灌溉量对2种灌木光合特性和水分利用效率的影响

采用野外试验,研究了灌溉量对新疆策勒绿洲木沙拐枣（Calligonum mongolicum）和花棒（Hedysarum scoparium）光合特性和水分利用效率的影响。结果表明：（1） 随着灌溉量的增加,沙拐枣和花棒的净光合速率均增加,但是蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度没有明显增加;（2） 灌溉增加了沙拐枣的清晨水势和正午水势,并且只有灌溉和无灌溉处理的正午水势差异显著（p<0.05）;而灌溉只增加了花棒的清晨水势,并且只有充分灌溉和无灌溉的条件下差异显著（p<0.05）;（3） 在不同的灌溉条件下,沙拐枣和花棒的稳定碳同位素比率δ¹³C变化不大,沙拐枣在无灌溉、适度灌溉、充分灌溉下δ¹³C的平均值分别为-12.267、-12.147、-11.958,花棒的δ¹³C分别为-27.928、-28.068、-27.166;（4） 沙拐枣和花棒的水分利用效率均在无灌溉条件下明显高于灌溉条件下,而且一次性的灌溉不会改变其水分利用效率。     

塔克拉玛干沙漠南缘头状沙拐枣幼苗生长和生物量分配对不同灌溉量的响应

水是荒漠生态系统中首要限制因子。由于水分限制程度不同,植物幼苗在生长过程中表现出不同的适应策略。在塔克拉玛干沙漠南缘的沙漠-绿洲过渡带,设计了0 mm（处理A）、100 mm（处理B）、200 mm（处理C）3种不同的灌溉量,对头状沙拐枣幼苗生长和生物量分配展开实验性研究。结果表明:①处理A比处理B和处理C地下生物量均有所增加;不同灌溉条件下,头状沙拐枣幼苗的根冠比均小于1,随灌溉量的减少头状沙拐枣幼苗的根冠比从0.19增加到0.32;即头状沙拐枣通过改变根系生物量分配适应水分条件变化。②随灌溉量的减少, 头状沙拐枣幼苗主根垂直深度和水平根幅均呈增加趋势。处理A时,头状沙拐枣幼苗根系深度达180 cm以上,处理B和C的根系深度均低于160 cm,表明头状沙拐枣幼苗通过根系的伸长生长来适应水分减少。③在生长过程中,头状沙拐枣通过老同化枝枯落适应土壤水分减少。④株高和冠幅随着灌溉量增加呈先增加后减小趋势,基径随着灌溉量的增加而增加,地上生长指标在不同处理间均无显著差异。     

绿洲防护林不同滴灌水量下土壤水盐运移初探

为了探明滴灌滴头流量一致条件下,不同灌水量处理对绿洲防护林地土壤水盐随时间分布的影响,采用30L·株-1·次-1(处理I)、40 L·株-1·次-1(处理Ⅱ)、50 L·株-1·次-1(处理Ⅲ)不同处理对比试验,在塔里木河下游喀拉米吉镇绿洲人工栽培的防护林地进行了野外滴灌监测.结果表明:①处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的剖面平均含水量分别达6.68％、8.99％、9.92％,土壤湿润锋运移的水平距离分别为58、62、74 cm,垂直深度分别为40、50、67 cm,表明灌水量决定土壤含水量的高低,灌水量增加有利于水分在水平和垂直方向的渗透.②处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的盐分锋值水平方向位置为40、52、63 cm,垂直方向为41、45、55 cm,脱盐率分别为62.2％、67.0％、76.5％,灌水量的增加有利于土壤的脱盐.③随着时间的推移,处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ土壤0～60 cm主要根系分布层分别在第5天、第11天、第15天土壤贮水亏缺度达到23.91％～59.25％,33.38％～51.75％,39.69％～56.53％,表层积盐同时达到最大.本研究认为防护林地滴灌水量40～50 L·株-1·次-1、滴灌周期以11～15 d比较适宜,可为极端干旱区防护林的合理灌溉和防治土壤次生盐渍化提供科学依据,具有一定的现实意义.     

