基于氧同位素的玉米农田蒸散发估算和区分

农田蒸散发(evapotranspiration,ET)的估算和区分是土壤-植物-大气连续体中的重要研究内容,是农业水资源高效利用的重要基础。该研究分析了土壤水、蒸发水汽、蒸腾水汽和大气背景混合水汽氧同位素组成分布特征,并采用2种同位素的方法对玉米农田蒸散发进行估算和区分:1)结合Keeling plot和Craig-Gordon模型的同位素方法(Iso-CG);2)基于土壤水同位素守恒和水量平衡的方法(Iso-WB)。结果表明,在玉米生育期内Iso-WB方法与Iso-CG方法所计算的玉米蒸腾比例分别为0.64~0.91和0.52~0.91,平均值分别为0.80和0.78。玉米蒸散发总量在前期、中期和后期均值分别为3.95、5.30和4.98 mm/d。通过比较参数并与前人研究结果对比分析,表明采用Iso-CG方法估算区分ET相对精确,采用Iso-WB方法计算蒸散发要求的测量精度相对较高,计算误差较大。该研究成果不仅为玉米农田制定灌溉制度及提高用水效率提供了理论依据,而且对深入探索氧同位素水文学领域具有重要意义。     

南方丘陵区油茶气孔导度模型修正

为探求南方丘陵地区油茶叶片气孔导度最优响应模型,该研究于2020年和2021年对油茶叶片的气孔导度、净光合速率、CO2浓度等参数进行观测,运用9种不同组合的Jarvis模型以及2种不同CO2浓度（叶片CO2浓度和胞间CO2浓度）计算的Ball-Woodrow-Berry（BWB）模型和Ball-Berry-Leuning（BBL）模型对油茶叶片气孔导度进行模拟,并引入油茶叶片叶气温差、气孔内外CO2浓度差对Jarvis模型和BBL模型进行修正和比较。结果表明：去除土壤水分函数提高了Jarvis模型的模拟效果,说明在南方丘陵区利用Jarvis模型时可以忽略土壤水分这一因子的影响。Jarvis-8模型以及用叶片CO2浓度计算出的BWB和BBL模型对油茶气孔导度模拟效果较好。在三种经典模型中,BBL模型的相关系数最大（R2=0.76）,绝对值平均误差最小（0.015）,说明其对油茶气孔导度模拟的效果较好。在引入两种参数后,叶气温差对Jarvis-8模型和BBL模型的模拟效果有所提高,但不显著;气孔内外CO2浓度差对Jarvis-8模型无明显改变,但显著提高了BBL模型的精度,引入气孔内外CO2浓度差后的BBL-C模型相关系数从BBL模型的0.76提高到了0.95,模型斜率非常接近于1（1.004）,模拟结果贴近于实测的气孔导度值,很好地模拟了2020年（R2=0.92）和2021年（R2=0.95）油茶生长关键期的叶片气孔导度值以及不同场景下的油茶气孔导度日变化值。因此推荐引入气孔内外CO2浓度差的 BBL模型作为南方丘陵区油茶叶片气孔导度响应模型。研究结果可为南方丘陵区油茶气孔导度模型选取提供参考依据。     

长沙丘陵区油茶林地土壤蒸发的时空变化

2019年4—9月,采用微型蒸渗仪测定长沙丘陵区油茶林地土壤蒸发量;利用ETgage模拟蒸散仪监测林地局部蒸散量,对比分析长沙丘陵地区土壤蒸发量的时空变化,探讨土壤蒸发随气象因素和土壤含水量的变化关系。结果表明：长沙丘陵区油茶林土壤蒸发总量约为192.15 mm,日均为1.05 mm;不同空间位置上,阳面、绝对阴面、相对阴面的土壤蒸发量依次减少,平均值分别为1.14、0.98和0.94 mm/d;空气温度、地温、风速、太阳辐射强度、空气相对湿度对前期(4—5月)土壤蒸发量的影响依次减小,空气温度、空气相对湿度、太阳辐射强度、地温、风速对中期(6—7月)土壤蒸发量的影响依次减小,地温、太阳辐射强度、空气温度、风速、空气相对湿度对后期(8—9月)土壤蒸发量的影响依次减小;前期土壤蒸发量与土壤含水量的相关性较小,中期、后期土壤蒸发量与5 cm土层土壤含水量呈显著正相关,土壤蒸发前缘主要发生于0~5 cm土层;长沙丘陵区油茶林地局部蒸散量约为2.12 mm/d,局部油茶树蒸腾量约为1.11 mm/d,ETgage所测局部蒸散量与微型蒸渗仪测得的蒸发量变化趋势大体相同,且两者呈显著正相关。     

