基于稳定氧同位素的黄土丘陵区不同树龄枣树土壤水分利用研究

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1、Classificationcode:Q948.1Universitycode:10712UDC:582Postgraduatenumber:2015051134Confidentialitylevel:Open_ThesisforMaster’sDegreeNorthwestA＆FUniversityin2018CharacteristicsofSoilWaterUtilizationinJujubePlantationofDifferentStandAgesonLoessPlateauofChinaBas

2、edonStableOxygenIsotopeMajor:AgriculturalEngineeringResearchfield:SoilandWaterResourceEfficientUtilizationNameofPostgraduate:LiNanAdviser:ProfessorZhaoXiningCo-adviser:AssociateProfessorGaoXiaodongDateofsubmission:2018.05YanglingShaanxiChina资助本论文得到了以下课题资助：[

3、1]国家重点研发计划课题，2016YFC0400204，陕北黄土高原特色经济林节水增效技术研究与集成应用；[2]国家重点研发计划课题，2017YFC0403605，内陆河源区—灌区水资源挖潜与高效利用研究示范；[3]国家自然科学基金项目，41571506，黄土丘陵区红枣林蒸腾耗水机制及其水分利用策略研究；[4]国家自然科学基金项目，51579212，黄土丘陵区旱作枣园覆盖耕作土壤水热耦合效应与调控。基于稳定氧同位素的黄土丘陵区不同树龄枣树土壤水分利用研究摘要自国家实施退耕还林（草）工程以来，红枣林以其在生态和

4、经济方面的显著效益得以在黄土丘陵地区发展迅猛，成为中国红枣的优生区和主要栽植区之一。多龄红枣林交错分布是该区红枣林空间分布的主要特征。土壤水分一直是限制黄土丘陵地区植被生长和作物产量的主要限制因子。研究黄土丘陵地区不同树龄红枣林的土壤水分利用特征对红枣林的田间水分管理及其持续发展具有重要价值。该研究以4、8、17和22年生红枣林（2016年）为研究对象，通过对该区降水、枣树的茎干水和不同深度土壤水的稳定同位素组成进行测定，运用直接对比、IsoSource模型、MixSIR模型和SIAR模型来量化各土层的土壤水

5、分的贡献率，再对比四种方法的输出结果，得到不同树龄枣树更可信的水分来源。结果表明：(1)土壤含水量不仅受降雨和蒸发作用的影响，还受到作物生长的影响，因此不同树龄枣林的土壤含水量在时间上和土壤深度上存在明显差异。在时间上，土壤含水量随时间变化呈先增后减的趋势，浅层（0~40cm）的土壤含水量变化最明显；在垂直深度上变化大致相同，呈4年生>8年生>17年生>22年生枣树各土层的土壤含水量。细根长密度总量和各土层内的细根根长密度分布正好与此规律相反，为22年生>17年生>8年生>4年生枣树的细根根长密度，同时不同树

6、龄枣树的细根集中分布在0~40cm土层中。(2)利用LSD方法对不同采样日期下0~200cm土壤水的δ18O值和不同树龄枣树茎干水的δ18O值进行多重比较分析。可将0~200cm土壤划为3层：浅层（0~40cm）土壤水δ18O值波动范围较大，总体上随深度增加而逐渐递减，且随时间变化呈现明显的季节性差异；中层（40~120cm）土壤水δ18O值波动范围较小，深层（120~200cm）土壤水δ18O值波动趋于稳定。不同树龄枣树茎干水的δ18O值随时间变化差异性显著，萌芽展叶期的δ18O值显著大于其他生育阶段，而开

7、花坐果期的δ18O值显著小于其他生育阶段；同时4年生枣树茎干水的δ18O值较其他树龄的差异显著。(3)通过对4种方法的比较分析，发现直接对比法是一种较为简单的水源分析方法，只能定性的给出主要水分来源，不能定量的描述各水源的水分贡献率；IsoSource模型的适用性较强并且计算结果的可靠性较高，可以描述出各个水源的水分贡献率，但由于未考虑各源的同位素组成的空间差异，使得计算结果的不确定性较大；MixSIR模型虽比IsoSource模型多考虑了各源的同位素组成的空间差异，使模型的计算结果更为精确，但该模型的稳定性

8、容易受到空间差异值大小的影响，从而影响模型计算结果的可靠性；SIAR模型弥补了MixSIR模型的缺点，增加了模型的稳定性和可靠性，同时该模型计算结果的离散程度较小，降低计算结果的不确定性。(4)直接对比法和3种模型计算的各生育阶段不同树龄枣树的水分来源结果较为一致，4和8年生枣树在萌芽展叶期和开花坐果期主要吸收浅层（0~40cm）土壤水，果实膨大期和果实成熟期对中深层（40~200cm）土壤水的吸水