不同灌水处理对小桐子生长及蒸散耗水特性的影响

为了探讨不同灌水处理对小桐子生长及蒸散耗水特性的影响,文中开展了小桐子5个灌水处理(W1:(0-20%)θf,W2:(20-40%)θf,W3:(40-60%)θf,W4:(60-80%)θf,W5:(80-100%)θf)的盆栽试验。结果表明:与高水处理W5相比,水分处理为W1、W2、W3和W4时小桐子的株高、叶干重、叶面积、根系干重和总干重均有不同程度的降低,蒸腾量和蒸散量也相应降低。各种处理下小桐子蒸散量的日变化与环境中气象因子关系密切。W1处理下小桐子水分胁迫严重,不利于其生长;W3处理较W5节约灌溉用水达40%,小桐子生长并没有受到明显影响,而蒸腾量和蒸散量却显著下降,水分利用效率最高,节水效果明显,抗旱性显著提高。     

塔里木盆地水面蒸发量的实验研究

本文根据阿克苏水平衡站 1 999年至 2 0 0 2年非冻结期 ( 4月至 1 0月 ) 2 0 m2蒸发池水面蒸发量及常规气象观测资料 ,探讨了水面蒸发量与气象要素的关系 ,并用灰色关联度分析法分析了各气象要素对水面蒸发的影响程度 ,建立了计算水面蒸发量的经验公式 ,结果表明( 1 )气象要素对 2 0 m2蒸发池旬平均水面蒸发量的影响程度从大到小的排列顺序为饱和水汽压差、气温、风速、水面温度、相对湿度差、气压、空气饱和差、实际水汽压 ;( 2 ) 2 0 m2蒸发池旬平均水面蒸发量与饱和水汽压差、空气湿度饱和差、气温、水面温度、风速、水汽压成正比关系 ;而与气压、相对湿度成反比关系 ;( 3)所有回归方程都达到极显著水平 ,可供塔里木盆地缺测资料地区选用。     

基于称重法对影响蒸发蒸腾量的主要气象因子研究分析

通过模拟实验采用称重法测定了不同时间尺度下的蒸发皿水面蒸发量与充分灌水条件下植物蒸腾耗水量,同时监测对应时段影响蒸发蒸腾量变化的的气象因子。通过Pearson相关分析法与偏相关检验对蒸发蒸腾量与气象因子间的相关性进行了分析,同时在此基础上,对相关性较高(在α=0.01水平上极显著相关且通过偏相关筛选)的几个主要气象因子与水面蒸发量、植物潜在蒸发蒸腾量变化过程间的相关关系进行了多元非线性拟合,构建了简单的潜在蒸发蒸腾量计算方程,并进行了检验。结果显示:(1)影响水面蒸发与植物蒸腾的主要气象因子一致:温度、太阳净辐射与相对湿度;(2)太阳净辐射与温度、湿度的变化有较高的相关性(r=0.718,r=-0.639);(3)利用温度和湿度两项指标可以较好地模拟蒸发量与蒸腾量的变化过程(R~2=0.743),对于缺乏太阳净辐射资料的小灌区(点),可以利用温、湿度和作物参数构建近似的作物蒸发耗水模型,基于实时的气象资料计算对应时段作物的蒸腾蒸发耗水量,以便快速获得作物的耗水量与需水量,实时掌握农田水分亏缺状况,进行及时补灌。     

干旱区土壤蒸发及水热耦合运移模式研究

干旱地区土壤蒸发模拟及水热耦合运移研究,对干旱地区水资源利用、陆面过程及气候模式研究具有重要意义.通过对土壤蒸发与内部水分传输机理的深入了解,推导出土壤水热传输与土壤蒸发模式.为了比较模式模拟结果,利用本模式对CoLM陆面过程模式进行改进,并采用黑河沙漠站观测资料,对模式改进前后土壤蒸发与土壤温度和湿度模拟结果进行了对比.结果表明:改进后模式能够更好地模拟土壤温度与土壤蒸发,干旱条件下应考虑水汽对土壤水分与温度传输的影响.     

