全 文 ：第 12 卷第 1 期
1 9 9 5年 3月 干早
区研究
A R I D Z O N E R E S E A R C H
V o l
.
1 2 N o
.
1
M
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。
1 9 9 5
箭杆杨和梭梭柴水量平衡的研究
李银芳 杨 戈
(中国科学院新吸生物土壤沙漠研究所 ,乌鲁木齐 , 83 0 0 11 )
〔摘要 〕采用非称重燕渗仪对箭杆杨 、梭梭柴的水最平衡各分 t 变化规律进行了探讨 。 箭杆杨和梭梭
柴水盆平衡各分盆的分配比例为 : 灌溉 + 降水均为 10 。% ,蒸散盆 5 1 . 1沁 、 7 . 7% ,渗漏 t 48 . 9环 、
1 4
.
2 %
,土壤水变化 t 不足 0 . 1写 、 8 . 1% 。 分别就两个树种灌溉对燕散和渗漏水分循环的影响进行
了分析 . 初步确定二年生箭杆杨合理 灌溉指标 为 : 5 、 9 两月每月灌溉 1 次 , 灌溉 盆 90 0m 3 / la
(9 o m m )
,
6
、
7
、
8 三个月每月灌溉两次 ,每次的灌溉盆也为 90 o m , / la ,每月为 18 0 0 n 1 3 l/ a 。 每公顷每年
由造林规程的 9 90 一 1 320 m 3 1l/ a 减少到 7 2 0 m , l/ 。 。 梭梭柴保证每年 1 月初灌溉 1 次 . 灌溉量
1 5 0 0m 3 / l
、 a ( 1 5 0 n l n l ) 。
关艘词 水 ! 平衡 ,蒸渗仪 , 箭杆杨 ,校梭柴 .
以物理学质量守恒定律为基础的水量平衡方程 , 由于非常牢固的物理基础而被中外学者
延用至今 .1[ 5] . 为了研究 “ 三北 ”干早区防护林体系建设水分平衡间题 ,对于常用的乔 、 灌木树种
水量平衡各分量研究是对水分循环提供动态信息和确定灌水指标 、指 导生产实践的重要科学
依据 。 现将 1 9 9 2 年在古尔班通古特沙漠南缘莫索湾沙漠研究站研制的两个非称重蒸渗仪水量
平衡研究总结如下 。
自然概况
试验区位于新疆石河子地区 150 团三营 ,东经 8 60 0 9 ` , 北纬 4 5 0 3` 。 属新建人工绿洲 ,呈长
廊式伸入古尔班通古特沙漠 60 km ,东西北三面环沙 。 据本站气象站记载 ( 1 9 8 2 年 12 月始测 ) ,
平均年降水量 1 2 0 . 7m m ,最大 1 9 4 . Zm m ( 1 9 5 5 ) ,最小 7 3一 m m ( 1 9 9 1 ) , 降水集中在 6 、 7 、 8 三个
月 , 占年降水量的 3 %左右 。 年均气温 6 . 1℃ , 极端最高气温 42 . 8℃ ,极端最低气温一 4 L 3℃ ,
年蒸发量 19 4 2 . 1 m m ,为降水量的 16 倍 。 地下水位 13 m 左右 。 因此该地区的农林业生产主要
依靠人工灌溉 。
试验及测定方法
水量平衡测定用课题组研制的不称重蒸渗仪 。 模拟林业生产 l x Zm 株行距 ,单株水分营
养面积 2m 2 的生产实际 , 制成 表面积 Zm “ , 深 2 . 5n 、 的筒状玻璃钢蒸渗仪 。 为减少温度对器内
土壤温度的影响和多年连续性观测 , 选用 比热与土壤较接近的玻璃钢材料 ,并确保永不锈蚀 。
筒壁装有 50 x 1 8c0 m 根系观测窗 。 蒸渗仪埋设与地面齐平 ,器内装填风沙上 。 渗漏水和根系观
收稿日期 : 1 9 9 4一 1 1一 10
DOI : 10. 13866 /j . azr . 1995. 01. 007
1 期 李银芳等 :箭杆杨和梭梭柴水量平衡的研究
测井设在蒸渗仪北侧 , 以减少气温对器 内温度的影响 。 灌溉采用表面浇法 ,灌溉量和渗漏量用
称量法 ,降水量用雨量简 ,土壤含水量用中子法测得 。
水量平衡方程 :
E
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~ I + P 一 D 士△W
E T一蒸散量 , 即土壤燕发量和树木蒸腾量 , I一灌溉量 , P 一降水量 , D 一 渗漏量 , △W一土壤
含水量变化量 。
树 种选 用人 工 绿 洲 防护 林体系中农 田防护 林网常用 的 箭杆杨 (P oP ul us in g ar va .r
t h e v e s t i n a )和防风固沙林与天然荒漠林的主要树种梭梭柴 ( H a l o x y lo n a m m o d e n d r o n ) , 皆为
