全 文 ：第 25卷第 10期
2005年 10月
生 态 学 报
ACTAECOLOGICASINICA
Vol.25,No.10
Oct.,2005
沙漠人工植被区的蒸发蒸腾
张志山,李新荣,王新平,张景光,刘立超,谭会娟
(中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所沙坡头沙漠试验研究站,甘肃 兰州 730000)
基金项目:国家自然基金资助项目(90202015和 40301008)
收稿日期:2004-04-14;修订日期:2005-04-26
作者简介:张志山(1974～),男,甘肃古浪人,博士生,主要从事干旱区生态研究.E-mail:zhangzhsh2002@yahoo.com.cn
Foundationitem:NationalNaturalScientificFoundationofChina(90202015and40301008)
Receiveddate:2004-04-14;Accepteddate:2005-04-26
Biography:ZHANGZhi-Shan,Ph.D.,candidate,mainlyengagedinaridecology.E-mail:zhangzhsh2002@yahoo.com.cn
WethanksDr.Qing-wuXueontheNorthwesternAgriculturalResearchCenterofMontanaStateUniversity,USA,forthevaluable
suggestionsandcriticalreviewonthepaper
摘要:研究于 2003年 6月至 8月在沙坡头沙漠试验研究站的水分平衡观测场进行。利用微型蒸渗仪结合大型称重式土壤蒸渗
仪测定了流沙、油蒿(Artemisiaordosica)和柠条(Caraganakorshinski)3类样地的土壤蒸发;油蒿和柠条的蒸腾利用表面覆盖
油毡的大型非称重式蒸渗池和气孔计测定;同时对降水量、流沙渗漏量、0～200cm土层的土壤含水量进行了观测。结果表明:在
沙漠人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株遮阴的影响,但不同样地的蒸发量是有差异的,样地和位置间的互作效
应差异不显著;在沙漠区有很大比例的蒸发发生在稀少的降水事件之后。气孔计测定的蒸腾速率经单位换算统一,用多项式拟
合得到日变化曲线均达到显著水平(p<0.05);将蒸渗池和气孔计 2种方法测定结果方差分析表明油蒿的蒸腾均高于柠条的
(p<0.05),测定方法间(蒸渗池和气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物冠层盖度为基础进行叶片与种群
间的尺度转换是可行的。2003年 6月至 8月期间,该区的降水量为 159.1mm,渗漏量为 48.5mm,裸沙蒸发量为 63.0mm;油蒿
样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为 54.1mm、59.0mm和 119.4mm;柠条样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为 59.5mm、
56.4mm和 127.6mm。
关键词:沙漠人工植被区;蒸发;蒸腾;尺度转换
文章编号:1000-0933(2005)10-2484-07 中图分类号:Q945.1,Q948 文献标识码:A
Evaporationandtranspirationinre-vegetateddesertarea
ZHANGZhi-Shan,LIXin-Rong,WANGXin-Ping,ZHANGJing-Guang,LIULi-Chao,TANHui-Juan
(ShapotouDesertResearchandExperimentstation,Cold&AridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitute,CAS,Lanzhou,
730000,China).ActaEcologicaSinica,2005,25(10):2484～2490.
Abstract:TheexperimentwasconductedonWaterBalanceExperimentalField(WBEF)inShapotouDesertResearchand
Experimentstation,throughJunetoAugust2003.TheShapotouofNingxiaHuiAutonomousRegion,southeastedgeofthe
TenggerDesert(37.32ºNand105.02ºE)withanelevationof1250ma.m.s.l.,isasteppedesertzonewithanecotone
betweendesertandoasis.Theannualmeanprecipitationis186.2mm andmostofthisfalsbetweenJulyandSeptember.
WBEFwhichwasbuiltinAprilof1990isconsistedofArtemisiaordosicaandCaraganakorshinski.BothofA.ordosicaandC.
korshinskivegetationquadratswith10m×10mwereplottedtoinvestigatesoilwatercontent,evaporationandtranspiration.