不同水分条件下疏叶骆驼刺(Alhagi sparifolia)生长及根系分株构型特征

以塔克拉玛干沙漠南缘优势植物种疏叶骆驼刺(Alhagi sparsi folia)为对象,在策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站进行田间试验,对不同水分条件下疏叶骆驼刺幼苗根系生长特征、分株地上部分生长特征、分株根系构型特征进行了研究.结果表明:疏叶骆驼刺幼苗根冠比在不同水分处理之间差异不显著,根系深度随着土壤水分有效性的降低逐渐增加;分株地上部分指标均随土壤水分有效性降低显著减小,除处理B(灌溉量180mm,灌溉1次)和处理C(灌溉量90 mm,灌溉2次)之间地上生物量差异不显著外,不同处理之间分株株高、冠幅、地上生物量差异均达到显著水平(p＜0.05);不同水分条件下疏叶骆驼刺分株种群密度、分株之间间隔物长度差异显著(p＜0.05);随着土壤水分有效性由高到低变化,分株生长格局逐步由“密集型”向“游击型”过渡,分枝角度之间差异不显著,且全部集中在90°左右;通过对分株层土壤水分含量与分株数量的分析发现,二者具有较好的相关性,分株数量随土壤含水量变化呈二次曲线变化.     

乌兰布和沙漠梭梭(Haloxylon ammodendron)夜间液流特征及其环境驱动机制北大核心CSCD

树木夜间液流(Qn)指夜晚通过根、茎、叶等器官的液流量,对于研究树体内水分的运移、存储以及叶片蒸腾等具有重要的生理生态学意义。本研究于2020年6-10月,应用Granier热扩散探针法测定了乌兰布和沙漠梭梭(Haloxylon ammodendron)人工灌丛枝条的液流,同步监测了大气温度(T)、相对湿度(RH)、降水量(P)、风速(WS)和土壤水分等环境因子,分析了梭梭夜间液流特征及其对环境因子的响应。结果表明:(1)梭梭灌丛枝条液流密度呈现出明显的昼夜变化规律;白天梭梭液流密度(SFD)呈现出“单峰型”或“双峰型”曲线,值为0.03-0.18 g·cm^(-2)·min^(-1);夜间SFD的变幅较小,为0.04-0.08 g·cm^(-2)·min^(-1)。(2)在6、7、8、9、10月,梭梭灌丛Qn分别为0.57±0.38、0.51±0.37、0.50±0.34、0.55±0.32、0.37±0.18 kg·d^(-1),分别占日液流通量的23.29%、24.07%、26.76%、31.26%、30.27%,说明Qn是估计梭梭灌丛日蒸腾耗水量的重要组成部分。(3)Qn与T、WS和饱和水汽压差(VPD)正相关(P<0.05),而与RH负相关(P<0.05),其中VPD与Qn的相关性最大。(4)在日尺度上,Qn与相对土壤含水量(REW)正相关(P<0.05),说明Qn随着土壤水分有效性的提高而增大。     

膜下滴灌条件下绿洲棉田土壤水分运动数值模拟

应用非饱和土壤水运动理论,建立膜下滴灌条件下土壤水分运动二维数值模拟模型,研究了田间层状土壤在膜下滴灌条件下土壤水分运动特征.应用不同小区不同灌水处理的实测值与模拟值进行验证,同时对模型做了精度分析,结果表明符合精度要求,这说明所建立的模型能客观地反映实际土壤条件下的水分运动情况.研究结果表明:土壤剖面30～40 cm粘土层使土壤水分运动具有很大的差异,0～30 cm变化明显,而40 cm以下土壤水分运动的变化较小.膜下滴灌应该采取灌水量小,频度大的灌溉模式.     

