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1、封面位置(預(yù)留)最新自動(dòng)排版信息請(qǐng)WordPB如果有封面,排版結(jié)束最后添加(不要?jiǎng)h除下面的分節(jié)符);無(wú)封面請(qǐng)直接刪除本節(jié)摘要封面部分請(qǐng)?jiān)讵?dú)立的文檔中手工設(shè)置,軟件主要用于正文部分的處理,文中的顏色是為了便于檢查打印時(shí)去除本文于 2007 年 4 月-9 月,采用熱擴(kuò)散液流法(TDP)試驗(yàn)觀測(cè)了華北平原農(nóng)區(qū)農(nóng)田防護(hù)24 年生毛白楊林帶蒸騰速率、采用自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)了林帶內(nèi)農(nóng)田小氣候參數(shù)、采用 TDR 技術(shù)觀測(cè)了土壤含水量、采用 PenmanMonteith 模型測(cè)算了林帶內(nèi)作物(冬小麥/)蒸騰量,從林帶蒸騰變化規(guī)律及其影響機(jī)制、防護(hù)作物蒸騰變化特征及其與開(kāi)闊農(nóng)田作物的差異、林帶與作物耗水比例
2、關(guān)系,分析了華北平原農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)主要生長(zhǎng)期耗水特征,以期為該地區(qū)農(nóng)田防護(hù)必要的理論依據(jù)。1、林帶蒸騰變化規(guī)律及其影響機(jī)制農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供蒸騰日際或月份變化變化趨勢(shì)是:蒸騰量從 4 月份開(kāi)始逐漸升高,5 月份由于林網(wǎng)內(nèi)農(nóng)作物灌溉量加大的影響,與 6、7 月份基本持平,并達(dá)到全年最,89 月份逐漸降低。2007 年在生長(zhǎng)季(49 月)蒸騰耗水總值為 488.02mm,各月耗水量所占生長(zhǎng)耗水量的比例:11.17、18.71、19.30、19.29、16.66、14.88。Tr=0.240*Ta-0.035*RH+0.007*Q+0.0260*V-0.734,R2=0.822(=0.01
3、),R2=0.8337。蒸騰速率與葉面積指數(shù)的關(guān)系則表現(xiàn)為冪函數(shù):Tr=0.2568LAI2防護(hù)作物蒸騰變化特征及其與開(kāi)闊農(nóng)田作物的差異防護(hù)冬小麥蒸騰與開(kāi)闊農(nóng)田在不同期變化趨勢(shì)基本一致,在拔節(jié)抽穗期,耗水量較小,揚(yáng)花灌漿期耗水量達(dá)到最大,成熟期耗水量有所降低。其中,系統(tǒng)內(nèi)外日平均耗水量在拔節(jié)期分別為 2.45mm/d、3.23mm/d,揚(yáng)花灌漿期分別為 2.68mm/d、 3.90mm/d,成熟期分別為為 2.61mm/d、3.20mm/d;系統(tǒng)內(nèi)外耗水量在拔節(jié)期分別只占主要生長(zhǎng)期(拔節(jié)到成熟期)耗水的 33.18%、31.97%,揚(yáng)花灌漿期為 51.46%、48.30%,成熟期為 18.52
4、%、16.57%??傮w而言,冬小麥在拔節(jié)到成熟期,系統(tǒng)內(nèi)外冬小麥的耗水量分別為:212.14mm、155.18mm,復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)冬小麥的耗水量降低了 26.85%,在0.01 水平上二者差異顯著。3、林帶與作物耗水比例關(guān)系從 4 月到 9 月生長(zhǎng)季節(jié),在實(shí)際區(qū)域面積上,復(fù)合系統(tǒng)中冬小麥與蒸騰耗水量的比值為 4.8:1,與蒸騰耗水量的比值為 8.9:1,說(shuō)明作物耗水是農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)耗水的主要特征方式,從合理利用水資源的角度而言,該地區(qū)適度發(fā)展該類農(nóng)田楊樹(shù)農(nóng)田防護(hù)林或?qū)拵Ь啵喝A北平原復(fù)合系統(tǒng)是可行的。農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)冬小麥蒸騰耗水1.8392AbstractWith the thermal dissi
5、pation probe(TDP) method and the Penman-monteith modle, thetranspiration of 24-year-old poplar (Populus tomentosa Carr.)and the crop(Triticum aestivum L.& Zea mays L.) were measured and estimatedhe poplar sheltbelts overriod from April toSeptemberhe Cropland of North China Plaeanwhile,the parameter
6、of microclimatehesheltbelts were observed by the automatic weather s ion system.The water consumption characteristics of the poplar-crop systems in the cropland of North China Plain were yzed form three aspects:英文字體為 Times New Roman1、The rules of the variation of the poplar belts transpiration and t
7、he mechanism of its influenceIn every month during the growing seasons of 2007,Tr showes significantly compound correlated with the solar radiation(Q), air temperature(Ta), air relative humidity(RH) and wind speed(V) (=0.01),and Ra is the most important meteorology factor effecting on Tr though comp
8、aring the partial coefficient. In the growing months(4-9),the multivariate linear mbet n Tr and the meteorological factors is:R2=0.822Tr=0.240*Ta-0.035*RH+0.007*Q+0.0260*V-0.734And the relationship betn Tr and the poplars LAI is described by theer function:,R2=0.8337.Tr=0.2568LAI2、The variation of t
9、he crops transpiration(Tr)he sheltbelts andhe open croplandFor the wheat, the variations of the Trhe sheltbelts is consistent with the Trhe opencropland in different growth period. The Tr is lowerhe shooting phase,and reaches the highestin the grain-filling phase, decreases in the mature phase. Conc
10、rey, the daily mean Tr in thesheltbelts andhe open cropland is 2.45mm/d and 3.23mm/d respectivelyhe shooting phase,2.68mm/d and 3.90mm/d in the graining-filling phase,2.61mm/d and 3.20mm/d in the maturephase.And the rate of the Tr to the main growth period in sheltbelts and in open cropland is33.18%
