不同时间尺度上枣树树干液流的变异特性

为探寻枣树树干液流在不同深度和不同方位的变异特性,提高黄土丘陵区枣树蒸腾耗水量研究精度,在陕西省米脂县远志山红枣试验示范基地采用热扩散式探针(TDP)分别研究了枣树不同方位和不同深度的树干液流速率。结果表明:(1)不同方位探针监测结果间存在差异,研究时间尺度不同,各方位监测结果间的差异显著性不同,差异显著性大小表现为时尺度日尺度月尺度。(2)不同深度探针监测结果间存在差异,随研究时间尺度的不同,不同深度探针监测结果间的差异显著性不同,差异显著性大小表现为时尺度日尺度月尺度。(3)在树干北侧和深度为20 mm的TDP监测值计算生育期耗水量更准确。     

深蓄灌溉对夏玉米农田水分动态的影响

为探究深蓄灌溉利用汛期雨洪资源补充土壤水和地下水的可行性,于2020年6—10月在玉米田间小区开展试验研究,监测不同计划储水深度(T1:H_p=60 cm; T2:H_p=90 cm; T3:H_p=120 cm; T4:H_p=150 cm; T5:H_p=180 cm)且以饱和含水率为灌水上限的一次深蓄灌溉条件下土壤水分动态变化特征,研究量化补充土壤水的农田水分动态,为制定有效补给土壤储水的深蓄灌溉制度提供依据。结果表明：深蓄灌溉可有效补充农田土壤水分,灌溉10天后不同处理0—200 cm土层平均含水率增幅范围为11.90%～40.85%,T5处理含水率增幅最高;随着计划储水深度的增加,夏玉米农田蒸散量先增加后降低最后上升至最高水平,在计划储水深度为90 cm的处理达到最大;计划储水深度为60,90 cm时,补充水量主要用于补给浅层土壤和农田蒸散,不利于进行土壤储水;计划储水深度为120 cm以上时,灌水及降雨对深层土壤水分补给量达243.39 mm以上,占总供水比重27.29%以上...     

基于贝叶斯分析的干热河谷区橙子林冠层蒸腾耗水模拟

需耗水机制是进行农田/果园水分管理和调控的基础。本文聚焦蒸腾耗水机制,基于贝叶斯参数估计方法对比了不同Jarvis-Stewart模型配置对干热河谷区橙子林蒸腾耗水量的模拟效果,探索了Jarvis-Stewart模型在影响因子交互效应较强条件下蒸腾耗水模拟中的适用性。结果表明,考虑不同影响因子及其限制函数会对模拟效果产生较大影响,其中考虑土壤含水率和叶面积指数对模拟效果改善作用明显,而引入饱和水汽压差和气温则不同程度地降低模拟精度;考虑的影响因子越多,模型结构越复杂,模拟效果不一定越好;筛选出的最佳模型结构基本实现了橙子林蒸腾耗水的可靠模拟,但模拟效果仍有明显改进空间,因此,应综合考虑模型复杂程度、模拟精度及不确定性等,进一步探究适宜的模型结构。研究可为果园节水灌溉技术体系建立和水分管理优化提供科学依据,也能为耗水模型的进一步发展和完善提供理论支撑。     

黄土丘陵区雨养梨枣树生长对初始土壤含水率的响应

以6年生矮化密植梨枣树(Ziziphus jujuba Mill.)为试材,在雨养条件下,设置4种不同初始土壤体积含水率水平(1区,15.17%;2区,14.33%;3区,11.34%;4区,8.61%),测定并分析土壤水分变化、枣树生长、枣树耗水及其产量。结果表明:在雨养条件下,随着时间的推进,4个小区的土壤体积含水率不断接近,由最初的有显著差异变为没有显著差异;梨枣林地在低土壤水分情况下,可以通过自然降雨修复干层;4个小区的生物量和产量都是随着初始土壤含水率的减小在减小,且小区之间产量差异显著;4种初始土壤水分条件下,4个小区获得的产量分别为21 744.9、18 648.0、12 354.3 kg·hm~(-2)和6 660.0 kg·hm~(-2),说明即使在初始土壤水分亏缺情况下,在平水年也可以得到一定的产量;高度为0.9~1.2 m,冠幅为0.5~0.9 m的梨枣树,产量却达到最高21 744.9 kg·hm~(-2),说明梨枣获得高产不需要高大的树体,所以矮化密植具有很大潜力。     

