西北半干旱地区林草复合模式耗水特征的研究——以毛乌素沙地为例

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1、中国农业大学博士学位论文西北半干旱地区林草复合模式耗水特征的研究——以毛乌素沙地为例姓名：桑玉强申请学位级别：博士专业：生态学指导教师：吴文良;张劲松20061101摘要本文以内蒙古毛乌素沙地杨树．紫花苜蓿复合系统为饲，采用热扩散法(TDP)和经涡度相关验证后的Penman·Monteith修正模型测算了21年生杨树林带和2年生紫花苜蓿蒸散耗水量，分析比较了林草的耗水变化特征、种间耗水比例以及复合系统内土壤水分的变化规律，以期为西北半干旱地区退耕还林还草的科学配置提供必要的理论依据。防护林带由单排新疆杨组

2、成，林带结构为通风型，东北一西南走向，株距2m，带距150m，平均树商15m，平均胸径21．1cm．紫花曹蓿于2003年8月人工播种，播种密度和深度分别为30kg／hm2和2cm，并在防护林带东部约600m处设一单作牧草系统作为对照。全文结论如下：1、生长季节(4-9月份)，杨树蒸腾速率日变化表现为随着太阳辐射的增加，蒸腾速率迅速上升，中午前后达到峰值后并维持较长对闯，然后缓慢下降，直至次目日出前后降为0。晴天和阴天杨树蒸腾日变化表现为单峰曲线，多云日表现为双峰曲线；非生长季节(10-3月份)，杨树蒸腾速

3、率日变化不明显，昼夜波动较小。2、2004、2005年单株杨树年耗水量分别为7490．86L和6245．54L，其中生长季节耗水量分别为5300．96L和4665．82L。耗水量最大出现在6月，分别为1073．82L和I163．65L，占生长季节耗水量的20．26％和24．94％；非生长季节耗水量分别为2189．90L和1579．72L，耗水量最小出现在2月。分别为312．37L和190．781．．，占非生长季节耗水量的14．26％和12．09％。3、通过对生长季节空气温度(Ta)、相对湿度(尼阿)、风速

4、(y)和太阳辐射(Q)等气象因子与杨树蒸腾速率进行多元回归分析，回归方程为：Tr=1．0191+0．025621V+0，03799Ta-0．01485RH+0．0015400，F=15509．78>>Forol(4，18288)=3．32，可通过显著性检验。说明影响杨树蒸腾速率的最主要气象因子为太阳辐射，二者的偏相关系数为O．561，相对湿度与蒸腾速率表现为负相关，=者的偏相关系数为．0．477。杨树耗水量与参考作物蒸散量之间存在较好的线性相关关系，相关系数为0．73：杨树蒸腾速率与叶面积指数、叶面积指数

5、×水面蒸发的关系分别用三次曲线和乘幂关系拟合效果较好，相关系数分别为O．84和0．83。4、利用Pcnman-Monteith计算的牧草蒸散值与涡度相关实测值具有很好的一致性，R2=o．“，平均相对误差为14，73％，说明利用Penman-Monteith修正模型计算林草复合系统紫花苜蓿蒸散耗水量是可行的。5、2004年牧草全生育期复合系统内与单作紫花苜蓿耗水量分别为222。83ram和269．02ram，复合系统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别较大，耗水最大出现在开花-结荚阶

6、段，该阶段复合系统与单作紫花苜蓿耗水量分别占总耗水量的45．66％和48．43％．复合系统内紫花苜蓿产草量(干重)比单作高11．1％；距离林带04)．7H树高处为紫花苜蓿减产区域，1．3·&7H范围为增产区域。总体而言，由于防护林具有增加空气相对湿度、土壤水分和降低风速的作用，复合系统内紫花苜蓿表现为增产效应，具有较高的水分利用效率。6、林草复合系统内净辐射，相对湿度和土壤水分交化表现为抛物线形状：距离防护林越近，数值越小，在中心位置处，数值最大；风速和气温表现为倒抛物线形状；距离防护林越近，数值越大，在

7、中心位置处，数值最小．土壤水分最低和最高分剐出现在7月和8月份。距离林带04)，7H处，土壤水分低于单作系统，表现为负效应，I．3-8．7H处土壤水分高于单作系统，表现为正效应。与对照相比，牧草生育期内复合系统内土壤水分，空气温度和空气相对湿度分别增加了13．2％、4％和7．8l％，净辐射和风速分别降低了28．25％和12．19％。7、从单位面积而言，林、草耗水比例为2：1，说明林带蒸腾耗水占主导地位；从实际区域面积而言，林、草耗水比例为I：8．34，说明牧草耗水占据主导地位。因此从合理利用水资源的角度而

8、言，在该地区适度发展宽带距林草复合系统是可行的。与种植其他玉米、春小麦、豆类等作物相比。林革复合系统均具有明显的节水效果，因此，在该地区推广宽带距林草复合模式具有一定的应用价值。关键词：毛乌素沙地，杨树，防护林，紫花苜蓿，蒸腾，TDP，Penman—MonteithnAbstractWiththethermaldissipationprobe(TOP)methodandthevalidatedPenman-Monteithmo