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北京城市公园人工林生态系统水分利用效率的季节变化
1
作者 谢静 张峰 +7 位作者 周泽圆 于海群 韩艺 杨春欣 蒋薇 刘进祖 刘博恩 刘鹤 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期12-17,共6页
【目的】干旱、半干旱环境中人工林生态系统碳吸收与水分损失之间的平衡关系尚不明确,阐明森林生态系统水分利用效率(WUE)应对环境因子的响应机制有助于量化城市人工林碳、水通量的平衡关系。【方法】应用涡度协方差技术,结合微气象观... 【目的】干旱、半干旱环境中人工林生态系统碳吸收与水分损失之间的平衡关系尚不明确,阐明森林生态系统水分利用效率(WUE)应对环境因子的响应机制有助于量化城市人工林碳、水通量的平衡关系。【方法】应用涡度协方差技术,结合微气象观测系统,获取北京奥林匹克森林公园内油松人工林生态系统碳、水通量和环境因子数据,运用统计和模拟方法,分析人工林碳、水通量在季节尺度的平衡关系以及在干旱、半干旱环境条件下碳吸收与水分损失之间的平衡关系。【结果】研究期2012—2014年降水少,均发生季节性土壤干旱情况,年降水量低于过去60年均值,且逐年降低,2014年降水总量仅271 mm。WUE年均值为2.2~2.9 g·kg^(-1),2012年最小(2.2 g·kg^(-1))、2013年最大(2.9 g·kg^(-1))。生长季WUE主要受植被指数(NDVI)、净辐射(Rn)、气温(Ta)、土壤水分含量(SWC)和饱和水汽压差(VPD)的影响。在季节尺度,调控WUE的主要环境因子有所不同,春季NDVI的影响最大(P<0.05),可解释春季WUE变异的48%;夏季Rn和Ta的影响较强(P<0.05),可分别解释夏季WUE变异的52%和57%;秋季SWC和VPD的影响较强(P<0.05),可分别解释秋季WUE变异的44%和54%。在生长季,WUE和Ta呈线性负相关(P<0.01),WUE与VPD和R_n呈非线性负相关(对数曲线关系),WUE与SWC呈线性正相关(P<0.01);然而在极端干旱月份,如2014年5、6和8月,WUE与SWC呈负相关(P<0.01),WUE降至最低。2012和2013年7月均出现连续无雨的干旱期,WUE达最低值3.7 g·kg^(-1)。相较而言,在生长季的连续降水期,随着SWC增加,WUE达最大值10.3 g·kg^(-1)。【结论】干旱、半干旱环境中人工林生态系统碳、水通量是相互耦合的,季节性干旱和炎热降低碳吸收量和水分损失量,导致WUE降低。生长季的干旱期,在Ta较高的环境下,随着SWC降低,WUE降至最低。在生长季不同气温条件影响下,人工林可利用的土壤有效水与干旱特性(干旱强度和持续时间)相结合共同影响生态系统碳、水通量的季节变化,从而导致人工林WUE应对干旱事件的年际响应差异。 展开更多
关键词 生态系统水分利用效率 碳、水通量 干旱 人工林
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不同产业沼气作物农田净生态系统生产力和水分利用效率比较
2
作者 段青松 何丙辉 +4 位作者 秦向东 字淑慧 张涛 杨秀萍 刘云华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期265-271,共7页
产业沼气作物是发酵制气的重要原料,开展产业沼气作物农田净生态系统生产力(net ecosystem production,NEP)和水分利用效率(water use efficiency,WUE)的研究,为产业沼气作物的筛选和种植提供依据。采用静态钠石灰吸收法和静态箱-红外CO... 产业沼气作物是发酵制气的重要原料,开展产业沼气作物农田净生态系统生产力(net ecosystem production,NEP)和水分利用效率(water use efficiency,WUE)的研究,为产业沼气作物的筛选和种植提供依据。采用静态钠石灰吸收法和静态箱-红外CO2分析仪法、非称重式蒸渗仪法测定了常规种植条件下4种作物农田NEP和群体水分利用效率(population water use efficiency,WUEp)、生态水分利用效率(ecosystem water use efficiency,WUEe),并设裸地进行对照。结果表明:1)观测的5个处理,NEP的大小顺序是杂交狼尾草(17 533.1 kg/hm2)>曲晨9号玉米(9 172.9 kg/hm2)>云瑞88玉米>(8 462.7 kg/hm2)>紫花苜蓿(273.6 kg/hm2)>裸地(-2 377.0 kg/hm2),4种作物农田是CO2的汇,裸地是源。2)WUEp大小排序为杂交狼尾草(10.89 kg/m3)>曲晨9号(7.23 kg/m3)>云瑞88玉米(6.79 kg/m3)>紫花苜蓿(3.46 kg/m3)。WUEe大小顺序为杂交狼尾草(4.19 kg/m3)>曲晨9号(2.38 kg/m3)>云瑞88(2.20 kg/m3)>紫花苜蓿(0.06 kg/m3),与NEP的排序相同。以生物量、NEP、WUEp、WUEe来衡量,杂交狼尾草优于其他3种作物,可优先推广种植。 展开更多
