【摘要】：黃土丘陵區(qū)大面積的經(jīng)濟(jì)林種植是應(yīng)對(duì)退耕還林(草)工程實(shí)施以后耕地大面積減少,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。但由于該地區(qū)降雨量少,加之棗樹(shù)蒸騰耗水作用強(qiáng)烈,造成棗樹(shù)生長(zhǎng)所需要的水分供需矛盾突出,干旱缺水且降雨時(shí)空分布不均使紅棗生長(zhǎng)受到了較為嚴(yán)重的水分脅迫,產(chǎn)量低,效益差,影響了紅棗生態(tài)經(jīng)濟(jì)林的持續(xù)健康發(fā)展。本研究將魚(yú)鱗坑與不同覆蓋措施結(jié)合運(yùn)用于山地紅棗經(jīng)濟(jì)林中,通過(guò)長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)、實(shí)地取樣、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和模型模擬的方法,對(duì)魚(yú)鱗坑和覆蓋組合措施土壤水分、降雨入滲和棗樹(shù)耗水進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。探明了不同魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施的集水保墑機(jī)理,明確了棗樹(shù)蒸騰在不同時(shí)間尺度下的主要驅(qū)動(dòng)因子,提出了一種適用于復(fù)雜下墊面條件的快速有效估算作物蒸散量的方法,建立了魚(yú)鱗坑和覆蓋組合措施的生態(tài)水文過(guò)程模型,該研究可為有限水資源條件下果園水分的優(yōu)化管理提供科學(xué)依據(jù)。(1)明確了不同魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響。魚(yú)鱗坑在攔截坡面徑流同時(shí),也淤積了徑流攜帶的細(xì)小粉粒和沙粒,提高了魚(yú)鱗坑表層土壤粉粒和沙粒含量。由于粉、沙粒堵塞土壤孔隙,土壤容重顯著增大,孔隙度顯著降低,飽和、非飽和導(dǎo)水率和飽和含水量顯著下降;魚(yú)鱗坑加覆蓋處理能顯著提高土壤中有機(jī)碳和全氮含量,改善土壤結(jié)構(gòu),土壤容重顯著降低,孔隙度顯著增大,飽和、非飽和導(dǎo)水率和飽和含水量均顯著提高。(2)分析了不同魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施下土壤水分時(shí)空變化和虧缺補(bǔ)償特征。與裸地對(duì)照處理相比,魚(yú)鱗坑加覆蓋措施可有效攔蓄降水的同時(shí)抑制蒸發(fā);魚(yú)鱗坑無(wú)覆蓋措施在整個(gè)生育期對(duì)100 cm以上土層土壤儲(chǔ)水基本無(wú)影響。各處理在干旱年土壤儲(chǔ)水虧缺加劇,在平水年魚(yú)鱗坑和魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施均對(duì)土壤儲(chǔ)水有不同程度的補(bǔ)償效果,裸地對(duì)照處理40-160 cm土層土壤儲(chǔ)水有進(jìn)一步虧缺趨勢(shì)。(3)評(píng)價(jià)了不同時(shí)間尺度下魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施對(duì)棗樹(shù)莖稈液流速率的影響,明確了影響棗樹(shù)莖稈液流速率的主要?dú)庀笠蛩亍２煌~(yú)鱗坑覆蓋組合措施下棗樹(shù)莖稈液流速率均呈現(xiàn)一致的變化規(guī)律,典型降雨前后,莖稈液流速率在雨后第一個(gè)晴天達(dá)到峰值。魚(yú)鱗坑覆蓋措施下莖稈液流速率明顯高于魚(yú)鱗坑無(wú)覆蓋和裸地對(duì)照措施。通過(guò)偏相關(guān)分析,明確了空氣溫度、空氣相對(duì)濕度、光合有效輻射和飽和水汽壓虧缺是影響莖稈液流速率的最為主要的參數(shù),以此為基礎(chǔ),構(gòu)建得到了不同魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施下氣象因子和棗樹(shù)莖稈液流速率的多元線性逐步回歸模型。(4)提出了利用水分自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置估算降雨入滲量和棗樹(shù)耗水量的新方法,并基于該方法分析了不同魚(yú)鱗坑覆蓋措施對(duì)棗樹(shù)耗水的影響。該方法時(shí)間精度高,可準(zhǔn)確捕捉到棗樹(shù)的耗水發(fā)生過(guò)程;在干旱期估算較為準(zhǔn)確,整體誤差在可接受范圍內(nèi),是一種適用性廣泛的作物蒸散估算新方法。利用該方法計(jì)算不同魚(yú)鱗坑覆蓋措施下的降雨入滲量、土壤蒸發(fā)量和棗樹(shù)蒸散量并進(jìn)行分析,結(jié)果表明,魚(yú)鱗坑措施降雨入滲量均顯著高于裸地對(duì)照措施,在集中降雨期表現(xiàn)出很強(qiáng)的集雨能力;魚(yú)鱗坑加以覆蓋處理下顯著降低了整個(gè)生育期土壤無(wú)效蒸發(fā)量,并顯著提高了坐果期和果實(shí)膨大期的棗樹(shù)蒸騰量。(5)基于Hydrus-1D構(gòu)建了不同魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施生態(tài)水文循環(huán)過(guò)程模型,并分析了不同措施對(duì)降雨入滲、蒸發(fā)蒸騰和土壤儲(chǔ)水動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的影響。依據(jù)非飽和土壤水動(dòng)力學(xué)理論,并結(jié)合魚(yú)鱗坑條件下土壤水分運(yùn)動(dòng)特征,利用兩種參數(shù)反演方法對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行了率定,通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證,MCMC-DREAM法率定得到的土壤水分運(yùn)動(dòng)參數(shù)可較準(zhǔn)確的反映土壤水分的動(dòng)態(tài)變化和分布。利用構(gòu)建模型對(duì)不同魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施下棗園生態(tài)水文過(guò)程進(jìn)行模擬,發(fā)現(xiàn)魚(yú)鱗坑無(wú)覆蓋顯著增加降雨入滲和蒸發(fā),增加雨后剖面土壤儲(chǔ)水量;魚(yú)鱗坑秸稈覆蓋可顯著降低土壤無(wú)效蒸發(fā),,增加棗樹(shù)蒸騰量,提高全生育期土壤儲(chǔ)水量。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S665.1
【圖文】：

