【摘要】：新疆位于干旱內(nèi)陸區(qū),降雨量少,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要依靠灌溉。近年來隨著節(jié)水技術(shù)的發(fā)展,膜下滴灌得到廣泛應(yīng)用。覆膜和滴灌改變土壤的水熱條件并影響作物生長,膜下滴灌條件下棉田的水熱碳通量呈現(xiàn)特有的規(guī)律。本研究在新疆塔里木盆地庫爾勒綠洲膜下滴灌棉田開展綜合實驗觀測土壤水熱碳過程和陸氣水熱碳通量,并采用SIMDual Kc模型和DNDC模型模擬棉田蒸散發(fā)和碳通量過程,開展綠洲膜下滴灌棉田水熱碳通量研究,對于認識農(nóng)業(yè)活動對陸氣水熱碳通量影響和改善干旱區(qū)灌溉管理有重要的理論意義和實踐價值。在庫爾勒綠洲農(nóng)田生態(tài)水文實驗站開展了三年連續(xù)觀測實驗,基于渦度相關(guān)系統(tǒng)觀測膜下滴灌棉田水熱碳通量。基于實驗結(jié)果分析膜下滴灌棉田的耗水規(guī)律,2012-2014生長期的平均蒸散發(fā)為526 mm;計算棉田的作物系數(shù),得到了適用于當?shù)氐淖魑锵禂?shù)曲線,并驗證了經(jīng)當?shù)貧夂蚝凸喔确绞叫拚蟮氖澜缂Z農(nóng)組織(FAO)推薦作物系數(shù)在干旱區(qū)膜下滴灌棉田的適用性;建立了作物系數(shù)與生長期天數(shù)、積溫和葉面積的關(guān)系,比較了作物系數(shù)模型在不同時間尺度上的適用性,結(jié)果表明基于生長期天數(shù)的作物系數(shù)模型可以很好的模擬作物系數(shù)變化,可應(yīng)用于干旱區(qū)灌溉管理實踐;建立了膜下滴灌棉田的SIMDual Kc模型,模擬結(jié)果表明兩年內(nèi)生長期/cT ET為96%和94%。T在生長中后期占cET的比值接近100%。2012-2013覆膜導(dǎo)致E分別減少139.6 mm和137.0 mm。揭示了膜下滴灌棉田能量的日內(nèi)和季節(jié)變化規(guī)律及其控制因子,冠層導(dǎo)度對潛熱和Priestley-Taylor系數(shù)的控制存在明顯的閾值效應(yīng),當冠層導(dǎo)度小于8 mm s~(-1)時,潛熱和Priestley-Taylor系數(shù)隨著冠層導(dǎo)度的增加而增大,當大于該閾值時,潛熱和Priestley-Taylor系數(shù)的變化趨勢不明顯。揭示了棉田碳通量的變化規(guī)律與影響因素、碳通量與環(huán)境因子和潛熱的關(guān)系、以及碳水耦合規(guī)律,得到了關(guān)鍵物理量的具體數(shù)值:生育期平均凈生態(tài)系統(tǒng)交換量、生態(tài)系統(tǒng)呼吸量及總初級生產(chǎn)力分別為-263.3 g Cm~(-2)、870.2 g Cm~(-2)和1133.5 g Cm~(-2),冠層尺度的水分利用效率系數(shù)為1-6 g Ckg~(-1)H_2O。建立了膜下滴灌棉田的DNDC模型,模擬揭示了庫爾勒1990-2008年間生態(tài)系統(tǒng)呼吸量逐漸增加但凈生態(tài)系統(tǒng)交換量逐漸減小因而棉田碳匯功能逐漸減弱的趨勢。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S562

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本文編號：2538999