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从土壤水动力学典型的裸地蒸发模型、蒸发蒸腾量模型、土壤水分入渗模型出发,综述了SPAC系统下国内外现行的植物根系吸水模型、溶质运移模型、农业生态系统模型等研究进展,归纳和讨论了目前土壤水动力学模型在SPAC系统建模中存在的问题与不足。并对该领域的研究方向和应用前景进行了展望：建立准确的数值模型来解决实际问题是蒸发蒸腾量模型未来研究的趋势;入渗模型从点至区域的动态扩展,并结合土壤侵蚀、污染物运移等因素的农业倾向性研究为潜在的重要分支方向;根系吸水模型应更多被用于监测土壤水分动态、设计合理的灌溉制度及干旱预警等体系;利用计算机、遥感等技术手段建立农业生态系统物能循环的机理性模型将为模型的实用性和精度提供有力支撑。 相似文献
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黄土高原退耕还林措施对深层土壤含水率的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
深层土壤水分分布状况对于黄土高原植被恢复和农业可持续发展意义重大。对陕北黄土区不同退耕还林措施(1979年种植的侧柏林、油松林和苹果林)及农地(对照)20 m深土壤剖面的土壤水分、根系分布状况及土壤粘粒含量进行了取样分析。结果表明:退耕还林措施显著降低了土壤含水率,总体表现为农地(11.30%)苹果林(6.66%)≈油松林(6.48%)≈侧柏林(5.92%)。深层土壤含水率同时受植物根系和土壤质地的影响,植物根系是影响4~10 m土壤含水率的主要因素,根系通过吸水作用降低了土壤含水率,但随着深度的增加,根系对土壤含水率的影响逐渐减弱,土壤质地对土壤含水率的影响逐渐增强,土壤含水率与土壤粘粒含量之间呈正相关关系。侧柏人工林根系影响土壤水分深度可达18 m,油松林的影响深度为16 m,35 a树龄的苹果林耗水深度为19 m左右。 相似文献
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冬小麦节水灌溉的生理生态基础研究进展 总被引：18，自引：3，他引：18
从作物生理生化、农田生态环境等方面详细论述了冬小麦节水灌溉生理生态基础的研究进展。其研究主要集中在作物本身生物学特性、土壤水分与根系关系、农田生态环境3个方面,每个方面研究已较深入,但对这3个方面的综合性研究及边缘学科间的协作研究还比较薄弱。今后应从土壤-作物-大气连续体(SPAC)出发,着重研究在冬小麦高产优质栽培条件下,节水灌溉对冬小麦与水分关系的影响及其生理生态机制。 相似文献
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土壤-植物-大气界面中水分迁移
过程及模拟研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍了水循环过程中界面水分迁移转化理论,及SPAC连续体的概念及其发展过程,阐明了一些国内外SPAC理论研究的主要成果;对国内外各种典型土壤-植物-大气界面模型的基本结构、适用范围、主要研究对象、优势以及局限性做了系统介绍和对比;在此基础上对土壤-植物-大气系统的相互作用过程以及系统模拟中存在的问题提出了展望.分析得出如何解决下垫面与土壤-植物-大气系统复杂的关系,以及尺度转化问题将是面临的主要挑战.认为借助于水分和能量交换过程中的模型参数优化,来实现界面中水分迁移过程的精确化和简化模拟是未来的重要研究方向. 相似文献
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长安少陵塬近5年麦地土壤水分变化与土壤水资源研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对2003.3-2007.4西安市南郊长安区四府村麦地0-6 m土壤含水量的测定,分析了长安区四府村麦地土壤水分变化特点及与降水量之间的关系,同时对土壤水资源量对冬小麦生长的影响进行了研究。结果表明:西安市长安区大贫水年翌年春季冬小麦地0-6m土壤水分主要为中效水,土壤供水明显不足,平水年及丰水年翌年春季主要为极易效水和渗透重力水,水分供应充足。大贫水年的翌年春季冬小麦生长期内土壤水分不能正常下渗补给地下水,形成大气-土壤水分循环模式;平水年及丰水年的翌年春季冬小麦地入渗降水能正常补给地下水,形成大气-土壤-地下水循环模式。平水年和丰水年的翌年春季冬小麦地0-1m根系层水资源量变化主要受地表蒸发和作物耗水的影响,1-2m、2-4m层位水资源量变化主要受前一年降水量的影响,4-6 m层位水资源量主要与前一年土壤原有水资源量有关。经历连续两个贫水年之后的2003年春季冬小麦生长受到水分的严重限制,若要达到正常产量,春季需灌溉水量约300 mm。长安区近13年来干旱年和丰水年交替变化,总体来说降水对地下水的补给状况基本正常,通过采取有效的集水保墒措施,干旱年冬小麦也会获得较高产量。 相似文献
6.