Soilwatercontentswereinvestigatedbyneutronprobe,evaporationweredeterminedbyhome-mademicro-lysimeters,and
transpirationsweremeasured4timesbyLI-1600stomasmeterinexperimentalperiod.Aweightinglysimeterwith2m2surface
areainwestofWBEFisusedtomeasureevaporationandinfiltration.Tothenorthoflysimeter,3non-weightinglysimeters
withsizeof2m×2m×2mwerecoveredbybitumenfelttodeterminetranspirationandinfiltration,twoofwhichplanted4A.
ordosicaandC.korshinski,anotherisbare.Theevaporationresultsdeterminedbymicro-lysimetersandlysimetershowthat
soilevaporationdontsuffertoovershadow duetothinvegetation,butevaporationamountbetweenA.ordosicaandC.
korshinskivegetationisdifferent,andtheevaporationssuccedentrareprecipitationsindesertareaaregreat.
===================================================================
Thetranspiration
ratesdeterminedbystomasmeterwereintegratedtounitandsimulatedbypolynomial,theresultsofdiurnalvariationcurvesof
transpirationsarealsignificant(p<0.05).Throughscaleconversion,thetranspirationsofdeterminedbynon-weighting
lysimetersandstomasmeterareanalyzedbyANOVA,theresultsshowthatthetranspirationofA.ordosicaishigherthan
thatofC.korshinski(p<0.05),butthedifferencebetweenmethodsisnotsignificant.Itindicatesthatthescaleconversion
betweenleaveslevelandpopulationlevelbasedoncanopyandleavesareaindexisfeasible.FromJunetoAugustin2003,the
precipitation,evaporationandinfiltrationofbaresandare159.1mm,48.5mmand63.0mm;Theevaporation,transpirationand
evapotranspirationinA.ordosicavegetationare54.1mm,59.0mm and119.4mm;Theevaporation,transpirationand
evapotranspirationinC.korshinskivegetationare59.5mm,56.4mmand127.6mm.
Keywords:artificialyre-vegetateddesertarea;evaporation;transpiration;scaling
国内外关于蒸散发的研究多采用大型称重式蒸渗仪(Lysimeter)进行长时期的定位观测[1,2],对较长期土壤蒸发和植被蒸
腾的定量研究缺乏有效的方法和手段,原因是自然状态下将植物蒸腾和土壤蒸发分项测定有一定的技术困难[1,5]。直接测定土
壤蒸发的方法是利用微型蒸渗仪(Micro-Lysimeter)[4～8],Micro-Lysimeter是一种无扰动、封底、可移动的小型观测器皿,安装
于土壤表层测定土壤蒸发[6,7],安装后不会破坏原来的土壤结构,又可用于测定植物冠层下的土壤蒸发[7]。植物蒸腾量的研究大
多以短时间的仪器测定为主,如利用热脉冲原理的树液流动技术,采用气孔计和红外气体分析仪的直接测定[9]。气孔计可以较
