陕北黄土丘陵区露水量及影响因子

为探明中国黄土丘陵半干旱区露水量特征及其影响因子,利用叶片湿度传感器(LWS)在陕西安塞县进行1年的监测试验.结果表明: 安塞地区2015—2016水文年露水总量为29.85 mm,日最大露水量可达0.82 mm.露水凝结量主要呈现日变化和季节变化两种特征,日变化过程中露水凝结量大多发生在18:00至次日7:00;季节变化中露水在秋季凝结量最大,夏季次之,春、冬季最少.在时空分布上,露水和降雨高度互补,露水大多产生于晴朗无云夜间,但降雨前后几天更有利于露水凝结.空气相对湿度和气温-露点差是影响露水凝结的主要因素,露水量与相对湿度呈显著正相关(r=0.726,P<0.01),与气温-露点差呈显著负相关(r=-0.725,P<0.01);风速、风向在一定程度上影响露水凝结,但风速(r=0.133,P<0.01)、风向(r=0.219,P<0.01)与露水量之间的相关性较弱.     

三江平原农业生态系统露水凝结规律

露水是农业生态系统水分平衡、养分循环不可忽视的输入项。在对露水相关参数设定的基础上进一步探讨农田露水的凝结规律。选择杨木棒做为露水收集器,在三江平原于作物生长季(6月初—9月末)对水稻、玉米和大豆茎叶上的露水凝结进行了实地监测。结果表明:生长季农作物约70%的无雨夜间有露水凝结,年露日数约为70d;7、8月份作物露水强度最强,丰水年露水强度显著强于平水年(P0.05),水稻和大豆的露水强度基本持平,显著高于玉米露水强度(P0.05);垂直方向上各作物露水凝结规律一致,冠层露水强度强于顶层,底层露水强度最弱;农作物露水量较为可观,旱田作物年露水量保守值约为10—15mm,水田作物年露水量为旱田的2—3倍,叶面积指数(LAI)成为限制作物年露水量的关键因子。此外,露水对水田喷洒叶面肥等农业生产活动有指导意义,在旱田作物抗病虫害、集水抗旱方面具有重要生态意义。     

冬季PM2.5的气象影响因素解析

气象因素能够显著影响PM_(2.5)浓度,可减轻或加剧城市空气污染,尤其是在雾霾严重的冬季。同时由于城市间污染物排放强度和扩散条件的差异,雾霾的发生往往具有较强的区域性。选择了石家庄、西安、北京、太原、广州5个不同污染区域的典型城市,首先分析多个气象因子与PM_(2.5)浓度的关系,进而研究气象因素对PM_(2.5)浓度变异解释度的差异,以及气象因子对PM_(2.5)浓度影响的相对重要性,进一步对比分析气象因素对PM_(2.5)浓度影响在不同污染程度的城市之间的差异,解析了不同城市的主要气象影响因素和气象因素的综合影响程度。研究结果表明:(1)气象条件与PM_(2.5)日浓度显著相关,且在不同污染程度的城市与PM_(2.5)浓度相关的气象因子不同。与石家庄冬季PM_(2.5)浓度相关的气象因素为相对湿度、平均风速;与西安PM_(2.5)浓度相关的主要气象因素为相对湿度、平均风速和最大持续风速;与北京PM_(2.5)浓度相关的主要气象因素相对湿度、日均温度、平均风速、最大持续风速和最低温;与太原PM_(2.5)浓度相关的主要气象因素为日均温、相对湿度、平均风速、最高温、最低温和最大持续风速;与广州PM_(2.5)浓度相关的主要气象因素为相对湿度、平均风速、最高温和降雨量。(2)PM_(2.5)浓度越高的地区,气象因素能够解释的PM_(2.5)浓度变异越小。严重污染区的石家庄气象因素多元回归分析的R~2为0.27,重污染区的西安气象因素多元回归分析R~2为0.29,中污染区的北京气象因素多元回归分析R~2为0.46,污染地区的太原气象因素多元回归分析R~2为0.67。研究结果揭示了不同城市的主要气象影响因素及其综合影响程度,可为城市PM_(2.5)控制和预测精度提高提供理论参考,并为区域生态环境规划和城市协调发展提供科学依据。     

