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地下水埋深对灰胡杨叶片与土壤养分生态化学计量特征及其内稳态的影响

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植物生态学报 2024年第1期48卷 92-102页

作者：韩路冯宇李沅楷王雨晴王海珍塔里木大学农学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学生命科学与技术学院新疆阿拉尔843300 塔里木大学园艺与林学学院新疆阿拉尔843300

灰胡杨(Populuspruinosa)是塔里木荒漠河岸林的关键种,研究其生态化学计量特征及内稳性的变异格局,对科学认识荒漠河岸林养分循环规律、植被健康状况及物种适应策略具有重要意义。该研究对塔里木河干流上游地下水埋深(GWD)梯度下灰胡杨... 详细信息

灰胡杨(Populuspruinosa)是塔里木荒漠河岸林的关键种,研究其生态化学计量特征及内稳性的变异格局,对科学认识荒漠河岸林养分循环规律、植被健康状况及物种适应策略具有重要意义。该研究对塔里木河干流上游地下水埋深(GWD)梯度下灰胡杨种群进行野外调查与室内化验,比较分析了不同GWD生境灰胡杨叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学及内稳态特征。结果表明:(1)随GWD增加,灰胡杨叶片N、P含量降低,C含量与C:N、C:P、N:P均升高;各指标变异系数均较低且C含量最小,但不同GWD间差异显著;N含量与C含量、C:P,P含量与C:P、N:P呈显著负相关关系。(2)土壤C、N、P含量及其化学计量比均随GWD增加呈降低趋势,除P含量外其他指标变异系数较高且不同GWD间差异显著,P含量与C、N含量呈显著正相关关系。(3)浅、中GWD生境大部分叶片C、N、P含量与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著,深GWD生境仅叶片P含量、N:P与土壤化学计量特征显著相关且叶片C:N,C:P均高其他2种生境,表明叶片化学计量特征并非由土壤养分含量特征直接决定,灰胡杨通过提高养分利用率来适应干旱逆境。(4)干旱荒漠区灰胡杨叶片与林下土壤养分含量整体偏低,叶片N、P化学计量内稳态指数(H)表现为H_(N)>H_(N:P)>H_(P),结合养分限制诊断指标(N:P)表明灰胡杨生长易受P限制。(5)灰胡杨通过内稳态调节来保持体内C、N含量及C:N、C:P的相对稳定状态,以保守型防御策略适应日益旱化的贫瘠荒漠环境。(6)退化荒漠河岸林生态修复过程中应注意P的供应与活化。

关键词：极端干旱区地下水埋深灰胡杨土壤生态化学计量学内稳态

地下水埋深和施氮量对夏玉米灌浆特性及水氮利用效率的影响

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干旱地区农业研究 2022年第6期40卷 90-99页

作者：白芳芳乔冬梅李平齐学斌王和洲郭魏韩洋赵宇龙中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081 农业部农产品质量安全水环境因子风险评估实验室河南新乡453002 中国农业科学院河南新乡农业水土环境野外科学观测试验站河南新乡453002 河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站河南商丘476000

为揭示不同地下水埋深和施氮量对夏玉米灌浆过程和水氮利用效率影响,以夏玉米‘怀玉208’为试验材料,基于大型地中渗透仪,采用随机区组的试验方法,研究了地下水埋深(GW,2、3、4 m)和施氮量(N,300、240 kg·hm^(-2))对夏玉米籽粒灌浆过... 详细信息