膜下滴灌条件下不同灌溉量对番茄根系分布和产量的影响

采用分层挖掘法,对膜下滴灌5 426 m³·hm^-2（W1)、4 419 m³·hm^-2（W2）、3 700 m3·hm^-2（W3）3个灌溉量下番茄根系分布特征和产量进行了研究。结果表明：随灌水量的减少,番茄根系表现出向深层发展的趋势,符合“水大根小”的特征,根长、根表面积、根长密度随着土壤深度的增加均呈“单峰型”曲线：即灌水量愈少,根长、根表面积、根长密度的峰值愈位于土壤的深层;番茄根冠比也随着灌水量的减少而呈增大的趋势,W2处理、W3处理分别比W1处理提高了26.53%和70.71%;适度的控制灌溉水量可以促进根系的生长发育,扩大水分吸收空间,有利于番茄增产,4 419 m³·hm^-2灌溉量是膜下滴灌最适宜灌溉水量。     

应用热脉冲技术对胡杨树干液流变化规律的研究

利用热脉冲技术对胡杨树干液流日变化、不同胸径树干液流流量、区域间耗水量的差异进行了分析。结果表明:在正常生长状态下,胡杨树干单位面积液流通量为0.450L·cm-2·d-1,在4～8月生长期内,日平均耗水量为78.335L/d。胡杨树干断面单位时间内液流量变化呈明显的昼夜节律,白天的流速变化曲线呈双峰型,夜间树干液流速度处于平稳的低值,白天10:00与午后18:00左右达到两个峰值。随着胸径的增大,树干液流速度和液流量也随之增大,不同研究区域、立地条件、个体、林种的胡杨耗水量差异十分显著。     

塔里木沙漠公路防护林滴灌水分利用效率分析

塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,是沙漠公路沿线一条重要的绿色长廊,沙漠公路防护林带以滴灌为主,灌溉水源就地开采沙漠公路沿线的地下咸水(3.26～26.65 g·L-1),建有110眼灌溉机井,设计滴头流量为3.6 L·h-1,每次灌水时间6 h。针对沙漠公路防护林滴灌的灌水效率,开展了滴灌与根灌的对比灌溉试验,试验结果表明,滴灌水量转化成有效土壤水分的利用率不到50%,滴灌存在地表土壤水分蒸发损失、灌溉水有效利用率低等问题,为沙漠公路防护林提高灌水效率、提高灌溉水的有效利用率,提供科学依据。     

极度干旱区不同灌水量下沙枣防护林根系分布特征

研究滴灌条件下极端干旱区防护林的根系生长, 对研究制定科学的防护林灌溉制度和维护绿洲防护林稳定性有重要意义。以塔里木河下游尾闾绿洲--喀拉米吉绿洲滴灌沙枣防护林体系为研究对象, 设置了3 个滴灌量梯度(18 L、30 L、48 L), 分析了极端干旱区沙枣防护林在不同灌水量处理下的根系分布特征。结果表明:①长期采用滴灌后, 沙枣根系大部分分布在较浅的土层(以地下0～40 cm为主), 越往下分枝能力越小, 沙枣根系生物量在0～60 cm土层中累计百分比达86%。②灌水量梯度不断增加后, 导致了根系总生物量随之增加, 但不会导致深层土壤根系持续增加, 因此, 即使用48 L的灌水量形成更深的土壤湿润层, 林木根系下扎能力与深度没有表现出随之增加的趋势。48 L滴灌量处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较小(仅为0.6), 生物量主要集中在表层;30 L处理下, 土层根系含量20～40cm/0～20cm的比值较大(0.75)。③粗根(φ≥5 mm)数量随着滴灌量的增大而增多, 30 L滴灌量处理下, 5 mm>φ>2 mm的根最多;18 L滴灌量处理下, φ≥5 mm的根与φ≤2 mm的根系数量均最少。建议大规模防护林的灌溉中应采取多样化的灌溉制度, 才可达到极端干旱区防护林体系的可持续发展:棉林争水季节(5-7 月)适当亏缺灌溉, 8月以后可增加灌水量或1～2 次灌水。     