精确的测定短时间内林木叶片的实际蒸腾速率,但很难连续精确测定较长时间的植被蒸腾总量[7]。另外,目前关于植物与水分
关系的研究较多的侧重于植物本身[11,12],而较少地从植物个体扩展到群落尺度。因此,SPAC系统中水分循环的各个层面的特
点及相应的尺度效应或转换也显得尤为重要[14,15]。本研究利用自制的微型蒸渗仪测定了流沙、油蒿和柠条样地的土壤蒸发,并
与没有栽植植物的大型称重式蒸渗仪结果进行比较。表面覆盖油毡的流沙、栽植油蒿与柠条的大型非称重式蒸渗池用于测定蒸
腾;同期用 LI-1600气孔计测定油蒿与柠条的蒸腾速率,然后经过单位换算统一和尺度转换进行比较。最后,用水量平衡法计算
了油蒿和柠条样地的蒸散量。
1 材料和方法
1.1 试验区概况
试验于 2003年 6月至 8月在沙坡头沙漠试验研究站(简称沙坡头站)水分平衡观测场进行。沙坡头站位于腾格里沙漠东南
缘(37º27E,104º57N),海拔 1250m,处在阿拉善高原荒漠与荒漠草原过渡地带,植被属草原化荒漠。本区格状沙丘由西北向
东南倾斜,呈阶梯状分布;沙丘主梁呈新月型沙丘链形态,走向为西北-东南方向,相对高差 15～20m。本区年平均气温 9.6℃,
最高气温为 38.1℃,最低气温为-25.1℃,昼夜温差大;年平均降雨量为 186.2mm,一年内的雨量分布很不均匀,主要集中在
7～9月份;空气平均相对湿度为 40%,最低可到 10%,春季尤其干燥;该地区的年平均风速为 2.8m/s,最大风速为 19m/s,大
于 5m/s的起沙风每年有 200d左右。土壤以细粒沙为主,地下水埋藏很深,不能为植物所利用,沙丘的持水力很弱。
土壤水分平衡观测场面积 1hm2,是将流动沙丘平整后于 1990年 4月初栽植油蒿与柠条,栽植时根据油蒿与柠条的配置和
密度不同而形成了 8种类型的人工植被群落。在土壤水分平衡观测场西部设立了 1台大型精密称重式土壤蒸渗仪
(Lysimeter),表面积 2m2;蒸渗仪内没有栽植植物,用于测量裸沙的蒸发。王新平等[2]对 Lysimeter的建造方法、工作原理和数
据采集等进行了详细说明。在土壤水分平衡观测场西部即土壤蒸渗仪北部设立了 3台大型非称重式蒸渗池,每台蒸渗池体积
2m×2m×2m,周边及底部铺设油毡,底部装 40cm厚的砾石,上层装 150cm厚的流沙;蒸渗池内埋设 150cm深的中子管测定土
壤水分,在蒸渗池的侧边修建地下室测定渗漏。两个蒸渗池内与土壤水分平衡观测场同期各栽 4株油蒿与柠条幼苗,第 3个为
裸沙对照处理。
1.2 试验设计
在土壤水分平衡观测场纯油蒿和纯柠条样地分别设置 10m×10m样方,样方内沿对角线布置了 5根中子水分测管
(CNC503DR,北京核子仪器公司)测定 20～200cm的土壤水分,0～20cm土层用烘干法测定。在油蒿和柠条样方内各选取 5株
挂牌标记,每隔 15d测定油蒿和柠条的冠幅和叶面积指数(CI-110植物冠层分析仪,美国 CID公司);植株冠幅以圆形计算,累
加后为植物盖度,图 1描绘了 2003年 4月至 9月油蒿和柠条的叶面积指数和冠幅的生长过程。油蒿和柠条样方 2004年 4月调
查密度分别为 23株/100m2和 103株/100m2;盖度为 41.2%和 46.9%。
土壤蒸发用微型蒸渗仪和大型称重式土壤蒸渗仪测定。试验前用 PVC管制作微型蒸渗仪,每套微型蒸渗仪由高 30cm、内
径 11cm的外管和内径 10cm的内管组成,共计 36套。每个样方各选两株油蒿和柠条,每一植株沿 3个方向(约 120º),距离植株
20cm、50cm和 100cm处埋设外管;测定前内管取原状土用塑料胶带封底并用精度为 0.01g的电子天平称重,2次的重量差为其
蒸发量;微型蒸渗仪内每 1g的重量变化相当于 0.127mm的蒸发量;然后放入外管;每隔一段时间对内管称重测定土壤蒸发。以
584210期 张志山 等:沙漠人工植被区的蒸发蒸腾
上各项每隔半月测定 1次;蒸发每次连续测定 3d,每天称重 1次,降水后加测。没有栽植植物的大型称重式土壤蒸渗仪每天测
定 2次(8:00和 20:00)。
图 1 油蒿和柠条的叶面积指数(a)和冠幅动态(b)
Fig.1 Thedynamicsofleavesareaindex(a)andcanopy(b)ofA.ordosicaandC.korshinski
植物蒸腾用非称重式蒸渗池和LI-1600气孔计(美国LI-Cor公司)测定。试验前1月将3台蒸渗池表面用油毡覆盖,降雨时
揭开油毡使得雨水入渗。试验于 2003年 6月 14日开始,每周测定 1次土壤水分,0～20cm土层用烘干法测定,20～150cm用中