为揭示不同地下水埋深和施氮量对夏玉米灌浆过程和水氮利用效率影响,以夏玉米‘怀玉208’为试验材料,基于大型地中渗透仪,采用随机区组的试验方法,研究了地下水埋深(GW,2、3、4 m)和施氮量(N,300、240 kg·hm^(-2))对夏玉米籽粒灌浆过程和水氮利用效率的影响。结果表明:(1)各处理玉米百粒质量随花后天数呈“S”型曲线变化趋势。施氮量和地下水埋深均极显著影响玉米收获时的百粒质量,但二者交互作用不显著;地下水埋深相同时,施氮量为300 kg·hm^(-2)玉米的百粒质量均显著高于施氮量为240 kg·hm^(-2)玉米的百粒质量。(2)灌浆期各处理玉米籽粒灌浆速率均呈“抛物线”型变化趋势。Logistic方程能很好地拟合各处理玉米籽粒灌浆过程。收获期玉米籽粒百粒质量与最大灌浆速率时的籽粒质量、玉米平均灌浆速率极显著正相关。地下水埋深和施氮量对玉米灌浆参数的影响具有显著交互作用。(3)施氮量和地下水埋深极显著影响玉米产量,其中N300GW4处理玉米产量最高,N240GW3处理的产量最低。玉米产量与穗长、穗粗、百粒质量、穗行数、行粒数、穗粒数极显著正相关。(4)施氮量、地下水埋深及二者交互作用均极显著影响玉米氮肥偏生产力;施氮量极显著影响玉米水分利用效率,地下水埋深及二者交互作用对玉米水分利用效率影响不显著。N240GW4处理玉米氮肥利用效率及水分利用效率均最高。综上可知,地下水埋深和施氮量对玉米水氮利用效率及灌浆过程交互作用显著,N240GW4处理是本研究推荐的农业绿色高产生产模式。

关键词：地下水埋深施氮量灌浆氮肥偏生产力水分利用效率

地下水埋深对东北平原地下水补给及大豆生长动态的影响

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应用生态学报 2023年第7期34卷 1871-1882页

作者：朱振闯孙仕军朱淼淼李咚祎王哲谌入瑄陈伟沈阳农业大学水利学院沈阳110866 辽宁江河水利水电新技术设计研究院有限公司沈阳110003 辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司沈阳110003

为探明不同地下水埋深条件下地下水补给状况及大豆生长动态变化,于2021和2022年利用地下水位自动控制系统开展了4个地下水埋深处理(1 m,D_(1);2 m,D_(2);3 m,D_(3);4 m,D_(4))的栽培试验,探讨地下水补给量、灌溉用水量、植株生长动态和... 详细信息

为探明不同地下水埋深条件下地下水补给状况及大豆生长动态变化,于2021和2022年利用地下水位自动控制系统开展了4个地下水埋深处理(1 m,D_(1);2 m,D_(2);3 m,D_(3);4 m,D_(4))的栽培试验,探讨地下水补给量、灌溉用水量、植株生长动态和产量与地下水埋深的关系,并采用Logistic模型对株高、叶面积指数和干物质积累等生长动态进行模拟分析。结果表明:与D_(1)处理相比,D_(2)、D_(3)、D_(4)处理地下水补给量在2年中分别降低81.1%、96.8%、97.5%和80.7%、96.7%、97.3%;D_(1)处理大豆仅在播种时灌溉1次,其后整个生育期依靠地下水补给就可以满足生长发育的水分需求,其灌溉用水量在2年中分别较D_(2)、D_(3)、D_(4)处理减少91.7%、93.0%、94.2%和90.9%、92.9%、94.0%。4个处理中,D_(1)处理株高、叶面积指数和干物质积累进入快速生长期和达到最大生长速率的时间最短,最大增长速率最大,成熟期茎干物质分配比例最大,并促进了植株花后同化物的转运,其花后同化物对籽粒的贡献率在2年中分别较D_(2)、D_(3)、D_(4)处理提高15.5%、16.2%、32.6%和45.5%、48.7%、63.3%,最终大豆株高、叶面积指数和干物质积累量均最大,D_(4)处理次之,D_(3)处理处于最低水平。大豆产量和单株荚数、单株粒数、百粒重均随地下水埋深的增加先减小后增大,具体表现为D_(1)>D_(4)>D_(2)>D_(3);大豆产量与地下水补给量呈极显著正相关,与株高、叶面积指数和干物质积累量均呈不同程度的正相关。综上,D_(1)处理地下水补给充足,提高了大豆株高和叶面积指数,增大了全生育期干物质积累量,并协调生育后期植株各部分干物质的分配和转运,产量最高;当地下水埋深较大时(D_(4)),地下水补给不济,若有充足的水分供给,大豆的生长发育和产量也能达到较高水平。

