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半干旱区凝结水形成机制及对植物水分特性的影响

作　者: 李洪波
导　师: 王林和
学　校: 内蒙古农业大学
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: 半干旱区 凝结水 臭柏 油蒿 籽蒿 水势 相对含水量
分类号: Q945
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 215次
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内容摘要


凝结水是半干旱地区生态系统重要的水源,本文以内蒙古农业大学科技园区牧草地试验站和毛乌素沙地开发整治研究中心为试验基地,在2007～2009年期间,应用自制微型测渗计称重法、离体枝条法、人造凝结面法、压力室法、封袋法和盆栽干旱胁迫等方法对土壤凝结水特征,植物冠层凝结水特征,凝结水对臭柏(Sabina vulgaris)、油蒿(Artemisia ordosica)和籽蒿(Artemisia sphaerocephala)水分特性的影响等方面进行了研究。取得如下结果:1.半干旱地区土壤表层凝结水由吸湿水,大气水汽凝结水和土壤深层水汽凝结水组成。土壤凝结水主要发生在土壤表层0～2cm和2～4cm,土壤表层0～2cm和2～4cm凝结量与0～10cm凝结量呈现线性正相关关系。大气中水汽对土壤表层(5cm)凝结水的贡献率远小于深层土壤水汽的贡献率,二者比值为3.1:10～4.5:10。随着土壤表层凝结量的降低,大气水汽对土壤凝结水的贡献将增大,深层土壤水汽的贡献将减小,在干旱季节,二者最大比值为8:10。大气中的水汽总是先于土壤中的水汽到达和离开土壤表层。2.土壤凝结水量随着季节发生变化,雨季土壤凝结水量与蒸发量均大于旱季。当日凝结量和次日蒸发量呈现显著的线性正相关系关系(y=0.947x+0.0103,R2=0.9454,n=348,P<0.05)。初始土壤(粟钙土)表层含水量与含水量增量呈现极显著的线性负相关关系(y=-0.2618x+0.7192,R2=0.5609,n=51,P<0.0001)。土壤中所含小粒径沙粒和物理性粘粒越多越有利于土壤吸湿凝结水的形成,吸湿凝结能力大小为臭柏样地土样>油蒿样地土样>裸地样地土样>风成沙土。3.植物覆盖有助于土壤吸湿凝结水的形成,在毛乌素沙地,冠层凝结能力的大小为臭柏冠层>油蒿冠层>裸地。臭柏冠层内垂直高度相对湿度达到100%持续时间从大到小依次为100cm、50cm、150cm和5cm。臭柏冠层内人造凝结面与离体枝条拦截凝结水的能力差异不显著,均与凝结持续时间呈线性正相关关系。2009年5~9月植物生长期内,臭柏冠层内的PVC凝结盘均能够拦截到凝结水,垂直高度凝结量差异不显著,雨季和旱季最大日均拦截量分别为0.0994mm和0.0086mm。臭柏冠层内PVC凝结盘凝结水量与冠层下土壤凝结水量相关性显著。4.雨季和旱季影响土壤吸湿凝结量的主导气象因子分别是相对湿度和绝对湿度。臭柏冠层内PVC凝结盘凝结量与12h夜间平均温度呈现极显著负相关关系,与24h平均相对湿度、12h夜间平均相对湿度和达到露点时间呈现极显著正相关关系。5.凝结水对臭柏、油蒿、籽蒿离体枝条和盆栽苗木枝条的水分特性影响显著,凝结水能够维持或提升枝条的水势,增加枝条相对含水量,在室内喷雾封袋后臭柏、油蒿和籽蒿枝条水势平均12h增量分别为0.0454～0.1646MPa、0.1725～0.3466MPa和0.6553～0.7792MPa;相对含水量平均12h增量分别为0.92%～3.01%、2.47%～4.68%和1.57%～4.95%。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-14
1 引言  14-33
  1.1 研究背景  14-15
  1.2 凝结水的概念  15-16
    1.2.1 露水(DEW)  15
    1.2.2 雾水（FOG）  15-16
    1.2.3 凝结水(CONDENSATION WATER)  16
  1.3 国内外研究现状  16-26
    1.3.1 土壤凝结水  17-21
    1.3.2 植物冠层凝结水  21-24
    1.3.3 植物利用凝结水  24-26
  1.4 影响凝结水形成的因素  26-28
    1.4.1 气象因子  26-27
    1.4.2 下垫面状况  27-28
  1.5 目前凝结水研究存问题及展望  28-30
    1.5.1 凝结水发生机理  28
    1.5.2 凝结水观测方法  28-29
    1.5.3 土壤凝结水水汽来源  29
    1.5.4 植物利用凝结水  29
    1.5.5 土壤凝结水发生层次  29
    1.5.6 气候效应  29-30
    1.5.7 资源利用  30
  1.6 本研究目的和意义  30
  1.7 本研究主要解决问题  30-31
    1.7.1 土壤凝结水特征  30-31
    1.7.2 植物冠层凝结水特征  31
    1.7.3 凝结水对植物水分特性的影响  31
  1.8 本研究技术路线  31-33
2 材料与方法  33-41
  2.1 试验地概况  33-34
    2.1.1 毛乌素沙地开发整治研究中心  33-34