子仪测定,降水后加测;每天测定渗漏量;每隔 15d测定蒸渗池内油蒿和柠条的冠幅和叶面积指数。同期在水分平衡观测场纯油
蒿和纯柠条样地各选 1株油蒿和柠条,用气孔计测定蒸腾速率日变化(7:00～19:00),每隔 2h测定 1次;每次测定前选取植株
不同部位 10片叶子挂牌标记,测定完成后用LI-3050叶面积仪(美国LI-Cor公司)测定叶面积;试验期间共进行了 4次测定。同
期用水分平衡观测场西边的雨量筒测定降水量。
1.3 数据处理
在植物还没有长出新叶前,用 CI-110植物冠层分析仪测定的数据为植株枝条所占的面积,即枝条面积指数;以后的测定结
果减去枝条面积指数即为实际的叶面积指数。
微型蒸渗仪每次测定的蒸发数据进行方差分析,微型蒸渗仪测定数据同土壤蒸渗仪测定数据进行 t测验,比较其差异显著
性。以微型蒸渗仪数据为主推算出试验期间油蒿与柠条样地的蒸发量。
试验期间由于油毡覆盖蒸渗池表面,所以不考虑植被区的土壤蒸发;根据水量平衡方程,试验期间的降水量主要消耗于植
物蒸腾和深层渗漏。单位土地面积植物蒸腾量(Ts)的表示单位是 mm/(d·m2)土地,如果换算成单位叶面积的日蒸腾量(Tl,
mm/(d·m2)叶片),则表示为:
Tl= Ts/C/LAI× A (1)
式中,C为盖度,LAI为叶面积指数,A为占地面积(即蒸渗池表面积)。
LI-1600气孔计测定的蒸腾速率(Tr,µg/(cm2·s)),为了单位的一致性,将其换算为每小时单位叶面积的蒸腾速率(Trh,
mm/(h·m2)叶片),表示为:
Trh= Tr× 0.036 (2)
用多项式拟合蒸腾速率日变化曲线(Tlh),用下式表示:
Tlh= A+ ΣBi× Ti (2≤ i≤ 6) (3)
式中,A为常数项,Bi为 i次项系数,T为时间(7≤T≤19)。接着,对蒸腾速率日变化曲线在时间段上进行积分,求出单位
叶面积的日蒸腾量(Tl),即:
Tl=∫
19
7
TlhdT (4)
对用蒸渗池和LI-1600气孔计测定的日蒸腾量(Tl)进行方差分析,并比较差异显著性。以蒸渗池测定的单位叶面积的日蒸
腾量(Tl)为主,用(1)式反推出土壤水分平衡观测场油蒿和柠条样地的蒸腾量。
根据水量平衡方程,用降水量和土壤水分含量计算出油蒿和柠条样地的实际蒸散量。
2 结果分析
2.1 蒸发测定结果及比较
对微型蒸渗仪每次测定的蒸发量进行方差分析结果表明(表 1):互作间的差异均不显著。除 6月 9日的测定结果外,其他
6842 生 态 学 报 25卷
测定结果均表明位置间的差异也不显著;说明沙漠人工植被区植被比较稀疏,不存在明显的遮阴。但样地间的差异因测定日期
不同而差异的显著水平不同,这可能与植被区本身的特性有关,如土壤的基础含水量、植物根系分布等因素有关。微型蒸渗仪测
定蒸发量同土壤蒸渗仪测定蒸发量比较结果表明(表 1):有 58.3%微型蒸渗仪测定结果与土壤蒸渗仪测定结果存在差异,由于
植株遮荫对蒸发的影响不明显,可能是由于样地间土壤含水量差异所致。没有降水的情况下沙坡头人工植被区土壤蒸发量非常
低(表 2),柠条样地、油蒿样地和裸沙的日平均蒸发量分别为 0.214、0.260mm/d和 0.322mm/d;然而,降水后蒸发量急剧增
加,柠条样地、油蒿样地和裸沙的日平均蒸发量分别为 2.687、2.763mm/d和 2.680mm/d。由此推断,在沙漠人工植被区紧接
降水之后的土壤蒸发占总蒸发量的比例是很高的。
2.2 蒸腾测定结果及比较
试验期间,蒸渗池中的油蒿与柠条植被区均未观测到渗漏,流沙有少量渗漏,只有 0.9mm(表 3)。利用蒸渗池测定蒸腾结果
表明:自 6月 1日到 8月 31日,油蒿与柠条植被区的蒸腾量为 135.5mm和 129.8mm;日蒸腾量 7月上中旬最高,分别为
35.0mm和 33.2mm,6月中下旬最低,分别为 15.5mm和 16.0mm。试验中,对照流沙处理出现了耗水情况,总量为 37.5mm,虽
然与油蒿与柠条植被区的总蒸腾量相比不多,但悖于常规;这是由于水分入渗到蒸渗池底部 40cm厚的砾石层时,中子仪探测
不到,从而导致了测定结果的偏高。
表 1 微型蒸渗仪测定蒸发方差分析及与土壤蒸渗仪测定结果比较
Table1 TheresultsofANOVAofevaporationsdeterminedbymicro-lysimetersandcomparingwiththeresultsdeterminedbylysimeter
开始测定时间
Starting
time
累计测定时间
Cumulative
time(h)
降水量
Precipitation
(mm)
样地间
Among
vegetations
位置间
Among
location
互作
Interaction
土壤蒸渗仪 Lysimeter
柠条样地 C.