不同灌水量下幼龄枣树茎流变化规律

探讨了不同灌水量(W1,32 L;W2,48 L;W3,64 L以及W4,80 L)对4年生幼龄枣树茎流速率变化规律的影响以及茎流速率与环境因子之间的关系,通过美国Dynamax公司生产的Flow~(-3)2包裹式茎流计进行茎流速率的测定,并在样地内安装HOBO小气候仪同步获取太阳辐射、温度、空气湿度以及风速等气象数据。结果表明:不同灌水量下,枣树茎流速率日变化趋势均为单峰形曲线,除W4外,枣树茎流速率平均值随着灌水量的增加而逐渐增大,W1、W2和W3处理的茎流速率的平均峰值分别为516.63、819.04 g·h~(-1)和974.86 g·h~(-1);枣树茎流日累积量变化过程曲线均呈现较为明显的"S"形,除W4外,随着灌水量的增加,枣树茎流日累积量增加,W1、W2、W3和W4茎流日累积量分别为4.98、7.02、9.10 L和8.63 L;不同灌水量下茎流速率与太阳辐射、温度以及风速呈正相关,且茎流速率与太阳辐射和温度相关性达到显著水平,其中与太阳辐射的相关性最高,W1、W2、W3和W4处理下相关系数分别为:0.939、0.944、0.959和0.939;而与空气湿度呈现出较明显的负相关,相关系数分别为-0.579、-0.815、-0.822和-0.730。     

渭南大气降水中氢氧同位素特征与水汽来源关系

利用渭南大气降水δD和δ~(18)O实测值及相关的气象观测资料,分析了降水δD和δ~(18)O的特征及其变化与水汽来源的关系。结果表明:大气降水的同位素值变化幅度大,且呈现春季高、其他季节较低的季节变化;大气降水线的斜率低于全球大气降水线,截距接近且略高于全球大气降水线;大气降水的δ~(18)O与温度效应相关关系非常弱,温度效应不存在,存在降水量效应,但春冬季不显著,夏秋季较显著;大气气团来源的后向轨迹显示,冬半年降水水汽主要受控于西风环流,同时存在少有的局地蒸发作用,夏半年水汽来源于东南和西南海洋蒸发水汽,明确了氢氧稳定同位素存在季节变化的原因。     

石羊河下游青土湖大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

青土湖属于季风边缘区内陆河尾闾封闭湖泊,以其生态脆弱性和气候敏感性是古气候、古环境等全球变化环境研究的理想区域。降水是干旱区生态系统水循环的重要输入因子,研究降水氢氧同位素特征及水汽来源对全球气候变化背景下青土湖水资源管理具有重要的理论和实践意义。基于氢氧稳定同位素技术,通过分析青土湖5月～10月6个月21个大气降水氢氧同位素组成及与环境因子的关系,结合HYSPLIT模型模拟大气降水气团传输途径和过程,判定该地区水汽来源。结果表明:5月-10月大气降水氢氧稳定同位素关系的线性方程LMWL为δD=6. 67δ~(18)O-1. 01(n=21,R2=0. 95);大气降水的δ~(18)O变化范围为-16. 97‰～3.23‰,平均值为-5. 36‰。δD的变化范围为-118. 36‰～15. 63‰,平均值为-36. 82‰。过量氘(d-excess)介于-23. 64～21. 93‰,均值为6. 03‰,低于全球平均值(10‰)。降水δ~(18)O与降雨量显著相关,但温度效应不显著。受西风水汽、局地人工季节性湖面蒸发和亚洲季风的影响,青土湖大气降水水汽来源的季节性明显,夏季主要来源于西风环流、东南季风及局地蒸发,秋季来源于西伯利亚和蒙古的极地大陆气团。连续多年生态补水形成的人工季节性湖面蒸发成为夏季降水水汽来源之一,对改善湖区生态环境具有重要的意义。     

