热带桉树人工林液流特征及其对环境因子的响应

【目的】探明热带桉树蒸腾耗水时间变化规律及其与环境因子的关系。【方法】通过热扩散探针法(TDP)于2016年1—12月对海南省儋州林场桉树树干液流进行实时监测,并同步监测气象、土壤水分等相关环境因子。【结果】①雨季桉树液流瞬时变化特征多为"双峰"型曲线,旱季为"单峰"型,雨季液流到达峰值时间在11:00—11:30之间,峰值平均为8.68 mL/(cm2·h),并在15:00—15:30出现第2个液流峰值,平均峰值为8.16 mL/(cm2·h),旱季液流达到峰值时间在13:00—13:30之间,峰值平均为7.45 mL/(cm2·h);②旱季和雨季桉树液流瞬时速率对相对湿度和大气温度的时滞均为30 min,对光合有效辐射的时滞均为-30 min;③日尺度上桉树平均液流速率为2.06 mL/(cm2·h),最大值出现在7月15日,为4.25 mL/(cm2·h);最小值出现在11月25日,为0.14 mL/(cm2·h),太阳有效辐射(PAR)、大气温度(Ta)、饱和水气压差(VPD)是影响桉树日均液流的主要环境因子,树木胸径大小与日均液流速率正相关;④桉树月均液流速率的变化特征为"单峰型"曲线,雨季液流速率均值为2.53 mL/(cm2·h),旱季为1.80 mL/(cm2·h),最大值出现于7月,为3.42 mL/(cm2·h),最小值在2月,为1.40 mL/(cm2·h),其中PAR、Ta、VPD是主要影响因子。【结论】热带桉树人工林液流存在明显昼夜与季节节律,不同观测尺度下影响桉树液流速率的主要环境因子均为PAR、Ta、VPD。     

水分胁迫和气象因子对冬小麦生理特性的影响

通过对防雨棚下测坑中种植的冬小麦设置不同的土壤水分控制下限指标,研究了土壤水分状况及气象因子对冬小麦生理特性的影响,分析了不同生理指标的日变化规律,建立了几种生理指标与环境因子间的逐步回归关系式。研究结果表明,各生理指标受环境因子的影响有着明显的日变化特征,不同处理气孔导度(Gs)峰值出现的时间早于光合速率(Pn),而蒸腾速率(Tr)峰值出现的时间滞后于光合速率,随着土壤水分胁迫程度的增加,Gs、Tr、Pn的峰值有提前的趋势;不同土壤水分条件下水分胁迫指数(CWSI)和冠气温差的峰值均在13:00左右出现,而细胞液浓度(CSC)的最大值出现在14:00～15:00。土壤水分与Tr、Pn、Gs呈极显著正相关,而与CWSI、冠气温差和CSC呈极显著负相关。此外,气象因素对冬小麦生理指标的影响程度会随着土壤水分状况而发生变化,生理指标与环境因子的逐步回归结果表明,土壤水分和光合有效辐射是影响冬小麦生理指标最主要的环境因子。     

潮河山区人工林树干液流特征及其对气象因子响应

【目的】探究潮河山区人工林树干液流与气象因子间的响应关系。【方法】通过热扩散探针法(TDP)对河北省丰宁县达袋沟控制站内生长季(5—10月)人工林(落叶松、油松和沙棘)树干液流速率进行了监测,并同步监测气象因子,研究人工林液流速率变化特征及其与气象因子的关系。【结果】(1)典型晴天落叶松、油松和沙棘各月份树干液流呈“昼高夜低”的单峰型曲线。各树种雨天树干液流较同期晴天明显降低,沙棘液流速率较其他树种更快且更易受降水影响。(2)小时尺度上落叶松、油松、沙棘液流速率与大气温度(T_a)、饱和水汽压差(VPD)、太阳净辐射(R_n)和风速(W)正相关,而与降水量(P)和空气相对湿度(R_h)负相关。R_n是影响树干液流的最重要因素,VPD、T_a、R_h对其影响次之。(3)日尺度上落叶松、油松、沙棘液流速率日均值分别为2.78、1.44、5.27mL/(cm²·h),其中R_n、VPD、T_a为主要影响因子。(4...     