    2.1.2 内蒙古农业大学科技园区牧草地试验站  34
  2.2 样地设置  34-35
    2.2.1 沙研中心  34
    2.2.2 牧草地试验站  34-35
  2.3 试验设计  35-41
    2.3.1 土壤凝结水观测试验设计  35-36
    2.3.2 植物冠层凝结水观测试验设计  36-38
    2.3.3 凝结水对植物水分特性影响试验设计  38-41
3 土壤凝结水特征  41-63
  3.1 凝结水量及发生层次的季节变化  41-45
  3.2 凝结水量与气象因子关系  45-47
  3.3 不同土壤层次凝结量与总凝结量关系  47-48
  3.4 土壤吸湿凝结水与土壤含水量的关系  48-49
  3.5 土壤凝结水水汽来源  49-53
    3.5.1 2H 凝结增量指示的水汽来源  49-50
    3.5.2 单日凝结量和蒸发量指示的水汽来源  50-52
    3.5.3 凝结量与不同水汽来源贡献率关系  52-53
  3.6 单日凝结量与蒸发量关系  53-54
  3.7 土壤凝结水发生时间  54-58
  3.8 讨论  58-61
    3.8.1 土壤凝结水发生层次讨论  58-59
    3.8.2 土壤凝结水水汽来源讨论  59-61
    3.8.3 土壤凝结水发生时间讨论  61
  3.9 小结  61-63
4 植物冠层凝结水特征  63-88
  4.1 臭柏冠层、油蒿冠层、裸地凝结水形成能力对比  63-73
    4.1.1 同一冠层内垂直高度凝结能力对比  63
    4.1.2 油蒿、裸地、臭柏冠层同一高度凝结能力对比  63-65
    4.1.3 油蒿、裸地、臭柏冠层凝结量季节变化  65-67
    4.1.4 油蒿、裸地、臭柏冠层内气象因子与冠层凝结能力的关系  67-68
    4.1.5 影响臭柏、油蒿、裸地三样地土壤凝结水量的气象因子主成份分析  68-70
    4.1.6 不同样地内土样与风成沙土吸湿凝结能力对比  70-72
    4.1.7 不同厚度沙土吸湿凝结能力对比  72-73
  4.2 臭柏冠层内离体枝条凝结水形成特征  73-77
    4.2.1 臭柏冠层不同梯度凝结持续时间  73-74
    4.2.2 影响臭柏冠层凝结水发生的气象因素  74-75
    4.2.3 臭柏冠层内水汽运移  75-76
    4.2.4 臭柏冠层100CM 处人造凝结面和臭柏离体枝条拦截能力对比  76-77
    4.2.5 臭柏、油蒿离体枝条拦截凝结水能力对比  77
  4.3 臭柏冠层内 PVC 凝结盘凝结水形成特征  77-83
    4.3.1 凝结量的大小及季节变化  78-79
    4.3.2 臭柏冠层内气象因子与凝结盘凝结量关系  79-82
    4.3.3 臭柏冠层内凝结量与冠层下土壤凝结量相关性分析  82-83
  4.4 讨论  83-86
    4.4.1 臭柏、油蒿、裸地冠层凝结水形成能力讨论  83-85
    4.4.2 臭柏冠层内离体枝条凝结水形成特征讨论  85
    4.4.3 臭柏冠层内 PVC 凝结盘凝结水形成特征讨论  85-86
  4.5 小结  86-88
    4.5.1 臭柏、油蒿、裸地冠层凝结水形成能力小结  86-87
    4.5.2 臭柏冠层凝结水形成特征小结  87
    4.5.3 臭柏冠层内 PVC 凝结盘凝结水形成特征小结  87-88
5 凝结水对植物水分特性的影响  88-126
  5.1 天然凝结水对臭柏、油蒿离体枝条水分特性的影响  88-92
    5.1.1 天然凝结水对臭柏离体枝条水分特性的影响  89-91
    5.1.2 天然凝结水对油蒿离体枝条水分特性的影响  91-92
  5.2 天然凝结水对盆栽臭柏枝条水分特性的影响  92-94
  5.3 模拟凝结水对臭柏、油蒿、籽蒿离体枝条水分特性的影响  94-105
    5.3.1 模拟凝结水对臭柏离体枝条水分特性的影响  95-98
    5.3.2 模拟凝结水对油蒿离体枝条水分特性的影响  98-101
    5.3.3 模拟凝结水对籽蒿离体枝条水分特性的影响  101-105
  5.4 模拟凝结水对盆栽臭柏、油蒿、籽蒿枝条水分特性的影响  105-122
    5.4.1 模拟凝结水对盆栽臭柏枝条水分特性的影响  105-111
    5.4.2 模拟凝结水对盆栽油蒿枝条水分特性的影响  111-118
    5.4.3 模拟凝结水对盆栽籽蒿枝条水分特性的影响  118-122
  5.5 讨论  122-124
  5.6 小结  124-126
    5.6.1 天然凝结水对臭柏和油蒿水分特性的影响小结  124-125
    5.6.2 模拟凝结水对臭柏、油蒿和籽蒿水分特性的影响小结  125-126
6 结论  126-128
7 创新点  128-129
8 本研究中存在问题和展望  129-130
致谢  130-131
参考文献  131-139
作者简介  139

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生理学
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