2种荒漠植物根系生物量分布与土壤水分、养分的关系 总被引：5，自引：0，他引：5
通过野外挖根试验和室内样品分析测试的研究,测定了2种荒漠植物多枝柽柳和梭梭群落内土壤水分、养分的含量及其分层根系生物量,分析了2种荒漠植物根系生物量的垂直分布与土壤水分、养分之间的关系。结果表明:1 2种荒漠植物的根系生物量随土壤深度的增加逐渐减少,符合指数递减模型,多枝柽柳的根系生物量是同林龄梭梭的2.36倍。2 2种荒漠植物群落内土壤水分含量差异显著,养分差异不显著。3 2种荒漠植物的根系生物量与土壤水分之间的相关关系显著,其中多枝柽柳与土壤水分呈显著正相关关系,梭梭与土壤水分呈显著负相关关系。表明在干旱区,土壤水分状况对植物根系生长、发育的影响极大。4 2种荒漠植物根系生物量与土壤养分的相关关系不显著,表明在本地区极端干旱的恶劣环境中,土壤养分不是植物根系生长的限制性因子。 相似文献
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《干旱区研究》2017,(6)
在荒漠区,土壤水是一切陆生植物赖以生存的基础,识别荒漠区土壤水的补给来源,探索土壤水的运移机理,对于荒漠区生态修复非常必要。通过对荒漠区非饱和带剖面土壤水的含水率、易溶盐离子及稳定同位素(δD、δ~(18)O)的测定和分析,研究荒漠区土壤水的补给来源与运移机理。结果表明:荒漠区土壤含水率、易溶盐与土壤水氢氧同位素在垂向上呈现旋回变化,剖面中土壤Cl-含量与含水量成正相关;0~1.6 m为蒸发影响带,1.6~8.0 m为土壤水向下运移带,8.0 m以下为潜水影响带。从土壤水中氢氧同位素及Cl-含量信息来看,荒漠区土壤水来源于大气降水的补给。旋回中Cl-含量极低值与δD与δ~(18)O极贫值相对应,δD值贫化峰值为-124.10‰~-97.39‰,荒漠区土壤水来源于冬季大气降水或降雪的入渗补给。 相似文献
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建立水分平衡动态模型是研究草原生态系统水循环的主要方法和内容.本文利用锡林浩特观象台多年观测资料和2008 ～ 2009年野外试验资料,基于SPAC原理,依托农田水分平衡方程建立了0～ 100 cm土层的土壤水分平衡模型,提出初始土壤贮水量、实际蒸散量、渗漏量和植被截留量等参数的计算方法及植物根系层深度确定的依据;通过... 相似文献
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利用长期定位试验资料,研究了黄土高原丘陵沟壑区乔木和灌木植物系数的计算方法,比较了两种代表性乔木(榆树和小叶杨)和两种代表性灌木(柠条和沙棘)的实际蒸散量和生育期土壤平均含水量的差异,分析了土壤含水量变化对植物根系吸水和土壤水分有效性的影响。结果发现:该地区灌木的实际蒸散量小于乔木,但同类植物的实际蒸散量没有显著差异;土壤含水量柠条最高,沙棘最低;榆树植物系数最小,柠条其次,沙棘最大,但榆树和小叶杨的土壤水分有效性高,耗水量大,所以灌木较适于该区生长。 相似文献
10.