城市露水及其生态效应研究进展

城市露水是一种不可忽视的凝结水资源和湿度来源,其生态效应研究具有重要意义。本文就近年来城市露水及其生态效应研究进展进行了综述,并着重论述了在城市生态环境影响下城市露水量、城市露水化学生态、城市露水研究模型构建、城市露水生态模拟、城市露水收集方法等方面的研究状况。城市露水的形成明显受城市大气环境的影响,表现为城市露水量减少,城市露水中的一些离子浓度偏高,其化学成分与城市大气环境相关等。城市露水生态过程的模型构建和露水的生态模拟工作已经开展,但非常有限。另外．文章指出了城市露水及其生态效应研究存在的问题。提出了今后城市露水及其生态效应的研究方向。     

典型河谷型城市春季温湿场特征及其生态环境效应

快速的城市化对城市气候要素产生了重要的影响,城市温度场、湿度场的分布格局和结构特征强烈的影响着城市生态系统的物流、能流,产生了一系列生态环境效应.应用城市气候流动观测、定点观测、GIS空间分析和遥感反演等方法,模拟分析了典型河谷型城市——兰州市的春季温湿场特征和演变规律,结果表明:一日中14:30和20:30温度场的分布格局较为类似,高值区主要位于火车站、第二热电厂、五里铺十字、盘旋路围成的高惯高耗区域;8:30温度场的热中心位于西关十字至胜利宾馆开发程度较高的商贸区附近;一日中8:30和20:30的湿度场分布格局较为相似,湿度场强度较大的区域主要位于城区北部的徐家山森林公园、雁滩村、高滩村等开发程度较弱的绿地区和低惯低耗区,高湿度区分布与高植被覆盖率区域基本一致.利用景观生态学理论,热场空间分布结合NDVI分布,进行了热力景观空间格局分析和热力景观类型的划分,城区不同热力景观格局的形成与能耗、人口、建筑、下垫面类型之间存在显著的因果关系,NDVI＞0.5的区域对应湿度场强度高值区、热场强度低值区.利用城、郊气象站观测数据,分析了近50年城区热岛效应和干岛效应强度的变化规律,近50年城区热岛强度和干岛强度呈现逐渐增强的趋势,热岛强度的线性趋势达到0.31℃/10a,干岛强度的线性趋势达到-2.1％/10a,20世纪70年代之后急剧增强.城市热岛强度和干岛强度作为人类活动对城市生态系统影响的一种量度,与各时段城市化发展水平、城市建设规模、城市下垫面性质的改变等因素是密切联系的.     

陕北安塞县黄土丘陵区露水凝结时间与频率

露水凝结时间和频率是开发利用气态水资源的基本参数.根据2015和2016年黄土丘陵典型地区陕西安塞县的实地近地表露水监测数据,分析露水凝结时间和发生频率及其大气影响因子.结果表明: 研究区露水凝结时间长且具有周期性.就日周期而言,露水呈现“昼伏夜出”的典型特点,主要凝结时段为21:00至次日8:00,其中,4:00—6:00是露水最易凝结时段;就季周期而言,夏秋季是露水的频发期,春冬季是露水低发期;就年周期而言,6—11月是露水最易凝结时段.相比降雨,露水具有发生频率高、稳定性强的特点.露水的形成是下垫面和多种气象因素综合作用的结果,在相对湿度>80%、气温-露点差为1～3 ℃及风速为0～1 m·s^-1时露水发生频率更高.单就安塞地区而言,风向为120°～150°和240°～300°时更有利于露水凝结.     

