论文题目: 苹果蒸腾耗水特征及水分胁迫诊断预报模型研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 生态学
作者: 孟平
导师: 田大伦
关键词: 苹果树,蒸腾耗水,分形特征,水分胁迫诊断,预报模型
文献来源: 中南林学院
发表年度: 2005
论文摘要: 本研究采用由植物热扩散液流技术(Thermal dissipation sap flow velocity probe)测算得到的、周期为2年、监测时间步长10分钟的苹果(M. Pumila cv. Starkrimson)蒸腾(transpiration)数据,结合同步观测得到的苹果树冠层微气象要素值以及定位不定期土壤含水量观测数据,揭示太行山低山丘陵区株行距为3m×4m的10年生苹果树蒸腾耗水规律及其影响机制,旨在进一步完善半干旱区苹果树蒸腾耗水特征,为该地区苹果生产提供必要的水分生态理论依据。 为了进一步深入揭示苹果树蒸腾耗水规律的内在复杂性,采用分形理论,测算苹果树蒸腾及冠层小气候分形维数,定量比较蒸腾以及冠层各主要小气候因子分形特征的差异性,进一步丰富分形理论在应用气象及林业科学中的应用研究内容。 采用植物冠层—空气温度差法,建立了土壤水分:预测模型,可用以诊断或监测苹果林地(或果园)水分胁迫程度,为水资源紧缺地区果树适时适量灌溉决策的制定提供必要的理论依据,进一步丰富了节水林业技术体系的核心内容。 通过研究与分析,得出如下几个基本结论: 1.苹果树蒸腾耗水时间变化规律 在日变化方面,无论主要生长期(4月—9月)还是非主要生长期(1月—3月、10月—12月),表现出了明显的昼夜月变化节律。且在晴天天气条件下主要生长季节和非主要生长季节都表现为单峰变化趋势。最高值出现在中午12:00—13:00时范围内,最低值出现在凌晨5:00—6:00时左右。主要生长期间,晴天天气条件下日内单株苹果树蒸腾速率最大值在2003年、2004年分别为3.50—4.97L/h、1.99—4.18L/h,其中:白天(7:00—19:00)平均蒸腾:速率分别为2.60L/h、2.34L/h;在阴天天气条件下,主要生长季节表现为多峰曲线趋势,非主要生长季节除10月份表现为双峰曲线趋势外,其余各月均为单峰曲线趋势,这主要是由于气象条件、土壤水分以及苹果树自身的生理状况的不同,使蒸腾的大小、启动时间、结束时间、最大值及其出现的时间也各自不同。
论文目录:
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 植物蒸腾耗水相关研究进展
2.1.1 植物蒸腾测算方法概述
2.1.1.1 水量平衡法
2.1.1.2 微气象学法
2.1.1.3 红外遥感法
2.1.1.4 植物生理学法
2.1.1.5 SPAC水分传输综合模拟法
2.1.2 苹果蒸腾耗水特征研究进展
2.2 植物水分胁迫诊断监测与预报研究方法及进展
2.2.1 土壤水分指标法
2.2.2 生理生化指标法
2.2.2.1 叶片水势
2.2.2.2 气孔行为
2.2.3 气象指标法
2.2.4 冠层温度指标法
2.2.4.1 冠层温度变异法
2.2.4.2 参考冠层温度差法(ΔTc)
2.2.4.3 冠层—空气温度差法(Tc-Ta)
2.2.5 植物缺水指标法
2.2.5.1 Idson诊断法
2.2.5.2 Jackson诊断法
2.3 分形理论及其在林业科学中的应用
2.3.1 分形理论概述
2.3.2 分形理论在林业科学领域应用研究进展
2.3.2.1 森林土壤
2.3.2.2 森林气象
2.3.2.3 树木结构
2.3.2.4 植物形态的模拟
2.3.3 研究展望
