植物根系吸水模型研究进展

植物根系吸水模型是当前生态水文和陆面过程建模领域最为活跃的研究方向,是研究流域水文、生态、环境以及水资源可持续利用等科学问题中最为关键的部分,研究植物根系吸水的物理和生理机制及其影响因素,是建立植物根系吸水模型的基础.本文通过对植物根系吸水模型研究的回顾,讨论了水分和盐分胁迫在根系吸水中的作用、根系吸水的多维模型、根系吸水在陆面过程中的作用等问题,指出植物根系吸水模型发展所面临的问题并展望了未来的发展方向.     

祁连山典型灌丛降雨截留特征

基于2010年6月至10月的野外试验数据,研究了祁连山金露梅、高山柳、沙棘和鬼箭锦鸡儿灌丛降雨截留特征,分析了降雨量和雨强对灌丛降雨截留过程的影响。结果表明:试验期间共降雨298.6 mm,在降雨量<2.1 mm时,降雨被全部截留,实际发生穿透和茎流的降雨为283.1 mm;金露梅灌丛穿透雨量、茎流量和截留量分别为175.8 mm(62.0%)、9.5 mm(3.4%)和62.0 mm(34.6%),高山柳为179.8 mm(63.5%)、9.1 mm(3.2%)和63.5 mm(33.3%),沙棘分别为148.1mm(52.3%)、22.5mm(8.0%)和52.3 mm(39.7%),鬼箭锦鸡儿分别为170.4 mm(60.2%)、11.8 mm(4.2%)和60.2 mm(35.6%);灌丛穿透雨量、茎流量和截留量均与降雨量呈显著线性正相关(P<0.001);穿透率、茎流率和截留率与降雨量呈指数函数关系(P<0.05);平均雨强与截留率关系以指数函数拟合最好(P<0.05)。在降雨性质相同的情况下,植被形态特征是影响灌丛降雨截留的重要因素。     

祁连山中部4种典型植被类型土壤细菌群落结构差异

土壤微生物参与土壤生态过程,在土壤生态系统的结构和功能中发挥着重要作用。2013年7月采集了祁连山中段4种典型植被群落(垫状植被、高寒草甸、沼泽草甸和高寒灌丛)的表层土壤,分析了表层土壤微生物生物量碳氮和采用Illumina高通量测序技术研究了土壤细菌群落结构及多样性,并结合土壤因子对土壤细菌群落结构和多样性进行了相关性分析。结果表明:(1)土壤微生物生物量碳氮的大小排序为:沼泽草甸高寒草甸高寒灌丛垫状植被;(2)土壤细菌群落相对丰度在5%以上的优势类群是放线菌门、酸杆菌门、α-变形菌、厚壁菌门和芽单胞菌门5大门类;(3)沼泽草甸土壤细菌α多样性(物种丰富度和系统发育多样性)显著高于其它3种植被类型(P0.05),而垫状植被土壤细菌α多样性最低;(4)冗余分析和Pearson相关性分析表明,土壤pH、土壤含水量、土壤有机碳和总氮是土壤细菌群落结构和α多样性的主要影响因子。研究结果可为祁连山高寒生态系统稳定和保护提供理论依据。     

中国西北干旱区树木蒸腾对气象因子的响应

应用数值方法 ,对中国西北干旱区 5个主要树种 (樟子松、榆树、二白杨、胡杨和沙枣 )的叶面蒸腾及气孔导度对气象因子的响应进行了探讨 ,时间尺度为日。两套综合环境观测系统分别安置在黑河中游的临泽和下游的额济纳旗 ,每半小时自动记录微气象因子、土壤水分和树汁流量。应用日平均树汁流量、饱和差、总辐射、平均气温和土壤含水量拟合树木叶面蒸腾及气孔导度的经验公式。气孔导度和单个气象因子之间具有很高的相关性。应用多个气象因子所建立的经验公式能够很好的模拟气孔导度 ,模拟效果比气孔导度与单一因子的相关性高。气孔导度总体上和饱和差和气温呈指数关系 ,与总辐射的关系多种多样 ,与土壤含水量的关系较复杂。在中游地区 ,二白杨气孔导度、叶面蒸腾量和单株树木树汁流量最大。试验期间下游试验点土壤水分充足 ,耐旱树种胡杨及沙枣树汁流量较大 ,但其气孔导度及叶面蒸腾量均较小。本次研究没有发现树木叶面蒸腾量和单一环境因子之间具有明显的相关性。叶面蒸腾模拟效果没有气孔导度模拟效果好 ,原因是叶面蒸腾是气孔导度和饱和差的函数。     

黑河流域树木液流秋末冬初的峰值现象

应用3套综合环境观测系统,分别布设在黑河上游祁连山区、中游绿洲边缘和下游荒漠河岸林系统,对青海云杉、樟子松、二白杨、白榆、沙枣和胡杨液流量进行了长期观测,最长观测时间为2 0 0 2年夏季到2 0 0 5年初。观测结果表明,不管是常绿树种还是落叶树种,树木液流量均会在秋末冬初出现一个峰值,而此时中下游地区的峰值大于夏季。出现这个峰值的时间,正是当地落叶树种的落叶期,也是生长季节向非生长季节过渡的特殊时期,在这个特殊的生长阶段,北半球中高纬度四季分明地区现有的不同树种的观测结果均表明,有这样一个峰值的存在,但在峰值相对大小上有差异。不同地区的观测结果表明,同一地点不同树种液流量大的周期波动具有一致性,而不同地点同一树种大的周期波动互异,这种大的周期波动与当地气候环境条件有关,我国西北干旱区出现秋末冬初液流量大于生长季节的现象,正是由于当地恶劣的气候环境条件所造成的。秋末冬初出现的液流量峰值现象,类似动物冬眠前的准备,是树木为应对严寒的冬季和漫长的早春而采取的生理措施。     

黑河上游山区草地蒸散发观测与估算

蒸散发是水循环的重要组成部分,但高海拔山区的观测难度导致对于该区实际蒸散发以及蒸散发对山区水循环影响的认识相对缺乏.利用两个小型称量式蒸渗仪(micro-lysimeter)对黑河山区2009年7月至2010年6月的草地日蒸散发进行实地观测,结合实测结果,对FAO-56 Penman-Monteith(F-P-M)、Priestley-Taylor (P-T)和Hargreaves-Samani(H-S)3种蒸散发估算方法在山区的适用性进行分析,并讨论试验点的蒸发皿系数.结果表明:观测期间,试验点总蒸散发439.9 mm,占同期降水量的96.5％,且蒸散发呈现明显的季节分配:5-10月的蒸散发为389.3 mm,占全年蒸散发的88.5％.3种估算方法都能较好计算山区夏季蒸散发,且适用性顺序依次为P-T＞ F-P-M＞ H-S,但3种方法都不能有效估算山区冬季的蒸散发.试验点夏季日蒸发皿系数在0.7～0.8,而冬季无稳定的日蒸发皿系数,