黄土塬区苹果树干液流特征

应用热扩散式树干茎流计（TDP）于2012年7~10月对黄土塬区长武县苹果树干液流速率进行了连续测定,分析了气象因子、土壤含水率等多个环境要素对树干液流的影响。结果表明,在晴天和阴雨天苹果树干液流速率变化均呈明显的昼夜变化单峰曲线,晴天液流启动早,停止晚,液流速率大;阴雨天液流启动晚,停止早,液流速率小。苹果树干液流速率与太阳辐射、水气压差、大气温度和相对湿度呈显著正相关,与空气相对湿度呈显著负相关,晴天条件下液流速率与各气象因子的相关关系比阴雨天条件下显著,且均可用线性表达式来估算。在不同的土壤水分环境条件下,苹果树干液流速率变化差异很大。水分胁迫条件下,全天液流速率水平较低,反映其蒸腾水平低;而水分充足条件下,液流速率的变化过程为一宽峰曲线,维持较高液流速率的时间较长,全天蒸腾水平高。     

秦岭华北落叶松人工林耗水规律与环境因子关系研究

以不同林龄(幼龄、中龄、老龄)华北落叶松为研究对象,依托国家级森林生态系统定位观测站,连续5年采用热扩散式茎流计法(树木蒸腾)和称重法(土壤蒸发)对华北落叶松土壤蒸发与植被蒸散耗水及其环境因子进行定量监测,定量分析蒸腾、蒸发等各蒸散的强度与环境因子的关系。结果表明:2012-2017年不同林龄土壤蒸发量和蒸腾耗水量均呈"几"字形变化规律,在7-8月达到最大,4-6月呈急剧增加趋势,9月以后有所降低;当土壤含水量18%,地被植物并不抑制土壤水分的蒸发;当土壤含水量18%,地被植物抑制了土壤水分的蒸发;土壤蒸发量与土壤温度和土壤含水量均呈显著的正相关。相关性分析表明林木蒸腾强度与土壤含水量、太阳辐射强度、土壤温度呈正相关,即华北落叶松林木蒸腾强度随各环境因子变量值的增加而增加;然而,林木蒸腾强度与自身属性(冠幅、胸径、株高)呈负相关关系,即随着林木的生长,其蒸腾作用受到了一定的抑制。综合分析表明:影响华北落叶松耗水最直接的因素是土壤水分含量,当土壤含水量较小时,华北落叶松首先满足自身对于土壤水分的需求。     

基于冠层温度的水稻关键生育期缺水诊断

以船行灌区水稻为试验作物,在2014年7-10月水稻生长发育的分蘖期、拔节孕穗期、开花结实期等3个关键期进行水稻需水试验,研究水稻冠层温度、大气温度与土壤含水量的关系,提出作物缺水诊断方法.研究结果表明:冠层温度晴天变化趋势随气温变化差异较大,阴雨天与大气温度差异不大,这与晴天水稻蒸发蒸腾强度高而阴雨天蒸发蒸腾强度低有关;抽穗开花期冠气温差在午间呈现正值,其他时间大多为负值,而成熟期冠气温差基本为正值且午间最大;通过水稻拔节孕穗期和开花结实期间冠气温差和对应时段内土壤适宜含水率上下限的对比,确定直播和插秧稻在拔节孕穗期的冠气温差上限达到1.5 ℃时,在开花结实期冠气温差上限分别超过2.4 ℃和2.5 ℃时,土壤水分已达胁迫水平,应对水稻进行灌溉.通过监测冠层温度,可以便捷地获取水稻缺水状况.     

基于大型蒸渗仪的1年2作滴灌小麦-玉米耗水特征

利用大型称质量式蒸渗仪,分析了滴灌条件下小麦-复玉米蒸散耗水过程。结果表明,中等灌水条件下,滴灌小麦-玉米蒸散耗水总量为777.93mm,其中小麦耗水占45.8%,玉米耗水占54.2%,小麦拔节期和抽穗期耗水量为188.03mm,占1年2作耗水总量的24.2%,玉米拔节期和抽雄期耗水量为235.42mm,占1年2作耗水总量的30.26%;1年2作滴灌小麦-玉米全生育期平均耗水强度为4.25mm/d,其中小麦、复播玉米平均耗水强度分别为3.93、4.57mm/d。不同天气状况下玉米蒸散耗水强度的差异大于小麦,玉米蒸散日变化具有明显"午休"现象。滴灌小麦-玉米受各气象因子的影响不同,春小麦和夏玉米蒸散强度与各气象因子的相关性分别表现为净辐射相对湿度30cm土壤水分总辐射光合辐射日平均气温风速和相对湿度光合辐射净辐射30cm土壤水分总辐射风速日平均气温。     

