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《西北农林科技大学》 2001年
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渭北旱塬农林复合系统水量平衡要素变化规律的试验研究

朱首军  
【摘要】: 农林复合生态系统的模式尽管延续了上千年,但作为一门学科,进行深入系统的研究还是近十年来的事。目前,关于土壤水分运移的研究,绝大多数是针对纯农田或纯林地的,农林复合生态系统土壤水分运动的研究还很少,且大都局限于探讨土壤含水量对林木生长、作物生长以及产量的影响等。为此,我们应用土壤水动力学的一些方法对渭北旱塬农林复合系统水量平衡要素的变化规律进行了试验研究。通过近两年的野外定位观测和试验研究,得出如下几点结论: 1.试验研究结果表明:花椒为浅根性树种,根系在0~120cm土层中的垂直分布呈“V”字形,垂直分异明显,并随深度的增加而减少:具水十分布范围为0~250cm,随根系的水平延伸呈阶梯状分布,其中在0~150cm范围内(约1倍树高)为其根系水平分布集中分布区,根重占总根重的70%。花椒根长密度与根干重的空间分布特征是:越靠近林缘吸水根系根长密度L越人,垂直方向上绝大部分集中在0~60cm土层内。林缘处O-60cm土层内根长密度L占0-120cm土层内L的95.9%,其中20~40cm土层是L密集区。对林带树根二维分布进行了多元非线性回归分析,花椒林带L及根干重G与距林带距离(H)和土层深度(Z)的回归方程为: 2.对刺槐、侧柏人工林根区、有效根长密度的分析表明:在林龄相同的情况下,刺槐根系分布深度是侧柏的2倍多,但刺槐根区平均有效根长密度只有侧柏的44.5%。构树种最大有效根长密度在垂直方向上,均位于距地表0~30cm以内。在水平方向上,刺槐有效根长密度以距树干30~90cm处为最大:侧柏以距树干:0~30cm处最大。侧白有效根重密度是刺槐的1.64倍,但0~60cm深度主要根系分布层平均,则刺槐根重密度略大侧柏。人工林根区根系密度分布在水平方向上因树种不同而异,侧柏基本上与距树干距离成反相关,而刺槐则呈二次抛物线形分布:在垂直方向上则与农作物根系密度分布具有一致的规律性,即随深度增加呈指数趋势递减。经非线性参数拟合分析,采用的函数模型,能较好地描述根区根系的空间分布状况。 3.农林复合系统小林带附近小麦根系分布主要特点是:靠近林带处根系减少,垂直方向上根系密集区在0~20cm,越靠近林带其密集程度越大。 4.对渭北旱塬区农林复合系统和人工林系统两类土壤质地带的非饱和土壤水分运动参数进行了测定利分析,并通过测定资料,采用Levenberg—Marquardt非线性参数拟合方法,求得了不同生态系统不同土壤层位的非饱和土壤水分运动参数的数学表达式,各模型参数拟合精度较高。 5.农林复合系统的林木株间,土壤含水量变化具有与人工林系统相同的趋势,只是由于株间距 摘要 离较小,这种趋势被限制了。就花椒而言,当距离调查株90cm时,实际上己经靠近另一相 邻的花椒材,而苹果距离调查株120cm时,更靠近其相邻的另一株苹果树,所以在花淑或苹 果株间 1/2处的上壤含水量最大,然后向两侧土壤含水量逐渐减小,当到达树于基部时,土 壤含水量达到最小。在垂直于林带力何上,同样由于林木距离的限制,整个横向段土壤水分 呈现随根系交错而变化的趋势,特别是在根系交错的农林复合界面地段,土壤含水量明显减 少,产生树木与小麦很系争水的矛盾,凶此在进行农林复合配置时,应当考虑小麦与树木应 当留有一定的保护地带,避免灼者恨系相互交错。 6 很据农田水量平衡方程以及相对蒸散与土壤有效水分相对含量之间的线性关系。通过理论分 析推导出厂个同时段、个同降水条件下土壤临界含水量的计算方法,根据实测资料建立厂个 I。训I段、个1小项水条什下卜地大水吐‘。作物桃水V的计沐公人: ot__、II:厂·I)11E厂。、1 o一o=1W一oIeXd———卜尸】eXd一----·ot—n川 经检验精度较高,为干旱期农林复合系绞内作物耗水的土壤水分动忐预报提供了理论依据。 7 对农林复合系统中蒸散耗水特征分祈结栗表明:冬小麦拔节期至乳熟期,分布在林带区的根 系吸水量占总量的46.99%,分介在05~15H衣田范围内的根系吸水量占总量的5301%, 故林带吸水以消耗农田土壤水分为上;林带恨系吸水范田山林带区和农出中0、SH~15H范围 组成,该区为林带根系和冬小麦恨系的交织区,在准林争水过程中,小麦吸水占优势。从林 带和冬小麦根系吸水的比例关系未说,在拔节至乳熟期间,小麦耗水是农林复合系统耗水的 主要特征。在冬小麦拔节至乳熟期间,林带的蒸散耗水以蒸腾方式为主。农田蒸散的水平分 布具有不均匀性,在农休复合系统中,林带具有降低农田蒸散的水分效应。 8 农林复合系统土壤水分的水平运动中,林带对系统水分运动具有正效应和负效应双重作用。 但农林复合系统中林带的总体效应为正。正效应的存在,是由于林带具有降低气温和减少蒸 散等小气候效应的作用。但在负效应区,这种小气候还个能抵消林带根系吸水对农田土壤水 分的消耗,而且还存在一定程度的湍流运动。随着林距的增加,
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:S154.4

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