2.1 研究區(qū)概況試驗(yàn)區(qū)位于陜西省榆林市清澗縣店則溝鎮(zhèn)園則溝紅棗節(jié)水基地（37°15'N, 110°2（圖 2-1），位于黃土高原北部，黃土層厚，地形條件為典型的黃土丘陵溝壑區(qū)，氣候半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫 8.5 ℃，極端最高氣溫 38.2 ℃，極端最低氣-25.5 ℃，無(wú)霜期 162 d。年平均降雨量 497 mm（基于 1986-2015 年清澗氣象站數(shù)據(jù)79.9%的降雨分布在棗樹(shù)生育期內(nèi)（5-9 月），特別在 6-8 月份雨量大且集中，集中降在來(lái)臨時(shí)間上也極不穩(wěn)定，常會(huì)產(chǎn)生次降雨量達(dá)到 50 mm 的強(qiáng)降雨。棗樹(shù)生育期在候呈半濕潤(rùn)-半干旱-干旱變化特征。冬季由于受西伯利亞冷空氣的控制和侵襲，氣候冷干燥，降水較少。土壤為黃綿土，入滲能力較強(qiáng)，但土壤肥力較差，試驗(yàn)區(qū) 0-180 cm 剖面的容重顆粒組成、飽和導(dǎo)水率等指標(biāo)見(jiàn)表 2-1。試驗(yàn)樣地海拔為 961-976 m，地下水埋深約50 m，田間持水率約為 25%，凋萎系數(shù)約為 7%（均為體積含水量，下同）。試驗(yàn)樣地地貌部位選擇在同一坡面上，棗樹(shù)栽植方式采用矮化密植，在冬季或春季進(jìn)行修剪高控制在 2 m 以下。各處理措施施肥、除蟲(chóng)和田間管理均保持一致。

圖 2-2 魚(yú)鱗坑及其在坡面布設(shè)示意圖Fig. 2-2 Diagram and layout of the slope and the fish-scale pit in the experiment plot.小區(qū)設(shè)置及監(jiān) 點(diǎn)布置個(gè)重復(fù)小區(qū)選擇相鄰的 8 棵棗樹(shù)，如圖 2-3 所示，定位安裝 Trime-TDR 水-PICO 管式 TDR 水分測(cè)管、EC-5 水分溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、TDP 插針式植物莖流計(jì)滲儀等儀器（圖 2-3），對(duì)土壤水分土壤蒸發(fā)和棗樹(shù)蒸騰進(jìn)行長(zhǎng)期定位觀測(cè)。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張東明;葛永華;汪章維;王根;曹曉鐘;;自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀故障診斷分析[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2018年22期