水肥耦合对玉米田间土壤水分运移的影响

以干旱区绿洲农田玉米水肥耦合试验为基础。利用含有根系吸水项的一维土壤水动力学模型,模拟了不同水肥条件下玉米蒸散、根系吸水、土体贮水量变化以及田间土壤水量平衡。结果表明：在玉米生长初期以棵间蒸发为主,其后则是以植株蒸腾为主;玉米在30-40cm土层吸水速率达到最大值;玉米灌水量为田间持水量的70％与85％对土壤0～80cm土层贮水量的贡献是相等的,并且高肥力在一定程度上可增强根系的吸水能力,高灌水可增强玉米根系对养分的吸收利用,但对于提高水肥利用率来说,理想的处理为中肥中水。     

Guilspare施用量对土壤蒸发和水盐垂直分布的影响

 塔里木沙漠公路防护林生态工程全长436 km,位于极端干旱的塔克拉玛干沙漠,造林树种以抗逆性较强的沙拐枣属（Calligonum L．）、柽柳属（Tamarix L．）、梭梭属（Haloxylon Bunge）等优良防风固沙灌木为主,防护林植物的蒸腾耗水和灌溉管理是防护林可持续的核心问题。为探求适合塔里木沙漠公路防护林的节水技术,利用微型蒸渗仪研究了塔克拉玛干沙漠腹地咸水灌溉条件下Guilspare（浓度1.5 % v/v）施用量对土壤蒸发和水盐垂直分布的影响。结果表明：（1）Guilspare对土壤蒸发有显著影响,其施用量与累积蒸发量间呈对数关系。当施用量小于4.0 L/m2时,土壤日蒸发量在试验初期均表现为对照组（CK）大于处理组,试验中后期却相反;当施用量大于4.0 L/m2时,日蒸发量始终小于CK。（2）Guilspare施用量为6.0 L/m2的抑制效率最大,与其他处理（除7.0 L/m2）间差异达到显著水平（p﹤0.05）。（3）施用Guilspare对土壤蒸发第一阶段的蒸发强度有明显的减弱作用,其减弱程度与施用量的大小有密切关系,当施用量为6.0 L/m2时,蒸发强度最弱。（4）相同初始含水量条件下,表层土壤含水量和土壤浸提液电导率（除7.0 L/m2）均随着施用量的增大而变小;其他土层（除10~14 cm）,两者均随着施用量的增大而变大。     

塔里木沙漠公路防护林带根灌节水试验研究

根灌技术直接把水分灌溉到一定深度的植物根系土壤层,是一项新的节水灌溉技术;在塔里木沙漠公路防护林带灌溉中,首次开展了根灌对土壤水分作用与影响的节水试验研究,并与传统的沙漠公路防护林带滴灌技术进行对比。研究结果表明,根灌技术比滴灌技术更加节水,其主要优点表现在增加土壤含水量、增加土壤层的湿润深度、提高灌水效率、节省灌水时间等。而且,根灌技术能有效地抑制滴灌造成的地表土壤水分的蒸发损失、地表土壤的盐分积累。根灌技术比滴灌要节水30%以上,是一项更高效的节水灌溉技术。     

干旱、盐胁迫下的植物水势研究与进展

近几十年来,国内外许多学者潜心研究植物水势,在植物水势概念的提出与发展、不同植物水势的日、年变化特征及其与环境因子的关系、植物叶、茎等不同部位水势对干旱胁迫的变化以及对不同土壤盐分或自身不同含盐量的反映等方面,已经取得了非常显著的成果,积累了许多宝贵的经验。然而,该研究领域仍存在许多的漏洞与不足。笔者从研究对象、目标及内容等方面针对性地提出了今后应加强研究的方向。主要体现在,基于西部干旱区干旱缺水、风沙大、土壤盐碱度高的环境特点,可以借助于研究干旱区植物水势的特点,来揭示植物的抗旱和抗盐特性,创新之余也弥补了以往研究的不足。     

