苏南丘陵区典型造林树种毛竹耗水特性研究

2012年9月-2013年8月,利用Li-6400光合系统、包裹式树干液流仪和小气象站对南京东善桥林场的毛竹叶片蒸腾速率和树干液流速率及环境因子进行连续观测,研究分析毛竹蒸腾耗水特性.结果表明:(1)各季节毛竹叶片的蒸腾速率日变化为单峰曲线,春、秋、冬季净光合速率日变化表现为单峰曲线,夏季为双峰曲线,夏季蒸腾速率、净光合速率最高,气孔导度对毛竹蒸腾速率的影响较大.(2)不同季节不同天气条件下,树干液流速率日变化表现出明显的昼夜变化规律,春、夏、秋、冬季液流速率峰值分别为2.207 kg/h、4.380 kg/h、2.062 kg/h、0.300 kg/h.(3)毛竹春、夏季影响液流速率的主导因子为太阳辐射,秋、冬季为饱和水汽压差,土壤温度、饱和水汽压差是影响毛竹日液流量的主导因子.(4)分别建立了叶片蒸腾速率、树干液流速率、日液流量与影响因子的模型,模型可以较好地解释毛竹耗水特性.     

北京山区刺槐蒸腾耗水规律变化研究

北京属于严重缺水的地区,在耗水总量中植物绿化用水占了很大一部分,对植物耗水规律的研究可以为减少绿化用水提供依据。此次实验采用热扩散探针法(TDP)对北京市密云山区刺槐的树干液流在7-10月进行连续测量。结果表明:1刺槐液流速率以日为周期呈现出峰型曲线,相对湿润的时间段内呈现多峰型且刺槐液流速率活跃时间更长,在相对干旱的时间段内呈单峰型且夜晚液流所占比例多于白天。2典型晴天比典型阴天液流在启动和结束时间上都要更早,峰流速最大值也要高近33%。3液流速率对于气温、湿度、水汽压和地表温度等4个环境因子的响应中,相对湿度最为明显,水汽压最差。并且发现自然水蒸发量可以较好地反映刺槐液流总量。     

干旱区梭梭茎干液流特性及对土壤水分的响应

研究荒漠植物耗水特征及其与土壤水分的关系,分析维持荒漠植物生长的潜在水源,对提高干旱区用水效率,保证荒漠生态环境的安全具有重要意义。以新疆干旱区荒漠植被梭梭为研究对象,采用热扩散法研究其茎干液流特性,采用中子仪测定和烘干法相结合的方法测定土壤含水率,并分析了茎干液流与土壤水分的响应关系。结果表明:梭梭的茎干液流密度呈明显昼夜变化,日间液流密度明显高于夜间,且随着胸径的增大,日间液流密度减小;土壤含水率随土层深度的增加呈倒"S"型分布,5~8月土壤含水率逐渐减小,中间土层含水率随时间推移减小幅度显著;随着土壤含水率的降低,夜间液流密度基本保持不变,但日间液流密度的峰值明显减小。分析结果可为提高干旱区用水效率,保证西部生态环境的安全提供理论支撑。     

不同灌溉方式下核桃土壤水分动态变化

利用统计学方法,研究了干旱区不同灌溉方式下核桃土壤水分动态变化,在实验区布置了传统地面灌和滴灌两种灌溉方式,并在核桃树的生育期内采用这两种灌水方式对核桃树进行灌溉。试验结果表明:整个灌溉期内,漫灌条件下的土壤含水率变化幅度较大,受强烈的土面蒸发作用,其表层土壤含水率值降低很快。     

田间水分亏缺下春小麦光合速率变化的研究

本文根据两年对春小麦田间土壤水各种不同亏缺程度下光合速率的实测资料,进行了定量分析,找到了各亏缺度下光合速率变化的规律,在相对含水量46.71％附近达到极大值,超过88.75％后迅速下降,从而明确了田间土壤水分的最佳范围,为在干旱地区寻求节水又高产的控制土壤水分状况找到定量指标。     

冬小麦抽穗期土壤水分对生理指标影响的试验研究

依据冬小麦不同水分处理的灌溉试验,分析了抽穗期5种土壤水分条件下叶片气孔导度、冠气温差及光合速率等生理指标的日变化规律,并对各生理指标间进行了相关性分析.结果表明:土壤水分对冬小麦抽穗期气孔导度、冠气温差及光合速率有着显著的影响,且各指标日变化趋势基本一致;气孔导度与冠气温差、光合速率均呈正向相关,两者均随气孔导度的增加呈上升趋势,但不同土壤水分条件下上升幅度不同.     

