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降水对沙地杨树人工林水分利用的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
文中以107欧美杨(Populus×euramericanacv.”74/76”)人工林为研究对象,采用DELTA V Ad-vantage同位素比率质谱仪测定杨树茎木质部及各来源水δD、δ18O稳定性同位素值,结合自动气象站(HOBO)连续观测土壤含水量(SWC)、降雨量等环境和气象因子,利用同位素质量守恒多元分析方法,分析降水前后杨树林水分利用策略.结果表明:1)降水在转化为土壤水或地下水的过程中发生同位素富集.与降水前相比,雨后0cm ～ 80cm土层土壤水δD、δ18O值明显呈现出偏正,80cm ～120cm之间明显呈现出偏负.2)土层深度与降水前后土壤水δD和δ18O同位素间存在显著的二次多项式关系,R ＞0.8537.3)雨前杨树林主要利用120cm～180cm处深层土壤水,地下水的贡献率为20％;雨后第一天主要利用0cm～ 60cm、120cm～ 180cm处土壤水和雨水,而不利用地下水;雨后第三天与第一天相比降水的贡献率由31％下降为4％,而地下水的贡献率由0％上升为8％;雨后第五天120cm～180cm各土层土壤水在前四组来源水中贡献率分别为100％、99％、100％和88％,地下水的贡献率为18％.4)对于一般性降水,杨树林对其水分利用的衰减期为5d. 相似文献
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黑河下游荒漠河岸林不同林龄胡杨对脉冲式降雨的响应 总被引：1，自引：0，他引：1
分析干旱区不同林龄胡杨对脉冲式降雨的响应,对制定气候变化下胡杨保育恢复策略具有重要意义。通过对降雨前、后黑河下游不同林龄胡杨木质部水及其不同潜在水源稳定同位素组成(δD、δ18O)的测定,分析不同深度的土壤水、地下水和降水对胡杨水分利用的贡献比例,并结合胡杨样地土壤剖面含水量的变化,探讨降雨前、后不同林龄胡杨水分利用变化及对脉冲式降雨的响应。结果发现:1降雨前、后胡杨幼苗木质部的δ18O值变化较大,分别为-3.498‰和-7.928‰,而胡杨成熟木木质部的δ18O值变化不大,分别为-7.202‰和-7.225‰;2降雨前、后胡杨幼苗对不同水源水分利用变化较大,降雨前主要利用0~30 cm的土壤水,利用比例达88%~90%,平均值为89.9%,对地下水的利用仅为2.9%。降雨后对降水的利用最高达60%,平均值为19%;降雨前、后胡杨成熟木都主要利用地下水和深层土壤水。 相似文献
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白刺(Nitraria tangutorum)灌丛是民勤绿洲边缘的建群种,也是绿洲风沙灾害防治的重要天然屏障。水分是干旱区植物生存发展的限制性因子,研究不同演替阶段白刺灌丛水分利用动态对民勤绿洲边缘生态恢复与重建具有重要的理论和实践意义。通过测定白刺灌丛不同季节降水、土壤水、地下水、植物木质部水的稳定氢氧同位素变化特征,结合IsoSource模型,定量分析了不同演替阶段白刺灌丛生长季的水分利用策略。结果表明:不同演替阶段白刺灌丛土壤水分0-200cm垂直分布的季节变化差异明显,土壤水分排序表现为衰退阶段>发育阶段>稳定阶段。5月-9月民勤绿洲大气降水线性方程LMWL为δD=6.59δ~(18)O-4.38,R~2=0.90,n=114。土壤水、地下水、植物水、降水δ~(18)O随季节和演替阶段的变化规律各异。白刺灌丛发育阶段,春季主要利用中层土壤水,夏季和秋季利用地下水。稳定阶段,春季主要利用浅层土壤水分,夏季主要利用降水,秋季主要利用地下水。衰退阶段,春季主要利用深层土壤水,夏季和秋季主要利用地下水。地下水埋深、结皮覆盖度、灌丛与农田之间距离等环境因子以及植株枯枝程度共同影响着不同演替阶段白刺灌丛的水分利用策略。 相似文献
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不同地下水埋深夏玉米产量及产量构成关系研究 总被引：2，自引：0，他引：2
依据天长市二峰灌溉试验站2009年夏玉米地下水位埋深试验资料,通过6种地下水位控制处理和对照夏玉米试验,探讨了不同地下水埋深对夏玉米产量及产量构成关系的影响。结果表明:夏玉米的地下水补水量、夏玉米生长期的土壤含水量、夏玉米叶面积指数均随着水位埋深加大而降低;夏玉米植株高度在抽雄前期受地下水埋深影响较大,到开花期则基本无影响;同时试验表明地下水位埋深对产量的影响较大,在拔节前期地下水位埋深大于60 cm或在拔节后期地下水位埋深小于40 cm将影响玉米总穗粒数和百粒重,导致严重减产。 相似文献
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隔沙层对盐碱地土壤水盐运动的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
在80~100 cm范围土层设置沙层,对土壤电导率和含水量进行为期6个月的观察,分析隔沙层对土壤水盐运动的影响。结果表明:80~100 cm层沙层在大降雨量时能够提高土壤含水量;降雨量小,蒸发强烈的5~7月份,隔沙处理能够使土壤积盐程度较对照减少50%~70%;隔沙层延缓沙层以上土壤水分的下渗,从而提高降雨对土壤盐分的淋洗作用。当降雨量接近蒸发量的时候,隔沙处理土壤就能明显脱盐,而在此雨量下,对照只能保证土壤不发生积盐或少量积盐。雨季结束之后,隔沙处理土壤脱盐率较对照提高10%~35%,并能够使土壤脱盐过程持续到10月份,对植物生长十分有利。 相似文献
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西北内陆盆地天然植被的地下水生态埋深 总被引：18，自引：2，他引：16