11、 and 31.97% respectively in shooting phase, 51.46% and 48.30%he graining-fillingphase, 18.52% and16.57%he mature phase. From the shooting to the mature phases, the Tr ofthe wheat ercropsystem.he sheltbelts and the open cropland are 212.14mm and 155.18mm respectively, thesignificantly reduthe Tr by 2
12、6.85%(=0.01) compared with monoculture3、The relation of water consumption proportion betn belt and the crop:1.8392he main growing months(4-9), the water consumption ratio of the wer wheat to thepoplar belts is 4.8:1,for the summer maize,its 8.9:1,it showest the water consumption ratio ofthe crop is
13、the main features of the poplar-crop system,and it is feasible to develop the broad-rowpoplar-crop systemhe cropland of North China.Keywords: North China Plain, Poplar Sheltbelts System , wheat,maize, transpiration目錄摘要IAbstractII目錄IV第一章 緒 論(黑體,20 磅行距,段前 20 磅,段后 14 磅)11.1 引言(黑體四號(hào),20 磅行距,段前 12 磅,段后 8
14、磅)11.1.11.1.21.1.3背景(黑體小四,20 磅行距,段前 8 磅,段后 4 磅)1目的和意義1項(xiàng)目來(lái)源與經(jīng)費(fèi)支持21.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與評(píng)述21.2.11.2.21.2.31.2.41.31.3.11.3.21.4國(guó)內(nèi)外農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)實(shí)踐與概況2農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)耗水特征的(三級(jí)標(biāo)題段前段后各 0.5 行)4植物蒸騰及蒸散測(cè)算方法5評(píng)述(三級(jí)標(biāo)題段前段后各 0.5 行,靠左)9目標(biāo)和主要內(nèi)容9目標(biāo)9主要內(nèi)容9技術(shù)路線10第二章材料與方法(格式要求與上相同)11試驗(yàn)地概況11試驗(yàn)材料與內(nèi)容112.2.12.2.22.2.3試驗(yàn)材料11觀測(cè)內(nèi)容與方法11防護(hù)試驗(yàn)布設(shè)示意圖15第三章 結(jié)果與分析
15、163.13.1.1帶蒸騰耗水特征16蒸騰耗水的時(shí)間變化規(guī)律163.1.3 小結(jié)18參考文獻(xiàn)20在讀 期間的學(xué)術(shù). 21致 謝22第一章 緒 論(黑體,20 磅行距,段前 20 磅,段后 14 磅)1.1 引言(黑體四號(hào),20 磅行距,段前 12 磅,段后 8 磅)1.1.1背景(黑體小四,20 磅行距,段前 8 磅,段后 4 磅)要獲得理想的排版效果,段落建議按照 第章 1.11.1.1(1) 1)等數(shù)字嚴(yán)格編號(hào)。并控制標(biāo)題行在適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度內(nèi)(默認(rèn)參數(shù)為 50 字符)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)或稱復(fù)合農(nóng)林業(yè)(Agroforestry)既是一種傳統(tǒng)而新興的土地利用方式,又是一門新型的交叉型領(lǐng)域。自 20 世紀(jì)
16、 70 年代,由于“人口劇增、糧食短缺、資源、環(huán)境”等全球性問(wèn)題的出現(xiàn),促使人們愈來(lái)愈深刻地森林與 21 世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展休戚相關(guān)的意義以及拯救森林的緊迫性。但由于林木生長(zhǎng)周期相對(duì)較長(zhǎng)、幼等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,因此在短時(shí)期內(nèi)完全恢林期資源利用率較低、效益滯后,以及農(nóng)林用地復(fù)森林狀態(tài),特別是在農(nóng)區(qū)既不可能也無(wú)必要,從而人們才真正從科學(xué)的角度重視農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的(特別是與開(kāi)發(fā)。目前,農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的理論及技術(shù)已受到世界上眾多的國(guó)家和地區(qū))的普遍關(guān)注和日益重視。復(fù)合農(nóng)林業(yè)現(xiàn)已成為一門新型的邊緣性學(xué)科,出現(xiàn)在農(nóng)業(yè)科學(xué)和林業(yè)科學(xué)的交叉領(lǐng)域,成為可持續(xù)農(nóng)業(yè)、林業(yè)技術(shù)與理論優(yōu)先的重點(diǎn)課題,為農(nóng)業(yè)農(nóng)村可持續(xù)的發(fā)展提供一種新的
17、思維和理論。農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)是農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的重要類型。20 世紀(jì)以來(lái),我國(guó)大力提倡以農(nóng)田防護(hù)主體的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)。近 20 年來(lái),三北防護(hù)林、長(zhǎng)江中上游防護(hù)林、平原綠化、沿海防護(hù)林等大型林業(yè)生態(tài)工程陸續(xù)展開(kāi),各地相繼出現(xiàn)許多一縣或幾縣連片得大面積(中小尺度)綜合農(nóng)田防護(hù)林體系,僅農(nóng)田防護(hù)林營(yíng)造面積已達(dá) 200以上,使我國(guó)成為世界上營(yíng)造農(nóng)田防護(hù)林最多得國(guó)家改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、抵御風(fēng)沙方面起到了重要的作用。,農(nóng)田防護(hù)林已成為我國(guó)生態(tài)建設(shè)的重要組成部分,在、控制沙塵暴、防止荒漠化、保持水土、提高糧食產(chǎn)量但是由于林木特別是喬木因根深葉茂,其單株或水平上蒸騰耗水強(qiáng)度較農(nóng)作物相對(duì)要高,故將林木引入原本單作的農(nóng)田
18、生態(tài)系統(tǒng),就可能存在“林木水分脅迫”、農(nóng)林“爭(zhēng)水”等潛在問(wèn)題。尤其是在干旱半干旱地區(qū)或無(wú)灌溉條件下,農(nóng)林水分競(jìng)爭(zhēng)更為突出,由此,水分生態(tài)特征一直是農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一。因此系統(tǒng)地了解農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)水分生態(tài)特征,深入揭示不同植被組分的水分關(guān)系,對(duì)水資源緊缺地區(qū)發(fā)展農(nóng)田防護(hù)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)具有十分重要的理論指導(dǎo)意義。1.1.2目的和意義華北平原包括河北、山東、江蘇、及等五省二市的大部或部分,一年兩熟,糧食產(chǎn)量約占地區(qū),面積約 33104 km2,種植作物主要是冬小麥4,16321產(chǎn)量的 1/7,是我國(guó)的主要糧倉(cāng)。但由于其地處我國(guó)季風(fēng)氣候區(qū),全年降水時(shí)空分布不均,僅 69 月集中了全年降雨量的 80
