北京山区侧柏-荆条系统水分来源对降雨事件的响应

分析了北京鹫峰山区侧柏、荆条枝条水及其潜在水分来源的氢氧同位素特征,运用IsoSource模型解析侧柏、荆条系统水分利用来源的季节变化及其对降雨事件的响应.结果表明:旱季初期(4月)研究区0～20 cm土层富集土壤水¹⁸O值,20 cm以下该值则随着土层深度增加逐渐减小,侧柏主要利用前2～3 d降雨补充的0～30 cm层土壤水;旱季末期(6月)侧柏和荆条分别利用当天雨水补充的0～10和10～30 cm层土壤水;雨季(7月)侧柏利用前期降水补给的0～40 cm层土壤水(59.3%)和近期降水(12.5%),荆条则利用近期降雨供给的0～30 cm层土壤水;侧柏的土壤水分来源逐月加深,至生长季末(11月)其主要利用60～80 cm层土壤水(前2～3 d降雨补给),而荆条枝条水δ¹⁸O值远离各水分来源δ¹⁸O值.两物种对水分的竞争压力小,适应本区域气候特征,尤其在应对特大暴雨等极端天气时,植物系统垂直分布的水分来源能够有效分流洪峰,减小暴雨瞬时破坏力.     

两种药用植物生长和水分利用效率对干旱胁迫的响应

以田间持水量的30%、50%和75%为3个水分处理梯度,研究了决明子和菘蓝2种药用植物在不同水分处理和生长阶段的生长特性,并对稳定碳同位素分辨率(Δ¹³C)和水分利用效率(WUE)特征及二者之间的关系进行了分析．结果表明：与田间持水量的50%和30%相比,决明子和菘蓝在田间持水量75%的条件下具有较高的生长指标,说明这2种植物在充足或适当的水分条件下具有较高的生产力.随干旱胁迫程度的增加,决明子和菘蓝地上生物量和总生物量的Δ¹³C均逐渐减小,而地上生物量和总生物量的WUE均逐渐增加.决明子和菘蓝在不同水分处理之间各指标差异较小,说明这2种药用植物对干旱胁迫反应不敏感．菘蓝WUE与地上生物量和总生物量均呈显著负相关,决明子WUE与根冠比呈显著正相关.     

华北低丘山地不同退耕年限刺槐人工林土壤质量评价

以华北低丘山地退耕还林区的耕地、农田撂荒地、退耕10年刺槐林和退耕43年刺槐林为研究对象,采用土壤质量综合指数探讨退耕措施对土壤质量的影响.结果表明: 随着退耕年限的增加,退耕刺槐人工林土壤养分的表层富集作用显著,且0～5 cm土层土壤改良效果增强;与耕地相比,退耕刺槐人工林的土壤物理性状得到改善,养分含量增加,土壤微生物生物量显著提高.不同土地利用类型的土壤质量综合指数为退耕43年刺槐林(0.542)>退耕10年刺槐林(0.536)>撂荒地(0.499)>耕地(0.498),说明退耕地人工造林改善了华北低丘山地退耕地区的土壤质量.
     

山茱萸人工林蒸腾速率混沌及分形特征

利用热扩散液流法测算了华北山地山茱萸人工林的蒸腾,采用相空间重建法,分析了林木蒸腾速率混沌及分形特征.结果表明:林木蒸腾过程是一种混沌运动,具有分形性质;2005年与2006年主要生长季节期间,延滞时间(τ)为10 min时,蒸腾速率(Tr)的分形维数(D)分别是1.054和1.041,二阶Renyi熵(K2)分别为0.0082和0.0086,此时嵌入维数(m)均为10,平均预报时长(T)分别约为122.0和116.3 min,描述其变化过程所需独立变量至少为2个,上限值为10个;尽管2005年和2006年主要生长季节Tr在数量上或外表变化规律上存在差异性(如:总蒸腾量相差25.6%),但在相同.r条件下,D和K2在2005年与2006年差异均极小,故本质特征或内在规律性不存在差异.     

基于热扩散方法测定树木蒸腾的潜在误差分析

蒸腾作为植被蒸散的主要分量,是植物水分生理生态学研究的核心内容,其测定方法的研究备受关注.热扩散方法是测量树木蒸腾的最优方法之一.大量研究表明,应用热扩散方法测定的单株树木蒸腾量以及扩展到林分尺度蒸腾耗水量均相对准确,但在测定过程以及测定值与蒸腾真实值之间存在着潜在误差.本文综述了热扩散方法在树干液流通量密度测定以及从温差测定点到单株、从单株到林分尺度扩展过程中存在的潜在误差,展望了我国开展热扩散方法潜在误差分析的主要研究方向,并提出了解决其潜在测量误差的方法.     