2 韓家琪;毛克彪;葛非凡;郭晶鵬;黎玲萍;;分類回歸樹(shù)算法在土壤水分估算中的應(yīng)用[J];遙感信息;2018年03期

3 陳增境;李新慶;馬寧;;土壤水分站日常維護(hù)及常見(jiàn)故障分析[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2016年23期

4 王吳娟;;淺談自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀維護(hù)與維修[J];科技展望;2016年34期

5 吳佳麗;喬延艷;李若楠;丁全洪;米雷;張鵬;殷宇飛;;撫順市土壤水分自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)差異性檢驗(yàn)及原因分析[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2017年03期

6 解智涵;;農(nóng)作物對(duì)表層土壤水分的影響[J];太原師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2017年01期

7 范生曄;范婷婷;李艷明;;農(nóng)作物高產(chǎn)適宜土壤水分指標(biāo)的分析[J];農(nóng)業(yè)與技術(shù);2017年09期

8 郭旭;龍柯吉;趙旋;黃曉龍;宋雯雯;;四川地區(qū)自動(dòng)土壤水分站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法研究[J];高原山地氣象研究;2017年02期

9 趙超;李炳昆;米雷;吳佳麗;趙剛;喬延艷;范存飛;張鵬;肇振國(guó);殷宇飛;寧大可;鄭國(guó)偉;胡玉;張茗郡;;撫順地區(qū)自動(dòng)土壤水分站的布局與應(yīng)用[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2017年20期

10 徐朝霞;高艷芹;;自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀的日常維護(hù)及常見(jiàn)故障排除[J];黑龍江氣象;2015年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王海梅;侯瓊;;降雨對(duì)典型草原土壤水分的影響[A];第33屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì) S4 干旱氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)及其影響與對(duì)策[C];2016年

2 王一鳴;;傳感器與檢測(cè)技術(shù)研究所在土壤水分測(cè)試領(lǐng)域的科研成果及產(chǎn)業(yè)化[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)電氣信息與自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)農(nóng)村電氣化分會(huì)科技與教育專委會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要[C];2010年

3 姚付啟;蔡煥杰;張振華;;煙臺(tái)蘋果園表層土壤水分與深層土壤水分轉(zhuǎn)換關(guān)系研究[A];現(xiàn)代節(jié)水高效農(nóng)業(yè)與生態(tài)灌區(qū)建設(shè)（下）[C];2010年

4 石慶蘭;王一鳴;馮磊;;土壤水分測(cè)量中相位差檢測(cè)算法的實(shí)驗(yàn)與研究[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)電氣信息與自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)農(nóng)村電氣化分會(huì)科技與教育專委會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要[C];2010年

5 巫麗君;潘建梅;魏愛(ài)明;王秀琴;;自動(dòng)土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)異常原因淺析[A];“推進(jìn)氣象科技創(chuàng)新，提高防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對(duì)氣候變化能力”——江蘇省氣象學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

6 巫麗君;潘建梅;魏愛(ài)明;王秀琴;;自動(dòng)土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)異常原因淺析[A];第八屆長(zhǎng)三角氣象科技發(fā)展論壇論文集[C];2011年

7 劉英超;鄭毅;湯利;;間套作作物對(duì)土壤水分的利用效率研究[A];面向未來(lái)的土壤科學(xué)（上冊(cè)）——中國(guó)土壤學(xué)會(huì)第十二次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2012年

8 許小燕;汪志農(nóng);張智韜;;遙感監(jiān)測(cè)土壤水分的研究進(jìn)展與趨勢(shì)[A];中國(guó)數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)村信息化學(xué)術(shù)研究研討會(huì)論文集[C];2005年

9 王瑞余;呂梁峰;薛鳴方;;土壤水分自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析方法[A];第三屆全國(guó)虛擬儀器大會(huì)論文集[C];2008年

