川西亚高山不同暗针叶林群落类型的冠层降水截留特征

在林分和小流域尺度上,应用模型研究了四川卧龙亚高山暗针叶林冠层的降水截留特征.结果表明:生长季节(5—10月),箭竹-岷江冷杉原始林冠层截留系数在33%～72%之间,平均48%;冠层截留量与降水量之间呈显著的线性关系,截留系数与降水量之间呈负指数函数关系;试验小流域内,植被冠层最大截留量的平均值为1.74mm,不同林分间的差异显著,其顺序为藓类-箭竹-岷江冷杉林>草类-箭竹-岷江冷杉林>藓类-杜鹃-岷江冷杉林>草类-杜鹃-岷江冷杉林>杜鹃灌丛;冠层最大截留量与叶面积指数(LAI)之间呈极显著的线性关系;冠层截留量、冠层最大截留量、附加截留量分别占同期降水量的39%、25%和14%.所选模型对整个生长季平均截留量的模拟效果较好,相对误差为9%～14%.     

六盘山主要植被类型冠层截留特征

通过野外观测和模型模拟,研究了六盘山主要森林类型的冠层截留量、冠层截留容量和冠层截留模拟参数的变化.结果表明：六盘山主要森林类型的冠层截留率在8.59%～17.94%,穿透降雨率超过80%,树干茎流率在0.23%～3.10%;冠层截留容量在0.78～1.84 mm,其中叶截留容量在0.62～1.63 mm,枝干截留容量在0.13～0.29 mm,且针叶林的冠层截留容量高于阔叶林.考虑冠层叶面积指数的冠层截留改进模型较原有模型具有更好的模拟精度, 其中,研究区红桦林、华山松林、李灌丛和辽东栎-少脉椴混交林的模拟效果较好,辽东栎林、油松林和华西四蕊槭 石枣子灌丛模拟效果相对较差,这可能与冠层结构、叶面积指数以及降水特性等差异有关.     

黄土高原农牧交错带人工乔灌木林冠截留

在黄土高原农牧交错带的六道沟流域,通过2年观测,研究了主要人工造林树种油松、刺槐、柠条和沙柳的冠层截留特征。结果表明：4个树种林冠截留量和林内降雨量均与大气降水量呈正相关,其中林冠截留量与大气降水量呈幂函数关系;油松林平均截留率为16.7％,刺槐林为11.6％,沙柳林为12.8％,柠条林为11.2％。模拟结果表明,修正的王彦辉模型较原模型能够更好地反映黄土高原半干旱地区典型乔灌木树种冠层截留的大小。     

大气CO2浓度增加对春小麦冠层温度,蒸发蒸腾与土壤剖面水分动态影…

根据１９９４－１９９５年在大型人工气候室内取得的试验资料,分析了大气ＣＯ２浓度倍增条件下,春小麦冠层温度、蒸发蒸腾和根层土壤剖面水分动态的变化状况。结果表明,大气ＣＯ２浓度增加１倍,春小麦冠层温度明显升高,且高水分条件升高的值比低水分条件下大０．７℃左右;蒸发蒸腾减少幅度在不同土壤不分处理间上同,高水分处理的蒸发蒸腾量减少９．８８％,低水分处理的减小８．５０％,根层土壤含剖面水分消耗减小,高ＣＯ２     

植物气孔扩散传导率的研究

本文对生长在可控环境温室中的花生气孔扩散传导率进行了实验研究,揭示了单个植株之间、上下表面之间、叶片不同部位以及冠层垂直方向上气孔扩散传导率的变异性。同时以气孔扩散传导率与环境条件的测定值为基础,对传导率对环境因子的反应进行了分析,植株顶部叶片气孔扩散传导率与太阳总辐射和空气饱和差有关系;冠层传导率与冠层截留辐射和空气饱和差有相关关系。     

植物气孔扩散传导率的研究(以花生为例)

本文对生长在可控环境温室中的花生气孔扩散传导率进行了实验研究,揭示了单个植株之间、上下表面之间、叶片不同部位以及冠层垂直方向上气孔扩散传导率的变异性。同时以气孔扩散传导率与环境条件的测定值为基础,对传导率对环境因子的反应进行了分析,植株顶部叶片气孔扩散传导率与太阳总辐射和空气饱和差有关系;冠层传导率与冠层截留辐射和空气饱和差有相关关系。     