19、左右,水資源本已十分緊缺。20 世紀(jì) 90 年代后期以來(lái),隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城鎮(zhèn)生活用水及其農(nóng)業(yè)灌溉水加大等原因,又導(dǎo)致位不斷下降。因此,水資源緊缺已成為制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)、林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要生態(tài)水。華北平原早在 20 世紀(jì) 60 年代就開(kāi)始營(yíng)造以中低產(chǎn)治理為目的的農(nóng)田防護(hù)林,并于 80年代后期,開(kāi)始發(fā)展以生態(tài)經(jīng)濟(jì)型防護(hù)主體的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)。但從農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和區(qū)域水文效應(yīng)的角度考慮,在天然降水偏少、季節(jié)降水分布不均、水補(bǔ)給不多而又嚴(yán)重超采的地區(qū),大面積發(fā)展農(nóng)田防護(hù)林體系或農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)會(huì)不會(huì)導(dǎo)致土壤水分更加干旱?以致水分生態(tài)環(huán)境?由此涉及的林業(yè)建設(shè)方向、內(nèi)容和規(guī)模一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。為
20、此,就需深入了解該地區(qū)典型農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)水分生態(tài)特征,才能為明確解釋上述焦點(diǎn)問(wèn)題,才能為防護(hù)林系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置、模式優(yōu)化及經(jīng)營(yíng)管理提供理論依據(jù)。其中,系統(tǒng)內(nèi)不同組分的蒸騰耗水特征及數(shù)量關(guān)系、復(fù)合系統(tǒng)與單作或開(kāi)闊農(nóng)田作物蒸騰耗水的差異性(或稱蒸騰效應(yīng))等問(wèn)題是農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)水分生態(tài)特征的最主要內(nèi)容。是華北平原主要防護(hù)林樹(shù)種,帶是農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)的重要內(nèi)容。冬小麥-是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的種植模式。本文以黃淮海平原的毛白楊林帶()-冬小麥()/()復(fù)合模式為例,以林帶蒸騰變化規(guī)律及其影響機(jī)制、防護(hù)作物蒸騰變化特征及其與開(kāi)闊農(nóng)田作物的差異、林帶與作物耗水比例關(guān)系為內(nèi)容,深入分析農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)耗水特征,為華北平原農(nóng)田防
21、護(hù)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供必要的水分生態(tài)理論依據(jù),為進(jìn)一步深入農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)水分生態(tài)特征提供一定的工作基礎(chǔ)。1.1.3 項(xiàng)目來(lái)源與經(jīng)費(fèi)支持本得到了科技部社會(huì)公益專項(xiàng)(2004DIB4J167)的資助。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀與評(píng)述1.2.1 國(guó)內(nèi)外農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)實(shí)踐與概況農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)(Agroforestry system)是一種新型而傳統(tǒng)的土地利用方式,它通過(guò)空間布局或時(shí)間安排,將木本多年生植物精心地用于農(nóng)作物和(或)家畜所利用的土地經(jīng)營(yíng)單元內(nèi),使其形成各組分間在生態(tài)上和經(jīng)濟(jì)上具有相互作用的土地利用系統(tǒng)和技術(shù)系統(tǒng)的集合。它綜合考慮了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài),將喬木和灌木有機(jī)地結(jié)合于農(nóng)牧生產(chǎn)系統(tǒng)中,具有為社
22、會(huì)提供糧食、飼料和其他林副產(chǎn)品的功能優(yōu)勢(shì),同時(shí)借助提高土地肥力,控制土壤侵蝕,改善農(nóng)田和牧場(chǎng)小氣候的潛在勢(shì)能,來(lái)保障自然資源可持續(xù)生產(chǎn)力。農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)實(shí)踐活動(dòng)在國(guó)內(nèi)外均有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史。國(guó)外最早的復(fù)合農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)可以追溯到 19 世紀(jì)初葉。1806 年,U pan Hle 在伊洛瓦底區(qū)的Tonze 林區(qū),采用他稱8-107Zea mays L.Triticum aestivum L.Carr.Populus tomentosa65之謂“taungya”(湯加系統(tǒng))的方法營(yíng)造了一片抽木人工林,并將農(nóng)作物與其實(shí)行間作,由于對(duì)農(nóng)作物的精心管理,使得樹(shù)木的生長(zhǎng)也受益。隨后,Taungya 系統(tǒng)迅速擴(kuò)展
23、到其他地區(qū),并到世界各地。上個(gè)世紀(jì) 50 年代,將這種系統(tǒng)引進(jìn)了國(guó)內(nèi),并加以改進(jìn),以適應(yīng)本地區(qū)的需要。在 50 年代初,他們就建立了 133hm2 的柚木和煙草的間作。尼西亞在上個(gè)世紀(jì) 50 年代也將該系統(tǒng)引進(jìn)了國(guó)內(nèi),并取得了很好的效益,taungya 系統(tǒng)在東南亞各國(guó)得到了迅速的發(fā)展。其后,“taungya”系統(tǒng)又傳入非洲和南美洲的一些國(guó)家。1950 年Smith 教授撰寫的“Tree Crops:rmanent Agriculture”一書(shū),是關(guān)于復(fù)合農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)描述的最早專著,但當(dāng)時(shí)并未得到響應(yīng)。20 世紀(jì) 70 年代,針對(duì)發(fā)展中國(guó)家的食品、環(huán)境和能源等問(wèn)題的日益嚴(yán)重,Mc.Nama
