浅地下水埋深条件下沙质人工草地SPAC水分运移与消耗研究

摘要

本文在对国内外SPAC水分传输动力学机制与模拟研究现状及存在问题进行分析和总结的基础上，以紫花苜蓿为试验材料，采用自动气象站、管式TDR仪、PSYPRO型露点水势仪、SL4-1LMonitor型植物茎流计、PAR-80型冠层仪等先进的仪器和定量模拟方法，于2006～2007年在毛乌素沙地水利部牧区水利科学研究所节水灌溉实验站，对浅地下水埋深条件下人工苜蓿地土壤水分运动、根系吸水、苜蓿茎流、蒸散过程等方面进行了系统的试验研究和定量模拟，取得了如下一些主要成果: (1)土壤水分特征曲线在低吸力范围(<0.1MPa)内变化迅速，土壤容积含水量由饱和值迅速降低至10％左右；而在中吸力段，曲线趋于平缓，接近直线。土壤吸持的水分对植物的有效性，不在于含水量的高低，而在于吸水力的大小。对有效水下限，人们有一致的认识，多数学者确定为1.5Mpa，而对有效水上限(即田间持水量)的报告则很不一致。根据实验测定数据，本文采用001MPa作为有效水上限。 (2)SPAC中各部分水势关系。 时间上，土壤基质势的日变幅较小，紫花苜蓿叶水势和大气水势的日变幅较大，且土壤基质势远大于大气水势和紫花苜蓿叶水势，至少相差1～3个数量级。 在空间上，大气水势远大于紫花苜蓿叶水势，而紫花苜蓿叶水势大于土壤基质势，在SPAC系统中正是因为存在这种水势差，才使水分运动有了驱动力。 (3)毛乌素沙地人工草地基于水分运移的SPAC模型综合考虑了土壤水分动态、根系吸水、棵间蒸发和作物冠层水分运移几个子系统，应用该模型可以分析毛乌素沙地以紫花苜蓿为代表的人工草地土壤含水量在某一天不同土壤深度的动态变化和模拟一段时期人工草地土壤各剖面层的水分含量变化情况；可以分析紫花苜蓿蒸散耗水规律；还可以通过模型分析地下水位变化对紫花苜蓿生长状况的影响，得到苜蓿生长的“理想”地下水埋深。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1研究的背景及选题的意义

1.2国内外研究进展

1.2.1 SPAC的提出

1.2.2 SPAC相关原理及其在区域研究中的进展

1.2.3 SPAC在干旱半干旱区的应用

1.3研究的目标、主要内容以及研究方法

1.3.1研究的目标、主要内容

1.3.2研究方法和技术路线

2项目区概况与试验设计

2.1项目区概况

2.1.1地理位置

2.1.2地形地貌

2.1.3气候特征

2.1.4土壤植被

2.2试验区基本条件

2.2.1试验区气象条件

2.2.2试验区土壤与地下水位

2.3试验设计

2.3.1试验材料

2.3.2观测内容及观测方法

3大气水势研究

3.1大气水势变化规律及与其影响因子关系

3.3.1大气水势日、季变化

3.3.2气候因子对大气水势的影响

4植物水势与人工草地耗水研究

4.1植物叶水势变化规律及与其影响因子的关系

4.1.1紫花苜蓿叶水势日变化

4.1.2紫花苜蓿叶水势与生态环境因子的关系

4.2多刈条件下的紫花苜蓿耗水规律及耗水量

4.2.1紫花苜蓿耗水量计算方法

4.2.2紫花苜蓿耗水规律

4.2.3紫花苜蓿作物系数Kc

5紫花苜蓿茎流动态及其与气象因子之间的关系分析

5.1紫花苜蓿茎流量日变化规律分析

5.2紫花苜蓿茎流与气象因子之间的关系分析

5.3紫花苜蓿日茎流量与参考作物腾发量的关系分析

6人工草地土壤水势研究

6.1土壤水分参数的确定

6.1.1土壤水分扩散率的测定

6.1.2土壤水分特征曲线的测定

6.1.3土壤水分传导率K的确定

6.2土壤水势变化规律

6.2.1土壤水势日变化

6.2.2全生育期内土壤水势日均值变化

6.2.3土壤水势与土壤水分的相关分析

7 SPAC能量分布及水分运移规律研究

7.1 SPAC能势分布与水分运移

7.2紫花苜蓿茎流与SPAC中各部分水势关系分析

7.3浅埋条件下紫花苜蓿人工草地SPAC中水分运移动态模拟

7.3.1土壤水分运移模型

7.3.2根系吸水模型

7.3.3棵间实际蒸发计算模型

7.3.4冠层水汽交换模型

7.4紫花苜蓿人工草地SPAC综合计算模型

7.5模型的模拟与验证

8结论与讨论

8.1土壤特征曲线

8.2有作物条件下潜水蒸发规律

8.3紫花苜蓿蒸散耗水规律

8.4紫花苜蓿人工草地SPAC中的水势关系

8.5紫花苜蓿茎流动态及其与气象因子之间的关系

8.6紫花苜蓿人工草地SPAC水分运移模型分析

8.7讨论

8.8建议

致谢

参考文献

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