干热河谷区橙子树蒸腾耗水环境响应与生理调节研究

为探究西南干热河谷地区典型经济林木橙子树的蒸腾耗水机制,利用热扩散式探针TDP、冠层分析仪、土壤水分传感器TDR、全自动气象站等设备获取橙子树蒸腾量、叶面积指数、土壤含水率和气象因子（气温、辐射、饱和水汽压差、降雨量等）的长期数据。对橙子树蒸腾规律的环境控制和生理调节特征进行系统研究,结果表明：相比于干季和雨季,干热季橙子树表现出较为保守的水分利用机制,日蒸腾量、冠层导度和退耦系数都显著低于其他两个季节。干季和雨季,橙子树蒸腾活动受太阳辐射和饱和水汽压差的交替控制,而干热季蒸腾活动主要受饱和水汽压差的驱动。冠层导度与气象因子日内动态变化特征之间存在时滞效应,且这种效应在不同天气不同季节具有差异。受叶面积指数影响,饱和水汽压差与冠层导度在整个年份呈负对数相关关系,其他环境因子与冠层导度在叶面积指数小于4m2/m2时呈负对数相关关系,大于等于4m2/m2时呈二次函数相关关系。不同环境条件下虽然冠层导度对饱和水汽压差的敏感性不同,但蒸腾耗水在大多数环境条件下基本遵循等水势调节策略,但个别环境条件下存在环境胁迫应对失衡风险。研究结果可为干热河谷区橙子园环境胁迫诊断提供直接依据,有利于灌溉制度的科学优化和节水调控技术体系的高效制定。     

种植年限对渭北旱塬苹果园土壤孔隙结构及水力特征的影响

为研究不同种植年限对苹果园土壤孔隙结构及其土壤水力特性的影响,采用时空转换的方法,选取渭北旱塬2 a、13 a及33 a苹果园开展土壤结构与水力特征测定,利用压汞法获取原状土壤孔隙结构特征。以20 cm及40 cm为界将果园0～100 cm土壤划分为耕作表土扰动层、潜在犁底层与心土层。结果表明：渭北旱塬苹果园20～40 cm土壤容重较高、导水能力差且水分对作物有效性较低,有形成犁底层的可能,且随植果年龄增加果园土壤容重呈增加趋势;同一果园中大孔隙（>75 μm）与中孔隙(30～75 μm)土壤百分含量最大值出现在表土层,占比分别为7.63%~10.32%及10.94%~13.14%;微孔隙(5～30 μm)土壤最大百分含量出现在心土层,占比为30.60%~47.85%;极微孔隙(0.1～5 μm)与超微孔隙(<0.1 μm)土壤含量最高值出现在潜在犁底层,占比分别达37.36%~52.55%及13.15%~19.08%。在频繁受到耕作扰动的表土层,2 a、13 a及33 a果园土壤之间各级孔隙占比非常接近;在不易受到耕作扰动的心土层,大孔隙与中孔隙土壤都表现出随耕作种植年限的增加而增加的趋势。土壤容重与其大孔隙含量呈显著负相关,与超微、极微孔隙土壤含量呈正相关,饱和导水率与容重呈显著负相关;5～30 μm微孔在土壤的导水及持水方面均有重要作用,其比表面积与田间持水量呈显著正相关,其孔体积分数与饱和导水率呈显著正相关;VG模型参数n与土壤大孔隙及中孔隙含量呈显著负相关。随耕作种植年限增加,果园土壤有机质含量每5 a降低0.425 g·kg^-1,田间持水量每5 a降低0.8% cm³·cm^-3。研究建立的土壤水力参数回归预测模型可为苹果园高效用水提供参考。     

微观时间尺度气象因子影响露水量的通径分析

露水量对微观尺度气象因子的敏感性是决定露水能否形成及露水量大小的关键。为研究半干旱区气象因子对梨枣树结露的影响,以黄土半干旱区2年生梨枣树为试验材料,对梨枣树冠层内的露水量以及影响因子:距地表2 m高处风速μ、冠层相对湿度RH、冠层温度T、冠层温度露点差DPD、冠层饱和差VPD、土壤5 cm处的温度T5进行了同步监测,并利用通径分析法在分和小时尺度上对相关因素进行了敏感性分析。结果表明,不同时间尺度条件下,不同因子对露水量敏感性存在差异。在分尺度上,敏感性显著的气象因子有4个,敏感性大小次序为:T>VPD>DPD>RH。在时尺度上,敏感性显著的气象因子有5个,敏感性大小次序为:RH>VPD>μ>DPD>T。无论在分还是时尺度上VPD对露水量具有较强的敏感性,其敏感性不会随时间尺度的变化而发生变化,其他因子的尺度效应会因时间尺度的变化而发生变化。     