关键词 作物 沼气 生态系统 产业沼气作物 净生态系统生产力 群体水分利用效率 生态水分利用效率
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不同土壤水分条件下杨树人工林水分利用效率对环境因子的响应 被引量：34
3
作者 周洁 张志强 +6 位作者 孙阁 方显瑞 查同刚 张燕 王小平 陈俊崎 陈吉泉 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1465-1474,共10页
运用涡度相关(Eddy covariance,EC)开路系统和微气象观测系统,于2007年对位于北京市大兴区永定河沙地杨树(Populus euramericana)人工林与大气间碳、水和能量交换进行了连续测定。通过分析总生态系统生产力(GEP)、蒸发散(ET)以及水分利... 运用涡度相关(Eddy covariance,EC)开路系统和微气象观测系统,于2007年对位于北京市大兴区永定河沙地杨树(Populus euramericana)人工林与大气间碳、水和能量交换进行了连续测定。通过分析总生态系统生产力(GEP)、蒸发散(ET)以及水分利用效率(WUE=GEP/ET)随相对土壤含水量(REW)的变化趋势,探讨杨树人工林不同土壤水分条件下水分利用效率对气象因子以及下垫面因素的响应,为杨树人工林经营管理提供理论依据。研究结果表明:当REW<0.1时,GEP和ET受到严重水分胁迫的影响维持在较低水平,环境因子对GEP、ET和WUE的影响较小;当0.1<REW<0.4时,GEP和ET随着土壤体积含水量(VWC)的增加而增大,WUE随VWC的增大而减小;REW>0.4时,气象因子是影响碳固定和水分损耗的主要原因,由于ET对气象因子变化的响应较GEP更为敏感,因此,WUE随空气饱和水汽压差(VPD)的增大而减小。沙地土壤保水能力较差,不能保证土壤水分被植物有效利用,因此当VWC处于5.2%—8.8%(0.1<REW<0.4)范围时,碳固定与水分消耗达到最高效率。研究表明杨树人工林WUE随降水变化而变化,未来气候变化和变异有可能影响杨树林耗水和生产力之间的关系。 展开更多
关键词 总生态系统生产力 生态系统蒸发散 生态系统水分利用效率 涡度相关 土壤相对含水量 杨树人工林
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基于涡度相关法的长江中下游稻田水分利用效率变化规律 被引量：11
4
作者 时元智 时红 +2 位作者 崔远来 洪大林 朱寒 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期130-139,共10页
揭示水稻生态系统水分利用效率(WaterUseEfficiency,WUE)的变化规律,有助于动态评价稻田水碳循环过程和农业用水效益。该研究利用涡度相关法得到中国长江中下游双季稻田的3年通量数据,研究生态系统尺度的稻田WUE季节变化规律及其年际差... 揭示水稻生态系统水分利用效率(WaterUseEfficiency,WUE)的变化规律,有助于动态评价稻田水碳循环过程和农业用水效益。该研究利用涡度相关法得到中国长江中下游双季稻田的3年通量数据,研究生态系统尺度的稻田WUE季节变化规律及其年际差异,揭示生态系统夜间呼吸消耗对稻田水分利用的影响,阐明WUE与净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)和ET的关系。结果表明:双季稻WUE季节尺度变化特征与NEP基本一致,呈现出先增大、后减小的趋势,表明其季节变化由NEP主导,取决于作物自身以生育期为尺度的生长发育规律。早、晚稻日均WUE均在拔节孕穗期达到峰值,且在生长中期均维持较高水平,日均WUE分别达到5.8、5.5g/kg。早、晚稻全生育期WUE均值分别为(3.3±0.3)、(3.4±0.4)g/kg,生态系统夜间呼吸消耗使WUE下降40%以上。不同稻季WUE的年际差异达到9.2%~12.4%,其中抽穗开花期差异最大。不同纬度的稻田WUE存在差异,该研究得到的中国长江中下游稻田WUE高于菲律宾、巴西等热带地区稻田,但低于中国东北辽河三角洲稻田,与小麦、玉米等农田生态系统相比,稻田WUE也较低。研究结果可为评价中国长江中下游稻作区农业用水效率以及优化水碳管理模式提供依据。 展开更多