基于通径分析原理的冬小麦缺水诊断指标敏感性分析

根据冬小麦田间试验结果，用通径分析的方法，把不同灌溉决策指标对干物质和叶片水分利用效率(WUE)的影响进行了分析。通过土壤水分含量、叶面蒸腾、光合有效辐射、光合作用速率、气孔导度和叶温对作物干物质产量的通径分析发现，影响干物质产量最大的是叶面蒸腾，其次是光合有效辐射和叶温。通过充分灌溉和干旱水分处理相应时刻太阳辐射、光合有效辐射、空气水汽压差、气孔导度和叶温对作物叶片WUE的通径分析发现，对于适宜水分处理来说，主要影响WUE因子不是上述5个指标，而是土壤水分状况起到决定因素；对于干旱处理来说，主要     

分根交替灌溉对土壤水分分布和桃树根茎液流动态的影响

采用管式-时域反射仪(Tube-Time Domain Reflectometry, Tube-TDR)和热脉冲技术，研究了分根交替灌溉对土壤水分分布和桃树根茎液流动态的影响。研究结果表明，根区两侧同时灌溉(Both Partial Irrigation，BPI)时土壤水分向深层运动而远离根系层，不能被根系有效地吸收利用，而半边固定灌溉(Fixed Partial Irrigation，FPI)和两边交替灌溉(Alternate Partial Irrigation,API)时减少了水分向深层运动，有利于根系有效地吸收。干湿交替和部分根干燥能促进根系补偿效应的发挥，使根系具有更强的吸水能力，但是又由于FPI干燥部分的根系长期处于干旱之中，使根系老化而造成复水后不能恢复其吸水能力。树干液流与ET0呈线性相关，并且其回归方程的系数在BPI、API和FPI处理中依次呈递减的趋势，这说明了在同样的大气潜在蒸发能力条件下，采用不同的根区湿润方式时，桃树蒸腾液流对大气潜在蒸发能力的响应程度存在着明显的差异。根液流与ET0成非线性相关，其相关程度低于树干液流与ET0的相关程度，说明了树干液流比根液流与大气潜在蒸发能力之间的关系更为密切。API和FPI的平均产量与BPI的相比有所降低，但是其灌溉水量相对减少，说明了API和FPI能明显提高灌溉水利用效率。     

冷凉地区复播油葵滴灌土壤水分运移特性试验研究

在北疆冷凉地区进行了复播油葵滴灌土壤水分运移特性试验,结果表明,复播葵田土壤基质势起主导作用,滴水后在径向、 垂向土壤水分扩散趋势相似;土壤水分径向运移速率在灌水始终下降的较为平缓,而在土壤重力势作用下,土壤水分垂向运移速率在灌水之初2h内下降的最为剧烈;一管两行模式能够满足复播油葵对土壤水分供应的要求,从节约工程材料角度看,有利于该地区复播油葵滴灌节水技术的推广.     

流动沙丘降雨入渗和再分配过程

本文通过野外监测和模拟降雨试验对流动沙丘降雨入渗补给、再分配过程和蒸发消耗几个方面作了定量研究。结果表明：科尔沁沙地流动沙丘0～200cm深度土壤层特性具有明显的垂直变化，0～20cm为表层干沙层；20～140cm为降雨影响变化层；140cm以下为深部稳定层。土壤入渗速率受降雨强度的控制，强度大，入渗也大，入渗深度与降雨量和降雨强度之间存在线性关系。湿润锋迁移速率在降雨开始较小，而后逐渐增大，达到峰值之后，又随时间而降低，最后趋于稳定。13.4mm的降雨是无效降水和补给地下水的分界点；≥20mm的降雨可使蒸发层土壤在再分配结束后达到最小持水量；≥50mm的降雨通过土壤水分的再分配可以使120cm深度土壤水分达到饱和持水量，进而下层进行饱和排水入渗。     

茎流计发展及应用综述

回顾了茎流计及其应用发展历程。茎流计测定植物液流速率的工作原理主要有4种:热脉冲法、热平衡法、热扩散法和激光热脉冲法。通过SCI数据库和中国知网数据库查阅统计茎流计在国内外应用情况,介绍几种方法的应用成果。通过对现有研究成果和应用前景分析认为,热平衡法与热扩散方法将成为未来几年研究树木液流的重要测算方法,而鉴于激光热脉冲法的优越性,估计未来会有很广阔的应用前景。     