层状红壤水分入渗特征试验与模拟

认识土壤结构对土壤水分运移影响是提高土壤水分利用效率和控制面源污染的重要基础.以容重为1.35和1.55 g/cm³的均质土及其组成的上松下紧层状土壤结构为对象,采用室内土柱恒定水头水分入渗试验和模型模拟相结合的方法,分析不同土层结构的水分入渗过程及水分再分布特征.结果表明,上松下紧的层状土壤积水入渗速率过程可明显分为上层入渗阶段和下层入渗阶段; 与均质土相比,层状土轻微降低了上层的入渗速率和提高了下层初始速率,但对下层的稳定入渗率影响不大.层状土壤可显著提高上层土壤含水量,且水分再分配过程在界面处发生了突变.采用HYDRUS-1D模型模拟层状土壤入渗水分再分布,直接组合均质的土壤水力参数模拟效果较差,需要对进气吸力进行参数优化.研究成果可为红壤地区土壤水分管理和污染防治提供理论支撑.     

东风渠灌区土壤水热环境及气象影响因子的响应研究

土壤水热环境对作物生长有着重要影响,为了确定东风渠灌区土壤水热变化特征及其气象影响因子,对灌区土壤温度和水分数据进行了为期一年的观测,利用变异系数Cv和Pearson相关法对灌区土壤水热数据进行了处理分析,结果表明：(1)土壤温度在夏季偏高,各层土壤温度表现为：表层土壤>深层土壤;冬季偏低,各层土壤温度表现为：表层土壤<深层土壤;在雨季时,土壤水分波动较大,值相对较高,一定程度上反映了各层土壤持水能力的高低：40 cm>20cm>60 cm>10 cm;(2)晴天土壤温度波动一般大于雨天,而雨天发生有效降水时,其土壤水分波动大于晴天;(3)非雨天,空气温度与土壤温度（正相关）、土壤水分（负相关）相关性最好;雨天,土壤温度与相对湿度相关性最好（正相关）,雨天土壤水分与空气温度相关性最好（正相关）,气象因子对土壤水热的影响随土壤深度增加,逐渐递减。研究成果对于完善灌区土壤水热变化理论,对灌区农业生产活动中土壤水热管理具有重要意义。     

2000-2015年中国草地生态系统水分利用效率时空特征及其对气候要素的响应

通过引入土壤水分胁迫因子改进PML-V2遥感估算GPP-ET耦合模型,基于改进的模型估算了中国2000-2015年草地生态系统总初级生产力GPP和蒸散发ET,并进一步计算了水分利用效率WUE.采用趋势分析和偏相关分析方法,探讨了WUE的时空变化规律及其对气候要素的敏感性.结果表明:改进后的模型模拟结果在与通量站数据比较...     

陕西关中地区降水对环境因子变化的响应特征研究

在全球气候变化的背景下,探寻和建立降水与环境因子之间的关系,可以为降水、变化环境定量化预测研究建立理论和方法基础,兹分析了陕西关中地区主要县市的温度、日照时数、风速和空气相对湿度4个环境因子与不同频率的降水间的影响与响应特征。结果表明,温度因子变化对25%、50%、75%频率的降水影响最为显著,降水对相对湿度的响应程度紧随其后,且相对湿度对5%频率的丰水情况影响更为显著。而日照时数对于各频率的降水影响也较为显著;各频率的降水,对风速的作用和影响关系均表现为不显著。表明较高的温度、相对湿度和较大的日照时数将有利于关中地区降水的丰沛化。研究结果可为揭示关中地区环境变化的特性,进一步为生态环境建设和水资源合理开发利用研究提供依据。     

