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《北京师范大学》 2003年
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黄土高原丘陵沟壑区小流域植被净第一性生产过程模拟研究

许红梅  
【摘要】:植被第一性生产力的形成过程涉及复杂的生物学机制、多方面交互作用的环境因素、并跨越微观到宏观时空尺度,因此在植被净第一性生产力的研究中模型模拟成为必不可少的重要手段。在影响植被净第一性生产力形成的诸多因素中,气候变化和土地利用方式的改变是最主要的驱动因素。黄土高原以其独特的自然环境特征而成为我国乃至世界水土流失的严重区。植被是该地区控制水土流失、恢复生态系统的重要手段。不同植被类型、不同植物种在不同环境条件下的生产力直接反映了它们对黄土高原的适应性。因此黄土高原的植被生产力的研究是植被建设和生态系恢复的重要基础。 第二章通过机理性气孔导度模型和净光合速率模型,模拟了黄土高原森林草原区14 种植物的蒸腾和光合特性。模型在黄土高原地区具有很好的适应性。结果表明:(1)刺槐、苹果和柠条由于保卫细胞弹性模数大,渗透势低,气孔导度受土壤水分压力影响小,因此具有较强的抗旱能力;沙棘、铁杆蒿、茵陈蒿、玉米、白羊草和沙打旺由于具有较软的保卫细胞结构,气孔导度很容易受土壤水分压力的影响而变小,因此抗旱性差,但在保持土壤水分以抵抗长期连续干旱方面可能更具有优势。(2)沙棘、铁杆蒿、茵陈蒿、达乌里胡枝子、柳枝稷和玉米的保卫细胞渗透势对光合有效辐射反应不敏感,气孔导度的日变化只在上午8:00 出现一个峰值,在8:00-16:00 期间受水汽压亏缺影响降低,这进一步说明这几种植物具有较强的保水性。(3)紫花苜蓿、柳枝稷、达乌里胡枝子和沙棘的生物化学光合能力较高,白羊草、玉米和谷子这三种C4 植物的光呼吸速率很低,而茵陈蒿、玉米和沙打旺的光合电子流用于羧化的比例大,这些植物种的净光合速率较高,而铁杆蒿光合生化能力较低,刺槐、苹果、柠条和茭蒿光合电子流用于光呼吸的比例高,所以净光合速率较低。(4)14 种植物光合作用的日变化都与光合有效辐射的日变化相关性较强,刺槐、铁杆蒿、茵陈蒿和沙棘在午后出现的净光合速率下降主要是由气孔导度减小引起的,而其它植物种午后净光合速率的降低与叶肉细胞光合活性降低有关。 第三章在叶片尺度机理性模型的基础上,通过考虑冠层结构和地形因素对辐射的影响进行尺度转换,构建了景观尺度植被生产力模型,并用于黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟流域植被生产力模拟。通过对植被生产力和土壤水分动态模拟的有效性检验,表明模型能够较好的反映黄土高原丘陵沟壑区植被的第一性生产过程。模拟结果表明:(1)刺槐林和苹果林的净第一性生产力较高而蒸腾量很低,属于高光合-低蒸腾类型;农作物、白羊草群落和达乌里胡枝子群落的净第一性生产力很高,但同时蒸腾耗水量也很高,属于高光合-高蒸腾类型;而铁杆蒿群落和茭蒿群落的植被净第一性生产力较低,蒸腾量也较低,属于低光合-低蒸腾类型;沙棘灌丛和柠条灌丛的净第一性生产力居中,但蒸腾量较高。(2)流域内土壤水分在多年序列上基本平衡,而在不同的水文年表现出失衡。其中刺槐林、苹果林和沙棘灌丛的多年平均土壤水分在年内存在少量亏缺,铁杆蒿群落和茭蒿群落略有增加,而其它植被类型的土壤水分在年内保持平衡。丰水年不同植被类型土壤含水量都明显高于欠水年,并且2 米土层内多年平均土壤水分含量的变化在丰水年表现为盈余,而在欠水年
【学位授予单位】:北京师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:Q948.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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