甘肃石羊河流域人工种植新疆杨耗水规律研究

研究了甘肃石羊河流域人工种植防风固沙植物新疆杨的耗水规律,结果表明:新疆杨树干日液流量变化幅度较大,呈现明显的季节变化规律,且随发芽后天数的变化呈典型的二次抛物线型,确定系数达0.765;新疆杨树干日液流量与日平均气温、水汽压差、太阳辐射、风速等气象因子的多元线性逐步回归模型的确定系数为0.807,与日平均气温、水汽压差、太阳辐射等气象因子的偏相关系数分别为0.637、0.188和0.373,日平均气温是其最主要的影响因素;5—10月,新疆杨总蒸散量为508.26 mm,蒸发量、蒸腾量所占比率分别为37.1%和62.9%,液流—株间微型蒸渗仪法和水量平衡法测算结果的相对误差在±15%以内,液流-株间微型蒸渗仪法能够适用于新疆杨蒸散量测定。     

喷灌田间小气候对作物蒸腾影响的田间试验研究

为准确评价喷灌水利用率,以地面灌为对照,利用热平衡茎流计对喷灌冬小麦和夏玉米的蒸腾速率进行了连续2年监测,结果表明,喷灌对田间小气候的改善使得作物的蒸腾受到明显抑制,就一次灌水而言,从喷灌启始至蒸腾抑制作用消失,喷灌处理冬小麦蒸腾量仅占地面灌处理的7％～14％,由冠层截留水量蒸发导致的蒸腾抑制量为1.7～4.1mm;夏玉米喷灌处理蒸腾量占地面灌处理的23％～42％,蒸腾抑制量为 0.5～2.8mm。将截留水量与蒸腾抑制量进行比较可知,喷灌夏玉米冠层截留作用可能产生一定量的水分损失,而冬小麦冠层截留水量则在小麦耗水过程中是完全有效的。     

The direct numerical simulation of pipe flow

The conservative difference scheme and the third-order Runge-Kutta scheme in combination with the the Crank-Nicholson scheme are used to directly simulate the flow field in a pipe with the Reynolds number of 2 600. The flow field, including the velocity distribution and the turbulence intensity, is obtained by the direct numerical simulation. From the calculated results, the ratio of the linear average velocity along the ultrasonic propagation path to the profile average velocity on the pipe cross-section is also obtained in an ultrasonic flow meter. It is concluded that the direct numerical simulation method can be used to study the ratio of the profile-linear average velocity at low Reynolds number conditions in the transition region and to improve the measurement accuracy of the ultrasonic flow meter.     

PIV技术在冰盖下复式断面渠道流速测量中的运用

在测定冰盖下复式断面流场、流速的模型试验中,水体中的运动粒子是重点研究对象。粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术已在水力学研究领域得到普遍应用,但该技术在冰盖下复式断面渠道模型试验的应用为国内首次。基于试验特点,设计砖砌混凝土的循环水箱,采用变频器配合水泵、流量计实现对流量的定量控制,对不同流量下不同断面的流场、流速进行测定,采用PIV技术对水体中运动的粒子的位移场进行具体分析。试验结果表明,PIV分析结果能够直观反映流场中的状态,且可以避免测量盲区,其所测的流速与多普勒超声测速仪测得值吻合较好,并给出了横向流速分布图,弥补了传统方法无法获得冰盖下的流场分布的难题。     

降雨条件下坡面薄层水流速度特征

通过在室内不同坡度和降雨强度下用电解质脉冲法对坡面水流速度进行测量。坡面长8m，宽15cm，坡度范围5°～25°。测量结果表明：在相同的降雨条件下，坡长对流速的影响不显著，而降雨强度和坡度对土壤侵蚀的影响相当显著；坡度越大，坡面产沙和冲沟发育越快；随着细沟的形成，水流速度逐渐减小。大坡度的水流速度变化揭示了细沟发育具有突发性特征。     

天然河道浑水流速分布研究

通过对有关学者得出的几个典型的垂线流速分布公式的分析认为:现有的用于天然河道的流速分布公式都存在不同程度的缺陷,且这些公式仅能用来计算不受侧壁影响的二维情况下的垂线流速分布,当用于峡谷河段时计算值与实测值差别较大。实测资料表明,对数或指数型流速分布公式可用于描述宽谷河段的垂线流速分布。由水流阻力公式导得了天然河道垂线平均流速沿横向的分布,引进重线流速分布,即得到断面点流速的分布公式。公式既可以用于清水水流,也可以用于挟有泥沙的浑水水流,含沙量对流速分布的影响主要反映在指数m发生变化这一点上。与实测资料比较发现,公式较好地反映了天然河道流速分布的实际情况。