长白山暗针叶林苔藓枯落物层的降雨截留过程

对长白山北坡暗针叶林地面苔藓枯落物层 (苔藓植物和枯落叶交织而成的层状结构 )持水能力、截留降雨过程及动态变化进行了研究。结果表明苔藓枯落物层持水能力很强 ,最大持水量相当于 4 .8mm的降雨量 ,这个结果大于将苔藓与枯落物分开来测定的结果之和 ,说明成层结构能够提高持水能力。在一次降雨过程中对降雨截留过程的观测发现 :持水量刚开始随降雨增加而增加 ,到一定量时 ,降雨再增加 ,持水量反而缓慢下降。对持水动态变化一个月的观测 ,表明苔藓枯落物层水分蒸发较快 ,当长时间无雨时 ,持水量显著下降 ,当降雨再次发生时 ,持水量迅速回升 ,这种动态过程伴随着降雨的发生而不断往复。此外 ,在夜间苔藓枯落物层有吸收空气中水气的特点 ,吸收量受空气湿度的影响     

广东省2004-2016年植被冠层降雨截留模拟及时空变化特征

评价植被冠层降雨截留能力,是生态系统水循环的重要研究内容。以广东省中小流域为例,结合地面监测站点的降雨量数据和MODIS叶面积指数遥感数据,利用植被冠层降雨截留模型,定量模拟和分析了广东省流域尺度2004-2016年的地表植被冠层降雨截留能力及其时空变化特征。结果表明：（1）2004-2012年广东省年均植被冠层降雨截留率持续下降,2016年略有上升,并且随着时间的推移,流域之间的植被冠层降雨截留率差异越来越小。（2）广东省植被冠层降雨截留能力呈现山区东西两翼高,山区中部以及沿海地区低的显著空间差异格局,这种空间格局与植被覆盖LAI主要呈现由珠三角向外围递增的圈层空间格局特征密切相关,而与由南向北逐渐递减的降雨空间格局特征相关性不大。（3）森林覆盖对流域植被冠层降雨截留能力有着一定的影响,其中流域内阔叶林占森林面积的比例对这种影响的程度起着最为关键的作用。     

川西亚高山典型森林生态系统截留水文效应

截留是水文循环的一个重要过程,水文功能是森林生态系统功能的重要方面,林冠和枯落物截留实现对大气降水的二次分配过程.为深入认识生态系统截留的水文效应,采用野外观测和人工降雨模拟试验相结合的方法,研究了2008年和2009年5-10月贡嘎山亚高山峨眉冷杉中龄林、峨眉冷杉成熟林和针阔混交林的冠层枯落物截留能力.结果表明,峨眉冷杉中龄林2008年林冠截留率为20.9％,针阔混交林2008年和2009年林冠截留率分别为23.0％和23.6％,林冠截留率的年际间变化不大,林冠截留主要受到降雨特征影响.3种林型枯落物饱和持水能力分别为5.1、5.1和5.7 mm,显著高于林冠的饱和持水能力,但由于冠层的截留蒸发速率较高,林冠截留蒸发仍是生态系统截留蒸发的主要组成部分.     

草坪型结缕草冠层截留性能试验研究

草坪植物冠层对雨水或灌溉水的截留量大小对于草坪水分利用效率具有重要影响.针对草坪型结缕草,用吸水法分别试验研究了单株和群落草坪草的冠层截留特性.结果表明:结缕草的叶片数量、叶面积对单株结缕草截留量影响显著.随着叶片数量的增多,单株结缕草截留量增大,5叶枝条的结缕草截留量高达0.16g,占其植株浸水前自身重的81.22%,而3叶枝条的结缕草截留量仅为5叶枝条结缕草的1/2.单株结缕草截留量与叶面积呈线性正相关关系.对于结缕草草坪,修剪留茬高度越高,截留量就越多.建植3a的草坪在修剪高度14cm时冠层截留可达1.05mm,修剪6cm时截留量为0.48mm.在修剪留茬高度相同的情况下,不同生长年限间草坪草截留量、截留率差异极显著(P＜0.01),建植3a的草坪比建植1a的草坪能拦截更多的水分,在修剪高度6cm时,3a生草坪草截留量为0.48mm,而1年生草坪草截留量为0.38mm,并且随着修剪高度的增加,不同年限间截留量的差异越明显,差值最大可达0.44mm.     