24、ra 在 1973 年對(duì)世界的農(nóng)業(yè)和林業(yè)發(fā)展策略及實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了重新評(píng)價(jià),糧農(nóng)組織在 1974 也重新審定了其林業(yè)發(fā)展策略,從而使未來(lái)的林業(yè)項(xiàng)目向農(nóng)區(qū)林業(yè)的發(fā)展傾斜。1977 年在Bene 教授的一份關(guān)于貧困的熱帶國(guó)家農(nóng)業(yè)和林業(yè)的狀況(題目為:Trees, Food and People)中,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了“Agroforestry”這一新學(xué)科的和實(shí)踐,并解釋了它的含義,明確了該學(xué)科的主要內(nèi)容,中提出了應(yīng)優(yōu)先推進(jìn)復(fù)合型農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)體系的。同年,在加中心(ICRAF)的舞臺(tái)。1979拿大國(guó)際IDRC)和糧農(nóng)組織(FAO)資助下,國(guó)際農(nóng)林成立,使農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)被正式確立為一個(gè)特殊的分支科學(xué),登上了農(nóng)
25、林業(yè)年ICRAF 成功舉辦研討會(huì),使農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的興起熱潮。隨著農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的迅速發(fā)展,很多專門從事農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)工作的國(guó)際組織和機(jī)構(gòu)相繼成立,不少大學(xué)開(kāi)設(shè)了農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)專業(yè)和課程,有關(guān)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的論著開(kāi)始出現(xiàn)。比較重要的國(guó)際農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)有:ICRAF、國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)(IITA)、國(guó)際樹(shù)作物大國(guó)際(ITCI)、熱帶農(nóng)業(yè)(IDRC)、及培訓(xùn)中心(ITARTC)、國(guó)際開(kāi)發(fā)署(USAID)、加拿大學(xué)(UNU)等。另外一些國(guó)際組織和團(tuán)體,如 FAO、開(kāi)發(fā)計(jì)劃署UNDP)、教科文組織(UNESCO)和世界(WB)等機(jī)構(gòu)通過(guò)制定復(fù)合農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃或資助項(xiàng)目為復(fù)合農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)的推廣、教育、信息交流、
26、技術(shù)服務(wù)等提供保障。近幾年中,農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)容已由簡(jiǎn)單描述、定性分析向全方位、多層次、定量發(fā)展,定量化和整體水平進(jìn)一步加強(qiáng),有些借助計(jì)算機(jī)模擬己經(jīng)可以為實(shí)際工作提供指導(dǎo)。其中,復(fù)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與生產(chǎn)力的較為具體和深入,并與農(nóng)、牧、漁等基礎(chǔ)較多,但對(duì)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的應(yīng)用以及將其作為一個(gè)整體來(lái)相結(jié)合的工作相對(duì)較少,還有待于進(jìn)一步加強(qiáng)。我國(guó)復(fù)合農(nóng)林的栽培具有悠久的實(shí)踐歷史。我國(guó)多層次種植技術(shù)已有 2000 年以上之歷史,林木與農(nóng)作物間作在原始農(nóng)業(yè)時(shí)期已有萌芽。但是有組織、有規(guī)模地發(fā)展農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)是在成立后。20 世紀(jì) 50 年代以后,一個(gè)包含農(nóng)、林、牧、副等多種產(chǎn)業(yè)的多組分、多層次、多生物種群、多功
27、能、多指標(biāo)的綜合性開(kāi)放式人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)在各地展開(kāi)。如:華北平原自 60 年代以來(lái)所發(fā)展的間作、間作、棗糧間作、梨糧712-1411間作等間作模式及各類農(nóng)田防護(hù)林模式;在華南地區(qū)的海南島 70 年代末就發(fā)展林膠茶間作模式,即在橡膠園四周建立防護(hù)林帶,林帶間巷狀種植膠樹(shù)和茶樹(shù),對(duì)抵御寒風(fēng)和熱帶風(fēng)暴的自然有明顯的作用。華北低山丘陵山地的果農(nóng)間作;黃土高原、(蘋)果糧、(蘋)果經(jīng)、杏糧、(刺)槐藥、(刺)槐菌等復(fù)合模式;東北的林參間作模式等模式的發(fā)展,對(duì)改善生態(tài)環(huán)境和提高農(nóng)民收入均起了很大的作用;西南丘陵地區(qū)自 90 年代以來(lái)發(fā)展的等高植物籬技術(shù)在坡地沿等高線布置灌木或矮化喬木作為植物籬
28、帶,帶間種農(nóng)作物,能有效地防止水土流失和提高土壤肥力,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。江蘇里下河地區(qū)在 80 年代發(fā)展了林漁農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)系統(tǒng),在灘地開(kāi)溝或挖塘,溝塘邊形成臺(tái)地,溝塘養(yǎng)魚(yú),臺(tái)地農(nóng)林間作,在里下河地區(qū)大面積推廣。國(guó)家級(jí)防護(hù)林工程三北防護(hù)林工程、長(zhǎng)江中下游防護(hù)林體系、長(zhǎng)江中上游水源涵養(yǎng)林體系、沿海防護(hù)林體系,是農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)在客觀水平和宏觀尺度上應(yīng)用的光輝典范。年來(lái),我國(guó)在加強(qiáng)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí),也積極開(kāi)展了對(duì)復(fù)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能等方面的效應(yīng)等,在,內(nèi)容涉及復(fù)合系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)配置、造林技術(shù)及其經(jīng)營(yíng)管理、綜合的廣度和深度上均有了較大的發(fā)展但與與外國(guó)相比,整體而言,技術(shù)落