黄河源区玛曲3次积雪过程能量平衡特征

利用中国科学院黄河源区气候与环境综合观测研究站2011年12月至2012年3月的观测资料,对比分析了黄河源区玛曲3次积雪过程地表辐射和能量平衡特征,结果表明:受雪面较大反照率的影响,降雪后净辐射减小显著,3次降雪前、后净辐射分别为154、200、210 W·m~(-2)和93、129、130 W·m~(-2)。3次降雪后及融雪后,地—气能量交换受天气条件和土壤冻融状态的影响较大:第1次降雪后较低的气温和地表温度并没有影响冻结土壤原本就较弱的蒸发能力,潜热通量在降雪前、后及融雪后量值较小且相差不大;第2次降雪后的2月18日,较大的风速(≥4 m·s~(-1))和较强的太阳辐射加快了积雪的升华,潜热通量量值较大,日均值高达118 W·m~(-2),风速与潜热通量同步变化,且峰值同时出现(分别为15 m·s~(-1)和300 W·m~(-2)),积雪升华消耗能量使地表温度降低并低于气温,出现负感热通量,日均值为-8 W·m~(-2),峰值达-40 W·m~(-2),融雪后感、潜热通量很快达到降雪前的水平;第3次降雪后的2月29日至3月3日,浅层土壤温度由-1℃逐渐上升并维持在冻土可融化温度-0.18℃左右,冻土壤融化吸收热量,潜热通量与降雪前相比增加不明显,3月4日是积雪融化的最后一天,较湿的土壤和融雪水蒸发释放潜热,潜热通量较3月3日显著增大;积雪融化后,潜热通量受浅层土壤蒸发能力增强的影响较降雪前明显增大。     

基于LMDZ模型的西北干旱区水汽再循环率分析

局地水汽再循环是陆地水循环过程的重要环节。在我国西北干旱区水汽再循环的绝对量虽然有限,但对区域降水的贡献(即水汽再循环率)却不容忽视。本文基于嵌套同位素模块的LMDZ模式模拟数据,运用同位素混合模型,对西北干旱区1979-2007年水汽再循环率的时空特征及其作用机制进行了分析。结果表明:研究时段内,外来水汽对降水的月尺度和年尺度贡献率都明显高于再循环水汽,季节上呈夏高冬低,年际上呈逐渐上升的态势;而再循环水汽的贡献率较低,呈夏季低冬季高且逐年下降(冬半年植物蒸腾水汽的贡献率在年际上呈上升趋势)的特点。外来水汽对降水的贡献率存在空间差异,山区附近的值往往较高,荒漠平原区的值则较低。就地表蒸发与植物蒸腾而言,地表蒸发对降水的贡献率整体低于植物蒸腾,但在小范围地区也有相反的规律。外来水汽和地表蒸发水汽的贡献量与其贡献率的空间分布特征基本一致,而植物蒸腾水汽在山区的贡献量高于荒漠平原区。     

青藏高原高寒草原土壤蒸发特征及其影响因素

蒸发作为水量平衡和能量平衡的重要组成部分,在生物圈-水圈-大气圈中发挥着不可或缺的作用,其变化对于农业、生态水文具有重要的影响。青藏高原作为气候变暖的先兆区,冻土活动层厚度增加,改变大气和土壤的水热交换过程,为明确青藏高原冻土区蒸发在气候变暖大背景下的变化趋势,本研究选取典型冻土区色林错流域,于2017年8-9月、2018年7-9月利用小型蒸渗仪对植被覆盖度15%、30%和60%高寒草原土壤水分分布特征以及蒸发变化进行了定量研究,并探讨了其主要影响因素。结果表明:(1)植被覆盖度为15%,日均蒸发量最大,为2.25mm;植被覆盖度为60%的日均蒸发量最小,为1.88mm;在日蒸发过程上,12:00-16:00蒸发量最大,16:00-20:00蒸发量最小。(2)3种植被覆盖度条件下土壤水分最大值位于20-30cm层;最小值在土壤表层(0-10cm)。随植被覆盖度增加,土壤含水量增大,尤其是浅层土壤(20cm)表现的十分明显。(3)通过对地上生物量和蒸发量的相关性研究,生物量越大,蒸发量越低。(4)在高寒草原蒸发与气象要素关系研究中发现,蒸发主要受水汽压和净辐射的影响。     