喷灌灌水量对冬小麦生长、耗水与水分利用效率的影响

于2006-2008年在中国科学院通州农田水循环与节水灌溉试验基地进行田间试验,研究灌水量对冬小麦生长、耗水、产量和水分利用效率的影响.试验设置了不同的灌水量处理,灌水量以布置在冬小麦冠层顶部20 cm标准蒸发皿蒸发量(E)的倍数表示.试验结果表明:2006-2007生长季节中0.75 E处理和2007-2008生长季节中0.625 E处理所对应的冬小麦产量最高.当灌水量小于0.25 E时,冬小麦生长受到水分胁迫,其产量下降25%以上.两个生长季节中冬小麦耗水量为219～486 mm,耗水量随灌水量的增加而增大.冬小麦产量和水分利用效率与耗水量之间呈二次函数关系.北京地区冬小麦返青后的生长季节内,其适宜喷灌水量为0.50～0.75 E.     

喷灌条件下耕作方式和亏缺灌溉对麦后移栽棉产量和水分利用的影响

探明耕作方式和亏缺灌溉对麦后移栽棉产量和水分利用的效应,对于建立麦后移栽棉的适宜耕作方式及灌溉制度十分重要.在大田条件下设置了翻耕和免耕2种耕作方式(灌水定额均为45 mm)及相应减小50％灌水定额的亏缺灌溉,分析了不同耕作方式和亏缺灌溉对棉花耗水规律、籽棉产量、水分利用效率和纤维品质的影响.结果表明:与翻耕相比,免耕减少了棉田20.3％的棵间土壤蒸发;不论何种耕作方式,亏缺灌溉在不影响棉花产量和纤维品质的同时,有效降低了耗水量,提高了水分利用效率.在喷灌条件下,灌水定额为22.5 mm的免耕耕作方式,不仅可有效降低麦后移栽棉田间无效棵间土壤蒸发,还可实现节水、优质、高产的有效统一.     

喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及籽粒蛋白质含量的影响

以百农矮抗58为试验材料,以地面灌溉为对照,采用大田试验的方法,研究了喷灌对冬小麦植株氮素积累运转及蛋白质含量的影响.结果表明： 拔节期喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量与地面灌溉条件下相比没有显著差异;孕穗期至成熟期,喷灌条件下冬小麦植株氮素积累量显著高于地面灌溉条件.喷灌条件下叶片、茎鞘、颖壳开花前贮藏氮素的运转量和对籽粒氮素的贡献率均大于地面灌溉条件;而开花后同化氮素对籽粒的贡献率较地面灌溉条件降低.喷灌条件下冬小麦籽粒的蛋白质含量和蛋白质产量较地面灌溉条件显著提高.表明喷灌可明显调节冬小麦氮素物质运转和籽粒蛋白质积累.     

地膜覆盖对土壤水温和春小麦产量形成的影响

通过大田试验研究了地膜覆盖对土壤水温状况及春小麦产量形成的影响．结果表明,地膜覆盖对土壤的增温作用在春小麦生育期内呈“U”型变化,地膜覆盖可以通过防止蒸发和提升土壤深层水分至作物可利用层来增加土壤中有效水含量,利于作物利用．地膜覆盖的增温保墒作用利于作物前期生长和水分利用,在生育后期覆膜,作物根系发育受到抑制,作物蒸散量和水分利用效率下降,影响产量的形成．对照(CK)、播前灌水(W)、全程覆膜(M)、播前灌水 覆膜30d(WM30)、播前灌水 覆膜60d（WM60)及播前灌水十全程覆膜(WMw)6个处理的产量分别为2554、2424、2750、3138、3305、3123kg·hm^-2,最佳覆膜时间在40—60d．     