关键词：地下水埋深大豆地下水补给生长动态产量

地下水埋深和季节性干旱对古尔班通古特沙漠南缘梭梭生理和生长的影响

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生态学报 2022年第21期42卷 8881-8891页

作者：刘深思徐贵青米晓军陈图强李彦中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院阜康荒漠生态国家野外科学观测研究站阜康831505 中国科学院大学北京100049 乌鲁木齐城北再生水有限公司乌鲁木齐830013

干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过测量不同地下水埋深(3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m)下生长季前期和后期同化枝生理生化... 详细信息

干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过测量不同地下水埋深(3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m)下生长季前期和后期同化枝生理生化指标(黎明水势、正午水势、含水量、氯离子、钠离子、脯氨酸和非结构性碳水化合物)和生长与形态特征(生长速率和胡伯尔值),旨在认识荒漠植物对地下水埋深增加和季节性干旱的响应特征和调节适应机制。结果表明:(1)梭梭应对地下水埋深变化的生理调节对策,是采取先降低后升高黎明前同化枝水势、降低新枝形成期同化枝生长速率、增大胡伯尔值和积累非结构性碳水化合物的策略;(2)梭梭应对生长季大气干旱的生理调节对策,是通过降低黎明前同化枝水势、维持较高胡伯尔值、积累钠离子和消耗淀粉抵御季节性干旱;(3)在大气干旱与地下水水文干旱交互作用下,梭梭是采取降低正午同化枝水势、维持较高的同化枝含水量和积累可溶性糖的生态策略。综上所述,梭梭在响应地下水水文干旱和季节性大气干旱的生理特征间存在差异。研究结果丰富了水文和大气干旱对梭梭生理和生长影响的认知,可以为基于地下水资源管理的干旱区荒漠植被保育提供参考。

关键词：梭梭地下水埋深水力性状生长渗透调节物质

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地下水埋深对幼龄梭梭功能性状的影响

应用生态学报 2022年第3期33卷 733-741页

作者：刘深思徐贵青陈图强米晓军刘燕马健李彦中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院阜康荒漠生态国家野外科学观测研究站新疆阜康831505 中国科学院大学北京100049 乌鲁木齐城北再生水有限公司乌鲁木齐830013

地下水是干旱荒漠区潜水灌丛植物的重要水分来源,为认识地下水埋深对潜水植物功能性状的影响,利用蒸渗仪群配备的全自动补水仪设置两组地下水埋深(2和3.5 m),测定幼龄梭梭生长季同化枝水力性状、气体交换特征和根系形态参数。结果表明:... 详细信息

地下水是干旱荒漠区潜水灌丛植物的重要水分来源,为认识地下水埋深对潜水植物功能性状的影响,利用蒸渗仪群配备的全自动补水仪设置两组地下水埋深(2和3.5 m),测定幼龄梭梭生长季同化枝水力性状、气体交换特征和根系形态参数。结果表明:与地下水埋深2 m相比,地下水埋深3.5 m处理幼龄梭梭黎明前同化枝水势、饱和膨压渗透势和根长比分别显著降低48.2%、41.5%、56.7%,生长季后期最大净光合速率、根体积、细根比根长和细根比根面积分别显著增加75.7%、41.0%、273.7%、67.7%,正午同化枝水势和同化枝含水量先降低后升高。在两组地下水埋深下,幼龄梭梭根系在土壤剖面的分布特征均表现为根平均直径与土壤深度呈显著正相关,而细根表面积比例与土壤深度呈显著负相关。幼龄梭梭地上同化枝水力性状与光合能力和地下根系形态指标存在协同性。在地下水埋深增加的条件下,幼龄梭梭采取降低黎明前同化枝水势和饱和膨压渗透势,增大根系直径和长度的生态策略,以增强水分缺失的耐受性和扩大水分吸收的面积来维持其生存。

关键词：地下水埋深水力性状气体交换根系形态梭梭

地下水埋深对干旱区沙棘生长及耗水的影响研究

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生态与农村环境学报 2024年第5期40卷 683-690页