河套灌区农田地下水埋深普遍较浅且年内波动较大,明确不同膜下滴灌条件下深层土壤水分对根区的补给作用及作物根系吸水的响应差异有利于膜下滴灌技术的完善和推广。本研究开展了连续2 a(2017—2018年)的春玉米田间试验,设置3个膜下滴灌灌溉水平,分别控制土壤基质势下限为-10 kPa(S1)、-30 kPa(S3)和-50 kPa(S5)。利用HYDRUS-2D模型模拟0～120 cm深度土壤含水量、根层下边界(100 cm深度处)水分通量和作物根系吸水速率。结果表明,经过率定后的HYDRUS-2D模型对0～120 cm深度土壤含水量模拟结果的根均方差(RMSE)和决定系数(R~2)分别为0.039～0.042 cm~3·cm~(-3)和0.78～0.73,模拟结果可靠。膜下滴灌农田100 cm和120 cm深度处土壤含水量较高且处理间差异不大,说明不同滴灌条件对于100 cm以下深层土壤含水量影响较小;但不同处理显著影响根区下边界的水分通量和根系吸水速率。基质势下限控制水平越低,深层土壤水分对于根区的补给量(毛管上升)越大,S1、S3、S5生育期内累积补给量在31.9～49.6 mm之间。S5处理根系吸水速率较低,根系吸水受到显著抑制,从而造成作物生长指标和产量显著低于S1和S3处理(P0.05);而S1和S3之间籽粒产量差异不显著。综上,在本研究所设置的3个滴灌处理中,S3生育期内灌溉定额为240～300 mm,既较S1显著减少灌水量、提高水分利用效率,又具有较好的根系活力,有效利用深层土壤水分,因此建议该地区春玉米膜下滴灌的灌水下限为-30 kPa。 相似文献
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Community structure and carbon and nitrogen storage of sagebrush desert under grazing exclusion in Northwest China 总被引：1，自引：0，他引：1
Overgrazing is regarded as one of the key factors of vegetation and soil degradation in the arid and semi-arid regions of Northwest China.Grazing exclusion(GE)is one of the most common pathways used to restore degraded grasslands and to improve their ecosystem services.Nevertheless,there are still significant controversies concerning GE’s effects on grassland diversity as well as carbon(C)and nitrogen(N)storage.It remains poorly understood in the arid desert regions,whilst being essential for the sustainable use of grassland resources.To assess the effects of GE on community characteristics and C and N storage of desert plant community in the arid desert regions,we investigated the community structure and plant biomass,as well as C and N storage of plants and soil(0-100 cm depth)in short-term GE(three years)plots and adjacent long-term freely grazing(FG)plots in the areas of sagebrush desert in Northwest China,which are important both for spring-autumn seasonal pasture and for ecological conservation.Our findings indicated that GE was beneficial to the average height,coverage and aboveground biomass(including stems,leaves and inflorescences,and litter)of desert plant community,to the species richness and importance values of subshrubs and perennial herbs,and to the biomass C and N storage of aboveground parts(P<0.05).However,GE was not beneficial to the importance values of annual herbs,root/shoot ratio and total N concentration in the 0-5 and 5-10 cm soil layers(P<0.05).Additionally,the plant density,belowground biomass,and soil organic C concentration and C storage in the 0-100 cm soil layer could not be significantly changed by short-term GE(three years).The results suggest that,although GE was not beneficial for C sequestration in the sagebrush desert ecosystem,it is an effective strategy for improving productivity,diversity,and C and N storage of plants.As a result,GE can be used to rehabilitate degraded grasslands in the arid desert regions of Northwest China. 相似文献
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内蒙古蛮汉山北坡不同景观下的SPAC比较研究 总被引：1，自引：0，他引：1
杜鹏飞 《干旱区资源与环境》2004,(Z3)
本文是在了解前人对SPAC系统研究成果的基础上,结合蛮汉山地区的自然状 况,在野外进行了调查和取样,通过对海拔高度、温度、空气湿度、土壤和植物水分的综合分析, 对蛮汉山北坡不同景观下的SPAC系统进行了初步的探讨,并得出了一些结论。 相似文献
