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

1、本文以內(nèi)蒙古毛烏素沙地楊樹，紫花苜蓿復合系統(tǒng)為例，采用熱擴散法(TDP)和經(jīng)渦度相關(guān)驗證后的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配置提供必要的理論依據(jù)。防護林帶由單排新疆楊組成，林帶結(jié)構(gòu)為通風型，東北．西南走向，株距2m，帶距150m，平均樹高15m，平均胸徑21.1cm。

2、紫花苜蓿于2003年8月人工播種，播種密度和深度分別為30kg/hm<'2>和2cm，并在防護林帶東部約600m處設一單作牧草系統(tǒng)作為對照。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，中午前后達到峰值后并維持較長時間，然后緩慢下降，直至次日日出前后降為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)，楊樹蒸騰速率日變化不明顯

3、，晝夜波動較小。 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1163.65L，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190.78L，占非生長季節(jié)耗水量的14.26％和12.09

4、％。 3、通過對生長季節(jié)空氣溫度(Ta)、相對濕度(RH)、風速(V)和太陽輻射(Q)等氣象因子與楊樹蒸騰速率進行多元回歸分析，回歸方程為：Tr=1.0191+0.025621V+0.03799Ta-0.01485RH+0.001540Q，F(xiàn)=15509.78>>F<,0.01>(4，18288)=3.32，可通過顯著性檢驗。說明影響楊樹蒸騰速率的最主要氣象因子為太陽輻射，二者的偏相關(guān)系數(shù)為0.561，相對濕度與蒸騰速率表現(xiàn)為負

5、相關(guān)，二者的偏相關(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)×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0.84和0.83。 4、利用Penman-Monteith計算的牧草蒸散值與渦度相關(guān)實測值具有很好的一致性，R<'2>=0.84，平均相對誤差為14.73％，說明利用Penman-Monteith修正模型計算林草復

6、合系統(tǒng)紫花苜蓿蒸散耗水量是可行的。 5、2004年牧草全生育期復合系統(tǒng)內(nèi)與單作紫花苜蓿耗水量分別為222.83mm和269.02mm，復合系統(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)莢階段，該階段復合系統(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0-0.7H樹高處為紫花苜蓿減產(chǎn)區(qū)域，1.3-8.7H范

7、圍為增產(chǎn)區(qū)域?？傮w而言，由于防護林具有增加空氣相對濕度、土壤水分和降低風速的作用，復合系統(tǒng)內(nèi)紫花苜蓿表現(xiàn)為增產(chǎn)效應，具有較高的水分利用效率。 6、林草復合系統(tǒng)內(nèi)凈輻射、相對濕度和土壤水分變化表現(xiàn)為拋物線形狀：距離防護林越近，數(shù)值越小，在中心位置處，數(shù)值最大；風速和氣溫表現(xiàn)為倒拋物線形狀：距離防護林越近，數(shù)值越大，在中心位置處，數(shù)值最小。土壤水分最低和最高分別出現(xiàn)在7月和8月份。距離林帶0-0.7H處，土壤水分低于單作系統(tǒng)，表現(xiàn)為

8、負效應，1.3-8.7H處土壤水分高于單作系統(tǒng)，表現(xiàn)為正效應。與對照相比，牧草生育期內(nèi)復合系統(tǒng)內(nèi)土壤水分、空氣溫度和空氣相對濕度分別增加了13.2％、4％和7.81％，凈輻射和風速分別降低了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地位；從實際區(qū)域面積而言，林、草耗水比例為1:8.34，說明牧草耗水占據(jù)主導地位。因此從合理利用水資源的角度而言，在該地區(qū)適度發(fā)展寬帶距林草復合系