西北干旱区农田土壤蒸发量及影响因子分析

为探究微型蒸渗仪在西北干旱地区农田裸土和覆膜条件下测量土壤蒸发的适用情况,深入分析影响土壤蒸发的主要因子,该研究应用多种不同的微型蒸渗仪方法对裸土和覆膜条件下的土壤蒸发进行测定,并采用茎流计-水量平衡的方法进行对比分析,采用偏最小二乘法综合评估土壤蒸发量的主要影响因素。结果表明,裸土条件下,可采用不封底(底部纱网)且不换土微型蒸渗仪测定土壤蒸发量。覆膜条件下,采用传统的"裸土微型蒸渗仪测定蒸发量乘以膜孔率"的方法测量蒸发显著偏低;"覆膜开孔"的微型蒸渗仪和裸土微型蒸渗仪测定的蒸发未见显著差异,通过与茎流计-水量平衡法对比分析发现,"覆膜开孔"的微型蒸渗仪方法测量结果为0.96 mm/d可近似的(略偏低)反映实际情况。在西北干旱地区覆膜条件下,尽管裸土面积占的比例很小(0.5%～5%),但土壤蒸发量依然较大,均值为1.02 mm/d。影响农田土壤蒸发的最主要因素是土壤含水量和太阳辐射,相对贡献率分别为23.9%和18.3%。     

基于氢氧同位素的油茶果实生长高峰期水分来源量化

量化丘陵区油茶果实生长高峰期水分来源,对油茶林的科学灌溉和生态管理至关重要。该研究以3～5年生的幼年油茶为对象,利用氢氧稳定同位素,分析果实生长高峰期油茶木质部水和根系活动层土壤水的同位素组成,应用线性混合模型和贝叶斯混合模型（MixSIAR）量化油茶根系吸水来源。结果表明：在果实生长高峰期,油茶主要利用0～30 cm土层土壤水,相比第一生长高峰期（4-6月）,第二果实生长高峰期（7-8月）的油茶吸水深度有所增加,其中,0～30、>30～60和>60～100 cm的贡献率分别为51.3%、28.2%和20.5%,3个土层（单位体积）对油茶根系吸水的贡献量分别为149.6、81.1和58.7 mm。线性混合模型和MixSIAR模拟的各土层土壤水对油茶的贡献比例略有差异,但结论基本一致。该研究可为制定南方丘陵区幼年油茶适宜灌溉制度及促进林地水肥一体化建设提供参考。     

净水型再生骨料透水混凝土的制备及性能研究

针对目前酸性矿山废水处理方法在实际应用时能耗高、生态修复效果不佳及废弃混凝土的合理化利用问题，基于透水混凝土的净水特性，利用废弃混凝土、水泥等材料研制净水型再生骨料透水混凝土（ZSCR），结合硅藻土、膨润土、赤泥进行改性处理，探究不同ZSCR的使用性能及其实际应用前景。通过XRD、SEM等测试手段，分析再生骨料、矿物掺合料对其净水性能的影响。结果表明：与普通透水混凝土相比，再生骨料对透水混凝土净水性能的影响较小，但是经掺合料改性后ZSCR的净水性能明显增强；硅藻土等材料的掺入改善了试件的孔隙结构、使得其凝胶层中产生了许多未水化的矿物相凝胶颗粒，增强了ZSCR对重金属污染物的吸附性能；当水力停留时间为12 h、赤泥掺量为30%时，赤泥再生骨料透水混凝土能够对矿区地表水中的重金属离子进行高效拦截，可作为人工湿地、生物滤池等水生态修复技术中的反应介质用于处理酸性矿山废水。