不同时间尺度下华北落叶松人工林冠层蒸腾与环境因子的关系

在半干旱区连续2年监测华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树干液流、气象因子和土壤体积含水量,分析不同时间尺度下人工林冠层蒸腾与环境因子的关系。结果表明：不同时间尺度下,华北落叶松人工林冠层蒸腾的季节变化均呈单峰曲线,即先增大后减小的趋势;2016年、2017年日蒸腾量分别为1.58 mm/d和1.71 mm/d,生长季蒸腾总量分别为241.30 mm和260.97 mm。在日尺度下,气温、太阳辐射强度和饱和水汽压差是影响华北落叶松人工林冠层蒸腾主要环境因子;月尺度下,气温、风速、降水和土壤水分是冠层蒸腾的主要影响因子;冠层蒸腾与降水、大气相对湿度的相关关系由日尺度下的负相关到月尺度的正相关,相关性增强。总体来看,随时间尺度由小到大,气温、风速、大气相对湿度、降水、土壤水分对冠层蒸腾的影响作用增大,而太阳辐射强度、饱和水汽压差的作用减弱;在未来增温增雨趋势下,研究区生长季将延长,华北落叶松人工林冠层蒸腾量可能会加大。     

植物叶片形成露水的室内模拟

叶片在空气中形成露水是干旱、半干旱地区植物水分来源之一,具有重要的生态意义.本文借助人工智能气候室和叶片温度自控系统,对影响露水形成的环境温湿度、叶片温度和叶片倾角进行调节,研究了叶倾角、环境温湿度、露点-叶温差对叶片露水累积速率和叶片露水量的影响.结果表明: 叶片露水累积速率和叶片最大露水量均随叶倾角的增加而减小,但随着环境温度、湿度和露点-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(0.80 mm)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.     

城市绿地热效应全年变化特征及其与背景气象因子的关系

城市绿地能够调节热气候,是城市实现高质量可持续发展的重要空间载体。以往研究着重探讨城市绿地夏季降温效应的空间特征,较少分析绿地热效应的全年变化规律与潜在影响因子。在南京城区选择7个代表性城市公园,采用热气候定点观测方法获取公园大气温度全年观测数据,并与城市中心区参照点进行对比,分析公园热效应的全年动态变化规律及背景气象因子的影响。研究发现,由于植被覆盖率、冠层郁闭度及海拔不同,不同公园热效应的季节、昼夜规律存在显著差异,主要表现为3种形式：全年降温型,全年昼升夜降型,以及夏季全天降温、春秋冬季昼升夜降型。与城市中心区相比,公园夏季最高可降低气温7.7℃,冬季最高可增温3℃。大气温度、相对湿度,风速与太阳辐射4个背景气象因子能解释23.5%-77.4%的公园热效应变异。夏冬两季日间热效应主要受太阳辐射和气温的影响,夜间热效应主要受风速影响：太阳辐射每升高100W/m²,夏季日间降温强度减少0.3℃,冬季日间增温强度增加0.2-0.5℃;气温每升高1℃,夏季日间降温强度提高0.1-0.14℃,冬季日间增温强度提高0.05-0.08℃;风速每增加1m/s,夏季夜间降温强度减少0.05-0.78℃,冬季夜间降温强度减少0.4-1.1℃。研究结果有助于深入认识城市绿地热效应的复杂形成机制,并为夏热冬冷地区城市自然空间保护与气候适应性设计提供科学参考。     

太阳辐射变化对亚热带人工常绿针叶林总初级生产力影响的模拟分析

太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO₂具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系, 结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据, 模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明: 千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%, 太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化; 太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同, 2003、2004和2005年太阳辐射分别变化-5.44%、-1.83%和6.26%, 可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值; 在季节上, 太阳辐射的增加会导致5-6月GPP上升, 7-9月GPP下降, 使年GPP变化程度降低; 在天尺度上, 晴空指数在0.43时, 太阳辐射变化对GPP的影响最小。     