花后高温干旱胁迫下氮素对冬小麦氮积累与代谢酶、蛋白质含量及水氮利用效率的影响

【目的】 本研究基于气候室模拟温度日变化特征,旨在探讨氮素对高温、干旱及复合胁迫下冬小麦地上干物质重、氮积累与分配、氮代谢相关酶活性、蛋白质含量、产量及水氮利用效率的影响。【方法】 基于人工气候室开展冬小麦盆栽试验,以小偃22号为试验材料,采用裂-裂区随机完全区组设计,以2个温度处理（高温：H;适宜温度：S）为主区,以2个水分水平（干旱：D;充分供水：F）为裂区,3个施氮水平（低氮：N₁;中氮：N₂;高氮：N₃）为裂-裂区,研究冬小麦生长生理特性、产量及水氮利用效率对高温干旱胁迫及各施氮量的响应特征。【结果】 高温、干旱及复合胁迫导致地上总干物质重（ADW）和氮积累量（ANA）降低。在成熟期,高温干旱复合胁迫（HD）和干旱胁迫（SD）下N₃处理ANA分别较N₁处理增加7.26%和6.82%。高温、干旱及复合胁迫提高小麦花前氮素对籽粒贡献率（NRR）,HD胁迫各施氮处理NRR均值较对照（SF）增加达38.21%,施氮量的增加扩大这种增加效应。高温、干旱及复合胁迫导致成熟期穗氮分配率降低,特别是复合胁迫。暴露于高温、干旱及复合胁迫下籽粒蛋白质产量（PY）降低,干旱胁迫（7.37%）各施氮处理PY均值较高温胁迫（3.94%）降低更多,无论单一或复合胁迫下籽粒PY均在N₂处理下显著增加。此外,单一的干旱和高温胁迫下降低的谷氨酰胺合成酶（GS）和硝酸还原酶（NR）活性在N₂处理下显著增加,复合胁迫N₁处理NR和GS活性分别较N₃处理提高23.81%和23.07%。与对照相比,干旱胁迫各施氮处理穗粒数、千粒重和产量均值的降幅均高于高温胁迫,N₂处理对高温和干旱胁迫下这些参数存在明显正向调控,产量水分利用效率（WUE_g）和生物量水分利用效率（WUE_b）在N₂处理下得到明显改善。充分供水+N₂处理籽粒（NUE_g）分别较低干旱和复合胁迫N₃处理提高19.09%和19.44%,表明在水分充足条件下中氮能有效地缓解干旱和高温胁迫下籽粒氮利用效率的降低。NUE_g和NUE_b的提高可能归因于合理氮肥调控下增加的GS和NR活性。主成分分析表明胁迫条件下小麦千粒重和ADW与产量的关系更紧密。【结论】 高温和干旱胁迫的综合效应比单一胁迫对小麦危害更大。在单一高温和干旱胁迫下,适量增加氮输入能增加氮代谢酶活性并维持更高氮代谢能力,提高籽粒氮积累量及蛋白质产量,将更有利于提高产量及水氮利用效率。然而在花后遭遇高温干旱复合胁迫时,相比低施氮量,增加施氮对小麦产量形成及水氮的吸收利用均产生一定抑制作用,应适当减少氮肥用量。     

山地枣林蒸腾主要影响因子的时间尺度效应

为揭示时间尺度效应对蒸腾规律的影响,对黄土丘陵区山地枣林蒸腾及其影响因子进行同步监测,并在不同时间尺度上分析蒸腾的主要影响因子。结果表明:不论逐月蒸腾还是全年蒸腾,其主要影响因子均存在明显的时间变异性和时间尺度效应。逐月蒸腾在生育期内时、日和旬尺度上主要影响因子分别是光合有效辐射(R2峰值,Rmax2=0.79),风速(Rmax2=0.81)和相对湿度(Rmax2=0.78),叶面积(Rmax2=0.73)和叶面积指数(Rmax2=0.82)。全年蒸腾在较小时间尺度(时和日尺度)上和除风速外的其他气象因子均呈极显著相关(p0.01),而在较大尺度(旬和月尺度)上仅和叶面积、叶面积指数以及土壤水分呈极显著相关(p0.01)。随着研究尺度的提升,气象因子对蒸腾的影响逐渐减弱,作物自身生长状况和土壤水分状况对蒸腾的影响逐渐增强。该研究对于进一步揭示枣树的蒸腾规律,制定科学合理的节水措施具有重要的指导意义。     

Shuttleworth-Wallace模型模拟陕北枣林蒸散适用性分析

在生态脆弱的陕北黄土丘陵区,林地耗水是生态学者长期关注的热点问题,准确测算植物耗水量是环境水分研究的关键。根据陕北山地枣林的立地条件和蒸散过程特点,结合2012年的实测资料,确定了相关模型参数,实现了Shuttleworth-Wallace(SW)和Penman-Monteith(PM)模型对枣林蒸散量的模拟,并利用2013年茎流计监测的蒸腾量和水量平衡原理推求的蒸散量,对这2个模型进行了比较和检验。结果表明:就整个枣树生育期10 d尺度蒸散量而言,SW模型模拟精度优于PM模型。此外,2模型精度随枣树生育期变化而变化,且萌芽展叶期精度均最低。SW模型日蒸腾量模拟精度满足要求,但易受到天气状况影响,晴天模型精度优于雨天。SW模型精度在陕北山地枣林里得到验证,是半干旱区山地枣林耗水规律研究的有效工具。