西北内陆盆地的天然植被对生态环境起到至关重要的作用,而天然植被的生长状态与地下水埋深息息相关。本文给出地下水生态埋深的定义,在分析了天然植物生长状态与土壤含水量关系、土壤含水量与地下水埋深关系,以及天然植物生长状态与地下水埋深关系的基础上,确定了天然植物的地下水生态埋深。所得结论对于西北地区水资源合理开发利用和生态环境保护具有重要意义。 相似文献
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通过测定人工湖面不同距离白刺灌丛生长季降水、土壤水、地下水、植物水的稳定氢氧同位素变化特征,结合IsoSource模型,定量分析了白刺灌丛生长季的水分利用策略。结果表明:随样地与人工湖面距离的增加,0-200m水平范围白刺灌丛各土层平均土壤水分逐渐减小,其中0m样地最高为10.02%,200m样地最小为5.24%,对250m-600m样地各土层平均土壤水分的影响不大。受蒸发及降水季节变化的影响,白刺灌丛0-70cm土壤水及其δ~(18)O变化剧烈。土壤水的δ~(18)O介于-8.78‰～16.39‰,平均值为0.14‰。地下水的δ~(18)O介于-4.19‰～-3.55‰,平均值为-3.89‰。降水的δ~(18)O介于-17.31‰～3.37‰,平均值为-6.36‰。湖水的δ~(18)O介于-1.84‰～11.66‰,平均值为3.02‰。木质部水的δ~(18)O介于-5.98‰～2.74‰,平均值为-3.59‰,各样地不同土层土壤水分δ~(18)O差异显著(P<0.05)。随样地与人工湖面距离的增加,白刺灌丛逐渐利用更深层次的土壤水及地下水。 相似文献
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运用18O稳定同位素,示踪了黑河中游河岸柽柳林2009年6月与8月两个时期的水分来源,分析了其水分利用模式。结果表明:柽柳茎干水两期的δ18O值分别为-8.32‰、-10.41‰,具有明显的差异,6月柽柳主要利用40~60cm土壤水分,而在8月则主要利用60cm以下深层土壤水或地下水;两个时期柽柳的水分初始来源均主要为地下水,不直接利用当地夏季降雨与河水,河岸柽柳之所以形成这种水分利用策略,与研究区气候干旱且存在强烈的河水-地下水相互作用密切相关。 相似文献
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黑河流域荒漠地区梭梭人工林地土壤水分动态研究 总被引：29，自引：7，他引：29
梭梭林地土壤剖面的含水量与裸沙地含水量显著不同 ,裸沙地土壤含水量随深度增加而增加 ,林地在 30～ 12 0cm范围内有较高的含水量 ;林地 0～ 30cm的上层土壤含水量受降雨及蒸发的剧烈影响 ,30～ 2 0 0cm范围内的林地土壤各测量层平均含水量与其标准差有二次函数的关系 ;降雨对每月的 0～ 2 0 0cm的土壤贮水量没有明显的影响 ,说明降雨多数在当月就被蒸散和深层渗漏所消耗 ;认为梭梭人工林这种脆弱生态系统能够在严酷的环境条件下存在 ,其根系对土壤水和地下水有吸水和释水的再分配功能是重要的因素之一 相似文献
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土地荒漠化是当前十大环境问题之一,对人类的生存和发展构成了严重威胁。为了分析荒漠化防治中植物生长与水分变化的关系,在黑河流域中游荒漠区建立试验站长期定位监测,已取得了土壤水、地下水、降水等水分数据和生物量、盖度等植物生长数据,并采用特征参数算法、相关和多元回归方法,分析了植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型。结果表明:1)2006-2014年际变化上,土壤水和降水变化较剧烈,地下水位变化较缓和。植物盖度变化呈波动性略有增大趋势,而生物量、降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但变化都不明显。2)在植物生长季的3-11月份期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,植物平均生物量和盖度变化步调基本一致,降水量、地下水埋深变化步调基本一致,年内变化幅度从大到小依次为降水>地下水位>土壤水>生物量>盖度。3)植物平均生物量与平均盖度、地下水埋深、降水量的回归模型为B=1.895C-0.033D+0.834P+44.369(R~2=0.796,P<005),通过模型可预测生物量变差的79.6%,准确率可达67.4%。本研究可为荒漠化防治中的水资源管理以及退耕还林、天然林保护、黑河流域综合治理等工程对水资源影响的评估等提供科技支撑和参考数据。 相似文献
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Jinhu ZHANG 《干旱区科学》2018,10(6):821-832
