本文選題：農(nóng)田 + 灌叢��； 參考：《中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心》2016年博士論文

【摘要】：水資源短缺已成為干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵問題。揭示干旱、半干旱區(qū)農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)蒸散耗水規(guī)律及水分利用效率,對(duì)農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)的管理及水資源的可持續(xù)利用具有重要的指導(dǎo)意義。本研究以黑河中游綠洲春小麥農(nóng)田和黃土高原北部灌叢(檸條和長(zhǎng)柄扁桃)生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象,利用渦度相關(guān)法測(cè)定農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)碳、水、熱通量過程,并分析水分利用效率變化特征,在此基礎(chǔ)上探討兩種灌木林地條件下蒸散發(fā)及水分利用效率的影響因素及其環(huán)境響應(yīng)機(jī)制,主要得出以下結(jié)論:(1)農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)條件下,各輻射通量分量和熱存儲(chǔ)通量分量均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)和日變化規(guī)律,其變化規(guī)律在不同植被類型條件下存在較大的差異。感熱通量和潛熱通量是凈輻射的主要消耗項(xiàng)。0-5 cm土壤熱存儲(chǔ)通量在凈輻射中所占的比重在兩種生態(tài)系統(tǒng)條件下均最大;大氣感熱存儲(chǔ)通量在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中占凈輻射的比重較大,而在灌叢生態(tài)系統(tǒng)中所占的比重較小。(2)農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)存在明顯的能量不閉合現(xiàn)象,考慮熱存儲(chǔ)通量項(xiàng)后能顯著提高生態(tài)系統(tǒng)的能量閉合度。土壤熱存儲(chǔ)通量對(duì)能量閉合度的貢獻(xiàn)最大,其值介于9.04%-13.73%之間;大氣潛熱存儲(chǔ)通量在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的貢獻(xiàn)度可達(dá)2.96%,而在灌叢生態(tài)系統(tǒng)則平均降低了0.06%的能量閉合度。(3)農(nóng)田和灌叢生態(tài)系統(tǒng)蒸散發(fā)及水分利用效率具有明顯的季節(jié)和日變化規(guī)律,不同植被類型下差異明顯。凈輻射、大氣溫度、0-60 cm平均土壤溫濕度、飽和水汽壓差和葉面積指數(shù)均對(duì)蒸散發(fā)和水分利用效率產(chǎn)生不同程度的影響,其影響程度在不同植被條件下表現(xiàn)出很大的變異性。(4)降水后蒸散發(fā)量顯著增加但具有一定的滯后性,蒸散發(fā)量的增加幅度及滯后天數(shù)受降水量大小和降水時(shí)長(zhǎng)的影響和限制;降水量的時(shí)空分布決定了灌木林地蒸散發(fā)量的大小和季節(jié)分配模式。(5)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)大約有273.41 mm的水分用于補(bǔ)給0-60 cm土層以下深層土壤水分或地下水;檸條林地蒸散發(fā)量高于降水量,水分處于嚴(yán)重虧缺狀態(tài);長(zhǎng)柄扁桃林地蒸散發(fā)量低于降水量,水分能夠滿足長(zhǎng)柄扁桃生長(zhǎng)的需求。
[Abstract]:Water shortage has become a key problem in agricultural production and ecological environment construction in arid and semi-arid areas. It is of great significance to reveal the evapotranspiration and water use efficiency of farmland and shrub ecosystem in arid and semi-arid areas, which is of great significance to the management of farmland and shrub ecosystem and the sustainable utilization of water resources. In this study, spring wheat field in the middle reaches of Heihe River and shrub ecosystem (Caragana korshinskii and almond) in the northern Loess Plateau were studied. The carbon, water and heat fluxes in farmland and shrub ecosystem were measured by vorticity correlation method. On the basis of analyzing the change characteristics of water use efficiency, the influencing factors of evapotranspiration and water use efficiency and their environmental response mechanism under two kinds of shrub land conditions were discussed. The main conclusions were as follows: 1) under the condition of farmland and shrub ecosystem, The radiative flux components and heat storage flux components showed obvious seasonal and diurnal variations, and there were great differences in the variation of the radiation flux components and the heat storage flux components under different vegetation types. Sensible heat flux and latent heat flux are the main consumption of net radiation. 0-5 cm soil heat storage flux accounts for the largest proportion of net radiation under both ecosystem conditions. The sensible heat storage fluxes in the atmosphere account for a large proportion of net radiation in the farmland ecosystem, while the proportion in the shrub ecosystem is smaller. 2) there is an obvious energy unclosure phenomenon in the farmland and shrub ecosystem. Considering the heat storage flux term, the energy closure of the ecosystem can be improved significantly. The contribution of soil heat storage flux to energy closure was between 9.04- 13.73%. The contribution of atmospheric latent heat storage flux to farmland ecosystem was 2.96, while in shrub ecosystem, the energy closure was decreased by 0.06% on average.) the evapotranspiration and water use efficiency of farmland and shrub ecosystem had obvious seasonal and diurnal variation laws. There were significant differences under different vegetation types. Net radiation, average soil temperature and humidity from 0 to 60 cm, saturated water vapor pressure difference and leaf area index had different effects on evapotranspiration and water use efficiency. Under different vegetation conditions, the amount of evapotranspiration increased significantly but had a certain lag. The increase of evapotranspiration and the number of days behind were influenced and restricted by the amount of precipitation and the duration of precipitation. The spatial and temporal distribution of precipitation determines the magnitude of evapotranspiration and seasonal distribution model of shrub land. The farmland ecosystem has about 273.41 mm water to recharge the deep soil water or groundwater under 0-60 cm soil layer. The evapotranspiration of Caragana woodland was higher than that of precipitation, the water was in a serious deficit state, and the evapotranspiration of longstalked almond forest land was lower than that of precipitation, and the water content could meet the needs of the growth of longstalked almond.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q948

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本文編號(hào)：1850834