一年生苗木 ,于 1 9 9 2 年 5 月初带土移栽入蒸渗仪内 。
蒸渗仪灌溉时期和灌溉量依《农 田防护林营造技术规程户〕 。 箭杆杨 4 、 5 、 9 、 1 0 、 n 月各一
次 , 6 、 7 、 8 月各两次 , 灌 溉 量 12 0 0 m 3 / h a ( 1 2 0 m m ) 。 梭 梭 柴 1 1 月 一 次 , 灌溉 量 15 0 0 n :丫l , a
( 1 5Om m )
, 为确保正常生长 , 于 1 9 9 3 年 4 月补灌一次 ,灌溉量 1 2 0 0m 3 / la 。 灌溉前 后测定土壤
含水量 ,期间 5 天加测一次 。 渗漏量每 日定时测定 。 树木生长 5 天测定一次 。
试验结果与讨论
1
. 树木生长状况
3
1
4
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. . . . ~ 1
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图 l 箭权 杨 ’ t一 长变化 曲线
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ǎ三éà华上洲军凑
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图 2 校校柴生 长变化曲线
树木生长状况如 图 1 、 2 所示 。 箭杆杨高 、 胸径 、 地径和梭梭柴高生长逐月逐年增加 , 梭梭柴
新枝生长量两年相近 , 曲线相似 。 说明器内树木生长正常 ,未因水分和容器限制等因素而受抑
34 干早区研究 1 2卷
制 。
2
. 水量平衡各分量的分配关系
根据 9 9 1 2一 19 9 3年的观测资料 ,箭杆杨和梭梭柴蒸渗仪内的水量平衡各分量统计计算结
果见表 1 、 2 。 箭杆 杨 水量 平衡 各分 量 的分 配 : 灌溉 十 降水 10 0% , 蒸 散量 5 1 . 1% , 渗漏 量
48
.
9%
,土壤水变化量不足 0 . 1% 。 梭梭柴水量平衡各分量的分配 : 灌溉 + 降水 10 0% ,蒸散量
7
。
7%
,渗漏量 1 4 . 2% , 土壤水变化量 8 . 1% 。
3
. 灌溉对水分循环的影响
灌溉对水分循环的影响主要受树种 、树龄和灌溉量的影响 ,特征表现在蒸散和渗漏量逐月
不同 (见表 l 、 2 ) 。
表 1 箭杆杨水量平衡表 ( m m ) -
合计
( 9 2
.
1 1
6 7 8 9 1 0 1 1一 3 4 5 6 _ 7 8 9 10
9 3
.
1 0 )
O曰0,口Jōb11672一
灌溉量
降水量
渗漏量
土壤水
变化量
蒸散量
12 0
7
.
5 1 7
.
2
3 0
.
7
2 4 0
1 6
.
1
斗一 16 . 6 + 3 6 . 2
5 5
.
2
十 2 . 5
1 20 1 2 0 12 0
2 4
.
9 9
.
2 3 7
.
9
2 1
.
2 0
.
2 79
.
6
一 2 5 4 十 5 6 . 1 十 2 .0
1 20 1 2 0
4
.
0 1 0
.
3
1 0 0
.
3 一 .7
2 4 0 24 0 2 4 0 1 2 0 1 2 0
1 2
.
4 20
.
7 6 3
.
3 1 0
.
1 5 2
18 9
.
1 1 2 2
.
7 1 0 1
.
4 4 6
,
5 0
.
4
+ 0
.
3 一 4 . 8 十 7 . 4 一 6 2 . 7 十 4 2 . 7
44.85+.3
表 2
19 9 2
梭梭柴水最平衡表 (n l m )
合计
( 9 2
.
1 1
4 5 6 7 8 9 1 0
9 3
.
1 0 )
一、50.79
灌溉量
降水量
渗漏量
土壤水
变化量
蒸散量
1 2 0
4
.
0
5 7
.
6
0 0 0 0 0
1 0
.
3 1 2
.
4 20
.
7 6 3
.
3 1 0
2 7 Q
16 3
.
9
0 0 0 0 0 3 7 0
,
2 0 0 0
一 19 . 3 一 3 5 . 9 一 3 3 . 2 一 2 . 4 + 1 . 4 + 1 3 0 . 4 + 3 9 . 6 一 ! 0 . 1 一 4 8 . 3 一 6 2 . 6 一 4 . 9 一 7 . 5 一 1 . 4 + 3 5 . 2
2 6
.
8 5 3
.
1 4 9
.
3 2 7
.
3 7
.
8 5 7
.
5 2 6
.
8 1 6
.
7 6 0
.
5 8 3
.
3 6 8
.
2 1 7
、
6 6
.
6 3 3 7
.