The complex interactions in desert ecosystems between functional types and environmental conditions could be reflected by plant water use patterns. However, the mechanisms underlying the water use patterns as well as the water sources of Tamarix laxa in the mega-dunes of the Badain Jaran Desert, China, remain unclear. This study investigated the water sources and water use patterns of T. laxa using the stable oxygen isotope method. The δ18O values of xylem water, soil water in different layers (0-200 cm), rainwater, snow water, lake water, atmospheric water vapor, condensate water, and groundwater were measured. The sources of water used by T. laxa were determined using the IsoSource model. The results indicate that T. laxa mainly relies on soil water. At the beginning of the growing season (in May), the species is primarily dependent on water from the middle soil layer (60-120 cm) and deep soil layer (120-200 cm). However, it mainly absorbs water from the shallow soil layer (0-60 cm) as the rainy season commences. In September, water use of T. laxa reverts to the deep soil layer (120-200 cm). The water use patterns of T. laxa are closely linked with heavy precipitation events and soil water content. These findings reveal the drought resistance mechanisms of T. laxa and are of significance for screening species for ecological restoration. 相似文献
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干旱区保护性耕作对土壤水分的影响研究 总被引：7，自引：1，他引：6
为了研究保护性耕作对土壤水分的影响,选择翻耕地和免耕地两种土地耕作类型,分析不同耕作方式下土壤水分的时空变化规律。在保护性耕作实行的两年时间里,测定了土层不同深度土壤水分,结果表明:(1)在作物生长的整个生育期内土壤水分含量有随降雨量周期变化的趋势,无论是何种耕作方式,除生育期降雨外,播前底墒也是土壤供水的重要组成部分;(2)土壤贮水能力免耕地都是大于翻耕地的;0-80cm土壤水分的空间剖面自上而下分为两个层次:表层失水层(0-30cm)和中层贮水层(30-80cm)。(3)用SPSS统计软件进一步对土壤水分与土层深度的关系进行拟合,结果表明土壤水分与土层深度的关系具有极强的相关性,其关系方程为拟和三次抛物线相型。 相似文献
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XinPing LIU 《干旱区科学》2015,7(2):238-250
Quantification of deep drainage and the response of soil water content to rainfall patterns are critical for an effective management strategy of soil water conservation and groundwater utilization. However, information on how rainfall characteristics influence soil water dynamics and deep drainage in mobile sandy lands are lacking. We used an underground chamber to examine the response of deep drainage and soil water content in mobile sandy lands to rainfall characteristics during the growing season of 2010, 2011 and 2012. Results showed that rainfall in this area was dominated by small events (≤5 mm), which increased soil water content in the surface soil layers (0–40 cm), but did not increase soil water content at the deeper soil layers (greater than 40 cm). Soil water content at the 0–100 cm depth increased significantly when the total amount of rain was >20 mm. Rainfall amount, intensity and the duration of dry intervals were significantly related to the soil water content at different soil layers. Deep drainage