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《湖南农业大学》 2002年
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红壤坡地干旱季节地表/大气界面水分传输

段华平  
【摘要】: 南方红壤丘陵地区水资源丰富,但由于时间和空间上的分布不均,加之受地貌影响,岗坡地旱情更加突出,伏秋季节性干旱往往成为该区农业可持续发展的主要障碍因素。本文以中国科学院桃源生态试验站为依托,在季节性干旱期以红壤坡地茶园为研究对象,研究水分在土壤/大气界面,冠层/大气界面中的传输过程及其与环境生态条件的关系,从界面角度深入了解南方季节性干旱中植物对干旱胁迫的响应特征,并寻求调控各个界面过程的途径,这对红壤坡地开发利用的防旱、抗旱的农业技术措施的制定有重要的理论和实际意义。所得的主要研究结果如下: 1) 当作物因素对土壤/大气界面水分传输季节变化影响不大时,水汽通量除受气候条件的影响外,还明显受到土壤含水量特别是表层(0-20cm)土壤含水量的影响。相关分析表明,棵间土壤蒸发与空气温度、叶温、相对湿度呈极显著相关性,相关系数分别为0.63~**、0.76~**、-0.61~**,n=19;与净辐射、土壤表面温度、日照时数呈显著相关性,相关系数分别为0.48~*、0.50~*、0.51~*,n=19。当茶园叶面积指数为2.2左右时,相对蒸发量E/ET_0随表层(0-20cm)土壤含水量θ之间的关系式为:E/ET_0=1.1807+0.3876Lnθ,R~2=0.6009,P<O.01。 2) 气孔行为具有响应环境变化的机制。干旱条件下,气孔阻力日变化曲线为W型,不受旱时气孔阻力日变化为U型,且在干旱时的气孔阻力明显大于不受旱情况;气孔导度与光强、气温、相对湿度回归分析的复相关系数R和F检验值均达极显著水平(R=0.702,F=15.21,P<0.01),偏相关系数t检验得出3个因子都强烈的影响着气孔行为。茶园蒸腾速率具有明显的早、晚低,中午高的日变化趋势,但在不同的日期蒸腾速率日变化曲线存在一定的差异。蒸腾速率受到许多田间小气候因子的影响,相关分析及多元逐步回归分析表明净辐射与空气饱和水汽压差是影响茶园蒸腾作用的2个主要气象因子。蒸腾速率与叶片气孔导度关系密切,且随着气孔导度的增加,蒸腾速率增大。 3) 茶园能量平衡的分配特征说明了土壤水分对垂直于地表/大气界面的水分和能量传输过程有重要的抑制或加快作用:对于显熟和潜热输送,土壤水分起决定作用,土壤水分越小,显热通量越大,潜热适量越小,反之亦然。水量平衡的分配特征说明了坡地茶园(LAI=2.2)由降水而被土壤持蓄的水量仅占降雨量的58.5%,占降雨量 r m%的径流水被流失掉。当土壤水分胁坦严重时,地表,‘大气界面水汽通量明显降低。 忽略降雨期间的蒸散量,得出观测期问蒸散耗水量比同期降水量还要多60.02_, 这正是该区发生季节性干旱的重要原因。在观测期间,棵间蒸发量占总蒸散量的 3狐,因此通过减少田间土壤水分蒸发来提高农田水分利用效率大有可为。探讨了 土壤水在地表/大气界面水分传输中的地位与作用,叶/气界面、土/气界面水分传 输的驱动力及抑制的可能,为红壤坡地界面节水提供理论支撑。
【学位授予单位】:湖南农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:S152

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