3 研究方案
3.1 研究目标
3.2 主要研究内容
3.2.1 苹果树蒸腾耗水特征及水分供求关系研究
3.2.2 苹果树蒸腾耗水分形特征的分析
3.2.3 苹果树水分胁迫的诊断与预报研究
3.3 拟解决的关键技术问题
3.3.1 苹果树蒸腾速率的测定
3.3.2 蒸腾速率分形维数的计算
3.3.3 苹果树水分胁迫土壤水分下限值的确定
3.4 研究特色
3.5 总体研究思路与技术路线
3.6 试验区概况
3.7 试验材料及方法
3.7.1 苹果树物候期观测
3.7.2 土壤水分物理特性的测定
3.7.2.1 土壤容重与田间持水量的测定
3.7.2.2 土壤水分特征曲线
3.7.2.3 饱和导水率和非饱和导水率
3.7.3 苹果树实际蒸散及潜在蒸散的观测
3.7.4 冠层小气候观测
3.7.5 苹果树冠层叶温观测
3.7.6 苹果树液流与蒸腾速率观测
3.7.7 土壤水分观测
3.7.7.1 小区土壤水分观测
3.7.7.2 凋萎湿度观测
3.7.8 分形维数计算
3.7.8.1 重建相空间法
3.7.8.2 变分法
4 苹果树蒸腾耗水特征
4.1 苹果蒸腾耗水规律及其影响机制
4.1.1 苹果的蒸腾速率日变化规律
4.1.1.1 晴天天气下苹果的蒸腾速率日变化规律
4.1.1.2 阴天天气下苹果的蒸腾速率日变化规律
4.1.2 苹果蒸腾速率日际及季节变化规律
4.2 苹果树蒸腾与环境因子的关系
4.2.1 苹果树日内蒸腾与冠层微气象因子的关系
4.2.2 苹果树日际蒸腾与冠层微气象因子、土壤水分的关系
4.3 水分供求关系分析
4.4 小结与讨论
5 苹果树蒸腾速率分形特征分析
5.1 苹果树蒸腾分形特征及混沌性质
5.2 苹果蒸腾与冠层微气象要素分形特征的比较
5.3 小结与讨论
6 果树水分胁迫诊断与预测
6.1 冠层叶温和气温与环境因子的关系
6.1.1 苹果冠层叶温时间变化规律及其与微气象因子的关系
6.1.1.1 苹果冠层叶温时间变化规律
6.1.1.2 苹果冠层叶温与微气象因子的关系
6.1.2 苹果冠层叶气温差时间变化规律及其与环境因子的关系
6.1.2.1 苹果冠层叶气温差(△T)时间变化规律
6.1.2.2 苹果冠层叶气温差与环境因子的关系
6.2 果树水分胁迫诊断及苹果林地土壤水分预报模型的研究
6.2.1 土壤水分预测模型的建立
6.2.1.1 基本模型的提出
6.2.1.2 土壤水分上下限值的确定
6.2.2 土壤水分预测模型的验证
6.2.3 苹果树水分胁迫系数及土壤水分的关系
6.2.4 观测指标的可操作性
6.2.4.1 太阳总辐射与净辐射的回归分析
6.2.4.2 太阳总辐射与净辐射的分形特征关系
6.3 小结与讨论
7 结论与研究展望
7.1 结论
7.1.1 苹果树蒸腾耗水特征及水分供求关系
7.1.1.1 苹果树蒸腾耗水规律及其影响机制
7.1.1.2 苹果树水分供求平衡关系
7.1.2 苹果树蒸腾耗水分形特征
7.1.2.1 苹果树蒸腾分形特征及混沌性质
7.1.2.2 苹果蒸腾与冠层微气象要素分形特征的比较
7.1.3 苹果树水分胁迫诊断及土壤水分预测模型
7.1.3.1 苹果冠层叶温(Tc)时间变化规律及其与微气象因子的关系
7.1.3.2 苹果冠层叶气温差时间变化规律及其与环境因子的关系
7.1.3.3 苹果树水分胁迫诊断及土壤水分预测模型
7.2 主要创新点
7.2.1 研究内容创新性
7.2.2 试验手段的改进及观测内容的全面性
7.3 研究展望
参考文献
致谢
附录1
附录2
附录3
发布时间: 2005-08-04
参考文献
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