was significantly correlated with rainfall amount and intensity, but not with the duration of the dry interval. The coefficients of deep drainage in mobile sandy lands ranged from 61.30% to 67.94% during the growing seasons. Our results suggested that rainfall infiltration in these widespread mobile sandy lands had considerable potential to increase soil water storage while recharging the groundwater in this region. 相似文献
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浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况 总被引：19，自引：0，他引：19
浑善达克沙地的中东段阳坡近裸的流动风沙土 0 - 1 0cm土层整个生长季内平均含水量较低、波动也比较大 ,而在 1 0cm以下则基本稳定在 3%左右 ,尤其是深层。丘间低地草本群落下的土壤湿度随深度增加变化较大 ,2 0cm以上土层含量较高 ,40 - 5 0cm土层的含水量最低 ,波动也剧烈 ,90cm以下达裸沙含水量水平。阴坡灌丛下 ,最低土壤含水量出现在 70 -90cm土层 ,深层土壤含水量长期稳定在 1 .5 %左右。这说明植物的生长使根层土壤含水量下降 ,而且不同植物利用水的土层及利用土壤水的量不同。这可能是引起流动风沙土向固定风沙土转变过程中地表植被演替及决定地区顶级群落的主要原因。在干旱半干旱地区 ,植被影响着降水在土层中的分布及地表的蒸散条件 ,使土壤有效水向浅层分配。而降水在土壤不同深度的分配及入渗深度 ,决定着地表植被的生活型 ,从而影响地表植被的演替方向及顶级类型。需水量较大的灌丛在沙丘阴坡能形成稳定的群落 ,是由于沙丘为植物避免干旱胁迫 ,延长在干旱季节的生存时间创造了条件 ,因此 ,沙丘是沙地的重要环境资源 ,尤其是高大沙丘 ,在这类地区的防风固沙中具有重要的作用。 相似文献
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Lucerne(Medicago sativa L.) is a deep-rooted perennial leguminous forage with high evapo-transpiration rate exceeding the annual precipitation in semi-arid areas of Northwest China.Groundwater might be the potential water sources of lucerne in the area with shallow groundwater table.In this study,stable isotopic compositions of oxygen and hydrogen(δ18O and δD) of different water sources and xylem sap were analyzed to determine the seasonal(April,June,July and August) and topographic(three slope positions) variations in water sources for lucerne growing in Ningxia eastern semi-arid area adjacent to Mu Us Desert characterized by shallow groundwater table.Iso Source software was used to calculate the probable contribution of different water sources to the total plant water uptake.Stomatal conductance,stem water potential,carbon isotope discrimination(?~(13)C) of whole plant were also determined for evaluating the water status of lucerne growing at different slope positions.The results showed that soil water content increased as the elevation decreased.Oxygen compositions of soil water in the 0–40 cm profile fluctuated considerably.Soil water δ~(18)O values in deep profile(3.5 m) were similar to those in groundwater,implying the recharge of groundwater to this soil layer.Highest water utilization rate from deep soil profile(below 350 cm) was recorded for lucerne grown at the slope position 1(groundwater table depth of 3.5–3.9 m) in April,June and July.The lucernes at slope position 2(groundwater table depth of 5.8–6.4 m) and slope position 3(groundwater table depth 7.1–8.3 m) mostly used water from deep soil layers(below 350 cm) during dry period,and turned to use water from superficial soil layer in wet period.Higher yield,?