korshinskivegetation
油蒿样地 A.
ordosicavegetation
05-01May1,15:00 72 N N N N N
05-17May17,9:00 72 N N N ** *
06-01Jun.1,10:00 72 N N N ** **
06-09Jun.9,8:00 53 10.3 ** ** N * N
06-16Jun.1610:00 72 N N N N *
06-26Jun.26,8:00 10 4 N N N N N
06-30Jun.30,9:00 107 57.5 ** N N * **
07-11Jul11,8:00 32 3.3 N N N N N
07-31Jul.31,11:00 72 14.7 N N N ** **
08-15Aug.1510:00 72 7 ** N N N **
08-22Aug.22,8:00 36 12.3 ** N N N **
08-31Aug.3111:00 96 ** N N ** **
N表示差异不显著 Meansdifferenceisnotsignificant;*表示差异显著 Meansdifferenceissignificant(p<0.05);**表示差异极显著
Meansdifferenceisverysignificant(p<0.01)
表 2 微型蒸渗仪和土壤蒸渗仪测定的日蒸发量(mm/d)
Table2 Dailyevaporationsdeterminedbymicro-lysimetersandlysimeter
开始测定时间
Startingtime
累计测定时间
Cumulativetime(h)
降水量
Precipitation(mm)
柠条样地 C.
korshinskivegetation
油蒿样地 A.
ordosicavegetation
土壤蒸渗仪
Lysimeter
05-01May1,15:00 72 0.066 0.071 0.075
05-17May17,9:00 72 0.054 0.093 0.124
06-01Jun.1,10:00 72 0.089 0.070 0.171
06-09Jun.9,8:00 53 10.3 2.811 3.445 3.362
06-16Jun.1610:00 72 0.188 0.178 0.147
06-26Jun.26,8:00 10 4 3.213 2.948 3.180
06-30Jun.30,9:00 107 57.5 4.633 6.747 3.673
07-11Jul11,8:00 32 3.3 1.725 1.819 1.725
07-31Jul.31,11:00 72 14.7 1.193 1.050 1.525
08-15Aug.1510:00 72 7 1.629 0.951 1.575
08-22Aug.22,8:00 36 12.3 3.605 2.383 3.717
08-31Aug.3111:00 96 0.767 1.065 1.312
784210期 张志山 等:沙漠人工植被区的蒸发蒸腾
将 LI-1600气孔计测定的蒸腾速率单位换算为每小时单位叶面积的蒸腾速率(Trh,mm/(h·m2))后,用多项式拟合得到蒸
腾速率日变化曲线(表 4),拟合曲线均达到显著水平(p<0.05);然后对蒸腾速率日变化曲线在时间段上进行积分,求出单位叶
面积的日蒸腾量(Tl)(表 5)。
表 3 蒸渗池测定的蒸腾量和渗漏量(mm)
Table3 Theamountoftranspirationandinfiltrationinnon-weightinglysimetersduringexperiment
6月上中旬
1～15Jun.
6月中下旬
16～30Jun.
7月上中旬
1～15Jul.