不同植被下黏质红壤水分特征曲线研究

为分析不同植被下黏质红壤的持水、释水及孔隙特性,用离心机法测定了鄂南一个典型红壤坡地的8种植被地块(3种树龄的杉树、茶树、红叶石楠、无患子、油菜、桂花树)4个深度(20、40、60、90 cm)的土壤水分特征曲线,进而计算了土壤不同孔隙度,用Van Genuchten模型(VG模型)拟合水分特征曲线数据,同时获得土壤比水容量曲线。结果表明:①VG模型能够较好地拟合黏质红壤的水分特征曲线,决定系数R~2在0.981 4～0.999 4之间;②土壤持水能力的变化主要出现在低于500 kPa的土壤水吸力范围内,土壤释水过程大多发生在低吸力范围内(0～500 kPa)。试验坡地的土壤总孔隙度是40.4%～47.0%,其中毛管孔隙度约为39.2%,而有效孔隙度仅为15.0%左右,因此土壤水分有效性整体较差;③持水能力最好的是茶树、大杉树和小杉树3个地块,多数地块的表层土壤较深层土壤有更好的排水能力,但深层土壤的持水能力强于表层土壤。研究坡地的土壤虽然属于同一种类型土壤,但不同植被、不同深度的土壤持水能力、释水特性及水分有效性存在一定差异,在分析红壤坡地水分动态分布规律时应考虑在内。     

滇山茶茎流特征及其气象影响因子

为了深入了解茶花茎流特征这一重要生理指标,对滇山茶茎流及同期气象因子进行了1年的连续观测,利用相关分析法和错位对比法研究滇山茶茎流与气象因子的关系和茎流对气象因子的滞后情况.结果表明:茶花在夜间存在茎流现象,在11:00-17:30期间存在午休现象,夏季茶花茎流约6:15启动,8:00达到第1个峰值,春秋次之,冬季最晚.滇山茶茎流通量曲线在晴天呈现双峰型,茎流与温度和相对湿度相关性最好,雨天茎流通量曲线呈现多峰型,茎流与温湿度相关性较好,晴天和雨天茎流与气象因子存在时滞现象;得出结论:日出时间的季节性差异,可能导致夏季茎流启动最早,冬季最晚;滇山茶茎流形态曲线在晴天和雨天存在差异,这种差异可能是由于晴天和雨天的太阳辐射、相对湿度和空气温度的差异所导致;不同强度的太阳辐射对滇山茶的茎流具有不同的影响,晴天和雨天下空气温度、相对湿度与茎流表现出较好的相关性;茶花茎流与太阳辐射存在明显的时滞现象,结合其他气象因子对茎流的影响,建立了茎流的多元回归模型.     

水分及气象因子对梨枣树茎液流影响的研究

利用热脉冲技术监测梨枣树茎液流,同步利用自动气象站监测的气象资料,研究梨枣树在不同水分处理下的茎液流变化规律及其对不同环境因子的响应,结果表明,各因子相关次序:在晴天,土壤水分>日最高温度>日平均温度>太阳净辐射强度;而在阴天:日最高温度>日平均温度>土壤水分>太阳净辐射强度;多元线性回归分析,确定出茎液流流量与各环境因子间达到显著水平。     

