黄土丘陵半干旱区露水发生条件及露水量研究

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陕北黄土丘陵区属半干旱气候区,露水作为一种水资源输入项,在以往关于该区旱作枣林水资源研究中常被忽视。旱作枣林露水发生条件及露水量的研究有助于为评价露水量对黄土丘陵半干旱区枣林生态效应提供事实依据,也为水量平衡中露水作为水资源输入项提供支撑。本文采用室内模拟与野外实测相结合的方法,研究不同因素对植物叶片露水发生的影响,分析了微观时间尺度气象因子对露水的敏感性,确定了不同时间尺度上露水持续时间的模型参数,此外分析了枣林露水发生条件和露水量,进一步探讨了枣林露水量,估算了35年(1975~2005)枣林露水量状况,得到如下主要结论:(1)在室内,叶片最大露水量和露水累积速率随叶倾角的增加而减小,但随着温度、湿度、露点—叶温差的增加而增大。叶片处于水平状态时,叶片露水在达到最大露水量前呈线性快速递增,露水达到最大露水量(0.80mm)后处于稳定值;当叶片有倾角时,叶片露水达到一定值就会发生叶片露水滑落现象,使得叶片露水量呈现锯齿形变化,且露水累积速率明显变慢。(2)不同的时间尺度条件下,距地表2m高处风速μ、冠层相对湿度RH、冠层温度T、冠层温度露点差DPD、冠层饱和水汽压差VPD、土壤5cm处的温度T5对露水量敏感性存在差异。在分尺度上,敏感性显著的气象因子有4个,敏感性大小次序为: T> VPD> DPD> RH。在时尺度上,敏感性显著的气象因子有5个,敏感性大小次序为:RH> VPD> μ> DPD> T。不同时间尺度条件下,气象因子对露水量敏感性显示出不同的尺度效应,气象因子对露水量影响的敏感性不能互推。(3)模型参数在不同的时间尺度上不同。在15min尺度上,RH和DPD模型参数分别为78%和1oC,5oC;在30min尺度上,RH和DPD模型参数分别为76%和1oC,5oC;在1h尺度上,RH和DPD模型参数分别为74%和1oC,5.5oC。在15min和30min尺度上,利用上述模型均能准确的预测露水持续时间,但在1h尺度上,DPD模型预测准确度要高于RH模型。(4)枣林生育期(6~10),高于78%的相对湿度和1~3oC的温度—露点差是露水发生的适宜条件。(5)枣林露水量具有量大、稳定性、频发性的特点。监测期的露水总量为83.03mm,发生频率为52.43%,变异系数为70.3%。露水量日变化范围为0.11~2.30mm,日平均值为0.75mm;出现频次最高(16.67%)的露水量在0.2~0.4mm;重度露水量(露水量大于0.2mm)发生的频率为85.18%;露水量超过叶片最大承载量的天数占露水发生天数的73.15%。(6)1970~2005年6~10月份内,35年旱作枣林露水的估算总量为1527.75mm,露水是该区枣树等植物的重要水源,是不可忽略的水资源输入项。对今后深入研究林地露水形成机理有着积极意义。
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