毛乌素沙地樟子松蒸腾变化规律及其与微气象因子的关系

本研究采用由热扩散植物液流技术测算得到的时间步长10 min的樟子松蒸腾速率数据,结合同步观测得到的冠层微气象要素值,分析了毛乌素沙区20年生樟子松主要生长季节蒸腾耗水规律及其冠层微气象的关系.结果表明:(1)樟子松蒸腾速率具有明显的时间变化特征.多云天气日,蒸腾速率日内变化总体呈多峰曲线趋势,单株蒸腾速率(Tr)在4-9月各月白天(6:00-19:00)的平均值为0.36～0.85 L·h-1;晴天日,除9月蒸腾速率日内变化呈多峰曲线趋势外,其余各月总体趋势呈单峰曲线,9月时Tr在10:00左右、13:00左右、15:00左右出现峰值,在14:00左右出现谷值.4-8月各月日内Tr在10:00左右出现峰值.4-9月各月Tr白天平均值为0.37～0.83 L·h-1;阴天天气日,蒸腾速率日内变化总体呈单峰曲线趋势,日内Tr最大值出现在10:00左右.4-9月各月Tr白天(6:00-19:00)平均值为0.29～0.63 L·h-1.在日际变化或季节变化方面,从4月份起,樟子松蒸腾耗水量逐渐增加,月耗水量在7月达到最高值,此后有所减小.4-9月总耗水量为1 143.7 mm,日平均为6.25 mm,7月份月耗水总量相对最大.4、5、6、7、8及9月耗水量分别占主要生长季节总量的10.76%、13.62%、14.05%、24.56%、19.47%、17.52%.(2)主要生长期内,Tr与冠层太阳总辐射(Ra),空气温度(Ta)、湿度(RH),风速(V)等气象要素有很好的复相关性,并通过显著性检验(a=0.01),且各月内影响樟子松蒸腾的最主要气象因子都是Ra.     

毛乌素沙地降水、蒸散时间分布格局及其对土地利用的意义

运用统计分析和遥感分析方法,对毛乌素沙地腹地乌审旗沙区1981-2003年间的降水、蒸散分布格局进行研究.结果表明:1)研究区降水集中在6-8月份,主要以暴雨出现,沙壤土入渗率高,降雨能很快渗入土壤,故很少形成径流;2)研究区23年间平均年蒸散量为252 mm,略低于降水,年蒸散量呈从东向西递减的趋势.7月蒸散量最大,1和12月最小,呈"单峰"正态分布,与降水的年变化趋势基本一致;3)该地区蒸散相对变率为10%～24%,从西北向东南地区递减;4)从水资源总量和现有植被盖度(0.7)来看,水资源收支处于低水平的基本平衡,但降水时空分布的不均匀性、沙地生态系统的脆弱性及特殊的生态过渡性对水资源的有效性造成了严峻的考验,因此在饲草料种植中推广、普及高效节水的农业灌溉技术,对于提高水资源利用率和保持区域水资源平衡具有十分重要的意义.     

毛乌素沙地不同沙丘部位几种灌木地土壤水分动态

土壤水分是制约沙漠植物生长的主要因素之一,地形部位对土壤水分影响较大,以毛乌素沙地固定沙丘3种灌木地为研究对象,分析其不同沙丘部位下各层次土壤水分的变化,并采用Brown-Forsythe检验方法分析不同沙丘部位之间土壤水分含量的差异。结果表明,沙地柏土壤体积含水量为0.97%～17.66%,油蒿土壤体积含水量为1.51%～15.70%,杨柴土壤体积含水量为3.20%～19.05%。表土层土壤水分含量较高,心土层土壤水分含量最低。表土层中丘顶、迎风坡中部、迎风坡下部与背风坡中部差异显著(P值分别为0.04,0.045,0.03),说明地形部位对表土层壤水分含量影响较大,背风坡水分含量高于迎风坡,因此栽植植物时可选择在背风坡栽植,以便于植物成活。     