~(13)C value of whole plant and stomatal conductance were observed for lucerne grown at the slope position 1 than those at other slope positions.These results indicated that groundwater is a significant water source for transpiration of lucerne grown in Ningxia semi-arid area with shallow groundwater table where lucerne grassland is suggested to be established so as to obtain better yield performance. 相似文献
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西北干旱半干旱区地下水的补给来源和方式仍没有统一的认识。通过对比鄂尔多斯高原不同水体氢氧稳定同位素特征,发现鄂尔多斯高原潜水的δD、δ~(18)O平均值(-71.75‰,-9.64‰)相对于当地降水均值(-65.00‰,-8.79‰)偏负。通过综合分析区内气候特点、地下水补给方式、潜水位动态等方面因素,认为潜水δD、δ~(18)O偏负现象与干旱地区降水的雨量效应和季节性冻土冻融作用下降水入渗补给地下水过程有关。δD、δ~(18)O值偏负的大降水补给地下水的能力较强,可能使潜水δD、δ~(18)O值偏负;冻土冻融条件下δD、δ~(18)O值偏负的冬季降水有效入渗补给能力较强,是潜水δD、δ~(18)O值偏负的另一可能原因。研究表明,利用氢氧稳定同位素研究干旱半干旱区地下水的补给来源和方式,需要考虑不同降水条件及冻土冻融作用下地下水补给能力的差异及其对地下水同位素组成的影响。 相似文献
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雨季北京山区3种典型植物的水分来源 总被引：3，自引：0，他引：3
水分是植物生长、初级生产力形成以及生态系统稳定的主要控制因素。为了深入探讨在雨季降雨后侧柏（Platycladus orientali）、栓皮栎（Quercus variabilis）和荆条（Vitex negundo var.heterophylla）的水分来源,根据降水、土壤水、地下水及植物茎干水分同位素特征,采用直接对比法和多源线性混合模型（Isosource）开展系统研究。结果显示：① 在雨后,侧柏主要利用表层0~10 cm的土壤水分和80 cm以下的深层土壤水分,它们对侧柏的水分贡献率分别为35.8%和55.6%,而对中间层(10~80 cm)土壤水分的利用较少;② 栓皮栎的水分来源与侧柏相似,但是对深层土壤水分的利用率比侧柏大,而对浅层土壤水分的利用率比侧柏小,这两层土壤水分的贡献率分别为17.7%和77.2%;③ 荆条的水分来源比较复杂,但主要来源仍然是表层0~10 cm的土壤水分,表层水分对其水分的贡献率为46.6%,而且对其他土层水分都有利用;在雨后,土壤水分充足的条件下,不同物种间水分利用模式仍有差异,从而促进了对土壤水分的有效利用,缓解了半干旱区物种间的水分竞争,这对我国北方山区生态恢复物种选择具有重要的参考价值。 相似文献
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分析水体中氢(H)、氧(O)稳定同位素(δD、δ~(18)O)的变化,可以判断出不同水体的变化特征及相互关系。通过2014年5、8、10月对内蒙古正蓝旗境内闪电河流域地表水、浅层地下水及大气降水等样品的连续采集,得到地表水样21个、地下水样69个、大气降水样21个,在对"三水"样品δD、δ~(18)O值测试分析的基础,进一步讨论了"三水"变化特征及相互关系,结果显示:1闪电河流域"大气降水线"表达式为:δD=8.01δ~(18)O+6.83‰(r=0.962 1),反映了研究区蒸发量远大于降水量的气候特征。而不同月份d(氘盈余参数)出现差异,降水最多的8月d值最低,降水最少的10月d值最高,显示了大气降水次数或强度对二次蒸发作用产生了一定程度的影响。2闪电河流域地下水与地表水中δD、δ~(18)O值,不仅位于"大气降水线"之下,而且不同月份地表水与地下水中δD、δ~(18)O值的变化区间也出现差异。5月,各断面地下水与地表水中δD、δ~(18)O值差异不大,说明地下水与地表水得到充分混合;8月和10月,地表水中δD、δ~(18)O值比地下水明显偏重且各断面中大气降水所占比例较高,显示了大气降水过程对地表水H、O同位素变化的影响。此外,闪电河流域自上游到下游地表水中δD、δ~(18)O值在8月相近,而在10月逐渐出现偏大,指示了10月强烈蒸发作用对地表水中δD、δ~(18)O值变化的影响。 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