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综述了根活性格局的概念、测定方法及其在农田科学管理中的应用，并对相关研究进行了展望。根的活性格局是根的功能学指标，反映根系各个部位对其总体吸收能力的贡献大小，它与活性根的格局在本质上存在着区别，与根的形态格局常具有不一致性。在根活性格局测定方法中，^32P土壤注入法应用最为广泛，土壤水分消耗法主要限于干旱半干旱地区。根活性格局在农田科学管理甲的应用主要表现在：在土壤-植物水分运移模拟中，根活性格局对根系吸水能力的描述更为真实；通过调查作物根活性的高值区和高峰期，可确定施肥的最佳位置和时间；利用不同作物根活性时空分布特点指导物种和种植方式的选择．可实现作物在资源利用上的互补性，发挥某些作物的安全网和营养泵功能。进行作物根活性格局的不同同位素示踪研究、建立各种常见作物物种肋根活性格局数据库等工作还需进一步加强。 相似文献
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Frequent periods of drought conditions are known to limit plant performance,primary production,and ecosystem stability in arid and semi-arid desert steppe environments.Plants often avoid competition by shifting their water use seasonally,which affects the water-use patterns of dominant species as well as the composition and structure of plant communities.However,the water-use strategies of dominant herbaceous species,which grow under natural field conditions in the desert steppe region of Ningxia Hui Autonomous Region,China,are poorly known.Here,we explored the possible sources of water uptake and water-use efficiency(WUE)of three dominant herbaceous plant species(Stipa breviflora,Agropyron mongolicum,and Glycyrrhiza uralensis)in a native desert steppe in the semi-arid area of Ningxia through an analysis of multiple parameters,including(1)the stable isotopic oxygen and hydrogen(δ18O andδ2H)compositions of precipitation,soil water,and stem water,(2)the carbon isotope(13C)composition of leaves,and(3)the soil water contents,based on field sampling across varying water conditions from June to September,2017.Frequent small precipitation events replenished shallow soil water,whereas large events only percolated down to the deep soil layers.Changes in soil water availability affected the water-use patterns of plants.Generally,during light precipitation periods,the deep root system of G.uralensis accessed deeper(>80 cm)soil water,whereas S.breviflora and A.mongolicum,which only have shallow roots,primarily absorbed water from the shallow and middle soil layers.As precipitation increased,all three plant species primarily obtained water from the shallow soil layers.Variation in soil water uptake between the dry and wet seasons enabled plants to make better use of existing satoil water.In addition,theδ13C values of G.uralensis and S.breviflora were higher than those of A.mongolicum.Theδ13C values of the three plant species were significantly negatively correlated with soil water content.Therefore,G.uralensis and S.breviflora maintained a higher WUE through their conservative and water-saving strategies across the entire growing season.In contrast,A.mongolicum,with a relatively low WUE in the wet season but a high WUE in the dry season,exhibited a more flexible water-use strategy.The different water-use strategies of these dominant plant species demonstrated the mechanisms by which plant communities can respond to drought. 相似文献