GSPAC water movement in extremely dry area

Under an extremely arid condition,a PVC greenhouse was built on the top of Mogao Grottoes in gobi area.The results of 235-day constant extraction of condensed water on the greenhouse film and soil water content showed that 2.1 g/(m2·d) groundwater moved up and exported into the soil,and a phreatic water evaporation existed in the extreme dry area where the groundwater is buried deeper than 200 m.After a prolonged export,the soil water content in the greenhouse was not lower but obviously higher than the original control ones.According to the monitored parameters including relative humidity and absolute humidity of soil,and temperature outside and inside the greenhouse,it was found that there is the available condition and mechanism for the upward movement of groundwater,and also it can be sure that the exported water was not from the soil and atmosphere outside the greenhouse.Phreatic water,an important source for soil water,interacts with atmosphere moisture via soil respiration.Soil salinity also has important effects on soil water movement and spatial-temporal heterogeneity.The extremely dry climate,terrestrial heat and change of upper soil temperature are the fundamental driving forces of water transportation and phreatic water evaporation in the Groundwater-Soil-Plant-Atmosphere Continuum(GSPAC) system.     

秸秆覆盖条件下滨海盐渍土蒸发对近地层微气候变化影响的模拟研究

为明确秸秆覆盖后微气候对盐渍土水盐运动的调控机理,通过室内土柱试验,模拟研究了盐渍土蒸发过程(0～17 717 min)中不同秸秆覆盖量(0、0.3、0.6、0.9 kg·m~(-2)和1.2 kg·m~(-2),分别以CK、A、B、C和D表示)对近地层微气象因素(地表土壤温度、空气温度、相对湿度)、湍流热通量、蒸发强度及水盐运动的影响。结果表明,秸秆覆盖可有效提高近地层土壤温度和近地层空气温度,A、B、C和D处理的地表土壤温度比CK分别增加了21.9%、27.4%、27.2%和33.5%,地表上方15 cm处空气温度比CK分别增加了1.02%、0.59%、0.95%和1.54%;无外热源补给条件下,A、B、C和D处理的湍流交换系数比CK分别低了73.3%、62.8%、29.9%和51.7%,湍流热通量分别增加了80.2%、70.6%、52.8%和69.6%,潜热通量分别低了84.9%、79.4%、57.6%和69.8%,差异显著;秸秆覆盖对土壤蒸发强度的抑制作用主要在蒸发前期(0～10 000 min),且A、B、C和D处理的蒸发强度比CK处理分别降低了12.4%、52.5%、26.7%和60.3%(p0.05),随着秸秆覆盖量的增加表层0～1 cm土层土壤电导率呈降低趋势,表明秸秆覆盖在一定程度上可以抑制土壤盐分向地表积聚。     

春季储水灌溉条件下啤酒大麦节水增产机理研究

测定了不同春季储水灌溉定额下啤酒大麦出苗率、生长发育动态、土壤水分变化、耗水规律及水分利用效率,并结合气象资料比较不同灌水处理的优越性,分析不同春季储水灌溉定额对土壤水分、降水利用及作物产量的影响。结果表明,将冬季储水灌改为春季储水灌从技术层面上切实可行;在适宜灌水定额条件下,采用春季储水灌溉技术较冬季储水灌溉技术可减少储水灌灌溉水量75 mm,减少土壤蒸发37.4%,水分利用效率提高26.2%。在实际大麦种植生产中应以春季储水灌定额75 mm,生育期灌水5次,灌水定额75 mm为宜,这样不仅可节约有限水资源,还可提高地温及水分利用效率,达到节水、增效的目的。     

秸秆覆盖农田的小气候特征和增产机理研究

利用2000～2002年的试验资料和2002～2003年的示范推广资料,对秸秆覆盖的农田小气候和增产机理进行分析.结果表明:秸秆覆盖对农田近地层气温、空气湿度和地温均产生明显影响,但对风速的影响不明显;秸秆覆盖可使地表层显热通量增大,潜热通量和土壤热通量减小,从而使土壤蒸发受限;由于覆盖抑制土壤表面蒸发,使土壤水分无效消耗减少,增加前期土壤水分积累,有利于植株后期蒸腾,使水分消耗从物理过程向生理过程转化,从无效消耗向有效消耗转化,从而增加作物产量,提高水分利用效率.秸秆覆盖可使冬小麦增产8.08%～10.71%,水分利用效率提高3.5%～8.4%;夏玉米增产6.08%～11.97%,水分利用效率提高7.8%～14.4%.     