岩溶山区土壤水的地球化学特征及其与土壤环境的关系

对2015年所采集的0~20 cm、20~40 cm土壤水样品和对应的土壤样品进行了测试分析,运用灰度关联和典范对应分析的方法研究了岩溶峰丛山区土壤水的地球化学特征及其与土壤环境条件的关系。结果表明:岩溶峰丛山区土壤水地球化学性质及其对应的土壤环境指标均存在不同程度的空间异质性,其中土壤水和土壤中的p H值变异系数在2.48%~10.44%,变异最小;除了镁离子和氯离子,土壤水的其他地球化学指标的变异系数均表现为0~20 cm大于20~40 cm,20~40 cm土壤水地球化学性质更为稳定。土壤水的HCO-3、Ca2+、SO2-4浓度是影响土壤水地球化学特征的主要因子,且HCO-3起到主导作用。典范对应分析结果显示,不同的土壤水地球化学性质与土壤环境因子关联性差异明显,影响土壤水地球化学特征的主要土壤环境因子中的全钾含量、交换性镁含量、有效锌含量、0.2~2.0 mm粒径和0.002~0.020 mm粒径的土壤颗粒等因子对土壤水中的Mg2+浓度、HCO-3浓度、p H值影响较大,有效铜含量、胡敏酸含量、胡敏素含量主要影响土壤水中Na+浓度、K+浓度,而速效钾含量、土壤含水率、小于0.002 mm粒径机械组成等土壤因子则主要是通过Na+浓度、K+浓度、Cl-浓度、SO2-4浓度等指标影响土壤水的地球化学特征。     

红壤地区典型农田土壤饱和导水率及其影响因素研究

研究了湖南祁阳红壤地区旱地、水田的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响状况。结果表明:原状土的饱和导水率变化于44.8×10-4~1.94×10-4cm/s之间,扰动土的饱和导水率变化于2.59×10-4~1.09×10-4cm/s之间;同一水稻土剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率与土壤的主要物理性质之间存在着一定的相关性。通过SPSS统计软件分析显示,土壤容重是影响饱和导水率的最主要因素,而其它如有机质含量和粘粒含量等因素也有着一定的影响。     

黑土区水稻光合物质生产特性对耗水过程的响应

为了探究黑土区水稻光合物质生产特性对耗水过程的响应规律,于2017年在黑龙江省水稻灌溉试验站的蒸渗仪内进行了水稻耗水试验。采用U_7(7~6)均匀试验设计,解析了各生育时期耗水量(ET_1～ET_6,分别表示分蘖前期、分蘖中期、分蘖后期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期耗水量)对水稻光合物质生产特性的影响。结果表明:ET_1、ET_6对水稻成穗率影响不显著,ET_2～ET_5对水稻成穗率有显著影响,其影响由大到小依次为ET_4、ET_5、ET_3、ET_2;ET_3与叶面积指数呈显著正相关;叶片光合势对ET_4的响应最为敏感;ET_3与有效叶面积率呈显著正相关,ET_4与有效叶面积率、高效叶面积率的正相关关系达显著水平(P0.05);ET_5与阶段最大干物质积累量及群体生长速率呈显著正相关;ET_1、ET_3和ET_6对茎鞘物质输出率影响不显著,ET_2、ET_4和ET_5对其影响达显著水平(P0.05),其影响由大到小依次为ET_5、ET_2、ET_4;对于茎鞘物质转化率,ET_1、ET_4对其影响不显著,其他时期耗水量对其影响达显著水平(P0.05),其影响由大到小依次为ET_5、ET_6、ET_3、ET_2,ET_3对茎鞘物质转化率的影响为负效应;叶片气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量与净光合速率均存在线性关系,胞间CO_2浓度与净光合速率呈二次函数曲线关系;叶片叶绿素含量、净光合速率对ET_4、ET_5的响应关系均达极显著水平(P0.01),ET_3对净光合速率存在显著负效应。     

