西北半干旱地區(qū)林草復(fù)合模式耗水特征的研究——以毛烏素沙地為例

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1、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文西北半干旱地區(qū)林草復(fù)合模式耗水特征的研究——以毛烏素沙地為例姓名：桑玉強(qiáng)申請學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：生態(tài)學(xué)指導(dǎo)教師：吳文良;張勁松20061101摘要本文以內(nèi)蒙古毛烏素沙地楊樹．紫花苜蓿復(fù)合系統(tǒng)為飼，采用熱擴(kuò)散法(TDP)和經(jīng)渦度相關(guān)驗(yàn)證后的Penman·Monteith修正模型測算了21年生楊樹林帶和2年生紫花苜蓿蒸散耗水量，分析比較了林草的耗水變化特征、種間耗水比例以及復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)土壤水分的變化規(guī)律，以期為西北半干旱地區(qū)退耕還林還草的科學(xué)配置提供必要的理論依據(jù)。防護(hù)林帶由單排新疆楊組

2、成，林帶結(jié)構(gòu)為通風(fēng)型，東北一西南走向，株距2m，帶距150m，平均樹商15m，平均胸徑21．1cm．紫花曹蓿于2003年8月人工播種，播種密度和深度分別為30kg／hm2和2cm，并在防護(hù)林帶東部約600m處設(shè)一單作牧草系統(tǒng)作為對(duì)照。全文結(jié)論如下：1、生長季節(jié)(4-9月份)，楊樹蒸騰速率日變化表現(xiàn)為隨著太陽輻射的增加，蒸騰速率迅速上升，中午前后達(dá)到峰值后并維持較長對(duì)闖，然后緩慢下降，直至次目日出前后降為0。晴天和陰天楊樹蒸騰日變化表現(xiàn)為單峰曲線，多云日表現(xiàn)為雙峰曲線；非生長季節(jié)(10-3月份)，楊樹蒸騰速

3、率日變化不明顯，晝夜波動(dòng)較小。2、2004、2005年單株楊樹年耗水量分別為7490．86L和6245．54L，其中生長季節(jié)耗水量分別為5300．96L和4665．82L。耗水量最大出現(xiàn)在6月，分別為1073．82L和I163．65L，占生長季節(jié)耗水量的20．26％和24．94％；非生長季節(jié)耗水量分別為2189．90L和1579．72L，耗水量最小出現(xiàn)在2月。分別為312．37L和190．781．．，占非生長季節(jié)耗水量的14．26％和12．09％。3、通過對(duì)生長季節(jié)空氣溫度(Ta)、相對(duì)濕度(尼阿)、風(fēng)速

4、(y)和太陽輻射(Q)等氣象因子與楊樹蒸騰速率進(jìn)行多元回歸分析，回歸方程為：Tr=1．0191+0．025621V+0，03799Ta-0．01485RH+0．0015400，F(xiàn)=15509．78>>Forol(4，18288)=3．32，可通過顯著性檢驗(yàn)。說明影響楊樹蒸騰速率的最主要?dú)庀笠蜃訛樘栞椛?，二者的偏相關(guān)系數(shù)為O．561，相對(duì)濕度與蒸騰速率表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，=者的偏相關(guān)系數(shù)為．0．477。楊樹耗水量與參考作物蒸散量之間存在較好的線性相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0．73：楊樹蒸騰速率與葉面積指數(shù)、葉面積指數(shù)

5、×水面蒸發(fā)的關(guān)系分別用三次曲線和乘冪關(guān)系擬合效果較好，相關(guān)系數(shù)分別為O．84和0．83。4、利用Pcnman-Monteith計(jì)算的牧草蒸散值與渦度相關(guān)實(shí)測值具有很好的一致性，R2=o．“，平均相對(duì)誤差為14，73％，說明利用Penman-Monteith修正模型計(jì)算林草復(fù)合系統(tǒng)紫花苜蓿蒸散耗水量是可行的。5、2004年牧草全生育期復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)與單作紫花苜蓿耗水量分別為222。83ram和269．02ram，復(fù)合系統(tǒng)紫花苜蓿耗水量降低了17．2％。不同生育期紫花苜蓿耗水量差別較大，耗水最大出現(xiàn)在開花-結(jié)莢階

6、段，該階段復(fù)合系統(tǒng)與單作紫花苜蓿耗水量分別占總耗水量的45．66％和48．43％．復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)紫花苜蓿產(chǎn)草量(干重)比單作高11．1％；距離林帶04)．7H樹高處為紫花苜蓿減產(chǎn)區(qū)域，1．3·&7H范圍為增產(chǎn)區(qū)域?？傮w而言，由于防護(hù)林具有增加空氣相對(duì)濕度、土壤水分和降低風(fēng)速的作用，復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)紫花苜蓿表現(xiàn)為增產(chǎn)效應(yīng)，具有較高的水分利用效率。6、林草復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)凈輻射，相對(duì)濕度和土壤水分交化表現(xiàn)為拋物線形狀：距離防護(hù)林越近，數(shù)值越小，在中心位置處，數(shù)值最大；風(fēng)速和氣溫表現(xiàn)為倒拋物線形狀；距離防護(hù)林越近，數(shù)值越大，在

7、中心位置處，數(shù)值最?。寥浪肿畹秃妥罡叻謩幊霈F(xiàn)在7月和8月份。距離林帶04)，7H處，土壤水分低于單作系統(tǒng)，表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)，I．3-8．7H處土壤水分高于單作系統(tǒng)，表現(xiàn)為正效應(yīng)。與對(duì)照相比，牧草生育期內(nèi)復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)土壤水分，空氣溫度和空氣相對(duì)濕度分別增加了13．2％、4％和7．8l％，凈輻射和風(fēng)速分別降低了28．25％和12．19％。7、從單位面積而言，林、草耗水比例為2：1，說明林帶蒸騰耗水占主導(dǎo)地位；從實(shí)際區(qū)域面積而言，林、草耗水比例為I：8．34，說明牧草耗水占據(jù)主導(dǎo)地位。因此從合理利用水資源的角度而

8、言，在該地區(qū)適度發(fā)展寬帶距林草復(fù)合系統(tǒng)是可行的。與種植其他玉米、春小麥、豆類等作物相比。林革復(fù)合系統(tǒng)均具有明顯的節(jié)水效果，因此，在該地區(qū)推廣寬帶距林草復(fù)合模式具有一定的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：毛烏素沙地，楊樹，防護(hù)林，紫花苜蓿，蒸騰，TDP，Penman—MonteithnAbstractWiththethermaldissipationprobe(TOP)methodandthevalidatedPenman-Monteithmo