环境因子对温室甜瓜蒸腾的驱动和调控效应研究

为探明温室环境对甜瓜蒸腾的驱动和调控机理,以土壤相对含水率、空气温度、相对湿度和光辐射量为试验因素,按四因素五水平二次回归正交旋转组合设计,测定了不同环境因子组合下甜瓜叶片蒸腾速率和气孔导度。利用水量平衡法控制土壤含水率,用Li-6400型光合仪叶室控制温度、相对湿度和光辐射量,定量分析了瞬时尺度上土壤和气象环境因子对甜瓜叶片蒸腾速率影响的的主效应、单因子效应、边际效应和交互作用,建立了环境因子驱动的蒸腾速率模型。研究结果表明:除相对湿度外,土壤相对含水率、空气温度和光辐射量对蒸腾速率均为正效应,其中土壤相对含水率和空气温度的单因子效应趋近线性函数,光辐射量和相对湿度的单因子效应分别为开口向上和向下抛物线函数;土壤相对含水率和空气温度的边际效应随编码值的递增变化较平缓,且在试验编码范围内均为正效应,光辐射量和相对湿度对蒸腾的边际效应随编码值的增加分别呈显著递增和递减趋势,其正负效应临界编码值分别为-0.69和-1.49;环境因子对蒸腾的影响存在交互作用,表现为协同促进或拮抗调控作用,大气水汽压亏缺是环境影响蒸腾的重要中转因子,在瞬时尺度叶片蒸腾的调控中起主导作用。     

环境因子对温室番茄苗期生长与生理特性的影响

在夏季玻璃温室内,进行了环境因子对番茄苗期生长与生理特性影响的试验,分析了环境因子(土壤含水量、太阳辐射、空气温度、空气相对湿度等)的变化对番茄苗期的影响.试验表明: 温室内太阳辐射、空气温度以及相对湿度的变化对番茄苗期的茎流量有着显著的影响,14:00时左右,茎流量达到最大;灌溉下限为田间持水量的80%时,番茄苗期长势最好.     

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。     

苹果树液流变化规律研究

利用液流传感器(sapflowsensor)监测苹果树液流,并用自动气象站和土壤水分测定仪(TRIME-FM)对气象因素和土壤水分进行同步监测。分析了苹果树液流日变化和日际变化与太阳辐射强度的关系、苹果树液流Tr与参考作物蒸发蒸腾量ET0的相关性,以及Tr/ET0和100cm深的平均土壤相对含水率AW的关系。运用回归分析方法建立了液流通量与气象因子间的经验公式,并比较了预测值与实测值。其结果表明:液流变化曲线与太阳辐射的变化曲线较一致,太阳辐射是果树液流的首要影响因子;Tr和ET0变化曲线相似;相对含水率越大,Tr/ET0的值越大;反之越小;用经验公式预测的液流值与实测值相比较,二者最大相差10.13%,最小相差3.45%。     

黄土丘陵区旱作枣树规格与枣林耗水量关系研究

以枣树为研究对象,通过对自然生长枣林与矮化密植枣林、截干枣林、极端矮化的枣树及不同修剪强度枣林土壤水分进行监测,采用水量平衡法分析上述情况下枣林耗水特点及枣树水分利用效率。结果表明:自然生长枣林每年在土壤中耗水量较矮化密植枣林大6.54 mm,耗水深度较矮化密植枣林大13.3 cm,水分利用效率最小,2014、2015年分别为2.1、1.8 kg/m~3;12龄枣林实施截干处理3年,其林下土壤水分恢复深度达460 cm,每年恢复深度达153.3 cm,是形成干层速度的3.41倍;极端矮化枣树规格降低1/2,其耗水量为同龄枣林的25%,水分利用效率是同龄枣林的1.26倍;枣树不同修剪强度与其蒸腾耗水关系紧密,随着修剪强度加大枣树蒸腾耗水量减小,林下土壤含水率可提高。研究显示,枣林可以通过对枣树规格的缩小来实现枣林耗水量及水分利用效率的调控,黄土高原半干旱区年降水量波动较大,确定当地适宜修剪强度指标时,建议参考多年平均降水量来制定。     

