山地苹果园土壤—植物—大气系统（SPAC）水循环模拟研究
发布时间：2021-03-27 00:17
黄土高原是全球最大的优质苹果主产区,栽植面积和总产量均居世界首位,苹果已成为该区社会发展的支柱产业。但是由于当地降雨少且分配不均,果树蒸腾耗水强烈,导致果园水资源短缺,严重影响苹果产业发展。通过模型模拟的方法定量描述山地苹果园SPAC系统水分循环过程,探究土壤干空气对土壤水分运移的影响,以及揭示果园水分、水汽通量机理,可为优化果园水资源管理措施提供一定的理论依据与技术支撑。本研究通过果园田间试验获取数据,基于二相水热传输模型STEMMUS（Simultaneous Transfer of Energy,Mass and Momentum in Unsaturated Soil）构建了不同蒸散计算方法影响下的土壤-植物-大气系统（SPAC）模型,并基于该模型对上述问题展开了系统研究,初步取得以下进展:（1）STEMMUS模型较好模拟了山地果园土壤水热和蒸散动态过程。比较分析了基于STEMMUS模型构建的FAO56-PM（FAO56）、Penman-Monteith（PM）、Shuttleworth-Wallace（SW）三种蒸散计算方法影响下SPAC模型的输出结果。模型输出结果在率定期（...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章材料与方法11图2-1监测仪器布设示意图Fig.2-1Layoutofmonitoringinstruments2.3.3试验观测项目及方法2.3.3.1土壤水热动态过程（1）在2017年6月布设Trime-IPH管式土壤水分测量系统（IMKO，Ettlingen，Germany），用于测定果园土壤水分及温度。在距离样树树干30cm处布设Trime管，管深3m。首先利用土钻钻取3m的深洞，将Trime管放入洞中，然后用细土将Trime管与洞之间的缝隙填满填匀，在Trime管外套上PVC管将细土夯实。土壤水热测量采用时域反射计（TDR）测定，每20cm间隔测定一次。（2）在2018年6月布设EC-5型传感器（DecagonDevicesInc.,USA），将传感器垂直插入土壤剖面10cm、20cm、40cm、60cm、80cm处。同时，将EC-5所测土壤水分和烘干法所测体积含水量（体积含水量由质量含水量与环刀所测土壤容重相乘得到）进行拟合，校正EC-5测定数据，然后将土进行回填与原始地面平齐。用RR-1008数据记录仪（北京雨根科技有限公司，中国）自动记录传感器测量的数据，监测频率为每10min记录一次。2.3.3.2果树蒸腾耗水过程王瑞辉等（2006）研究表明树干边材液流量99.8%用于树叶蒸腾耗水，并且测定或疏边材液流量相对更为简便，所以本研究监测果树蒸腾耗水过程采用美国Dynamax公司生产的FLGS-TDP插针式茎流计。该茎流计是采用热扩散式液流探针，其测量原理是：茎流计探头含有两根探针，两根内部都含有热电偶，其中一个含有加热元件，将加热探针插入边材上方，参考探针插入下方，加热探针热量的随茎秆液流扩散，两根探针之间形成温度差，通过计算液流耗散量，建立温差与液流速率之间的相互关系，便能确定边材液流速率。因此，在明确边材液流速率的前提下，结合边材横截面积便可求得整株果树的蒸腾量。根据以下计算方法计算果树的蒸腾量，计算公?