寒地黑土区水稻耗水特性及其对水分利用效率的影响

为了探究寒地黑土区水稻耗水特性及其对水分利用效率的影响,于2017年在黑龙江省水稻灌溉试验站的蒸渗仪内进行了水稻耗水试验。采用U_7(7~6)均匀试验设计,分析了各生育期水稻生育阶段、昼夜间及逐时耗水量的变化特征,明确了各生育阶段耗水量对产量及生物量水分利用效率的影响。结果表明:拔节孕穗期各处理耗水量及耗水模系数均值最高,分别为77. 25 mm、23. 09%;水稻各处理昼间、夜间耗水量总体呈现低-高-低的变化趋势,抽穗开花期昼、夜间耗水量均值达到最大,为6. 32、0. 76 mm/d;分蘖前期、分蘖中期水稻昼间耗水特征呈倒V形曲线,耗水量高峰出现在12:00—13:00;分蘖后期至乳熟期呈M形曲线,耗水量高峰分别出现在11:00—12:00、13:00—14:00,乳熟期首个耗水量峰值相对提前,为10:00—11:00;阶段耗水量对水分利用效率(WUE)的直接作用和对R~2总贡献排列一致,由大到小依次为抽穗开花期耗水量(ET_5)、分蘖中期耗水量(ET_2)、拔节孕穗期耗水量(ET_4)、分蘖后期耗水量(ET_3)、乳熟期耗水量(ET_6)、分蘖前期耗水量(ET_1);分蘖后期、乳熟期耗水量对WUE存在直接负作用,阶段耗水量对WUE影响决定系数较大的变量由大到小依次为ET_5、ET_4×ET_5、ET_2×ET_5、ET_2、ET_4;抽穗开花期生物量水分利用效率(SWUE5)与水稻产量及WUE均呈显著正相关,分蘖前期至抽穗开花期耗水量对SWUE5的影响由大到小依次为ET_5、ET_4、ET_3、ET_1、ET_2。该研究结果可为深入研究黑土区水稻耗水特性、水分利用规律及水稻节水高效生产提供依据。     

小型红壤坡面土壤含水率时空特性研究

为了探索小型红壤坡面土壤含水率的时空分布规律,在桂林市雁山镇平均坡度14°、坡长12 m、宽度5 m的红壤坡面布设14个观测点,分别对0~60 cm土深的6个土层进行了为期1 a的土壤含水率观测,并用统计学方法及时间稳定性概念进行了分析。结果表明,随着土壤深度的增加,各土层平均土壤含水率总体逐步上升,各土层含水率变异系数的均值总体逐步减小,各土层的含水率更加均匀;随着平均含水率的增加,各土层含水率的波动幅度先增大后减小;不同坡位的土壤含水率在干湿2季表现出不同的特点,湿季0~10 cm土层的含水率为下坡位中坡位上坡位,其余土层均表现为上坡位中坡位下坡位,干季0~10 cm土层含水率沿坡位的变化特点与湿季相同,而其余土层未表现出相同的规律。在时间特性上,红壤坡面土壤含水率与降雨量及降雨频次的关系密切,气温和空气湿度也是影响含水率的重要因素;随着土层的加深,土壤含水率的时间稳定性增强;除0~10、40~50 cm土层外,全序列所得时稳最强点对土壤平均含水率的代表性优于其他序列,干季序列所得各点的时间稳定性指数与全序列更为接近,同时干季序列所得时稳最强点对土壤平均含水率的代表性也明显优于湿季序列;植被根系对含水率的时间稳定性有一定影响,40~50 cm土层植被根系最多,使得全序列所得时稳最强点对所在土层平均含水率的代表性较差。     

不同施肥处理红壤水肥耦合效应的研究

对湖南红壤地区不同施肥处理氮磷钾(NPK)、氮磷(NP)、氮(N)、空白(CK)和有机肥氮磷钾配施(NPKOM)小区中硝态氮、铵态氮、速效磷3种速效养分与土壤水分的耦合作用进行了研究,结果表明,未施有机肥的氮磷钾(NPK)、氮磷(NP)、氮(N)、空白(CK)4个处理土壤中硝态氮、铵态氮和速效磷与土壤含水率均呈极显著负相关关系(n=112;P0.01);有机肥与氮磷钾配施处理(NPKOM)土壤中硝态氮、铵态氮和速效磷3种速效养分与土壤含水率也呈极显著的负相关性(n=40;P0.01)。研究区土壤水分和速效养分存在着较好的耦合作用;而增施有机肥可以改善土壤的团粒结构和理化性质,更有利于水肥的耦合作用。     