29、后,監(jiān)測(cè)缺乏連續(xù)性,結(jié)果缺乏系統(tǒng)性和整體性。理論落后于實(shí)踐,未能給實(shí)踐以很好的指導(dǎo)作用。1.2.2 農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)耗水特征的(三級(jí)標(biāo)題段前段后各 0.5 行)水分是植物生長(zhǎng)的重要條件和基礎(chǔ),蒸騰是植物耗水的主要方式。農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)耗水特征涉及系統(tǒng)內(nèi)不同組分的蒸騰耗水特征及數(shù)量關(guān)系、復(fù)合系統(tǒng)與單作或開(kāi)闊農(nóng)田作物蒸騰耗水的差異性等內(nèi)容。關(guān)于蒸騰耗水特征,因技術(shù)條件的限制及目的的不同,以往大多數(shù)結(jié)論是在短時(shí)期內(nèi)的個(gè)別典型天氣條件下得到的,往往不能全面地、動(dòng)態(tài)地評(píng)價(jià)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的耗水和土壤水分變化規(guī)律牧草的蒸騰耗水問(wèn)題的算整個(gè)復(fù)合系統(tǒng)耗水量的,難以深入分析其影響機(jī)制。且孤立地開(kāi)展復(fù)合系統(tǒng)中作物或相對(duì)普遍,同
30、時(shí)林木耗水及其與作物耗水比例,并逐日計(jì)工作,除等、等外,鮮有他人公開(kāi)文獻(xiàn)。關(guān)于復(fù)合系統(tǒng)與單作或開(kāi)闊農(nóng)田作物蒸騰耗水的差異性,也稱復(fù)合系統(tǒng)對(duì)蒸騰的影響效應(yīng),目前,仍未形成完全一致的結(jié)論。面,許多觀測(cè)資料表明:復(fù)合系統(tǒng)具有降低作物蒸騰的作用,提高了農(nóng)田土壤的含水量。在林帶與作物產(chǎn)量一書(shū)中,農(nóng)田防護(hù)林帶能極大地降低農(nóng)田的可能蒸騰量,林帶保護(hù)下的中等大小的網(wǎng)格內(nèi)可能蒸騰量約降低 1020%。法國(guó)農(nóng)科院也防護(hù)林具有較大的減弱潛在蒸騰作用,并使實(shí)際蒸騰僅有可能蒸騰的一半。馬國(guó)驊在 1964 年觀測(cè)到 510 月林帶減小蒸發(fā) 12.2%27.8%,蒸發(fā)減小量與風(fēng)速有關(guān),風(fēng)速一方1918171615015越大
31、,蒸發(fā)減小越明顯。另外,運(yùn)英等在 1991 年對(duì)間作進(jìn)行的表明,在晴天天氣條件下,間作系統(tǒng)冬小麥的可能蒸騰和實(shí)際蒸騰都低于單作冬小麥,間作密度越大,蒸騰減少幅度也越大。等對(duì)黃淮海平原區(qū)銀杏冬小麥間作系統(tǒng)的熱量效應(yīng)(白天)合水分效應(yīng)的表明,冬小麥抽穗乳熟期和拔節(jié)臘熟期,間作系統(tǒng)冬小麥日蒸騰速率比單作麥田低 18.4%;等對(duì)黃淮海平原農(nóng)區(qū)寬帶距多行梨麥間作系統(tǒng)水分效應(yīng)進(jìn)行,結(jié)果表明,冬小麥拔節(jié)乳熟期間,間作系統(tǒng)內(nèi)冬小麥日蒸騰耗水比單作麥田低 21.6%。等了黃土丘陵溝壑區(qū)退耕還林還草區(qū)土壤水分后發(fā)現(xiàn),退耕還林還草后,不同林地的土壤含水量均有不同程度的提高。另外,也有者認(rèn)為,農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中,林帶削弱
32、了系統(tǒng)中的風(fēng)速和亂流交換,系統(tǒng)內(nèi)絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度比曠野高,導(dǎo)致作物或牧草的冠層溫度升高和氣孔導(dǎo)度增加。風(fēng)速的降低,只有在水分充足的情況下,才有可能起到降低蒸騰的作用;在空氣較濕潤(rùn)時(shí),還會(huì)增加作物(牧草)的蒸騰耗水量。Lynch認(rèn)為,只有在土壤水分充足的條件下,防護(hù)有可能起到降低土壤蒸發(fā)和牧草蒸騰的作用;Brenner 對(duì)地處半干旱地區(qū)的 Sahel 農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)進(jìn)行表明,由于林木的防護(hù)作用,導(dǎo)致小米葉片溫度和氣孔導(dǎo)度增加,而飽和水汽壓差又直接依賴于葉片溫度,最終會(huì)使小米蒸騰耗水量增加;Cleugh,防護(hù)植物蒸騰與土壤蒸發(fā)起增加作用還是降低作用,主要取決于土壤及植物本身的水分狀況和當(dāng)時(shí)的天氣
33、情況,只有在土壤水分不成為蒸騰發(fā)生的制約因子條件下,風(fēng)速的減少才是農(nóng)田蒸騰降低的主導(dǎo)因子。林業(yè)科學(xué)在 1975 在觀測(cè)到林網(wǎng)內(nèi)日平均絕對(duì)濕度在 0.8m、1.5m 高度上分別提高 2.1mb、0.7mb,相對(duì)濕度分別提高 12.5、4.8%,在干熱風(fēng)天氣條件下,林網(wǎng)內(nèi)相對(duì)濕度比曠野高 10%。和等通過(guò) 4 年對(duì)農(nóng)田小氣候的測(cè)定,說(shuō)明間作條件下農(nóng)田小氣候發(fā)生了明顯的變化,與對(duì)照相比,毛白楊幼體使間作田平均氣候下降 1.0-1.2,濕度提高 4.1%-12.2%,風(fēng)速降低 32.1%-59.8%;而毛白楊對(duì)間作農(nóng)田也有相似的結(jié)果。等對(duì)江淮丘陵崗地栗園 5 年果園的觀察測(cè)定:栗苗間作,具有良好的生物
34、學(xué)基礎(chǔ),能形成合理而穩(wěn)定的群體結(jié)構(gòu),林與純栗園相比,可充分利用空間,增加光能利用;炎熱季節(jié)冠下降低光照程度 50%以上,降低溫度 2以上,相對(duì)濕度增加 10%30%;增加枯枝落葉、提高土壤肥力等。一般在較干旱的天氣條件下,林帶增濕作用較明顯,但在長(zhǎng)期嚴(yán)重干旱季節(jié),這種作用就不明顯了。同時(shí),林帶削弱了土壤蒸發(fā),使土壤濕度增大,但在很近距離內(nèi)由于林木根系吸水大量水分供給蒸騰,因而濕度減小。也就是說(shuō),農(nóng)田防護(hù)林只能降低潛在蒸騰量,而不能降低實(shí)際蒸騰量。總之,關(guān)于農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)水分效應(yīng)及其影響機(jī)制問(wèn)題,雖然較多,但由于試驗(yàn)方法、對(duì)象和試驗(yàn)區(qū)域的不同,其結(jié)果也有很大的差異,尚需進(jìn)一步深入的。1.2.3 植
35、物蒸騰及蒸散測(cè)算方法植物耗水征的內(nèi)容是準(zhǔn)確計(jì)算和分析蒸騰及蒸散耗水量。因此,選擇適合的2423222120耗水量測(cè)算方法,是上述的重要工作基礎(chǔ)。蒸騰及蒸散耗水量的計(jì)算方法大致可以分為:水文學(xué)法、微氣象學(xué)法、植物生理學(xué)法以及SPAC 綜合模擬法1.2.3.1 水文學(xué)法。此法是基于一定區(qū)域面積和土體深度在某一時(shí)段內(nèi)的水量平衡,間接測(cè)定總蒸騰量,故又可稱為“水量平衡法”。測(cè)量的空間尺度可小至幾平方米,大至幾十平方公里。水量平衡法,時(shí)間尺度要求一周以上。各平衡分量因空間變異特性所導(dǎo)致的測(cè)量誤差,將會(huì)集中到蒸騰總量上,從而會(huì)影響計(jì)算精度。和在 1991 年的中發(fā)現(xiàn),在土壤空間較大、樹(shù)木株距較遠(yuǎn)的森林中,
36、需要的測(cè)點(diǎn)布置,才能保證蒸騰的測(cè)算精度。該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是,不受氣象條件的限制。缺點(diǎn)是,測(cè)定時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),所以難以反映蒸騰的日動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。1.2.3.2 微氣象學(xué)法隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、氣象儀器的不斷發(fā)展,數(shù)據(jù)的自動(dòng)化與運(yùn)算系統(tǒng)的日益先進(jìn),該方法已成為較為常見(jiàn)的蒸騰計(jì)算方法。它主要包括:能量平衡法、空氣動(dòng)力學(xué)法、能量平衡和空氣動(dòng)力(1) 能量平衡法合公式法、渦度相關(guān)法等。即波能量平衡法(BRER),該方法的物理概念明確、計(jì)算方法簡(jiǎn)單,對(duì)大氣層結(jié)沒(méi)有特別的要求和限制。通常情況下,精度較高,作為檢驗(yàn)其它蒸騰計(jì)算方法的準(zhǔn)判別標(biāo)準(zhǔn)。BRER 最基本的假設(shè)條件是:空氣動(dòng)量擴(kuò)散系數(shù)、熱量擴(kuò)散系數(shù)和水汽湍流