毛乌素沙地南缘沙丘生物结皮对凝结水形成和蒸发的影响

在水分极度匮乏的荒漠生态系统,凝结水是除降雨之外最重要的水分来源之一,它对荒漠生态系统结构、功能和过程的维持产生重要的影响。为探明半干旱沙区生物结皮表面的凝结水形成和蒸发特征,采用自制的微型蒸渗计(直径7 cm、高5 cm的PVC管)实验观测了不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和苔藓结皮)对凝结水形成和蒸发的影响。结果表明:(1)观测期间共有20次凝结水形成记录,除降雨天气外,几乎每天都能观测到水分凝结现象;(2)不同类型地表凝结水总量依次为(1.998±0.075),(2.326±0.083),(2.790±0.058)和(3.416±0.068) mm,生物结皮表面的凝结水总量显著大于裸沙(P < 0.05);随生物结皮的发育,不同类型生物结皮表面的凝结水总量呈增加的趋势,凝结水总量之间差异显著(P < 0.05);观测期间不同类型地表日平均凝结水量依次为(0.100±0.003),(0.116±0.004),(0.140±0.002)和(0.171± 0.003) mm,不同类型地表日平均凝结水量之间差异极显著(P < 0.01);(3)凝结水形成过程的观测结果显示,凝结水19:00开始形成,23:00-凌晨1:00形成不明显,1:00-7:00继续形成,除浅灰色藻类结皮外,太阳升出后在黑褐色藻类结皮和苔藓结皮表面继续形成少量的凝结水;凝结水7:30开始蒸发,10:30到11:00之间结束蒸发,凝结水在裸沙和浅灰色藻类结皮中的保持时间显著大于黑褐色藻类结皮和苔藓结皮中的保持时间(P < 0.05);(4)凝结水的形成受大气温度、地表温度、空气相对湿度和大气地表温度差等气象因素的影响,但其形成过程不与某一个气象因素呈简单的线性关系。     

Evaluation of actual evapotranspiration of a Quercus ilex L. stand by the Bowen Ratio-Energy Budget method

Actual evapotranspiration from a closed-canopy Quercus ilex L. stand has been estimated by applying the Bowen Ratio-Energy Budget method. Daily water loss was 3.5 mm day^–1, with a peak rate near 0.6 mm hour^–1. The phenomenon of thermal inversion, quite common in mediterranean climates, seemed to play a significant role in reducing evapotranspiration, by promoting dew formation and delaying the establishment of fluxes of latent and sensible heat away from the canopy. Dew, which may form over many hours in the night, appears to be a major sink of available energy in the early morning and may represent a useful water source for stressed foliage. The alternating processes of condensation and evaporation may have a beneficial effect on the closed stand micro-environment.     

Patterns of leaf surface wetness for montane and subalpine plants

The frequency and duration of water on leaf surfaces have important consequences for plant growth and photosynthetic gas exchange. The objective of the present study was to compare the frequency and duration of leaf wetness under natural field conditions among species and to identify variation in structural features of leaves that may reduce surface wetness. During June–September 1992 in the central Rocky Mountains (USA), natural leaf wetting due to rain and dewfall was observed on 79 of 89 nights in open meadow habitats compared to only 29 of 89 nights in the understorey. Dew formation occurred at relative humidities that were often well below 100% because of radiational heat exchange with cold night skies and low wind speeds (< 0.5 m s^?1). A survey of 50 subalpine/montane species showed that structural characteristics associated with the occurrence and duration of leaf surface wetness differed among species and habitats. Both adaxial and abaxial surfaces accumulated moisture during rain and dewfall events. Leaf surfaces of open-meadow species were less wettable (P= 0.008), and had lower droplet retention (P= 0.015) and more stomata P= 0.017) than adjacent understorey species. Also, leaf trichomes reduced the area of leaf surface covered by moisture. Ecophysiological importance is suggested by the high frequency of leaf wetting events in open microsites, influences on growth and gas exchange, and correspondence between leaf surface wettability and habitat.     

Transition of stable isotope ratios of leaf water under simulated dew formation

Dew formation, a common meteorological phenomenon, is expected to intensify in the future. Dew can influence the H₂¹⁸O and HDO isotopic compositions of leaf water (δ_L), but the phenomenon has been neglected in many experimental and modelling studies. In this study, the dew effect on δ_L was investigated with a dark plant chamber in which dew formation was introduced. The H₂¹⁸O and HDO compositions of water vapour, dew water and leaf water of five species were measured for up to 48 h of dew exposure. Our results show that the exchanges of H₂¹⁸O and HDO in leaf water with the air continued in the darkness when the net H₂¹⁶O flux was zero. Our estimates of the leaf conductance using the isotopic mass balance method ranged from 0.035 to 0.087 mol m^?2 s^?1, in broad agreement of the night‐time stomatal conductance reported in the literature. In our experiments, the conductance of the C₄ species was 0.04 ± 0.01 mol m^?2 s^?1 and that of the C₃ plants was 0.10 ± 0.04 mol m^?2 s^?1. At the end of 16 h dew exposure, 72 (±17) and 94 (±11)% of the leaf water came from dew according to the ¹⁸O and D tracer, respectively.     