水氮互作对固定道垄作栽培春小麦根系生长及产量的影响

为探讨固定道小麦栽培方式下适宜的水氮组合,以低水1200 (W₁)、中水2400 (W₂)、高水3600 m³·hm^-2 (W₃)为主处理,0 (N₀)、低氮90(N₁)、中氮180 (N₂)、高氮270 kg·hm^-2 (N₃)为副处理,采用裂区设计,对固定道垄作栽培方式下水氮互作对春小麦根系生长及产量的影响进行了研究.结果表明:水氮互作能显著影响春小麦根干质量密度(RWD),RWD随着小麦生育期的进程表现为先增大后减小的趋势,在灌浆期达最大;RWD对施氮量的响应取决于灌溉量,在W₁下,RWD在N₁处理下最大,在W₂下,RWD随着施氮量的增加在N₂处理下最大,在W₃下,RWD随着施氮量的增加在N₃ 处理下最大;不同灌溉处理下RWD表现为W₂>W₃>W₁;施氮与灌水显著影响RWD,表现为灌水>氮肥>水氮互作,在W₂N₂处理下最大.根冠比随着灌水量与施氮量的增加逐渐减小,在W₁N₀处理下根冠比最大;85%以上的小麦根系分布于0～40 cm土层,产量与0～40 cm土层RWD呈显著抛物线回归关系,与40～60 cm土层RWD呈显著线性正回归关系.W₂灌溉条件可以促进小麦根系向中下层(40～60 cm)分布;灌水施氮能显著影响春小麦籽粒产量与生物产量,生物产量随着施氮量和灌水量的增加而增加,籽粒产量在W₂N₂最大;灌水生产力随灌水量的增加逐渐降低,氮肥农学利用率随施氮量的增加而减小.因此,在固定道垄作栽培方式下,施肥量与灌水量控制在N₂ (180 kg·hm^-2)与W₂(2400 m³·hm^-2)条件下有利于促进根系生长,进而提高春小麦籽粒产量及水氮利用效率,是河西灌区固定道小麦栽培方式下适宜的水氮组合.     

全膜微垄沟穴播对春小麦土壤水热环境的影响及其光合和产量效应

减弱春季寒旱生境限制是提高甘肃中东部旱地春小麦产量的关键要素之一。本研究于2016—2018年在甘肃中部半干旱旱作区开展大田试验,以‘陇春35号’为供试品种,设置全膜微垄沟穴播(PRF)、全膜覆土穴播(PMS)和露地穴播(CK)3个处理,测定春小麦不同生育期0～300 cm土层的土壤含水量、0～25 cm土壤温度、叶片生物量、叶片叶绿素(SPAD)、光合速率、蒸腾速率和作物产量,从土壤水热-冠层发育-产量角度揭示PRF处理对土壤水热环境、水分利用效率(WUE)和产量的影响。结果表明: 与CK相比,PRF和PMS处理0～25 cm土层的土壤温度在苗期分别提高2.8和2.5 ℃,灌浆-成熟期分别降低1.4和0.9 ℃;0～300 cm土壤贮水量在播前-苗期分别增加59.7和41.8 mm;0～300 cm耗水量在苗期-灌浆期分别提高46.1和39.8 mm。与PMS处理相比,PRF处理的小麦苗期温度提高0.3 ℃,灌浆-成熟期降低0.5 ℃;播前-苗期0～300 cm土壤贮水量增加18.0 mm,拔节-成熟期耗水量提高13.0 mm。基于对土壤水热条件的优化,PRF和PMS处理的叶片生物量、SPAD值、苗期-灌浆期叶片净光合速率、蒸腾速率均显著高于CK,且PRF处理均显著高于PMS处理。PRF处理比PMS处理和CK分别增产9.1%和36.5%,WUE分别提高5.9%和30.8%。因此,PRF处理能提高苗期地温,降低灌浆-成熟期地温,促进春小麦苗期-灌浆期的耗水,提高了春小麦叶片SPAD值和生物量,增强春小麦苗期-灌浆期旗叶的光合功能,从而实现增产和水分高效利用,而且这一优势在欠水年份(2016和2017年)更加明显。     