西北农林科技大学硕士学位论文12mdTdTKdT（2-1）1.231SF0.0119K（2-2）QASF（2-3）式中：K为无量纲参数；mdT为无液流时加热探针与参考探针的最大温差，℃；dT为瞬时温差值，℃；SF为液流速率，cms-1；A为边材面积，cm2；Q为液流量。在试验园区选取21株伐掉的果树，量取距地面30cm处树干边材厚度与胸径，并由以下公式获取边材面积：A(DR)R（2-4）式中，D为果树胸径，cm；R为边材厚度，cm。通过计算，边材面积与胸径线性关系如图2-2。图2-2果树胸径与边材面积的相关关系Fig.2-2Correlationbetweentrunkdiametersandsapwoodarea本研究液流传感器加热探针采用TDP10测量液流速率，于2018年7月布设完成。在距离地面30cm树干处安装探针，安装时先用小刀刮掉树皮，露出木质部，再用专业电钻垂直树干钻取间隔为4cm的两孔，将加热探针与参考探针插入，用3M胶做防水处理，泡沫板固定，再用防辐射铝箔膜包好，防止外部辐射导致内部升温。仪器30min记录一次数据。2.3.3.3土壤蒸发果园土壤蒸发采用自制微型蒸渗仪进行监测，于2018年6月布设，由内桶和外桶两部分组成，外桶为自制圆柱形铁皮管，内径为12cm，高20cm，用于放置蒸发
本文编号：3102506
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章材料与方法11图2-1监测仪器布设示意图Fig.2-1Layoutofmonitoringinstruments2.3.3试验观测项目及方法2.3.3.1土壤水热动态过程（1）在2017年6月布设Trime-IPH管式土壤水分测量系统（IMKO，Ettlingen，Germany），用于测定果园土壤水分及温度。在距离样树树干30cm处布设Trime管，管深3m。首先利用土钻钻取3m的深洞，将Trime管放入洞中，然后用细土将Trime管与洞之间的缝隙填满填匀，在Trime管外套上PVC管将细土夯实。土壤水热测量采用时域反射计（TDR）测定，每20cm间隔测定一次。（2）在2018年6月布设EC-5型传感器（DecagonDevicesInc.,USA），将传感器垂直插入土壤剖面10cm、20cm、40cm、60cm、80cm处。同时，将EC-5所测土壤水分和烘干法所测体积含水量（体积含水量由质量含水量与环刀所测土壤容重相乘得到）进行拟合，校正EC-5测定数据，然后将土进行回填与原始地面平齐。用RR-1008数据记录仪（北京雨根科技有限公司，中国）自动记录传感器测量的数据，监测频率为每10min记录一次。2.3.3.2果树蒸腾耗水过程王瑞辉等（2006）研究表明树干边材液流量99.8%用于树叶蒸腾耗水，并且测定或疏边材液流量相对更为简便，所以本研究监测果树蒸腾耗水过程采用美国Dynamax公司生产的FLGS-TDP插针式茎流计。该茎流计是采用热扩散式液流探针，其测量原理是：茎流计探头含有两根探针，两根内部都含有热电偶，其中一个含有加热元件，将加热探针插入边材上方，参考探针插入下方，加热探针热量的随茎秆液流扩散，两根探针之间形成温度差，通过计算液流耗散量，建立温差与液流速率之间的相互关系，便能确定边材液流速率。因此，在明确边材液流速率的前提下，结合边材横截面积便可求得整株果树的蒸腾量。根据以下计算方法计算果树的蒸腾量，计算公?
西北农林科技大学硕士学位论文12mdTdTKdT（2-1）1.231SF0.0119K（2-2）QASF（2-3）式中：K为无量纲参数；mdT为无液流时加热探针与参考探针的最大温差，℃；dT为瞬时温差值，℃；SF为液流速率，cms-1；A为边材面积，cm2；Q为液流量。在试验园区选取21株伐掉的果树，量取距地面30cm处树干边材厚度与胸径，并由以下公式获取边材面积：A(DR)R（2-4）式中，D为果树胸径，cm；R为边材厚度，cm。通过计算，边材面积与胸径线性关系如图2-2。图2-2果树胸径与边材面积的相关关系Fig.2-2Correlationbetweentrunkdiametersandsapwoodarea本研究液流传感器加热探针采用TDP10测量液流速率，于2018年7月布设完成。在距离地面30cm树干处安装探针，安装时先用小刀刮掉树皮，露出木质部，再用专业电钻垂直树干钻取间隔为4cm的两孔，将加热探针与参考探针插入，用3M胶做防水处理，泡沫板固定，再用防辐射铝箔膜包好，防止外部辐射导致内部升温。仪器30min记录一次数据。2.3.3.3土壤蒸发果园土壤蒸发采用自制微型蒸渗仪进行监测，于2018年6月布设，由内桶和外桶两部分组成，外桶为自制圆柱形铁皮管，内径为12cm，高20cm，用于放置蒸发
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