7月中下旬
16～31Jul.
8月上中旬
1～15Aug.
8月中下旬
16～31Aug.
总量
Total
油蒿 A.ordosica 16.5 15.5 35.0 24.8 20.8 23.1 135.5
柠条C.korshinski 17.3 16.0 33.2 24.2 22.9 16.2 129.8
流沙 Sand 10.9 2.9 19.5 1.9 1.1 1.3 37.5
渗漏 Infiltration 0.6 0.2 0.9
表 4 多项式拟合的油蒿和柠条蒸腾速率日变化曲线(Tlh)及积分后求得的日蒸腾量(Tl)
Table4 ThecurvesofdiurnalvariationoftranspirationrateofA.ordosicaandC.Korshins~isimulatedbypolynomialanddailytranspiration
amount
Tlh=A+ΣBi×Ti (2≤i≤6) (7≤T≤19)
A B1 B2 B3 B4 B5 B6
R2 P
日蒸腾量 Daily
transpiration
(Tl,mm/(d·m2))
Y626 0.0263 0.0611 -0.0106 4.57×10-4 0.9272 0.0326 0.99
N626 0.0374 0.0121 -0.0022 8.34×10-5 0.9881 0.0022 0.46
Y712 0.1370-0.1175 0.0534-0.00617 2.11×10-4 0.9847 0.0304 2.45
N712 0.0167 0.0411 -0.0030 0.8334 0.0278 1.47
Y804 0.0341 0.0790 -0.0082 1.86×10-4 0.9706 0.0085 2.39
N804 0.0260 0.0385 -0.0050 1.67×10-4 0.9737 0.0072 1.06
Y811 0.3626-0.5879 0.3630-0.09679 0.0126 -7.92×10-4 1.91×10-5 1.0000<0.0001 0.87
N811 0.3470-0.5847 0.3473-0.09083 0.0118 -7.39×10-4 1.79×10-5 1.0000<0.0001 0.81
Y表示油蒿的蒸腾速率日变化,N表示柠条的蒸腾速率日变化;626、712、804和 811表示 6月 26日、7月 12日、8月 4日和 8月 11日测定
YmeansthediurnalvariationsoftranspirationrateofA.ordosica,NmeansthediurnalvariationsoftranspirationrateofC.korshinski.626、
712、804and811meanthemweredeterminedonJune6,July12,August4andAugust11
表 5 蒸渗池与气孔计测定日蒸腾量的方差分析结果
Table5 TheANOVAresultsofdiurnaltranspirationamountdeterminedbylysimeterandstomasmeter
变异来源 Sourceofvariance 平方和 Sumofsquares 自由度 Df 均方 Meansquare F 显著性 Significance
物种间 Species 3.692 1 3.692 7.522 0.018
方法间 Methods 0.967 1 0.967 1.971 0.186
互作 Interaction 0.221 1 0.221 0.450 0.515
误差 Error 5.890 12 0.491
总量 Total 10.770 15
分别选取蒸渗池 6月 26日至 27日、7月 7日至 14日、8月 4日至 9日和 8月 10日至 13日的测定结果,与气孔计测定的日
蒸腾量(Tl)进行 2因素方差分析表明:物种间(油蒿和柠条)差异达显著水平(p<0.05),且油蒿的蒸腾高于柠条的;测定方法间
(蒸渗池和气孔计)和互作差异不显著。
2.3 试验期间的蒸发量、蒸腾量和蒸散量
以微型蒸渗仪蒸发测定结果为主推算出了油蒿和柠条样地的蒸发量;用蒸渗池蒸腾测定结果借助公式(1)反推出油蒿和柠
条样地的蒸腾量;利用水分平衡观测场油蒿和柠条样地的土壤含水量数据和降水量计算出了两样地的蒸散量,土壤蒸渗仪测定