温室环境因子驱动甜瓜水分传输机理分析与模拟

利用人工气候室控制空气温度、相对湿度和光合有效辐射量,根据水量平衡法控制土壤含水率,按照四因素五水平的二次回归正交旋转组合设计,对甜瓜蒸腾量进行模拟,并探讨各因子调控水分传输的机制。基于Jarvis模型建立环境因素驱动的多元非线性气孔导度模型,结合水汽扩散原理建立蒸腾量模型,模型预测精度良好。探究因素交互作用及其耦合调控效应,结果表明:除相对湿度对蒸腾表现为抑制作用,土壤含水率、空气温度和光合有效辐射均对蒸腾具有促进作用;土壤含水率与空气温度的单因素效应相似,随因素水平增加,蒸腾量线性升高;光合有效辐射量驱动蒸腾的单因素效应为开口向下的二次函数,当因素水平超过阈值后,蒸腾量逐渐下降。环境因素在驱动和调控蒸腾过程中均存在密切耦合和反馈效应,土壤含水率与温度对蒸腾调控的耦合效应趋近于平滑曲面,蒸腾量随两因素水平的升高而升高,在试验水平内两因素对蒸腾表现为协同促进效应;空气相对湿度减弱了水汽扩散驱动力,进而抑制温度和土壤含水率对蒸腾的驱动作用,且这种抑制作用随相对湿度的升高而更明显。     

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.     

西北干旱地区葡萄园作物耗水规律研究

通过大田试验,分析土壤蒸发、作物蒸腾和总耗水的变化。结果表明,葡萄园土壤蒸发、作物蒸腾和总耗水平均日变化均呈"钟型"曲线;全生育期葡萄园耗水420 mm,其中土壤蒸发量193 mm,占46%,作物蒸腾量227mm,占54%;日均总耗水、土壤蒸发和作物蒸腾分别为2.32、1.08、1.24mm/d。微型蒸渗仪结合茎流计测定的耗水与涡度相关仪测定的在小时和日尺度上均比较接近,差异不足10%;灌溉和降雨使土壤蒸发加剧,作物蒸腾对灌溉的响应滞后于土壤蒸发,而对降雨无明显响应。     

西北旱区苹果树茎干直径变化规律及其对环境因素的响应研究

以西北旱区苹果树为试验材料,利用植物生理环境监控系统对果树茎干直径变化及太阳辐射,大气温度,相对湿度,风速等环境因素进行了连续同步监测,对果树茎干直径昼夜变化、不同天气条件下的直径日变化及不同生长阶段茎干直径与环境因素的关系进行了研究.结果表明:苹果树茎干直径变化日过程呈现出明显的昼夜变化规律,茎干直径白天收缩,傍晚、夜间复原或膨胀;不同天气条件下,茎干直径收缩幅度有明显差异,晴天茎干直径日最大收缩量最大,阴雨天最小;果树生长过程中,茎干直径变化主要受太阳辐射与空气水汽压差的影响.     

黄土高原生态脆弱地带植被恢复水资源承载能力

本文以黄土高原生态脆弱地带典型人工成林为研究对象,定位观测了林地树木蒸腾、土壤蒸发及土壤水分状况等,分析评价了土壤水分特征,提出了植被恢复初植密度及其动态调控方案。结果表明：测定的林分在植被生长季节内,丰水年土壤贮水量总体为盈余,100cm以上土层水分补充明显,100cm以下土层水分一般呈负增长;平水年的同期降水不能满足林地蒸散消耗;枯水年土壤水分明显亏缺。以多年平均降水量为标准,河北杨、小叶杨、山杏、山桃、柠条和沙棘6种林分稳定密度应分别为：196、332、332、872、757、1438株（丛）／hm^2,初植密度（以株数保存率65％核算）应分别为：302、511、511、1342、1165、2212株（丛）／hm^2。研究区植被恢复造林密度过大是造成土壤水分亏缺、植被生态效益和经济效益难以发挥的重要因素。根据水资源承载力合理确定林分密度能够实现植被生态功能持续发挥、群落稳定演替进而改善生态环境、促进可持续发展的作用。     

柑橘园区红壤水分特征及其对环境气象因子的响应

借助气象自动观测站、土壤水分监测仪等,对柑橘园区2003~2004年内大气总辐射、大气反辐射、大气净辐射、紫外辐射、光合有效辐射、红壤热通量、2 m高度的风速2、m高度的空气温度、2 m高度的空气相对湿度、降水量和日蒸散量等气象环境因子和30 cm土层红壤含水量连续监测分析,发现园区红壤含水量呈现明显的季节性变化,即冬春季高而夏秋季低。红壤水分与气象环境因子中的大气净辐射、紫外辐射、红壤热通量、降水量、2 m高风速和2 m高空气相对温度等达到显著相关。     

