科尔沁沙丘—草甸相间地区植被蒸发蒸腾量变化规律研究

【摘要】科尔沁阿古拉生态-水文研究区位于科尔沁沙地南缘科左后旗的阿古拉镇,科尔沁沙地,科尔沁沙地作为中国四大沙地之一,属于温带大陆性季风气候下的半干旱地区,具有其独特的气候、地形地貌、生态及水文循环特点。研究区内由北向南形成了典型的沙丘-过渡带-草地(农田)-湖泊-草地-沙丘的地貌形态,地下水资源丰富。因此,对该地区的水热传输的研究及认知具有重要意义。本文以阿古拉生态-水文试验站的重点研究区(9.7km2)为研究对象,从2007年开始采用自动气象站、土壤梯级观测系统、波文比观测系统、地下水自动监测等仪器进行观测。本文选取2008、2009年的试验站人工观测及自动观测数据,主要进行了以下几项内容的试验和模拟研究：1.使用试验区的气象数据,以Penman-Monteith(P-M)为基础方法对参考作物腾发量进行估算,并探讨了能量平衡-波文比法,Hargreaves法,蒸发皿法以及Christiansen-Hargreaves方法估算参考作物腾发量的适用性。2.使用单作物系数法模型ISAREG对研究区内的天然植被差巴嘎蒿群落,多年生牧草群落,人工植被旱作玉米的实际蒸发蒸腾量和根区土壤水量平衡进行了模拟,并根据当地的气候,植被覆盖条件率定和验证了各植被的作物系数,多年生牧草在生长初期和生长中期的作物系数Kcini=0.3,Kcmid=0.85,旱作玉米的作物系数Kcini=0.3,Kcmid=0.05。3.使用双作物系数模型SIMDualKc,模拟了2008和2009年差巴嘎蒿群落,多年生牧草群落以及人工玉米在生长期内的土壤水分变化规律,并与实测土壤含水率进行对比,模拟结果良好。草甸地试验点C3在2008和2009年的实际腾发量(ETc)分别为453mm和464mm,对于无灌溉条件下的雨养玉米,其实际腾发量在两年中分别为454mm和367mm,与其他地区灌溉条件下的玉米相比,试验区的玉米生长中期的植株平均高度、叶面积指数均较低,相对应实际腾发量较低。在单作物系数的基础上,率定及验证了植被在生长初期,生长中期和生长末期的基础作物系数Kcb值,其中多年生牧草群落在生长中期的基础作物系数Kcbmid=0.75,差巴嘎蒿群落的中期基础作物系数为Kcbmid=1.0,旱作玉米的Kcbmid=O.85,并得到了生长期内牧草群落和雨养玉米遭受水分胁迫的生长阶段。4.系统分析了研究区多种植被蒸发蒸腾量变化规律及其对气象因子的响应。影响草甸地多年生牧草群落在2008年生长期内蒸发蒸腾量的气象因子主要为,空气平均温度、实际水汽压、饱和水汽压差、净辐射和平均风速。对差巴嘎蒿群落蒸发蒸腾量影响的气象因子按照影响的程度排序为：平均气温>表层土壤温度>净辐射>平均相对湿度>平均气压。降雨过后,植被腾发量会显著增加。其中两种植被的腾发量均对风速的响应较小。5.定量分析了各试验点蒸发蒸腾量中土壤蒸发量(E)和植被腾发量(T)两部分的所占比例,以及在整个生长期内的变化趋势。并主要探讨了地下水补给在研究区对植被生长的意义,在丰水年2008年中,牧草试验点的地下水补给量(GWC)为162mm,占总腾发量的36%；而对于降雨量少的枯水年2009年,GWC达到270mm,为牧草的生长提供了较为充分的水分供给；旱作玉米在两年生长期内的蒸发蒸腾量分别为454mm和367mm,其中地下水补给量分别为235mm和187mm,占腾发量的51.8%%和50.9%。
【作者】吴尧；
【导师】刘廷玺；LuisPereira；
【作者基本信息】内蒙古农业大学，农业水土工程，2014，博士
【关键词】科尔沁沙地；双作物系数模型；作物系数；实际腾发量；地下水补给量；

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