37、擴(kuò)散系數(shù)相等,所以,只有在開(kāi)闊、均一的下墊面情況下,才能保證有較高的精度。另外,儀器的安裝高度要有足夠的風(fēng)浪區(qū)長(zhǎng)度(fetch)。一般認(rèn)為風(fēng)浪區(qū)長(zhǎng)度應(yīng)是儀器傳感器的安裝高度的 100 倍以上。因此,采用 BRER 法計(jì)算沙漠綠洲農(nóng)田、四周干燥的濕潤(rùn)農(nóng)田、表面粗糙較大的高桿作物和森林植被,以及多種植被共存的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)等植被蒸騰時(shí),會(huì)有較大的誤差。(2) 空氣動(dòng)力學(xué)方法空氣動(dòng)力學(xué)方法又可稱紊流擴(kuò)散學(xué)法,是由 Thornthwaise 和 Holzman 與 1939 年基于地面邊界層梯度擴(kuò)散理論首次。認(rèn)為:近地面層溫度、水氣壓和風(fēng)速等各種物理屬性的垂直梯度,受大氣傳導(dǎo)性制約,可根據(jù)溫度、濕度和風(fēng)
38、速的梯度及廓線方程,求解出潛熱和熱通量。只有在湍流渦度尺度比梯度差異的空間尺度小得多的條件下,梯度擴(kuò)散理論才能成立。故在平流逆溫的非均勻下墊面、粗糙度很大的植物覆蓋以及在植物冠層內(nèi)部情況下,該理論不適用。也就是說(shuō),空氣動(dòng)力學(xué)方法對(duì)下墊面的粗糙度和大氣的穩(wěn)定度的要求極為嚴(yán)格,因而,該方法很難在實(shí)際工作中得到推廣應(yīng)用。(3) 能量平衡空氣動(dòng)力學(xué)阻抗聯(lián)合法Penman 于 1948 年將能量平衡原理和空氣動(dòng)力學(xué)原理結(jié)合起來(lái),首次提出著名的Penman 公式,用以計(jì)算潛在蒸發(fā)量。爾后,于 1953 年又提出植物單葉氣孔的蒸騰計(jì)算模式。Covey 于 1959 年將氣孔阻抗的概念推廣到整個(gè)植被冠層表面。
39、Monteith 于 1965 年在2625Penman 和Covey 工作的基礎(chǔ)上,提出了冠層蒸騰計(jì)算模式,即著名的 Penman-Monteith 模式(PW 模式)。該模式全面考慮影響蒸騰的大氣物理特性和植被的生理特性,具有很好的物理依據(jù),能比較清楚地了解蒸騰的變化過(guò)程及其影響機(jī)制,為非飽和下墊面蒸騰的研究開(kāi)辟了新的途徑,現(xiàn)已得到了廣泛(4) 渦度相關(guān)法與應(yīng)用。是一種可直接測(cè)算下墊面顯熱和潛熱的湍流脈動(dòng)值,而求得植被蒸騰量的方法。相比其它微氣象法,其物理理論最為完善和可靠,且精度很高。但需昂貴的探頭、及計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而且還會(huì)由于超聲脈動(dòng)儀探頭及其支架對(duì)氣流的擾動(dòng)引起嚴(yán)重的觀測(cè)誤差。另外,由
40、于是一種直接測(cè)定技術(shù),所以不能解釋蒸騰的物理過(guò)程和影響機(jī)制。因此,目前,渦度相關(guān)法還不能作為蒸騰的常規(guī)計(jì)算方法。在我國(guó)采用這種方法測(cè)算作物或林木蒸騰的工作并不很多。1.2.3.3 植物生理學(xué)法植物生理學(xué)法,主要用于測(cè)定植株的一部分或整體的水分耗損量,可作為一種分析植株與水分關(guān)系的輔助方法。主要包括:快速稱、氣孔計(jì)法、整樹(shù)容器法和熱擴(kuò)散法等。(1) 快速稱使用該方法的前提是:在離體短時(shí)間內(nèi)蒸騰改變不大的條件下,可以剪取在田間進(jìn)行兩次間隔稱重,用離體失水量和間隔時(shí)間換算蒸騰速率,以此來(lái)推算正常生長(zhǎng)狀況下的蒸騰速率。但如果離體后蒸騰立即發(fā)生變化,則會(huì)導(dǎo)致較大的偏差。其測(cè)定的依據(jù)是多次重復(fù)測(cè)定的離體蒸
41、騰平均值與離體前相近。葉的水分飽和程度制約著導(dǎo)管中水柱張力的大小,從而影響著蒸騰偏差的方向與大小。此方法適用于蒸騰比較,對(duì)不同樹(shù)種、不同時(shí)間、不同天氣、不同處理之間的蒸騰比較,都會(huì)取得滿意的效果。與封閉葉室相比,此法的優(yōu)點(diǎn)是離體葉處在原來(lái)的自然環(huán)境中,能較好地反映環(huán)境對(duì)蒸騰的影響,如經(jīng)偏差訂正,其值可接近于自然樹(shù)木的蒸騰耗水量。局限性在于樹(shù)木蒸騰是連續(xù)過(guò)程,而快稱法只能間斷測(cè)定,數(shù)據(jù)的連續(xù)性不強(qiáng),取樣損失葉片較多,對(duì)小樹(shù)影響較大。(2) 氣孔計(jì)法穩(wěn)態(tài)氣孔計(jì)用通入干燥空氣的方法保持葉室相對(duì)濕度的穩(wěn)態(tài),通過(guò)干空氣水汽密度、葉室水汽密度、干空氣流量和葉面積可以計(jì)算出蒸騰量。由于干空氣的混入與葉室內(nèi)扇
42、驅(qū)動(dòng)的氣流,葉片的界面層阻力變小,蒸騰測(cè)值大大提高。但此種由于儀器條件引起的系統(tǒng)偏差,可用校正系數(shù)予以訂證,校正值相當(dāng)于自然條件下的蒸騰耗水量。1600 穩(wěn)態(tài)氣孔計(jì)可進(jìn)行不離體無(wú)損傷測(cè),適用于室內(nèi)外不同樹(shù)種、不同處理、不同時(shí)空的蒸騰比較,還可用于同一葉的上、下兩個(gè)表面蒸騰的比較。由于儀器相對(duì)濕度可LI-25以人為設(shè)定,所以可以比較同一葉片在不同相對(duì)濕度下的脅迫反應(yīng)。在儀器葉室穩(wěn)定條件下,可測(cè)定葉片處理過(guò)程中的蒸騰變化。但由于葉室條件與自然條件不同,蒸騰值不能直接用于估計(jì)自然條件下的蒸騰耗水量。(3) 整樹(shù)容器法凌晨將樹(shù)干從地面處鋸斷,移入盛水容器中,定時(shí)容器中水量損失,即為樹(shù)冠的蒸騰耗水量。就
43、本方法來(lái)說(shuō),以樹(shù)干吸入量確定樹(shù)冠蒸騰量在理論上是合理的。但操作中切斷了與樹(shù)的聯(lián)系,處于最優(yōu)供水之下,所以不能代表周圍有根樹(shù)木的蒸騰值,可以作為樹(shù)木最優(yōu)供水條件來(lái)考慮,不過(guò)此法用于同步比較,確有其獨(dú)到之處。作為自身準(zhǔn)確的測(cè)定耗水量的方法,可用以檢驗(yàn)其它方法的準(zhǔn)確程度。去根樹(shù)木改變了根系部位的吸水阻力,供水異常導(dǎo)致蒸騰值增大;樹(shù)木鋸斷后只能延續(xù)測(cè)定數(shù)日,由于樹(shù)木沒(méi)有根系,再延長(zhǎng)時(shí)間,發(fā)生一系列生理變化,使蒸騰量變異的解釋更加復(fù)雜。(4) 熱擴(kuò)散法(TDP 方法)通過(guò)熱擴(kuò)散式林木蒸騰測(cè)定系統(tǒng)(Thermal dissipation sap flow velocity Probe,簡(jiǎn)稱TDP)可以直接
44、測(cè)定單株樹(shù)木的蒸騰量。根據(jù) Granier 的熱擴(kuò)散方法,熱擴(kuò)散探頭是由兩根探針組成,上部針恒定連續(xù)加熱,內(nèi)含有加熱元件和熱電偶,下部探針為參考端,只有熱電偶。通過(guò)測(cè)定兩根探針在邊材的溫差值計(jì)算蒸騰速率。當(dāng)蒸騰速率等于 0 或很小時(shí),兩根探針的溫差(dT)最大,當(dāng)蒸騰增大時(shí),溫差值減小。通過(guò)已知的 dT 與蒸騰密度的關(guān)系可以連續(xù)測(cè)定蒸騰速率的變化。由于邊材不同部位的蒸騰速率不同,TDP 測(cè)定的值是在邊材徑向蒸騰速率的整合。通過(guò)樹(shù)干邊材的蒸騰除了很少的一部分(不到 1)作為細(xì)胞內(nèi)水分留在了樹(shù)體內(nèi),其余的都作為蒸騰的耗水被樹(shù)木蒸騰出去。所以,本方法具有很好的精度和準(zhǔn)確性,適合于測(cè)量單株樹(shù)木的蒸騰變