作者：俞丹丹岳春芳张胜江哈丽代姆·居麦新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室新疆乌鲁木齐830052 新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐830049

为探讨根域限制下地下水埋深对沙棘(Hippophne rhamnoides)生长与耗水的影响,设置4个水平地下水埋深(3.0、2.5、2.0和1.5 m)和2种土质(砂壤土和壤土),采用马氏瓶供水模拟地下水位,获取不同地下水埋深条件下地下水补给量、渗漏量、生长... 详细信息

为探讨根域限制下地下水埋深对沙棘(Hippophne rhamnoides)生长与耗水的影响,设置4个水平地下水埋深(3.0、2.5、2.0和1.5 m)和2种土质(砂壤土和壤土),采用马氏瓶供水模拟地下水位,获取不同地下水埋深条件下地下水补给量、渗漏量、生长指标变化及耗水量,探究不同地下水埋深条件下沙棘生长特征变化及耗水规律;并结合耗水规律和实测生长指标进行分析,确定沙棘适宜的地下水埋深。显著性分析结果表明,各地下水埋深处理沙棘新生枝生物量由大到小依次为2.0>2.5>3.0>1.5 m,水分生产效率由高到低依次为2.5>2.0>3.0>1.5 m,砂壤土条件沙棘新生枝生物量和水分生产效率均优于壤土。砂壤土栽植条件下,地下水埋深为2.0 m时沙棘株高、茎粗及各生长指标变化均优于其他地下水埋深处理。砂壤土比壤土更适宜沙棘生长,沙棘各生长阶段耗水强度呈先增大后减小趋势。综合水分生产效率和新生枝生物量分析结果,地下水埋深为2.0~2.5 m且土质为砂壤土的环境较适宜沙棘生长。

关键词：沙棘地下水埋深生长指标生物量

地下水埋深和施氮量对冬小麦灌浆及水氮利用的影响

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排灌机械工程学报 2022年第12期40卷 1275-1283页

作者：白芳芳李平乔冬梅齐学斌郭魏马灿灿杜臻杰中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002 中国农业科学院研究生院北京100081 农业农村部农产品质量安全水环境因子风险评估实验室河南新乡453002 中国农业科学院河南新乡农业水土环境野外科学观测试验站河南新乡453002

探讨地下水埋深和施氮量对华北地区冬小麦灌浆特性和水氮利用效率影响,以百农4199为试验材料,设置地下水埋深(GW2:2 m,GW3:3 m,GW4:4 m)和施氮量(N300:纯氮量300 kg/hm^(2),N240:纯氮量240 kg/hm^(2))2个因素,评估地下水埋深和施氮量对... 详细信息

探讨地下水埋深和施氮量对华北地区冬小麦灌浆特性和水氮利用效率影响,以百农4199为试验材料,设置地下水埋深(GW2:2 m,GW3:3 m,GW4:4 m)和施氮量(N300:纯氮量300 kg/hm^(2),N240:纯氮量240 kg/hm^(2))2个因素,评估地下水埋深和施氮量对冬小麦灌浆特性、产量形成及水氮利用效率等影响.结果表明:小麦千粒质量与快速增长期时间拐点、平均灌浆速率、灌浆持续时间显著正相关;路径分析表明,地下水埋深主要是通过影响小麦单株籽粒质量、穗数、穗粒数来影响产量的,地下水埋深对产量影响的直接标准化路径系数为0.334(P地下水埋深相同时,N240施氮水平氮肥偏生产力NPP和水分利用效率WUE均显著高于N300施氮水平.故建议地下水埋深大于2 m地区小麦高产和农业绿色可持续发展的施氮量为240 kg/hm^(2).