关键词 生态系统水分利用效率 生态系统生产力 蒸发蒸腾量 碳通量 涡度相关法 稻田
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土壤水分有效性决定人工林水分利用效率应对极端干旱的响应机制
5
作者 谢静 蒋薇 +9 位作者 刘进祖 张峰 周泽圆 于海群 韩艺 杨欣宇 高俊虹 杨春欣 康瑶瑶 邢晓静 《中国水土保持科学》 2025年第5期162-167,共6页
由于全球气候变化,人工林可利用有效水区域性短缺情况变得越来越严重。为阐明人工林生态系统水分利用效率(W_(ue))应对土壤周期性干旱及极端干旱事件的季节和年际响应机制,利用涡度协方差技术和微气象观测系统,将碳、水通量及微气象数据... 由于全球气候变化,人工林可利用有效水区域性短缺情况变得越来越严重。为阐明人工林生态系统水分利用效率(W_(ue))应对土壤周期性干旱及极端干旱事件的季节和年际响应机制,利用涡度协方差技术和微气象观测系统,将碳、水通量及微气象数据,在日、季节、年度和年际等不同时间尺度进行统计分析,阐明典型人工林W_(ue)应对主要环境因子的响应机制。结果表明:1)研究期3 a(2012—2014)降水少,该人工林的土壤都很干旱,生态系统蒸发效率逐年增加。2014年尤为严重,该年的蒸发效率为1.6;2)该生态系统碳通量(总生产力,G_(ep))和水通量(蒸发散,E_t)变量紧密耦合,且呈线性相关;3) G_(ep)和E_t在夏季达到最大,单日最大值都出现在2012年,分别是14.4 g/(m^(2)·d)和10.2 mm/d;碳、水耦合指标(即W_(ue))的年度变化范围是2.2~2.9 g/kg;4) W_(ue)在秋季达到最大,雨天数值要高于无雨天,每日最大值出现在07:00—08:00,最大值可达8.2 g/kg;5)在调节并提高W_(ue)数值方面,当年春季土壤水分的有效性要比夏季或秋季土壤水分有效性的作用更显着。研究期降水少、土壤干旱,结合高温的环境条件,导致植被关闭气孔达到最小水平,从而导致G_(ep)减少程度大于E_t,最终W_(ue)数值减少。在不同气温条件下,人工林可获得土壤水分的有效性,决定着W_(ue)应对气候变化的季节和年际变异性。 展开更多
关键词 气候变化 全球变暖 土壤干旱 土壤水分有效性 生态系统水分利用效率
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干旱致灾因子对中亚碳水循环的解耦分析
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作者 何然·亚合甫江 邹杰 +4 位作者 吾拉拉·唐加勒克 丁建丽 杨淼 黄帅 李俊岐 《生态学报》 北大核心 2025年第19期9515-9528,共14页
由于低土壤水分(SM)和高饱和水蒸气压差(VPD)之间存在强耦合性,因此很难确定二者对生态系统碳-水循环的影响,且鲜有研究二者与生态系统碳水循环之间的关系。通过综合运用相关性分析和分箱解耦分析方法,系统地剥离了土壤干旱与大气干旱... 由于低土壤水分(SM)和高饱和水蒸气压差(VPD)之间存在强耦合性,因此很难确定二者对生态系统碳-水循环的影响,且鲜有研究二者与生态系统碳水循环之间的关系。通过综合运用相关性分析和分箱解耦分析方法,系统地剥离了土壤干旱与大气干旱对生态系统水分利用效率(WUE)和光合效率(EPE)的独立贡献。这两项指标不仅是评估生态系统功能健康状态的关键参数,还直接关联到碳封存效率与全球植被绿化的动态变化,对于理解地球生态系统碳循环具有重要意义。研究结果表明,在中亚这一生态多样性丰富的区域,VPD对WUE的影响占据主导地位,表明大气干旱条件显著影响了植物的水分利用策略;相反,SM则为调控EPE的主要因子,揭示了土壤水分在维持光合作用中的核心作用。通过进一步分析不同海拔、纬度及干旱梯度下的数据,发现这些影响机制呈现出显著的地理异质性和环境敏感性。深化了对土壤与大气干旱如何独立及协同作用于生态系统碳水循环机制的理解,有助于生态系统科学管理。 展开更多
关键词 碳-水循环 饱和水蒸气压差 土壤水分 生态系统水分利用效率 生态系统光和效率
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