基于非称量蒸渗仪梭梭个体和林分蒸散机理及其蒸散量耦合模拟

The evapotranspiration plays an extremely important role in the process of water movement of soil-plant-atmosphere system and its research has significantrole to the development on water-saving agriculture, intensive management of water resources, water use efficiency and simulating and forecasting of biomass. At present, though the weighting lysimeter has greatly used as a stand and instrument of determining field crop evapotranspiration, it has interdicted from application fields for limitations of its'expansion. Through the expansion and renovation of non-weighing lysimeter, evapotranspiration of trees and shrubs can be positioned and observed on the stand scale. Base on none-weighed lysimeter and its automatic monitoring system in Minqin, Haloxylon ammodendron of the fixing pioneer species is used as the subject investigated and according to the principle of water balance, the positioning monitoring of evapotranspiration for individual Haloxylon ammodendron and its stand will be arranged to sum up evaporation and water consumption laws of the individual and its stand，to analyze response mechanism of individual and stand evapotranspiration and climate, water and plant factors, to establish the evapotranspirational coupling relationship of Haloxylon ammodendron on the individual and its stand scale, and to simulate the evapotranspirational model of Haloxylon ammodendron on stand scale. It is to provide a theoretical basis for extrapolation transpiration measure, selecting desert planting density and defining the ecological wate for Haloxylon ammodendron froest.

蒸散在土壤—植物—大气连续体水分运动过程中占有极为重要的地位，对节水农业发展、水资源集约管理、水分利用效率和生物产量模拟预测均具有重要意义和作用。目前，称重式蒸渗仪作为农田作物蒸散测定的标准仪器已被大量使用，但由于容积称重的局限性，应用领域受到一定的限制。非称量蒸渗仪通过扩容改造，可在乔灌木植物林分尺度上进行蒸散耗水定位观测。项目利用民勤建成的非称量蒸渗仪及其自动化监测系统，以固沙先锋树种梭梭为研究对象，依据水分平衡原理开展梭梭个体和林分蒸散定位监测，总结梭梭蒸散耗水规律，分析梭梭个体与林分蒸散及其与气候、水分、植物因子的响应机理，构建梭梭个体和林分蒸散量之间的耦合关系，并进行梭梭林分蒸散模型模拟，为梭梭林分蒸散尺度外推及其林分密度选择和生态用水量的确定奠定理论基础。

梭梭是荒漠绿洲典型固沙植物，在防风固沙林建设中具有极其重要的地位。受地下水位下降引起的土壤水分亏缺等原因影响，人工梭梭固沙林已出现大面积衰退、死亡，梭梭蒸散耗水问题备受关注。项目利用民勤建成的大型非称量蒸渗仪及其自动化监测系统，并结合热扩散技术进行梭梭个体和林分蒸散机理及其耦合模拟研究，结果表明：（1）梭梭沙面蒸发与降水呈较好的线性关系，2020、2021年度观测蒸渗仪梭梭沙面蒸发量分别为78.438mm、130.361mm；梭梭年际蒸腾耗水量随降水量的减小而降低，统计不同降水年份梭梭年耗水量依次为2015年680.788mm（135.4mm）、2016年519.349mm（94.3mm）、2020年460.336mm（75.2mm）；梭梭蒸腾耗水月变化呈明显的单峰曲线，蒸腾耗水集中于5~9月份，耗水量占比72.66%，7月份最高，耗水量占比25.19%。（2）梭梭茎干液流随生长年龄增高而增大，也随着梭梭老龄化生长衰退而减弱，5龄、10龄、15龄、20龄梭梭茎干日均液流流速分别为0.956、1.059、1.460和0.570cm3.cm-2.h-1，5~10月份生长季累计液流质量分别为610.173、423.386、1041.186和430.212kg；梭梭茎干液流随梭梭地径增粗而增大，不同茎级梭梭茎干日平均液流流速介于0.276~2.132cm3.cm-2.h-1，生长季累计液流质量介于121.656~1722.810kg。（3）日尺度下梭梭茎干液流通量与气象因子的相关程度依次为：净辐射>气温>饱和水气压差>相对湿度>风速，且基径越大，响应程度越显著；土壤水分对梭梭茎干液流通量有着很大影响，晴天土壤水分与梭梭茎干液流通量呈极显著相关，且在土层100cm以下的根区是影响梭梭茎干液流通量的主要区域。（4）梭梭同化枝生长与其耗水量月变化过程明显，梭梭快速生长期7月份同化枝生长及耗水量明显高于5月份展叶期和10月份落叶期；模拟推算梭梭耗水量受林分密度及分枝构型的影响较大，且不同龄林梭梭同化枝生长模拟均略小于实测值，而同化枝干重模拟相对误差偏大（14.60％），同化枝表面积模拟更接近于实测值（8.92％）。