Cl~-随水分在不同体积质量红壤中的迁移特性及再分布

采用一维垂直入渗法(相同入渗水头、含有相同质量分数的氯离子),研究不同红壤体积质量条件下水分及溶质在红壤中的垂直迁移和再分布规律,记录土柱湿润锋等指标的变化,并测定入渗结束后及24 h后土壤中的土壤含水率及含Cl-量。结果表明,土壤的入渗能力易受到土壤体积质量的影响,相同入渗时间,体积质量越高,湿润距离越小,在入渗500 min后体积质量对入渗率的影响减小,不同体积质量的土壤达到稳定入渗率的时间不同。入渗结束后及再分布24 h后Cl-的质量锋溶质锋面总是滞后于湿润锋,Cl-的向下迁移与水分向下入渗受到体积质量的影响相同;再分布过程中,土壤中的Cl-受到向下运动水分的淋洗。     

黑土区玉米穗质量与影响因素的联合多重分形研究

为揭示黑土区玉米穗质量与影响因素相互关系的尺度效应,在分析玉米穗质量与影响因素空间变异的基础上,利用联合多重分形方法研究玉米穗质量与影响因素的多尺度相关性。结果表明:研究区玉米穗质量的变异程度为中等,茎粗的变异程度随时间变化由中等变为弱变异,其他影响因素的变异程度为弱变异;玉米穗质量与影响因素的空间相关范围介于7.15~66.51 m;玉米穗质量、叶绿素含量、土壤容重、土壤粒径分布体积分形维数具有强烈空间相关性,茎粗、土壤含水率、土壤饱和含水率具有中等空间相关性;单一尺度上茎粗和叶绿素含量对玉米穗质量的空间变异性有显著影响,多尺度上叶绿素含量、土壤粒径分布体积分形维数、茎粗、土壤含水率对玉米穗质量的空间变异性有显著影响;玉米穗质量与土壤特性、不同时期作物生长指标的多尺度相关程度绝大部分都大于单一尺度上的相关程度;随取样时间变化,玉米穗质量与茎粗在单一尺度和多尺度上的相关程度均先增后降,但开始降低的时间不同。     

西南喀斯特地区土壤饱和导水率及其影响因素研究

通过对西南喀斯特地区典型土壤的饱和导水率的分析,研究了喀斯特地区不同植被退化类型下土壤的饱和导水率及其影响因素。结果表明,西南喀斯特地区不同植被退化类型下土壤的饱和导水率存在着明显的差异,原状土表层饱和导水率在27.2×10-4~50.8×10-4cm/s之间,一般未经人为干扰的原始森林土壤饱和导水率>人为干扰形成的灌丛土壤>农业用地;在土壤剖面中自上而下饱和导水率明显降低;扰动土壤表层饱和导水率在0.27×10-4~1.53×10-4cm/s之间,明显低于原状土壤,仅为原状土壤的0.9%~3.0%。喀斯特地区影响土壤饱和导水率的主要因素有土壤容重、土壤孔隙度、土壤有机质含量、土壤质地等。主成分分析结果表明,影响原状土饱和导水率的主要因素为土壤质地和土壤孔性,而土壤孔性是影响扰动土壤导水率的主导因素。     

区域土壤水分监测点布设方式探讨

试验在面积为32 km2的封丘潘店乡进行,共布设39个测点,采用烘干法测定土壤含水率来确定合理监测点,通过19次土壤水吸力的监测数据分析得到时间稳定点,并与传统均匀布点进行比较。结果表明,采用时间稳定点作为土壤水吸力的监测点,无论对于研究区平均土壤水吸力值的表征,还是对于其它未布设监测点区域土壤水吸力状况的预测,误差均小于传统的均匀布点方式。为今后墒情监测网的布设提供了一定的参考依据。