关键词：冬小麦地下水埋深施氮量灌浆特性千粒质量产量 WUE 氮肥利用效率

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地下水埋深对淮北平原冬小麦耗水量影响试验研究

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水文地质工程地质 2021年第4期48卷 15-24页

作者：顾南张建云刘翠善王振龙王国庆南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 水利部应对气候变化研究中心江苏南京210029 安徽省(水利部淮委)水利科学研究院五道沟水文水资源实验站安徽蚌埠233000

研究地下水埋深对淮北平原冬小麦耗水量的影响,对浅埋区农业水管理具有重要意义。基于2017—2020年五道沟水文水资源实验站大型称重式蒸渗仪群,模拟不同地下水埋深下冬小麦蒸散发变化过程,以蒸散量表征小麦耗水的变化,识别影响小麦耗水... 详细信息

研究地下水埋深对淮北平原冬小麦耗水量的影响,对浅埋区农业水管理具有重要意义。基于2017—2020年五道沟水文水资源实验站大型称重式蒸渗仪群,模拟不同地下水埋深下冬小麦蒸散发变化过程,以蒸散量表征小麦耗水的变化,识别影响小麦耗水的关键环境因子,探索不同情景小麦耗水特征。全生育期内各地下水埋深0.5,1.0,2.0,3.0 m下小麦蒸散量依次为510.50,499.33,567.88,727.88 mm,各埋深下表层10 cm处土壤含水率与蒸散量相关系数依次为-0.42,-0.69,-0.53,-0.43;依据太阳辐射量划分3类典型日,典型日内蒸散强度为:强辐射日约0.30 mm/h、弱辐射日约0.07 mm/h、微弱辐射日约0.03 mm/h;蒸散峰历时依次为:5:00—20:00、7:00—17:00和9:00—17:00;太阳辐射强时,地下水埋深对蒸散强度峰值出现的时间影响较小,而太阳辐射过弱时,地下水埋深大会阻滞能量传输,蒸散强度峰值滞后;表层土壤水是蒸散发的主要来源,尤其在1.0,2.0 m埋深下表层土壤水对蒸散发贡献率更高;太阳辐射、净辐射和土壤热通量正向驱动小麦耗水,表层土壤水分、平均气温和空气湿度反向驱动。

关键词：地下水埋深蒸散量聚类分析蒸散强度太阳辐射

淮北平原地下水埋深变化对气候变化的响应及预测

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农业工程学报 2022年第7期38卷 136-145页

作者：鞠琴刘小妮刘智天高慧滨赵雯颉尼玛扎西郝文龙河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司昆明650051 西藏自治区水文水资源勘测局阿里水文水资源分局拉萨850032 河北工程大学能源与环境工程学院邯郸056038

分析气候变化下的地下水埋深变化对区域未来的水资源利用和长期规划有着重要的意义。该研究利用五道沟水文实验站实测资料,分析淮北平原地下水埋深历史变化,在评估考虑了潜水蒸发的地下水埋深迭代算法在淮北平原的适用性的基础上,以CMIP... 详细信息

分析气候变化下的地下水埋深变化对区域未来的水资源利用和长期规划有着重要的意义。该研究利用五道沟水文实验站实测资料,分析淮北平原地下水埋深历史变化,在评估考虑了潜水蒸发的地下水埋深迭代算法在淮北平原的适用性的基础上,以CMIP5中三种气候模式的未来降水为主要影响因子,通过多模式集成方法,预估未来气候变化下淮北平原地下水埋深变化。结果表明:淮北平原地下水埋深年际变化波动较大,多年平均地下水埋深在季节上表现为春季(2.52 m)>冬季(2.49 m)>秋季(2.21 m)>夏季(2.17 m),空间上整体呈由北向南逐渐变浅的变化趋势;考虑了潜水蒸发的地下水埋深迭代算法对淮北平原地下水埋深变化趋势的模拟结果与实际变化趋势基本一致;在RCP4.5情景下,未来降水量将持续增加的影响,地下水埋深年内月变化先降低后增加,7月最浅为0.73 m,1月最深为4.22 m;季节变化夏季最浅0.94 m,冬季最深为3.98 m,但年变化整体呈下降趋势,起伏相对较小。研究结果对合理调控区域水资源及水环境保护具有重要的借鉴和指导意义。

关键词：气候变化降水地下水埋深叶水庭公式迭代计算法淮北平原