灌水时间对冬小麦生长发育及水肥利用效率的影响

研究秸秆还田后不同越冬前灌水时间(11月10日、11月25日、12月10日)和春季灌水时间(3月5日,返青期;4月5日,拔节期)对冬小麦生长发育、干物质运转及水肥利用效率的影响.结果表明： 越冬前灌水时间主要影响冬前和拔节期群体大小,而春灌时间对冬小麦成穗数、产量、干物质运转和水肥利用效率的影响较大,而且越冬前灌水时间对冬小麦产量构成的影响与春灌时间密切相关.在春季返青期灌水条件下,越冬前灌水时间越早,成穗数和产量越高;在拔节期灌水条件下,随越冬前灌水时间的推迟,成穗数和产量呈先升高再降低的趋势,而穗粒数逐渐增加,千粒重受影响较小.水分利用效率、养分吸收量和肥料利用率均随越冬前灌水时间的推迟而降低,随春季灌水时间的推迟而升高.因此,在秸秆还田足墒播种条件下,将越冬前灌水时间适当提前,可以塌实土壤,促进冬小麦冬前分蘖,增加群体大小;配合拔节期增量灌水,可以控制早春无效分蘖,提高成穗率,稳定粒重,提高水肥利用效率,实现节水高产高效栽培.     

黑河地区绿洲生态条件下麦田生物气象若干特征

观测分析了ＨＥＩＦＥ地区绿洲中麦田的微气候特征,结果表明ＳＰＡＣ中水５势随高度呈显著梯度分布,在土壤－植物以及植物－大气界面,水势值存在两个大的跳跃;水势廓线存在明显的日变化;ＳＰＡＣ各部分水势变化的起伏顺序是大气〉植物〉土壤,说明水势变化受植物水分代谢进程直到气象因子的强烈影响和控制。冠层上方近地面风温湿的时间剖而显示出白天与夜晚相比,大气混合得较好。日出前则大气较为稳定。在典型晴天条件下,麦田     

不同穗型小麦光能利用和旗叶13C同化物分配特性及对补灌水平的响应

为明确不同穗型小麦冠层光能利用和¹³C同化物分配特性的差异及对补灌水平的响应,以中穗型品种‘青农2号’和‘济麦22’、大穗型品种‘山农23’和‘山农30’为材料,设置3个水分处理:小麦全生育期不灌水(W₀)、节水灌溉(W₁,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至65%和70%)和充分灌溉(W₂,拔节期和开花期0～40 cm土层土壤相对含水量分别补灌至85%和90%),研究了不同处理对两种穗型小麦冠层光能利用和旗叶¹³C同化物分配特性的影响.结果表明:W₁处理两种穗型小麦品种开花后2、11、20和31 d的叶面积指数、冠层PAR截获率和利用率均显著高于W₀处理,再增加灌水至W₂处理,上述各指标无显著变化.¹³C示踪表明,济麦22和山农23的W₁旗叶¹³C同化物在籽粒中的分配量比W₀分别高159.34和171.1 g·hm^-2,分配比例分别高6.5%和6.5%,与W₂无显著差异;两种穗型品种W₁的籽粒产量亦显著高于W₀,与W₂无显著差异.不同穗型品种比较,节水灌溉条件下中穗型品种在开花后2和11 d、大穗型品种在开花后20和31 d具有较高的冠层光合有效辐射(PAR)截获和利用能力;中穗型品种济麦22旗叶¹³C同化物在籽粒的分配量和分配比例比大穗型品种山农23分别低6.8%和2.7%.     

灌溉对孕穗期冬小麦农田温度的影响

灌溉是抵御和减轻冬小麦晚霜冻危害的有效措施之一。针对黄淮地区2010年4月的一次强降温过程,通过郑州农业气象观测站的灌溉防霜试验,对比分析了冬小麦孕穗期田间空气温度和土壤温度特征。结果表明:在外界环境温度下降时,灌溉可以提高田间最低气温0.1～0.6℃,增温效应主要集中在地上5cm处,灌溉可减少气温≤0℃的持续时间1～2h;对土壤温度的影响随着深度而存在差异,0cm土壤温度以增加为主,5～20cm土壤以降温效应为主;灌溉减小了气温和0～5cm土壤温度的变异系数和平均相对变率,而增大了10～20cm土壤温度的变异系数和相对变率;灌溉引起的温度差异只在15和20cm土壤处比较显著,其余各层温度差异并不明显。