45、化。并且本方法具有較高的分辨率,可以測(cè)量樹(shù)木在短時(shí)期內(nèi)的蒸騰變化,確保了蒸騰日變化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。1.2.3.4 SPAC 水分傳輸綜合模擬法無(wú)論是水量平衡法,或微氣象學(xué)法,或遙感學(xué)法,或植物生理學(xué)法,其理論基礎(chǔ)都是側(cè)重于各自的學(xué)科,對(duì)涉及其它學(xué)科的問(wèn)題往往作簡(jiǎn)化或近似處理。而蒸騰卻是一個(gè)廣泛的生態(tài)過(guò)程,是土壤、大氣和植物生理的綜合函數(shù),故這些方法都難免存在學(xué)科間的差異性和局限性。直至 Philip 于 1966 年提出較為完整的土壤植物大氣連續(xù)體(SPAC)概念以后,才使 SPAC 水分傳輸綜合有了的突破。這對(duì)蒸騰的物理與生物機(jī)制的了解,農(nóng)業(yè)水資源的合理支配與節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展起到了十分重要的作用
46、。近些年來(lái),由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與計(jì)算語(yǔ)言的快速發(fā)展,為 SPAC 水分傳輸動(dòng)態(tài)模擬提供了有力的工具?;赟PAC 水分傳很多在這一方面的論,模擬計(jì)算植被蒸騰耗水量,現(xiàn)已成為蒸騰計(jì)算均取得了比較滿意的結(jié)果。在我國(guó),這一方面的的重要途徑,主要集中在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,而在林業(yè)領(lǐng)域,極少有文獻(xiàn)。1.2.4評(píng)述(三級(jí)標(biāo)題段前段后各 0.5 行,靠左)目前,關(guān)于農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)是增加還是降低農(nóng)田蒸騰等問(wèn)題尚未形成比較的結(jié)論,雖然關(guān)于農(nóng)、林之間的水分競(jìng)爭(zhēng)較多,但由于試驗(yàn)方法、對(duì)象和試驗(yàn)區(qū)域的不同,其結(jié)果也有很大的差異,尚需進(jìn)一步深入的。就華北平原地區(qū),雖然已有對(duì)農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)耗水特征以及水分效應(yīng)進(jìn)行,但主要側(cè)重于 4-6
47、 月與冬小麥復(fù)合模式耗水的,而冬小麥-是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的種植模式,因此有必要在時(shí)間尺度上擴(kuò)展到全生長(zhǎng)季,從而為該地區(qū)縱向發(fā)展農(nóng)田防護(hù)林復(fù)合模式提供必要的理論依據(jù)。在植物蒸騰測(cè)定方式上,也隨著選取對(duì)象和方法的不同而不同。相對(duì)而言,當(dāng)前,長(zhǎng)時(shí)期、連續(xù)測(cè)定植株尺度上林木蒸騰相對(duì)最為可靠的技術(shù)是熱擴(kuò)散液流法(TDP),國(guó)內(nèi)外已有很廣泛的應(yīng)用,但由于這些在在對(duì)象上的不同、目的及目標(biāo)等原因,未深入分析蒸騰變化特征及其影響機(jī)制,而且由于各地氣候條件存在差異,故某一試驗(yàn)地區(qū)結(jié)論不一定能完全適用于另一地區(qū)的生產(chǎn)實(shí)踐。將熱擴(kuò)散式樹(shù)木液流測(cè)定技術(shù)應(yīng)用于華北平原農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)耗水的中,將有助于全面了解農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中耗水特征
48、的變化規(guī)律,從而為該地區(qū)發(fā)展農(nóng)林復(fù)合模式提供更加精確的數(shù)據(jù)支持。1.3目標(biāo)和主要內(nèi)容1.3.1目標(biāo)本文以毛白楊(Populus tomentosa Carr.)冬小麥(Triticum aestivum L.)/(Zeamays L.)復(fù)合模式為例,分析農(nóng)田防護(hù)林系統(tǒng)不同組分耗水特征及比例關(guān)系、防護(hù)林對(duì)作物蒸騰耗水的影響作用等內(nèi)容,揭示農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)耗水特征。1.3.2 主要內(nèi)容(1) 防護(hù)林系統(tǒng)中蒸騰耗水特征通過(guò)熱擴(kuò)散液流(TDP)方法,測(cè)算液流及蒸騰速率,結(jié)合同步觀測(cè)的氣象、土壤、生物因子,分析液流及蒸騰的變化規(guī)律及其影響機(jī)制。(2) 防護(hù)作物蒸騰變化特征及其與開(kāi)闊農(nóng)田作物的差異利用田間小氣
49、候觀測(cè)數(shù)據(jù)及生物參數(shù),計(jì)算冬小麥/的蒸騰耗水量,比較、分析防護(hù)林系統(tǒng)內(nèi)外作物蒸騰變化特征,了解防護(hù)作物耗水的影響作用。(3) 比較、計(jì)算防護(hù)林系統(tǒng)中的林木與作物的耗水比例。29-401-2,18-19,27-281.4技術(shù)路線圖 1-1 技術(shù)路線圖Fig.1-1 Diagram of the research量不要使用單個(gè)的文本框(常見(jiàn)無(wú)邊框和填充)作為文本或圖形的標(biāo)注,因?yàn)槲谋究蚋?dòng)于文字上方,排版過(guò)程容易串動(dòng)位置(本圖要求同學(xué)自行調(diào)整大小,如果沒(méi)有英文圖和表標(biāo)題請(qǐng)刪除。)建議截圖或者在 Excel 中繪制,然后選擇性粘貼到 Word 中可有效避免串行,注意:盡第二章材料與方法(格式要求與上
50、相同)2.1 試驗(yàn)地概況試驗(yàn)區(qū)地處黑龍港流域的河北省饒陽(yáng)縣官?gòu)d鄉(xiāng)(11540E,4038N)。屬暖溫帶大陸性氣候。年平均氣溫 12.2, 年均日照時(shí)數(shù) 2764h,年均降水量 549.8mm,且 75-80的降水量集中于 68 月份,水位 3050m。饒陽(yáng)縣地處冀中平原,總面積 573 平方公里,人口 30 萬(wàn),耕地 58 萬(wàn)畝,有效灌溉面積 38 萬(wàn)畝,滹沱河自西向東從中部穿過(guò),土地平坦。地貌類型為滹沱河決口淤積平原,土壤類型為砂壤質(zhì)潮土。種植制度一年兩熟。2.2 試驗(yàn)材料與內(nèi)容2.2.1 試驗(yàn)材料在試驗(yàn)區(qū)中部選擇一代表性較好的林網(wǎng),網(wǎng)格面積為 500250m2,主防護(hù)林方向?yàn)槟?北,林帶樹(shù)
51、種為 24 年生毛白楊(Populus tomentosa Carr.),一路兩行(48m),平均樹(shù)高 20m,平均胸徑 45cm,林帶疏透度 0.5-0.7。林網(wǎng)內(nèi)作物為冬小麥(其品種為“良星 99”,有灌溉條件。于冬小麥?zhǔn)崭钪?,換茬L.),品種為“958”,對(duì)照(單作冬小麥/地塊)選擇在防護(hù)林體系外 500m 處一片開(kāi)闊地上,周圍沒(méi)有林木和高大建筑物的遮掩,土壤性狀與防護(hù)林系統(tǒng)內(nèi)基本相同。2.2.2 觀測(cè)內(nèi)容與方法2.2.2.1液流及蒸騰的觀測(cè)通過(guò)對(duì)試驗(yàn)林帶每木檢尺,選取林帶南北兩側(cè)平均樣木 6 株,在各樣株胸徑(1.3m)處南、北 2 個(gè)方向處采用熱擴(kuò)散液流法(TDP)測(cè)算樹(shù)干液流量。
52、液流測(cè)算公式如下: dTm dT 1.231 0.0019 3.6Fd式(2.1)dTTriticum aestivum(Zea maysL.),其41,42邊材面積通過(guò)以下方法求得:在林帶中選擇與被測(cè)木鄰近且有相似胸徑的樹(shù)木,用生長(zhǎng)錐從胸高直徑部位鉆取木條,根據(jù)木條顏色深淺區(qū)分邊材、心材直徑,計(jì)算出邊材面積。取 6 棵樹(shù)的液流平均值為蒸騰最終測(cè)定值。器為 SQ2020(Grant InstrumentsCambridge,England)每 2min月。1 次,每 10min 輸出 1 組平均值。觀測(cè)時(shí)間:2007 年 4-9與處理:將筆記本電腦與數(shù)采器連接數(shù)據(jù)。后,利用 EXCEL、SPS
