不同含水率下各时刻的坡面状态;通过监测坡体不同位置的应力变化,得到冰碛土的坡面稳定和坡面破坏的临界含水率(10%),当含水量超过临界含水率,土体强度骤减,土坡逐渐失稳破坏;冰碛土在起动形成泥石流时,在坡顶、坡中和坡脚三个截面的土体结构控制分别为:提供咬合力的粗颗粒主控、粗细颗粒共同控制、提供黏聚力的细颗粒主控。离散元法具有良好的观测手段,对研究泥石流起动机理提供有力的依据。     

Evaluation of groundwater sustainability based on groundwater age simulation in the Zhangye Basin of Heihe River watershed,northwestern China

Water resources, as the primary limiting factor, constrain the economic and social development in arid inland areas. The Zhangye Basin is a representative area of inland river basins, which is located in the middle parts of the Heihe River watershed, northwestern China. Facing with the huge water shortage, people exploited ground- water at a large scale in recent years. The reducing recharge from surface water and over-exploitation of ground- water led to the decline of groundwater levels and threatened the sustainability of water resources. This study con- structed a conceptual and numerical groundwater flow model and calibrated the model based on the observed wells. A solute transport model was built using MT3DMS to calculate the groundwater age distribution in the Zhangye Basin. The simulated result shows that the youngest groundwater is distributed near the most upstream areas in the model domain, which is less than 1,000 a, older groundwater is distributed in deeper parts of the aquifer and near the discharge outlets, ranging from 6,000 a to over 20,000 a. Spatial variation of groundwater ages in the middle area indicates the recharge diversity between unconfined and confined aquifer. Groundwater age can serve as an indicator to evaluate groundwater’s renewal capacity and sustainability. The formation of groundwater resources in the lower stream area would spend 10,000 a or even more than 20,000 a, so exploitation of groundwater in these areas should be restrained.     

黑河下游胡杨林耗水规律研究

2003年5-10月,对黑河下游额济纳绿洲中一块25年生的胡杨林耗水进行了研究,结果表明通过标准木的标准比导率和树木胸径和边材面积的相关模型,可以比较准确地推算出林分的蒸腾耗水量。胡杨林的蒸腾耗水量具有明显的季节差异;胡杨幼林在生长季节耗水量为213.4mm。林分的生长状况主要受地下水位和土壤含水量的影响。     

银杏水分输导过程研究

用树干液流探针对银杏树干液流流速在标准日昼夜及阴天的变化过程进行了测定。结果表明:在标准日,6∶00~9∶00间,树干内不产生液流;9∶00~11∶00间,树干液流流速递增,并于11∶00达到最大;13∶00~15∶00间,液流流速出现波动,15∶00后液流流速下降,16∶00~20∶00间,液流流速平稳;20∶00~22∶00间,液流流速继续下降;22∶00后树干内不再产生液流。阴天树干液流流速相对平稳,流速的峰值出现时间比晴天推迟约1.5 h。银杏边材在晴天昼夜液流量分别为4.445 L和0.8841 L;阴天昼夜液流量分别为5.3341 L和1.2891 L。晴天树干昼夜液流量均小于阴天。     

Severe drought strongly reduces water use and its recovery ability of mature Mongolian Scots pine (Pinus sylvestris var. mongolica Litv.) in a semi-arid sandy environment of northern China

Trees growing in a semi-arid sandy environment are often exposed to drought conditions due to seasonal variations in precipitation, low soil water retention and deep groundwater level. However, adaptability and plasticity of individuals to the changing drought conditions greatly vary among tree species. In this study, we estimated water use (T_s) of Mongolian Scots pine (MSP; Pinus sylvestris var. mongolica Litv.) based on sap flux density measurements over four successive years (2013-2016) that exhibited significant fluctuations in precipitation in a semi-arid sandy environment of northern China. The results showed that fluctuations in daily T_s synchronously varied with dry-wet cycles of soil moisture over the study period. The daily ratio of water use to reference evapotranspiration (T_s/ET₀) on sunny days in each year showed a negative linear relationship with the severity of drought in the upper soil layer (0-1 m; P<0.01). The decrease in Ts induced by erratic drought during the growing season recovered due to precipitation. However, this recovery ability failed under prolonged and severe droughts. The T_s/ET₀ ratio significantly declined with the progressive reduction in the groundwater level (g_w) over the study period (P<0.01). We concluded that the upper soil layer contributed the most to the T_s of MSP during the growing season. The severity and duration of droughts in this layer greatly reduced T_s. Nevertheless, g_w determined whether the T_s could completely recover after the alleviation of long-term soil drought. These results provide practical information for optimizing MSP management to stop ongoing degradation in the semi-arid sandy environments.     

滴灌条件下枣树耗水规律的研究

试验通过研究枣树的茎流来预测其耗水量,为合理灌溉提供科学依据。利用植物茎流计在滴灌条件下测定枣树的茎流变化,结果表明2010年5月15日的最大值出现在中午12∶00,达到1834．28 g · h－1,6月26日的最大茎流速率在13∶00,达到4861．89 g·h－1,7月20日最大值出现在15∶00,达到6385．88 g·h－1,8月10日最大茎流出现在16∶00,达到5816．86 g · h－1;最小茎流都是出现在凌晨4∶00～8∶00。5月份的日平均累计流量比较小,枣树在这个月的日平均耗水量反而最小,到了7、8月份,随着温度的升高和雨季的结束,枣树耗水量明显增加,8月的日平均耗水累计量最高;通过相关分析,地表最高温度和最高气温对枣树的茎流量影响较大。研究得出：土壤含水量是影响茎流的变化主要因素,其它环境因子对茎流的影响也很重要。