塔里木沙漠公路防护林植物沙拐枣气体交换特性对干旱胁迫的响应

利用LI-6400光合作用系统测定了干旱胁迫和正常灌溉两种处理下,塔里木沙漠公路防护林中乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens）净光合速率、蒸腾速率以及水分利用效率等气体交换特性的日变化及季节变化动态。分析得出：两种处理下沙拐枣净光合速率在不同生长季的日变化动态均为单峰型;蒸腾速率除8月干旱胁迫处理下表现出微弱的双峰变化外,其余也为单峰型;干旱胁迫显著降低了沙拐枣的光合能力和蒸腾能力,而且随着干旱胁迫时间的持续,净光合速率和蒸腾速率降低的幅度在不断增加。干旱胁迫所引起的土壤含水量的降低和植物体内的水分亏缺并没有提高沙拐枣的水分利用效率,反而使其有着明显的下降。但尽管如此,沙拐枣在持续干旱的情况下依然能够维持生长,它通过适当降低蒸腾减少水分散失和降低光补偿点以提高弱光利用能力等方法来进行必要的光合积累,这说明沙拐枣有着极强的耐旱能力和适应极端环境的本领,而且通过沙拐枣在长期干旱胁迫处理下的顽强表现,也充分说明沙漠公路防护林在人工管理过程中依然存在着进一步节水的可能性。     

民勤咸水灌溉及SWAP模型模拟研究

 采用0.8 g·L-1和5 g·L-1浓度咸水对民勤传统作物黄河蜜进行咸水灌溉试验。通过野外试验和实验室分析,评价了咸水灌溉对土壤性质和作物产量的影响,校正了SWAP模型并对相关因子进行了模拟分析。研究结果显示,尽管基于当地种植经验的灌水量与基于潜在蒸发蒸腾量（ET0）及根据田间持水量计算的需水量有一定差异,但灌溉水质和灌水量与田间产量具有较好的一致性;0.8 g·L-1处理的水利用效率高于5 g·L-1处理,湿润年的水利用效率高于干旱年;模拟结果显示,SWAP模型对不同试验处理和不同气候条件下的土壤性质和作物产量模拟效果较好。由此得出结论,在民勤可以利用SWAP模型模拟不同环境条件下的土壤水分状况及作物产量,为农田耕作提供理论支撑。     

不同地形条件对沙漠植物生长和沙地土壤水分的影响

对沙坡头地区人工植被固定沙地内不同地形条件下土壤水分和植物生长的变化进行了研究。结果表明,沙地土壤水分的变化以及植物生长的变化依照不同的地形条件表现出一定的规律性。沙地土壤水分含量由高至低的变化趋势根据地形条件依次表现为:丘间低地>迎风坡>坡顶>背风坡;灌木植物密度和盖度与土壤水分变化密切相关,由大到小的变化趋势同样为:丘间低地>迎风坡>坡顶>背风坡;而草本植物密度和盖度可能还受结皮等其它环境因素的影响,由大到小的变化趋势为:背风坡>坡顶>迎风坡>丘间低地。     

Water regime in soils and plants along an aridity gradient in central Baja California, Mexico

The Central Desert of Baja California has pronounced climatic gradients. Water storage in the upper metre of soil and leaf water potentials in Larrea tridentata, Simmondsia chinensis and Fouquieria columnaris were monitored during 28 months at six sites. Estimated annual evapotranspiration was 75-150 mm in sandy loams, and 45-60 mm in sandy soils. Cumulative recharge accounted for 80% of precipitation in loams, but only 50% in sands. During the study period, increased aridity was expressed as longer periods of drought, but there was no less recharge. Weak to moderate relationships were found between soil water content and predawn leaf water potential.     

塔里木沙漠公路沿线不同地下水埋深下的土壤水盐分布特征

通过在塔里木沙漠公路沿线选取3个不同地下水埋深区域（地下水埋深分别为3 m、7.3 m、13.7 m）取样并测定土壤含水率和含盐量,分析了地下水埋深对于土壤水盐分布的影响。结果表明：不同地下水埋深处土壤含水率随深度增加均先减小后增大,盐分的变化相对比较复杂;砂土最大毛细上升高度大约为1.8 m;黏土层具有聚水积盐的作用,其分布处含水率和含盐量都比较大;灌溉水影响深度为1.2 m。研究结果充分考虑了地下水埋深在土壤水盐分布中起的重要作用,在相关研究中具有重要的参考意义,对于建立合理的灌溉制度具有重要的指导意义。