53、S13.0、DYNAMAX 公司提供的進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的處理并作圖。2.2.2.2小氣候的觀測(cè)在分別距南、北兩側(cè)風(fēng)林帶方向 10m(0.5H)、20m(1.0H)、40m(2H)和 80m(4H)處及中心點(diǎn)(6H)、對(duì)照空曠地,作物上方 1.0m 活動(dòng)面上,安裝微氣象自動(dòng)觀測(cè)氣象站,主要測(cè)定指標(biāo)有空氣溫度(Ta)、濕度(RH)、凈輻射(Rn)、風(fēng)速(V)。另外,中心點(diǎn)、對(duì)照地還增加總輻射(Q)和降雨量(P)觀測(cè)測(cè)定。Q、V、P、Ta 和 RH 觀測(cè)所采用的傳感器(探頭)分別為 LI200X、05103、TE525M、HMP45C,器為AVALON 公司生產(chǎn)的AR5-20mV。程序設(shè)定為每 2s 掃
54、描一次,每 10min 保存一次數(shù)據(jù),觀測(cè)時(shí)間從 2007年 4 月 10 日開(kāi)始,到 2007 年 9 月 30 日結(jié)束。毛白楊葉面積指數(shù)的測(cè)定采用 Li-2000(LI-COR,Inc.,Lincoln,USA)植被冠層分析儀在不同的物候期測(cè)定葉面積指數(shù)(LAI),每隔 10 天測(cè)定一次,觀測(cè)時(shí)期:2007 年 4 月 1 日9 月 30 日。土壤含水量的測(cè)定用 TDR ( TimeDormainReflectometry,TRIME-FM,IMKO土壤容積含水量采 Micromodultechnik GmbH,Germany)測(cè)定技術(shù),深度可達(dá) 150cm。在防護(hù)分別距離南側(cè)林帶 0m,
55、2m,4m,8m,10m(0.5HS),20m(1.0HS),40m(2HS),80m(4HS),125m(6H)處埋設(shè)土壤水分測(cè)管,然后從北側(cè)林帶開(kāi)始,測(cè)管距離布置與南側(cè)林帶相同,即 0m,2m, 4m,8m,10m(0.5HN),20m(1.0HN),40m(2HN),80m(4HN)。在每個(gè)土壤水分測(cè)點(diǎn)處,按020cm,2040cm,4060cm,120140cm 等 7 個(gè)層次觀測(cè)土壤水分垂直動(dòng)態(tài)變化。每 10 天測(cè)定一次,雨后或典型干旱天氣均加測(cè)。對(duì)于單作作物試驗(yàn)地中心埋設(shè) 3 根 150m 長(zhǎng)的測(cè)管,其觀測(cè)時(shí)間與防護(hù)觀測(cè)一致。最后取平均值作為對(duì)照地的土壤水分。土壤水分2.2.2.5
56、 冬小麥/葉面積指數(shù)的測(cè)定作物葉面積的測(cè)定:采用 Li-2000(LI-COR,Inc.,Lincoln,USA)植被冠層分析儀在不同的物候期測(cè)定冬小麥/正得到。采樣方法:在防護(hù)葉面積指數(shù)(LAI),并與采樣測(cè)量得到的葉面積指數(shù)進(jìn)行校各個(gè)氣象站點(diǎn)附近隨即抽取 15 株作物,帶回室內(nèi),量取葉長(zhǎng)和,然后采用下式計(jì)算某單株葉面積:44TDP 儀器安裝點(diǎn)小氣候觀測(cè)點(diǎn)土壤水分測(cè)點(diǎn)250mTDP 儀器安裝點(diǎn)圖 2-1 護(hù)主要測(cè)點(diǎn)示意圖(要居中)Fig2-1 Diagram ofitions for measuring soil water content micro-climate factors and
57、 sap flow2.2.3 防護(hù)試驗(yàn)布設(shè)示意圖(圖形排版處理還是有點(diǎn)問(wèn)題,如上。圖形的前期排版建議您寫一個(gè)注意事項(xiàng),要求期中如何處理:(1)單個(gè)圖(這好象沒(méi)問(wèn)題,但要提示圖和圖的標(biāo)題);(2)兩個(gè)圖并列排在一行如何處理?(3)圖形較大,占用了一頁(yè),如上圖又如何處理?這樣就不會(huì)如此亂了)如果沒(méi)有英文圖和表標(biāo)題請(qǐng)刪除第三章 結(jié)果與分析3.1帶蒸騰耗水特征3.1.13.1.1.13.1.1.1.1蒸騰耗水的時(shí)間變化規(guī)律蒸騰耗水的日變化規(guī)律不同方位液流的日變化圖 31 中,被測(cè)木的南北兩個(gè)方向液流變化趨勢(shì)非常相似,相比之下,其變化幅度差異很大。其中,南側(cè)的液流速率最大,日最大液流速率為 20.78L
58、/h,而北側(cè)的則為 12.57L/h:這是由于在晴天天氣日,南側(cè)方向的樹(shù)干比北側(cè)方向的樹(shù)干的在輻射下,較強(qiáng)的輻射使得南部的液流加快,蒸騰增強(qiáng);另一方面,由于被測(cè)木的南部方向的樹(shù)冠要比北部方向的樹(shù)冠要大,因此南側(cè)的液流速率大于北側(cè)的。這與前人等的結(jié)果一致;而對(duì)于被測(cè) 2 而言,由于其南側(cè)樹(shù)冠要遠(yuǎn)小于北側(cè)樹(shù)冠,南側(cè)樹(shù)冠有幾根紙條甚至枯干,由此,樹(shù)冠分布對(duì)液流的南北差異有著重要的影響。陰雨日(圖 32),被測(cè)木 2 樹(shù)干南北方向兩側(cè)液流差別不大,主要原因在于陰雨天氣下,樹(shù)干南北方向所接收的輻射差別很小,氣象因子對(duì)樹(shù)干液流的影響很小。但圖 32 中被測(cè)木 1 南北方向兩側(cè)液流差別依然很大,與晴天相比,
59、樹(shù)干液流啟動(dòng)比較晚,日最大液流速率為也低,被測(cè)木 1 平均為 11.60L/h,而陰天日僅為 5.98L/h。47整個(gè)測(cè)定階段,的蒸騰速率均表現(xiàn)出明顯的日變化規(guī)律(圖 3-7、8、9)。日內(nèi)表現(xiàn)為在清晨(6:30-8:30)時(shí),液流啟動(dòng)并開(kāi)始緩緩增大,隨著輻射的逐漸增加,氣溫逐漸升高,蒸騰速率逐漸增強(qiáng),并于 13:00-15:30 到達(dá)峰值,16:30-17:30 以后輻射減弱,溫度降低,蒸騰速率迅速下降,19:30 時(shí)后蒸騰速率變慢,直至來(lái)日日出之前達(dá)到最低值。下面幾張的不能位于表格內(nèi),使用分圖表格,該表格邊框設(shè)置為打印不出的虛線,表格內(nèi)標(biāo)識(shí)分圖 A 分圖 B.,表格外進(jìn)行圖的通過(guò)對(duì) LAI
60、 與對(duì)應(yīng)生長(zhǎng)天數(shù)(從 4 月 5 日展葉開(kāi)始算起)進(jìn)行擬合,發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)很好的對(duì)數(shù)關(guān)系,R2 達(dá)到 0.9739。從生長(zhǎng)季節(jié)中選擇天氣狀況基本相似的日期,建立平均日蒸騰速率與 LAI 的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者的關(guān)系用線性關(guān)系、二項(xiàng)式、三項(xiàng)式、指數(shù)和冪函數(shù)均能擬合出來(lái),相比之下,冪函數(shù)擬合效果最好,R2 為 0.8646,說(shuō)明除了環(huán)境因子對(duì)蒸騰速率的影響外,LAI個(gè)白對(duì)蒸騰速率的大小也起著相當(dāng)重要的作用,因?yàn)榱帜镜恼趄v作用需要通過(guò)葉片這來(lái)實(shí)現(xiàn),而LAI 則是對(duì)葉片大小以及數(shù)量的反映。常學(xué)向等干液流發(fā)現(xiàn),液流與LAI 呈現(xiàn)為線性關(guān)系。在黑河中游的二表 3-3蒸騰速率與LAI 的擬和效果Tab.3-3
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