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间作系统充分利用光热水肥资源具有高产高效特征，在旱区得到了广泛应用。综合国内外间作群体水分利用的研究成果，论述了间作具有水分优势的高效利用机制。间作系统减少土壤蒸发、提高作物蒸腾、降低棵间蒸发与耗水量的比值，增加土壤水分的有效性，提高作物根系对土壤水分的吸收利用，进而提高水分利用效率。间作系统的水分利用机制包括生态位分离减少竞争以促进资源的充分利用、水力再分配调节作物及邻体作物土壤的水分条件缓解旱区作物的水分胁迫。间作系统水分利用的影响因素包括作物种类、种植密度和空间布局、水肥管理和耕作措施。针对研究中的不足，指出未来间作系统水分高效利用研究应关注以下方面：不同区域间作群体增产和节水的规律；水分与源库关系及对种间关系的响应；量化水分与根系生长的关系，建立间作作物对水分吸收的模型；地下部对间作水分优势的响应。 相似文献
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水分胁迫下荒漠地区2种草本植物生物量分配策略 总被引：1，自引：0，他引：1
水分胁迫是荒漠地区生态系统结构和功能变化的主要驱动力。分析水分胁迫下,不同生长阶段荒漠植物生物量在地上-地下的分配比例,对精确估算地下有机碳存储量有重要的理论意义。通过盆栽控制实验,设置对照、中度和重度胁迫的水分梯度,选取荒漠地区2种草本植物涩荠（Malcolmia africana）和角果藜（Ceratocarpus arenarius）,分析其生物量在地上-地下的分配比例变化。结果表明：无论水分胁迫存在与否,总生物量累积均符合Sigmoidal生长模型;水分胁迫对植株早期发育阶段总生物量的累积无明显影响,但显著减少了发育后期总生物量的累积;植株每生长10 d,涩荠和角果藜叶片占总生物量的比例分别减少8.9%～10.6%和3.1%～3.4%。几乎等同于茎所增加的比例。水分胁迫使得地下生物量显著增加,但总生物量的累积仍以地上部分为主;根冠比在整个生长过程中呈4个渐变的阶段。 相似文献
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王鑫 《干旱地区农业研究》2006,24(1):179-182
采用定点观测及调查等方法对沙区土壤沙化的现状及成因进行了分析研究。结果表明:沙区有沙漠化土地210 496 hm2,占沙区总面积(540 950 hm2)的38.91%,沙漠化平均每年沙线从西北向东推进0.54 km。特定的地质构造和毛乌素沙地为沙化提供了物质条件及外部来源,干旱多风、风蚀水侵等自然灾害和资源的不合理利用对当地农业造成了严重危害。防治土壤沙化的对策:治沙先种草,草灌结合;建立草—灌—乔“山型”体系和林、草、田复合生态系统,控制沙线南移;在荒芜的沙地大量种植耐牧的灌木,沙打旺等牧草;加大宣传力度,提高沙区人民的防沙、治沙意识;通过人大立法,迅速制止无限度的垦荒;放宽政策,鼓励退耕还林还草、退牧还草,促进沙区经济的可持续发展。 相似文献
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Water is a restrictive factor for plant growth and ecosystem stability in arid and semiarid areas. The dynamics of water availability in soils and water use by plants are consequently critical to ecosystem functions, e.g. maintaining a high resistance to the changing climate. Plant water use strategies, including water-use efficiency(WUE) and the main water source that a plant species utilizes, play an important role in the evaluation of stability and sustainability of a plantation. The water use strategies of desert plants(Tamarix chinensis, Alhagi sparsifolia, Elaeagnus angustifolia, Sophora alopecuroides, Bassia dasyphylla and Nitraria sphaerocarpa) in three different habitats(saline land, sandy land and Gobi) in Dunhuang(located in the typical arid area of northwestern China) were studied. The stable isotope of oxygen was used to determine the main water source and leaf carbon isotope discrimination was used to estimate the long-term WUE of plant species in the summer of 2010. The results suggest that: 1) the studied desert plants took up soil water below the depth of 80 cm; 2) T. chinensis in the three habitats used deeper soil water and T. chinensis in the Gobi site had higher WUE than those in the saline land and the sandy land. The results indicated that desert plants in Dunhuang depended on stable water source and maintained high WUE to survive in water limited environments. 相似文献
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中国西北干旱荒漠区盐生植物资源与开发利用 总被引：14，自引：4，他引：14
盐生植物是指在3.3bar渗透压盐水的生境中生长并完成其生活史的植物，在我国西北干旱荒漠区中有12％的植物为盐生植物，共有208种，分属于31科、90属，占我国盐生植物总数的49％，具有丰富的盐生植物多样性。这些盐生植物不仅为农业生产提供了丰富的抗盐种质资源，为培育抗盐、耐盐的转基因作物品种提供基因库，而且在这些盐生植物中含有丰富的药用、食用、工艺以及绿化和固沙植物资源。在不能耕种的盐渍土上直接引种具有经济价值的盐生植物，可获得经济效益，以充分地利用西北干旱荒漠区大面积的土地资源，因此开发和利用盐生植物资源具有重要意义。 相似文献