太行山南麓山区栓皮栎-扁担杆生态系统水分利用策略

分析了太行山南麓低丘山区降水、泉水、地下水、土壤水以及栓皮栎、扁担杆的氢氧稳定同位素特征,结合Iso Source模型确定了栓皮栎和扁担杆水分来源的季节性差异,并对栓皮栎和扁担杆水分利用策略进行分析。结果表明,同一生态系统中的栓皮栎和扁担杆枝条水的δ18O和δD值差别明显。雨季中栓皮栎和扁担杆水分来源较浅,以0—20 cm土壤水分为主,但旱季中栓皮栎和扁担杆水分主要来源均比雨季明显加深,其中栓皮栎主要利用40—60 cm土壤水分,扁担杆则主要利用20—40 cm土壤水分。此外,旱季后期栓皮栎还利用部分泉水,其比例达到了19.6%。二者水分来源的不同,使得栓皮栎与扁担杆在旱季期间能避开用水冲突。旱季中生长在生态系统上层的栓皮栎中午部分气孔关闭,蒸腾速率下降,生长在生态系统下层的扁担杆日均蒸腾速率、气孔导度则分别比栓皮栎下降了46.94%和30.58%。栓皮栎和扁担杆分别采取了深水源及部分气孔关闭和浅水源及低蒸腾耗散的水分利用策略来利用旱季中有限的水分,因而其组成的生态系统表现出较强地适合太行山南麓脆弱环境的生态适应性。     

华北低丘山地人工林蒸散的控制因子

人工林蒸散的影响机制研究对指导我国林业生态工程建设有重要意义。基于涡度相关技术,对华北低丘山区30年生栓皮栎-刺槐-侧柏人工混交林进行了连续2a的观测,以探讨蒸散的控制因子。结果表明:退耦系数(Ω)与冠层导度的季节动态有很好的一致性。2007、2008年的快速生长季Ω变化范围分别为0.12—0.62、0.08—0.54,平均值分别为0.37、0.23,快速生长季蒸散主要受气孔控制。2008年比2007年偏旱,该年快速生长季的退耦系数、冠层导度和蒸散低于2007年,发生干旱时蒸散主要受气孔限制。气孔对蒸散的限制作用在大气湿度较低时较高,并且这种限制作用在发生干旱时会进一步加剧。快速生长季内辐射是影响蒸散的主要环境因子,辐射资源丰富的年份气孔对蒸散的控制程度更高。     

不同光照强度下植物电信号变化特征及其与空气负离子的关系

空气负离子(NAI)是衡量一个地区空气清洁度的重要指标,对人体的心理健康和生理机能具有重要的调节作用.植被光合过程中光电效应是NAI产生的重要来源和影响因素,但光电效应极其微弱而难以直接监测,而植物电信号是间接反映光电效应的重要指标,以往研究多侧重在不同森林群落中NAI的时空变化特征及其与气象因素的关系,目前关于NAI...     

太行山南麓栓皮栎和刺槐光合作用-CO2响应模拟

采用便携式光合仪(Li-6400XT)对太行山南麓栓皮栎、刺槐2个树种叶片光合作用-CO₂响应曲线进行测定,利用直角双曲线模型(RH)、非直角双曲线模型(NRH)以及直角双曲线的修正模型—叶子飘模型(YZP)进行曲线拟合,并对3种光合模型的拟合参数(最大净光合能力A_max、初始羧化速率η、光呼吸速率R_p、CO₂补偿点CCP和CO₂饱和点CSP)进行比较.结果表明: 与NRH和YZP模型相比,RH模型所得的A_max、η、R_p和CCP较高,分别高出实测值59.8%、128.6%、133.4%和19.8%.与RH模型和YZP模型相比,NRH模型拟合得出的A_max较大,高于实测值11.1%,η、R_p和CCP接近于实测值.YZP模型能较好地模拟光合作用对CO₂的饱和现象,在A_max和CSP的拟合效果上较好.栓皮栎阴叶的A_max、R_p和CCP比阳叶分别低31.3%、5.2%和14.3%.刺槐阴叶的A_max、R_p和CCP分别高出阳叶23.5%、11.0%和5.4%.栓皮栎、刺槐阴叶的η分别比阳叶高6.9%和7.0%.刺槐叶片的R_p和CCP与温度、光强均具有显著线性关系,η与气孔导度(g_s)具有显著线性关系.栓皮栎叶片的η与光强和气孔导度具有显著线性关系,CCP主要受温度和湿度影响.栓皮栎叶片的A_max与相对湿度和g_s具有显著的正线性相关关系.     

光闪烁方法测算区域蒸散研究进展

蒸散是土壤-植物-大气连续体(SPAC)水热运移的一个重要环节,是全球水量平衡的重要组成,一直是气象学、水文学、地理学及生态学等相关学科重要的研究主题。区域尺度地表蒸散的时空变化过程十分复杂。迄今为止,在像元尺度水平上,特别在非均匀下垫面和地形起伏条件下,有代表性的进行地表蒸散的观测仍然十分困难。虽然遥感方法可获得区域尺度水平蒸散,但其主要根据经验或半经验模型对区域蒸散进行估算,模型选用的参数以及结果还需地面实测数据进行改进、优化,如何获得与遥感尺度相应的地面蒸散实测数据成为模型验证的重点和难点,光闪烁方法的出现为上述问题的解决带来了希望。光闪烁方法能够适应复杂下垫面,测量结果准确且具有时空平均等优点,成为测量区域蒸散的有效方法、验证遥感模型结果的最佳手段。从理论原理、计算方法、主要应用情况等方面,概述了光闪烁方法观测区域蒸散研究进展,指出了影响测算精度的不确定性因素,并提出了研究展望,旨在进一步推动该方法在区域蒸散观测研究中的应用,促进相关学科的发展。