Effects of mixed-based biochar on water infiltration and evaporation in aeolian sand soil

Aeolian sandy soil in mining areas exhibits intense evaporation and poor water retention capacity. This study was designed to find a suitable biochar application method to improve soil water infiltration and minimize soil water evaporation for aeolian sand soil. Using the indoor soil column method, we studied the effects of three application patterns (A (0-20 cm was a mixed sample of mixed-based biochar and soil), B (0-10 cm was a mixed sample of mixed-based biochar and soil and 10-20 cm was soil), and C (0-10 cm was soil and 10-20 cm was a mixed sample of mixed-based biochar and soil)), four application amounts (0% (control, CK), 1%, 2%, and 4% of mixed-based biochar in dry soil), and two particle sizes (0.05-0.25 mm (S1) and <0.05 mm (S2)) of mixed-based biochar on water infiltration and evaporation of aeolian sandy soil. We separately used five infiltration models (the Philip, Kostiakov, Horton, USDA-NRCS (United States Department of Agriculture-Natural Resources Conservation Service), and Kostiakov-Lewis models) to fit cumulative infiltration and time. Compared with CK, the application of mixed-based biochar significantly reduced cumulative soil water infiltration. Under application patterns A, B, and C, the higher the application amount and the finer the particle size were, the lower the migration speed of the wetting front. With the same application amount, cumulative soil water infiltration under application pattern A was the lowest. Taking infiltration for 10 min as an example, the reductions of cumulative soil water infiltration under the treatments of A2%_(S2), A4%_(S1), A4%_(S2), A1%_(S1), C2%_(S1), and B1%_(S1) were higher than 30%, which met the requirements of loess soil hydraulic parameters suitable for plant growth. The five infiltration models well fitted the effects of the treatments of application pattern C and S1 particle size (R²>0.980), but the R² values of the Horton model exceeded 0.990 for all treatments (except for the treatment B2%_(S2)). Compared with CK, all other treatments reduced cumulative soil water infiltration, except for B4%_(S2). With the same application amount, cumulative soil water evaporation difference between application patterns A and B was small. Treatments of application pattern C and S1 particle size caused a larger reduction in cumulative soil water evaporation. The reductions in cumulative soil water evaporation under the treatments of C4%_(S1), C4%_(S2), C2%_(S1), and C2%_(S2) were over 15.00%. Therefore, applying 2% of mixed-based biochar with S1 particle size to the underlying layer (10-20 cm) could improve soil water infiltration while minimizing soil water evaporation. Moreover, application pattern was the main factor affecting soil water infiltration and evaporation. Further, there were interactions among the three influencing factors in the infiltration process (application amount×particle size with the most important interaction), while there were no interactions among them in the evaporation process. The results of this study could contribute to the rational application of mixed-based biochar in aeolian sandy soil and the resource utilization of urban and agricultural wastes in mining areas.     