半干旱黄土区典型林地土壤水分消耗与补给动态研究

通过对半干旱黄土丘陵沟壑区几种典型林地生长季土壤水分进行动态监测,研究不同林种对土壤水分消耗和补给的影响。结果显示,土壤总含水率大小依次为草地、沙棘、河北杨、油松、山杏,并且这一次序主要来源于120 cm深度(相对稳定层)以下的差异;不同林地及草地土壤含水率季节变化表现基本一致,3—8月波动下降,8—10月持续上升;各林地及草地土壤水分在0~60 cm内变化活跃,60~120 cm内由上至下逐渐趋于稳定,120~200 cm内保持相对稳定;林种、土壤深度、月份3种因素单独作用和交互作用均造成土壤水分差异显著;水分补给期后各林地土壤水分仍处于一定亏缺状态。     

塔里木灌区膜下滴灌棉田土壤水分动态与耗水特性

土壤水分条件是棉花生长和发育的重要因素。为了研究塔里木灌区膜下滴灌棉田土壤水分特征,于2014年4月18日至10月31日采用中子仪对膜下滴灌棉田0~120cm土壤水分进行观测,分析了不同生育期土壤含水率的时空变化,采用水量平衡原理计算了膜下滴灌棉田耗水量。结果表明:4月中旬到7月中旬为土壤水分稳定期,7月中旬到8月底为土壤水分剧烈变化期,8月底到10月底为缓慢消耗期;0~20cm为土壤水分活跃层,20~60cm为土壤水分次活跃层,60~120cm为土壤水分稳定层;灌溉入渗水主要分布在0~40cm;膜下滴灌棉田苗期、蕾期、花铃期、吐絮期的耗水强度分别为0.63、2.62、7.01、0.71mm/d。     

温室环境-作物湿热系统CFD模型构建与预测

以栽有番茄的Venlo型两连栋玻璃温室为研究对象,对作物蒸腾和土壤蒸发与室内外环境因子之间的关系进行了分析。在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合多孔介质模型,构建了求解温室环境〖CD*2〗作物湿热系统的CFD数学模型,并对边界条件的设置进行了探讨。采用Fluent软件对不同天气条件和种植密度温室内温度分布模式进行了3-D数值模拟与预测。结果表明：室内温、湿度模拟值与实测值平均相对误差分别为5.7%和2.1%,CFD模型有效,边界设置合理。晴天室内作物区平均温度较阴天时高1.6℃左右,相对湿度约低3%,太阳辐射对温、湿度分布有影响;双密度栽培作物区温度较单密度高0.8℃,相对湿度高19%。温室背风侧温、湿度略高于迎风侧,作物区温、湿度分布比较均匀,作物和土壤腾发作用对室内温、湿度分布有影响。     

不同灌水次数对枸杞土壤水分动态变化规律的影响研究

利用时域反射仪,对不同灌水次数下土壤含水量的变化进行了研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水量随深度变化的特征。结果表明：土壤含水量变化的深度一般在0-100cm内,尤其0～60cm土层变化尤为激烈,在100～180cm范围内各处理土壤水分变化不明显,按枸杞土壤水分运移规律将0～180cm土层进行划分,土壤湿度垂直分布分...     

不同时间尺度下杨树人工林液流密度特征

以北京大兴区榆伐镇大兴林场沙地杨树人工林107欧美杨为研究对象,运用热扩散法(TDP)并结合HOBO自动气象站,对树干液流和林内环境进行连续定位观测。结果表明,夜间杨树液流密度差异不明显,而白天差异较大,液流密度日变化主要以单峰曲线为主,典型晴天下连日变化均值为5.61cm3/(cm2.h);不同天气状况下液流密度变化为晴天(15.18cm3/(cm2.h))>阴天(10.65cm3/(cm2.h))>雨天(4.78cm3/(cm2.h));不同月份液流密度变化均呈单峰曲线变化;季节尺度表现为夏季(13.44cm3/(cm2.h))>秋季(11.47cm3/(cm2.h))>春季(6.8cm3/(cm2.h))。杨树是华北地区和北京市适宜的树种,建议展叶期适量灌溉,蒸腾高峰期和停滞期勿灌溉,以减缓耗水。