黄土丘陵区土壤水分对山桃光合及蒸腾等生理参数的影响

应用英国PPS公司生产的CIRAS-2型光合作用系统,在半干旱黄土丘陵沟壑区,测定了3年生山桃苗在不同土壤水分条件下叶片光合及蒸腾等生理参数的日变化特征.结果表明:不同土壤水分条件下,光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的日变化过程呈现不同的变化规律.土壤相对含水量为57.3%、70.1%、80.2%时,光合速率的日最大值分别出现在13:00、9:00、13:00,分别为10.51、12.52、9.25 μmol·m-2·s-1,日均值分别为6.83±4.92、6.40±4.43、5.66±3.44 μmol·m-2·s-1;在其它水分条件下,光合速率有明显午休现象.蒸腾速率的日变化过程与光合速率相似,土壤相对含水量为57.3%、70.1%、80.2%时,最大值均出现在13:00,日均值分别为1.91±1.03、3.27±2.09、2.90±1.70 μmol·mol-1.在所测水分范围内水分利用效率上午时段的最大值大部分出现在7:00或9:00,下午时段最大值出现的时间相差较大.当土壤相对含水量大于57.3%时,山桃光合速率下降的主要原因是气孔限制引起的,在其它土壤水分条件下,山桃在上午时段(13:00以前)以气孔限制为主,而下午时段(13:00以后)转变为以非气孔限制为主.依据光合速率、蒸腾速率和水分利用效率与土壤水分的定量关系,在半干旱黄土丘陵沟壑区,维持山桃正常生长的适宜水分范围是土壤相对含水量为30.9W.3%,应选择阴坡或半阴坡进行栽培.     

土壤水分对金银花叶片气体交换参数及水分利用效率的影响

利用C IRAS-2型便携式光合作用仪,测定了不同土壤水分条件下3年生金银花叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及水分利用效率(WUE)等生理参数的光响应过程,阐明其气体交换参数及水分利用效率对土壤水分和光合有效辐射的响应规律,探讨了金银花正常生长发育所需的土壤水分和光照条件。结果表明:金银花叶片的Pn、Tr及WUE对土壤水分和光合有效辐射的变化具有明显的阈值响应;金银花叶片正常生长(同时具有较高Pn和WUE)的适宜土壤质量含水量(Wm)为121~206 g.kg-1,适宜的光合有效辐射为600~1 600μmol.m-2.s-1;Wm为172g.kg-1左右为"最佳高产高效水",最佳光合有效辐射为800~1 000μmol.m-2.s-1。以光合生理参数为指标对金银花土壤水分有效性及生产力进行分级与评价,确定Wm在62 g.kg-1以下为"无效水";Wm在234 g.kg-1以上和62~90 g.kg-1阈值内属于"低产低效水";在121~145 g.kg-1阈值内为"中产中效水";在172~206 g.kg-1阈值内为"高产高效水"。     

晋西黄土丘陵区不同植物群落的土壤分形特征

为研究晋西黄土丘陵区不同植物群落与土壤结构特性和入渗特性的关系,探索土壤结构的定量化描述,运用分形学原理和方法,研究晋西黄土丘陵区油松纯林、刺槐纯林、油松＋刺槐混交林、侧柏纯林、黄刺玫灌丛、柠条灌丛及荒地7种植物群落的土壤分形维数与土壤质地、密度、孔隙度、含水量及饱和导水率的关系.结果表明：1）植物群落具有改善土壤颗粒结构的作用,其改善作用以针阔混交林（油松＋刺槐混交林）最好,阔叶林（刺槐纯林、黄刺玫纯林）次之,针叶林（油松纯林、侧柏纯林）最低.2）研究区土壤颗粒分形维数在2.799 ～ 2.805之间,黏粒（＜0.002mm）质量分数偏高.3）土壤颗粒分形维数与土壤黏粒质量分数呈显著正相关关系,与土壤砂粒（2.00～0.02 mm）质量分数、土壤总孔隙度、含水量及饱和导水率呈显著负相关关系.因此,土壤颗粒分形维数可以表征土壤结构特性和入渗特性的好坏.不同的植物群落对土壤的改良效果不同,研究结果可为研究区域植树造林提供参考依据.     