2
观测资料表明 ,灌溉量大则蒸散量和渗漏量就大 , 箭杆杨大于梭梭柴证 明了这一点 。 箭杆
杨的蒸散量显著大于梭梭柴 , 其原因是中生树种的生态学特性 , 只有通过加大灌溉量保证正常
生长 , 其值为梭梭柴灌溉量的 4 . 9 倍 。 灌溉量越大 则土壤贮水量越大 , 蒸散量也越大 ,与我们过
去的研究结果相符 〔3 〕 。 根据两年的观测资料 ,蒸散量随时间推移发生明显变化 ,箭杆杨是 8 月
份最高 , 梭梭柴是 7 月份最高 ,这可能与梭梭柴起蒸腾作用的同化枝 7 月处于速生期有关 , 箭
1期 李银芳等 : 箭杆杨和梭梭柴水量平衡的研究 3 5
杆杨可能与功能叶的叶量有关 。
灌溉量大提高 了蒸散量 , 但确保了树木的正常生长 , 同时增加了渗漏量 ,意味着水分过多
而造成浪费 。 箭杆杨 4 、 5 两月各灌溉 1 20 m m , 6 、 7 、 8 月各灌溉 2 40 m n l ,渗漏量表现出明显地受
灌溉量增加而增大 ,受蒸散量的增加而减少 。 土壤含水量的变化量很小 。 增加灌溉量是为了保
证树木正常生长 , 增加了蒸散量也是为了满足树木生长的生理需要 , 但多余的渗漏量为我们研
究合理的灌溉指标 ,实现节水灌溉提供了理论依据 。
4
、 合理灌溉指标的确定
灌水的 目的不仅仅是调节土壤水分状况 ,还应是调节林地小气候使树木有 良好的生长环
境 。 灌溉指标最终都必须反映在对树木生长的影响上 。 从图 1 、 2 可以看出 ,生长在蒸渗仪内的
两种树术都属生长正常 , 外部性状反映了土壤水分供应充足 。 为此 ,表 1 、 2 的渗漏量便能较全
面地作为反映树木的定量灌溉指标依据 。 根据 1 9 9 3年一个完整年度的观测资料表明 ,箭杆杨
可以减少灌溉量 7 20 m m 。 考虑到 1 9 9 3 年为丰水年份 ,渗漏量可能会偏大 ,根据两年生树木株
体幼小 ,根系不发达 , 吸水力弱的特点 , 为确保树木正常生长和保持盐分平衡必要的渗漏以及
便于灌溉 , 可减少灌溉量 6 0 m m , 即减少 10 、 1 1 、 4 月份每月一次的灌溉 , 定为 5 、 9 两月每月灌
溉一次 ,灌溉量 9 0 o m 3 / h a ( 9 0m m ) , 6 、 7 、 8 三个月每月灌溉两次 ,每次的灌溉量也为 g o o m 3 / h a ,
每月为 1 8 0 0m 3 / h a 。 这样每公顷每年可 由造林规程制定的 9 9 0 0 一 1 3 2 0 0 n 、 3 / , l、 a 减少到 7 2 0 0 m 3 /
ha (7 20 m m )
, 每公 顷减少 量 2 7 0 0 一 6 0 0 0m , 。 梭 梭柴 保证 每年 1 月 初 灌溉 一 次 , 灌溉量
1 5 o o m
3
/ h a ( 1 5 0 m m )
。 这不仅可以满足二年生箭杆杨幼林的生长用水 ,还可以预防生长后期因
土壤水分过多 ,造成树木体内自由水量过多而受极端年份的冻害川 。 节水灌溉对干旱区 ,不仅
能节省水资源 、资金 、 劳力和缓解农林用水矛盾 , 也是扩大生产 、 发展经济的 必由之路 。
树木需水量是受本身器官和所处 环境相互作用的结果 ,即受土壤一植物一大气连续体综
合相互作用的结果 。寻找一个严格以植物生理学和物理学为基础的综 合灌溉定量指标 , 实现节
水灌溉还需对树木进行长期观测 ,进行具体分析 。 我们以后将用蒸渗仪的资料陆续 另文赘述 。
参 考 文 献
朱劲伟 , 等 . 林带和牧草地水量平衡的研究 . 应 用生态学 报 , 1 9 2 , 3 ( 1) . 巧一 19 .
新获标准局 . 农田 防护林营造 技术规程 . 1 9 8 8 , 6 2一 6 .5
李银芳 . 不同水分条件对 主要 固沙植物成株生长的影响 . 干旱区研究 , 19 92 , (4 ) : 26 一 3.0
李银芳 . 旱生植物冻害调查与体内水分状 况初探 . 干旱区研究 , 1 987 , ( l ) : 40 一 4 .
11
.
X
.
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3 6 干旱区研究 1 2卷
S T U D I E S O N T H E 、 V A T E R B A L A N C E I N I I A L O X Y L O N
A M M O D E N D R O N A N D P O P U L U S N I G R A
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.
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.
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.
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s t u d ie d
.
T h e p r o p o r t io n s o f v a r i o u s e o m p o n e n t
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, e v a p o t r a n s p i r a t i o n : 7 7
.
7 % a n d 5 1
.
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.
2% a n d 4 8
.
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,
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T h e e f f e e t o f i
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T h e i r r ig a t io n i n d e x o f t w o y e a r o ld P
.
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A 叮 l m o p i p t a n t l、 u s 15 i n i n l n l i n e n t d a n g e r
.
T ll i s p r e s e n t p a p e r
p r o v i o d f o r e o n s e r v i n g b i o d i v e r s i t y
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