露水对植物的作用效应研究进展

概述了国内外露水对植物作用效应争议的两个方面,一是露水有利于促进植物生长,二是露水对植物生长具有负效应。前者主要包括干旱胁迫下植物生长重要的水资源、调节植物体内水分、改善土壤水分平衡、调节森林植物生长环境、有利于农作物管理及其病虫害防治等生态效益;后者包括导致植物发病、降低植物产量和质量等。文章还指出了露水对植物作用效应研究存在的问题,并提出了今后研究的方向：（1）露水对植物作用效应的机理研究;（2）干扰条件下露水对植物作用效应研究包括酸露对植物作用效应研究和城市热岛条件下露水对植物作用效应研究;（3）露水对植物多样性的影响研究;（4）露水在生物防治中的应用研究。     

Dew and its effect on two heliophile understorey species of a tropical dry deciduous forest in Mexico

 A series of horizontal and vertical measurements of dew deposition and dew duration were carried out in a tropical dry deciduous forest in western Mexico (19° 30′ N, 105° 03′ W). The effect of dew on transpiration in heliophile species was also investigated. The amount of dew was very variable with no temporal or spatial pattern. The amount of dew measured at two horizontal transects (maximum and minimum) (at heights of 0.20 m and 1.30 m above ground level) was from 0.014 to 0.203 mm and from 0.013 to 0.061 mm in the middle and at the end of the dry season, respectively. Dew deposition at different vertical levels (0.50–12.5 m height) ranged from 0.04 to 0.36 mm. The duration of dew formation ranged between 60 and 129 min after sunrise above the canopy (a height of 11 m), and between 259 and 290 min after sunrise at a height of 2 m. Daily transpiration rates were 883 and 632 g m^–2 d^–1 in Coccoloba liebmannii and 538 and 864 g m^–2 d^–1 in Jacquinia pungens in January and April, respectively. Transpiration was restricted from sunrise to early afternoon in April, as a result of the pronounced midday closure of stomata in both species. The reduction of transpiration by dew ranged from 13.2 to 50.1 g m^–2 d^–1 and from 4.5 to 77.7 g m^–2 d^–1 for C. liebmannii and J. pungens, respectively. Dew can play an important role in enhancing the survival of heliophile species in the dry season by reducing transpiration rates during the morning. Received: 30 April 1998 / Accepted: 14 December 1998     

LEAF SURFACE WETNESS AND GAS EXCHANGE IN THE POND LILY NUPHAR POLYSEPALUM (NYMPHAEACEAE)

As part of a continuing study of the effects of leaf surface wetness on gas exchange, the occurrence of leaf surface wetting by dewfall and associated effects on photosynthesis were evaluated for floating and aerial leaves of the pond lily Nuphar polysepalum Engelm. Because of nighttime radiation exchange with a cold sky, high humidity, and the presence of adaxial stomata, we predicted that pond lily leaves would be particularly susceptible to wetting events such as dewfall. A substantial reduction in net photosynthesis (up to 20%) occurred for leaves that were experimentally misted to simulate leaf wetting by dewfall. Aerial leaves remained below dewpoint temperatures for long periods on clear nights. However, floating leaves rarely approached dewpoint temperatures at night because minimum nighttime temperatures of leaves were up to 10 C warmer than air temperature. Thus, floating leaves of N. polysepalum did not experience dew formation primarily because of strong thermal coupling to a substrate (water) that was much warmer than air temperature at night. This coupling to a warmer substrate prevented a potentially strong inhibition of photosynthetic CO₂ exchange the following morning.