北方地区植物篱系统土壤水分特征曲线模拟与分析

以北方风沙区、黄土区、黑土区的典型植物篱为研究对象,在测定植物篱系统带内、带间部位土壤质地、土壤孔隙度、有机质含量、水稳性团聚体等指标的基础上,采用Van Genuchten模型模拟了不同地区植物篱土壤水分特征曲线。结果表明,风沙区、黑土区植物篱带内土壤孔隙度、有机质、水稳性团聚体含量均比带间高,黄土区植物篱带内土壤孔隙度、有机质、水稳性团聚体含量则比带间的低;各区域植物篱系统带内土壤含水率均比带间高,并且土壤持水力(土壤含水率)随着土壤水吸力的增大而减弱,风沙区植物篱带内、带间土壤持水力最弱,黑土区植物篱相应部位土壤持水力最高。说明植物篱具有改善土壤质地、结构,提高土壤含水率的作用,在治理坡面水土流失方面具有重要意义。     

杨树伐桩嫁接与植苗林的生长及碳储量的比较

The leaf nutrient, biomass and carbon reserve of 9-year-old Populus×euramericana cv. ‘74/76’ stump grafting stand with 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’as rootstock, 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and 9-year-old P.×euramericana cv. ‘74/76’ planting stands were compared. The result showed that the average increment and the annual average increment of stump grafting stand were greater than the two planting stands. The total nitrogen content in leaves of stump grafting stand was the highest, and it was 1.26 times and 1.05 times as much as that of the planting stands of Populus×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and P.×euramericana cv. ‘74/76’ separately. The total phosphorus content of stump grafting stand was 1.3 times as much as that of planting stand of 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’, but there was little difference between stump graftin stand and planting stand of 9-year-old P.×euramericana cv. ‘74/76’. The total potassium of stump grafting stand was 46.6% and 95.8% lesser than that of the planting stands of P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and P.×euramericana cv. ‘74/76’. The biomass of aerial parts and the biomasses of trunk, branches and leaves of stump grafting stand were 1.84, 1.80, 1.76, and 3.00 times as much as that of planting stand of P.×euramericana cv. ‘74/76’ separately. The total root biomass of the stump grafting stand was 1.42 times and 7.68 times as much as that of planting stands of 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and 9-year-old P.×euramericana cv. ‘74/76’. There was an obvious advantage in carbon reserve from all the parts of the stump grafting stand and the carbon sequestration capacity was the highest, which was 2.66 times and 1.62 times as much as that of planting stands of 26-year-old P.×xiaozhuanica W.Y.Hsu et Liang cv.‘Popularis’ and 9-year-old P.×euramericana cv. ‘74/76’. These showed that the stump grafting stand had more advantages than planting stands.     

晋西黄土丘陵区不同人工林枯落物持水特性研究

为了定量评价森林枯落物的水文功能,通过野外观测和浸水法实验,调查了晋西黄土丘陵区不同人工林枯落物的蓄积量,分析了枯落物的持水能力与过程,并对枯落物持水量、吸水速率与浸泡时间的相互关系进行了研究。结果表明,枯落物蓄积量为6.81~56.64t/hm²,由大到小表现为:落叶松×白桦>落叶松>侧柏>油松×刺槐>油松>白桦>柠条>刺槐不同森林类型的枯落物最大持水量为10.08~100.78t/hm²,最大持水率变化范围为146.54%~203.74%,最大拦蓄量为9.41~88.65t/hm²,有效拦蓄量为7.90~73.53t/hm²枯落物浸水实验结果表明,枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系,而枯落物吸水速率与浸泡时间呈反函数关系,在浸泡最初的0.5h持水量迅速增加,随后增幅减小,在12h以后枯落物吸水基本达到了最大值,持水量趋于动态平衡。表明落叶松×白桦混交林林下枯落物是8种林地中持水性最优的,刺槐纯林枯落物持水特性最差。     

毛乌素沙地几种灌木生长季土壤水分动态特征

土壤水分是影响沙漠植物生长的主要因素之一,该文以毛乌素沙地3种灌木为研究对象,分析了其生长季土壤水分变化特点,并采用Brownl-Forsythe检验方法比较几种灌木覆盖下土壤表层(0-20 cm)水分含量与裸沙地的差异.结果表明:土壤水分的变化受到根系深度和降雨特征的影响较大.不同灌木地下30-50 cm处土壤水分含量波动明显,是由于根系吸水导致.2004年灌木地土壤含水量在8月最大,而2005年为7月底最大,是由于降雨特征不同导致.油蒿与裸沙地土壤表层含水量差异显著(sig=0.04<0.05),而沙地柏、杨柴与裸沙地土壤表层含水量差异不显著(Sig值分别为0.239和O.308,均大于0.05),即油蒿对保持沙地土壤表层水分含量效果显著.