10 徐良驥;;煤矸石基質(zhì)溫度場(chǎng)影響下充填復(fù)墾重構(gòu)土壤水分空間分布特征[A];2016全國(guó)土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要[C];2016年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 班勝林;山西引進(jìn)新型土壤水分觀測(cè)儀[N];中國(guó)氣象報(bào);2010年

2 記者 王建忠;我國(guó)將布設(shè)1500套自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀[N];中國(guó)氣象報(bào);2009年

3 記者 王兵;安徽建成自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站[N];中國(guó)氣象報(bào);2009年

4 通訊員 林澤磊;青島增建自動(dòng)土壤水分站[N];中國(guó)氣象報(bào);2011年

5 通訊員 薛龍琴;土壤水分觀測(cè)能力建設(shè)研討會(huì)召開(kāi)[N];中國(guó)氣象報(bào);2011年

6 特約記者 白杰;首批自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站建成[N];巴彥淖爾日?qǐng)?bào)(漢);2010年

7 王一;土壤水分快速測(cè)量技術(shù)獲突破[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

8 辜良昌;首套自動(dòng)土壤水分觀測(cè)儀落戶石渠[N];甘孜日?qǐng)?bào)(漢文);2010年

9 本報(bào)記者 周映　本報(bào)通訊員 曾濤;我區(qū)建成首批自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站[N];廣西日?qǐng)?bào);2010年

10 記者 王量迪 通訊員 陳瑜;我市建成兩個(gè)自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站[N];寧波日?qǐng)?bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李虹辰;黃土丘陵區(qū)魚(yú)鱗坑覆蓋組合措施棗樹(shù)水分耗散機(jī)制研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2018年

2 閆偉明;黃土區(qū)植物生長(zhǎng)與土壤水分協(xié)同關(guān)系及土壤水分有效性評(píng)價(jià)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

3 楊愛(ài)霞;基于遙感和水文模型的新疆渭庫(kù)綠洲荒漠過(guò)渡區(qū)土壤水分研究[D];新疆大學(xué);2017年

4 蔡一霞;土壤水分對(duì)稻米品質(zhì)形成的影響及其機(jī)理[D];揚(yáng)州大學(xué);2004年

5 郭忠升;黃土丘陵半干旱區(qū)土壤水分植被承載力研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2004年

6 孫凱;墑情（旱情）監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

7 劉偉;植被覆蓋地表極化雷達(dá)土壤水分反演與應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（遙感應(yīng)用研究所）;2005年

8 王建明;基于ERS散射計(jì)數(shù)據(jù)的青藏高原土壤水分估算方法研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（遙感應(yīng)用研究所）;2005年

9 武勝利;基于TRMM的主被動(dòng)微波遙感結(jié)合反演土壤水分算法研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（遙感應(yīng)用研究所）;2006年

10 丁瑞霞;微集水種植條件下土壤水分調(diào)控效果及作物的生理生態(tài)效應(yīng)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 Antwi Buah Peter;基于SAR數(shù)據(jù)的植被覆蓋下土壤水分反演研究[D];電子科技大學(xué);2018年

2 石元;面向土壤剖面水分檢測(cè)的電容傳感器及系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D];太原理工大學(xué);2018年

3 趙陽(yáng)陽(yáng);不同耕作和施肥方式對(duì)新修梯田土壤水分、質(zhì)量和作物產(chǎn)量的影響[D];蘭州大學(xué);2018年

4 祁文燕;紙坊溝流域坡面尺度土壤水分動(dòng)態(tài)變化及其運(yùn)移數(shù)值模擬[D];蘭州大學(xué);2018年

5 崔珍;壓砂地土壤水分、粒徑、容重的空間變異及相關(guān)性研究[D];蘭州理工大學(xué);2018年

6 楊銳;土壤干旱脅迫程度及時(shí)間對(duì)酸棗光合作用的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

7 王蕾欽;黃土高原植被恢復(fù)對(duì)土壤水分的影響分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

8 李新銳;兩種外來(lái)入侵植物與本地近緣種對(duì)土壤水分可塑性響應(yīng)差異及與入侵性關(guān)系[D];沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

9 王曼華;秸稈雙層覆蓋對(duì)鹽堿地土壤水鹽調(diào)控效應(yīng)研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

10 馬文;黃土丘陵區(qū)典型人工林土壤水分補(bǔ)給與消耗特征研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2738431