绿洲农田防护林系统土壤蒸发特征研究

以景电灌区绿洲农田防护林系统为研究对象,通过对农田防护林系统内土壤水分蒸发的测定分析,结果表明:在1H范围内,越靠近林带,土壤蒸发量越大。随着与林带距离的增加,土壤蒸发量有先减小后增大的趋势;农田防护林系统内土壤水分蒸发量在灌溉前后有先增加后减小的趋势,并且对照点土壤水分蒸发量始终高于林网内观测点,林网内土壤蒸发量与对照点相比平均减少了35.17%。说明绿洲农田防护林系统能有效减弱土壤蒸发量;相关分析表明,系统内土壤水分蒸发量受到土壤本身和气象因子的制约,其影响程度大小依次为土壤含水量>太阳辐射>空气相对湿度>风速>气温,其中土壤含水量、太阳辐射、气温、风速与土壤蒸发量成正相关,空气相对湿度与其成负相关关系。     

生物炭对塿土持水能力的影响

通过连续6年定位试验,探究较长时间施用生物炭对土壤保水作用的影响,以期为塿土区水土保持和土壤改良提供理论参考。田间试验于2011年开始,设4个生物炭施用梯度：对照,不施生物炭（B0）;5 t·hm^-2（B5）;10 t·hm^-2（B10）;20 t·hm^-2（B20）。在2017年测定了土壤含水量、土壤基础理化性质和水分累积蒸发量等。结果表明：生物炭能够显著减小土壤容重、增加土壤孔隙度、饱和含水量和田间持水量,且随着生物炭施入量的增加,各指标变化幅度也增大,B20与B0处理相比,土壤容重减少了8.28%,毛管孔隙度增加了20.17%,饱和含水量与田间持水量分别增加了22.17%和14.86%;生物炭显著增加了土壤团聚体稳定性,B20与B0处理相比,土壤水稳性团聚体含量增加了19.00%,团聚体破坏率和不稳定团粒指数分别降低了11.34%和9.61%;生物炭还可有效抑制土壤水分的蒸发,B10和B20处理的土壤累积蒸发量分别比B0处理减少了7.45%和10.18%。结合逐步回归分析与通径分析发现,生物炭对土壤结构的改良是其促进土壤持水能力的主要原因。土壤孔隙度和有机碳含量是影响土壤饱和含水量的主要因子,影响土壤毛管持水量的主要因子为有机碳含量和土壤毛管孔隙度,而毛管孔隙度与水稳性团聚体含量则解释了绝大部分土壤田间持水量的变化。研究表明生物炭施用可以显著改良土壤结构,提升塿土持水性能,增加干旱半干旱地区土壤的蓄水保墒能力。     

Water balance,respiration and immobilisation in relation to deltamethrin poisoning and physical conditions in the epigeal spider Oedothorax apicatus

The effect of a pyrethroid insecticide, deltamethrin, on water loss, metabolic rate and immobilisation was studied, using the epigeal spider Oedothorax apicatus (Blackwall) (Linyphiidae) as a test species. Water loss was measured gravimetrically at different temperatures, air humidities, and doses of deltamethrin. Metabolic rate and immobilisation were measured at different temperatures and doses. Immobilisation was measured at different relative humidities and temperatures. Water loss due to evaporation increased linearly with vapour pressure deficit. The slope of the latter relationship increased with temperature, indicating an increase in cuticle permeability with temperature. In addition to water loss by evaporation, deltamethrin treatment induced water excretion. This was positively related to dose and temperature, but independent of air humidity. Metabolic rate increased with temperature and dose. Immobilisation was highest at low temperatures in combination with low air humidity. The consequences of pesticide-induced water excretion are discussed with respect to field- and laboratory-based dose-effect relationships for pyrethroids presented in the literature. The present results seem to offer an explanation for hitherto unexplained minima in temperature-response curves in pyrethroid toxicity in some arthropod species. It is concluded that simultaneous measurements of metabolic rate, water-loss rate and pesticide effects are a prerequisite for an understanding of the effects of pesticides on arthropods.     

两种防护林蒸发效能和土壤蒸发的对比研究

本文采用小型蒸发皿对小美旱杨防护林和新疆杨防护林的蒸发效能进行了平行观测 ,并采用热平衡法对两种林网内的土壤蒸发进行平行研究 ,主要结论为 :小美旱杨防护林和新疆杨防护林均能有效地减少林网内土壤蒸发 ,但小美旱杨防护林的蒸腾耗水量高于新疆杨 ,使得小美旱杨林带对林网内的增湿降温作用较大 ,小美旱杨林带的蒸发效能高于同龄新疆杨。