了裸沙的渗漏量和蒸发量,以及观测降水量,图 2绘出了它们在整个试验期间的累积过程,结果表明:2003年 6月、7月和 8月
的降水量分别为 72.9mm、25.8mm和 60.4mm,渗漏量分别为 1.4mm、42.5mm和 4.6mm,裸沙蒸发量分别为 12.6mm、
15.2mm和 35.2mm;油蒿样地的蒸发量分别为 7.7mm、17.7mm和 28.7mm,蒸腾量为 19.0mm、24.4mm和 15.6mm,蒸散量
为 26.8mm、46.5mm和 46.1mm;柠条样地的蒸发量分别为 5.6mm、24.1mm和 30.2mm,蒸腾量为 19.4mm、18.4mm和
18.7mm,蒸散量为 25.4mm、51.7mm和 50.5mm。
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图 2 试验期间的累积降水量、渗漏量、蒸发量、蒸腾量和蒸散量
Fig.2 Thecumulativeprecipitation,infiltration,evaporation,transpirationandevapotranspiration
P表示降水量 Pmeansprecipitation;I裸沙渗漏量 Iissandinfiltration;Es裸沙蒸发量 Esissandevaporation;Ey油蒿样地蒸发量 Eyis
evaporationofA.ordosica;En柠条样地蒸发量 EnisevaporationofC.korshinski;Ty油蒿蒸腾量 TyistranspirationofA.ordosica;Tn柠条
蒸腾量 TnistranspirationofC.korshinski;ETy油蒿样地蒸散量 ETyisevapotranspirationofA.ordosica;ETn柠条样地蒸散量 ETnis
evapotranspirationofC.korshinski
3 结论与讨论
(1)土壤蒸发测定结果表明:在沙漠油蒿与柠条人工植被区由于植被比较稀疏,土壤蒸发不受植株的遮阴的影响,但不同样
地的蒸发量是有差异的,而样地和位置间的互作差异不显著。通过比较 2种测定方法说明微型蒸渗仪测定结果同土壤蒸渗仪测
定结果存在差异,可能是由于样地间土壤含水量差异所致。微型蒸渗仪测定蒸发应勤于换土[1～6],避免降水多时(57.5mm)底部
的封口对入渗的影响,提高测定精度。
沙漠人工植被区紧接降水之后的土壤蒸发占总蒸发量的比例是很高,降水后柠条样地、油蒿样地和裸沙的日平均蒸发量分
别为 2.687、2.763mm/d和 2.680mm/d,无降水时分别为 0.214、0.260mm/d和 0.322mm/d;这与其它研究结果相似,紧接降
水之后的土壤蒸发强度高,蒸发量大[6,7,10]。
(3)蒸渗池测定植物蒸腾过程中,对照流沙处理出现了少量耗水,虽然与油蒿与柠条植被区的总蒸腾量相比不多,但悖于常
规;这是由于水分入渗到蒸渗池底部 40cm厚的砾石层时,中子仪探测不到,从而导致了测定结果的偏高。但这不影响用油毡覆
盖测定植物的蒸腾,以往的研究表明沙漠人工植被区从来不发生深层渗漏[2],这为本研究提供了前提依据。
气孔计测定的蒸腾速率经单位换算统一,用多项式拟合得到日变化曲线均达到显著水平(p<0.05);然后对多项式积分进
行尺度转换求得日蒸腾量。将蒸渗池和气孔计测定的植物蒸腾转换后进行二因素方差分析,表明物种间(油蒿和柠条)差异达显
著水平(p<0.05),油蒿的蒸腾高于柠条的;测定方法间(蒸渗池和气孔计)差异不显著;从而说明本研究以叶面积指数和植物
冠层盖度为基础进行叶片与种群间的尺度转换是可行的。
(3)以微型蒸渗仪蒸发测定结果为主推算出了油蒿和柠条样地的蒸发量;用蒸渗池蒸腾测定结果借助(1)式反推出油蒿和
柠条样地的蒸腾量;利用水分平衡观测场油蒿和柠条样地的土壤含水量数据和降水量计算出了两样地的蒸散量;另外,土壤蒸
渗仪测定了裸沙的渗漏量和蒸发量;上述结果表明:2003年 6月至 8月,降水量为 159.1mm,裸沙渗漏量为 48.5mm,裸沙蒸发
量为 63.0mm;油蒿样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量分别为 54.1mm、59.0mm和 119.4mm;柠条样地的蒸发量、蒸腾量和蒸散量
分别为 59.5mm、56.4mm和 127.6mm。
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