中文摘要：

在半干旱区，依赖地下水的植被广泛分布，植被蒸腾是地下水排泄不可忽略的水均衡要素。同时，植被蒸腾地下水量与总蒸腾量的比值是判断植被对地下水依赖程度的重要指标。本项申请选取鄂尔多斯盆地为研究区，以陆生依赖地下水植被为研究对象，采用原位定点监测、野外土柱实验和数值模拟等手段，获取地下水水位变化引起的水势梯度变化与蒸腾响应的关系，揭示植被提升地下水的机理。分析相同地下水埋深条件下，植被利用不同水源时包气带含水率分布的差异，确定土壤水、地下水分别对蒸散发的贡献量，提出厘定蒸散发的一种新方法；研究根系水力提升与地下水毛细上升的作用机制，构建植被蒸腾对地下水水位变化的响应模型，丰富地下水评价中计算地下水蒸散发的理论方法。项目研究成果将为半干旱区地下水资源评价、植被生态需水量评价和生态环境保护提供科学依据。

结论摘要：

摘要半干旱区植被蒸腾是水文循环的重要环节，是水均衡计算中重要的一项，同时也是植被生态环境状态的指标之一。针对项目的研究目的，本次研究在毛乌素沙地以优势植被沙柳为研究对象，开展了为期4年（2011-2014，其中2011年为项目批准前期的试验性工作）的试验工作，积累了以小时为观测频率的气象、植被蒸腾、土壤水、地下水的原始数据。通过对数据分析，得到的认识为（1）沙柳蒸腾与降水的关系为① 降水过程中沙柳蒸腾迅速减少，甚至停止；② 降水后沙柳蒸腾较降水前蒸腾量有所增加，但是出现最大蒸腾量距降水开始的天数不同，且蒸腾量与降水量非线性关系；③ 潜在蒸散发与沙柳蒸腾量的拟合度为65%；④ 受潜在蒸散发量和水分来源共同作用，沙柳蒸腾量并未由于降水量的增加呈增加趋势，暗示实验沙柳未受到明显的水分胁迫。（2）沙柳与其他气象因子的关系为沙柳蒸腾量的变化主要受净辐射驱动，但同时依赖于空气温度、相对湿度和风速。沙柳蒸腾的峰值与净辐射的峰值同时出现，但是提前于空气温度的最大值和相对湿度的最小值。蒸腾量基本上与净辐射、温度、相对湿度呈线性正相关，但与相对湿度呈负相关关系。多元线性回归分析表明，沙柳蒸腾量与气象因子的拟合度达80%以上。（3）沙柳的水分来源为沙柳能够同时利用土壤水和地下水。干旱时沙柳可以使用更多的地下水导致地下水水位快速下降。相对湿润时，土壤水和地下水开始下降，但降速较低。相关分析和回归分析表明地下水水位变化受累积蒸腾的影响,即沙柳蒸腾依赖地下水。（4）数值分析表明，实验期间，蒸散发对地下水的利用率为20-40%；（5）地下水水位对蒸腾影响分析表明，当地下水埋深为215cm时，沙柳不能够利用地下水。此时，沙柳实际蒸腾与潜在蒸腾的比例为0.5；（6）蒸发与潜在蒸发、蒸腾与潜在蒸腾的比值随地下水水位埋深变化为非线性，可以分别用指数函数和幂函数表达。上述认识对指导生产实际应用的意义在于1.大气-土壤-地下水温度梯度的变化（包括量值和方向）将深刻影响土壤蒸发、地下水蒸发的模式，并在小时、天、季节、年内的时间尺度上非定值；2. 植被实际蒸腾与潜在蒸腾随地下水水位变化呈倒“S”曲线形状，并非传统地下水模拟软件的线性关系。