长江源区高寒草甸植被覆盖与地温变化对土壤饱和导水率的影响

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青藏高原高寒草甸土壤种子库对增温和降雨变化的响应研究

分类号：密级：研究生学位论文论文题目（中文）青藏高原高寒草甸土壤种子库对增温和降雨变化的响应研究论文题目（外文）Research on Response of Alpine Seed Bank to Warming and Precipitation Change on theTibetan Plateau研究生姓名王丽佩学科、专业生态学·生态学研究方向恢复生态学学位级别硕士导师姓名、职称马妙君教授论文工作起止年月2015年9月至2018年5月论文提交日期2018年5月论文答辩日期2018年5月学位授予日期校址：甘肃省兰州市青藏高原高寒草甸土壤种子库对增温和降雨变化的响应研究摘要青藏高原是世界上海拔最高的高原，被认为是世界第三极。

近几十年来，青藏高原经历着全球气候变暖带来的影响，同时，降雨格局也在发生变化，有些地方变的更湿润，而有些地方变的更干。

高寒草甸植被和生态系统具有内在的脆弱性，全球气候变化对其产生了深刻的影响。

目前，关于气候变化与地上植被系统的研究较多，却很少有研究探究气候变化（温度和降雨）对地下潜在植被—土壤种子库的影响。

土壤种子库是物种面对环境干扰时的“风险分摊”对策，是植被面对干扰时的“缓冲器”，也是退化植被恢复的重要资源。

近年来有研究表明：一些物种利用种子库采取的“风险分摊”机制会因未来全球气候变化而遭受破坏，因而增加了物种局部灭绝的可能性。

那么，在青藏高原高寒草甸生态系统中，气候变化（增温和降雨变化）是否会对种子库产生影响，我们不得而知。

本研究以青藏高原高寒草甸常见持久种子库物种种子为实验材料，采用埋藏实验的方法，通过以下两个实验：1）位于“兰州大学高寒草甸与湿地生态系统定位研究站-阿孜站”的增温和降雨变化实验平台（四个处理对照：增温、增雨40%和减雨40%）；2）灭菌剂处理实验（四个处理对照：增雨20%、增雨40%、增雨60%，另一组添加灭菌剂，其他相同），探究增温、降雨改变、灭菌剂处理对种子库种子萌发、存活、失活以及病原真菌侵染的影响；增温和降雨背景下的埋藏实验结果表明：在高寒草甸实验样地内埋藏的小花草玉梅等10个物种，经历整个生长季埋藏后，单个物种种子的萌发率、存活率、发霉率以及失活率在不同实验处理均没有显著性差异，在群落水平上（10个物种总和）的种子萌发率和存活率等也没有显著差异；埋藏+灭菌剂添加实验结果表明：在高寒草甸喷洒灭菌剂和未喷洒灭菌剂的实验样地内，随着降雨量20%、40%以及60%的逐渐增加，所埋藏小花草玉梅等9个物种在经历整个生长季后，各物种种子的萌发率、存活率等在不同的实验处理上没有显著差异，群落水平上种子萌发率和存活率等也没有显著差异。

江河源区退化高寒草地土壤种子库及其植被更新

江河源区退化高寒草地土壤种子库及其植被更新江河源区位于青藏高原的中心，是中国最大的江源地区之一。

这个地区的生态系统包括高寒草地、湿地、森林等多种生境类型。

由于气候变化和人类活动的影响，江河源区的高寒草地土壤种子库正在逐渐退化，这对该地区的植被更新带来了挑战。

高寒草地是江河源区的主要植被类型之一，也是青藏高原生物多样性的重要组成部分。

在过去的几十年里，由于气候变暖和过度放牧等因素的影响，部分高寒草地土壤的种子库出现了退化现象。

退化的土壤种子库会导致植被更新的障碍，使得草地植被的恢复变得困难。

退化的高寒草地土壤种子库主要表现为种子的数量和多样性的减少。

研究发现，退化的土壤种子库中的种子数量明显较少，且受到干扰的程度越严重，减少的程度就越大。

同时，退化土壤中的种子多样性也减少，表现为物种丰富度和功能群多样性的下降。

这种退化现象严重影响了高寒草地的植被更新能力。

土壤种子库的退化主要归因于两个方面的原因：气候变化和人类活动。

气候变化导致了温度和降水的变化，使得高寒草地生长季节缩短和干旱程度加剧。

这些变化限制了植物的生长和繁殖，导致种子的数量和多样性的减少。

另一方面，过度放牧和土地利用的变化也对高寒草地的植被更新造成了损害。

过度放牧导致了草地的疲弱化，使得植物无法正常完成生命周期，从而减少种子的产生和积累。

为了防止高寒草地土壤种子库的退化，需要采取一系列的保护措施。

首先，需要加强生态保护意识，减少人类对高寒草地的干扰。

通过实施合理的放牧管理和土地利用政策，减少过度放牧和土地开垦的程度。

同时，还需要加强气候变化的应对措施，减缓全球变暖的速度，降低高寒草地生态系统所面临的气候压力。

此外，还可以通过地质工程的方法来改善退化的高寒草地土壤种子库。

利用生物工程措施，如植物恢复补植和异种种子的引入，来增加土壤中的种子数量和多样性。

同时，还需要加强土壤保水和保肥的措施，提高土壤的水分和养分含量，为植物的生长提供良好的环境条件。

长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析

长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析长江源区高寒生态与气候变化对河流径流过程的影响分析近40 a来长江源区气候变化剧烈,是青藏高原增温最为显著的地区之一,高寒生态系统与冻土环境不断退化.采用多因素逐次甄别方法与半经验理论方法相结合,基于多年冻土的不同植被覆盖降水-径流观测场观测试验结果,分析了长江源区气候-植被-冻土耦合系统中各要素变化对河川径流的不同影响.结果表明: 近40 a来长江源区河川径流呈持续递减趋势,年均径流量减少了15.2%,频率＞20%的径流量均显著减少,而＞550 m3·s-1的稀遇洪水流量发生频率增加;气候变化与高寒草甸覆盖变化对源区径流变化的影响较大,分别占5.8%和5.5%;气候与植被覆盖变化对径流的显著影响是与冻土耦合作用的结果,但冻土环境与冰川变化对径流的贡献尚不能准确评价.高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统对于源区河川径流的形成与稳定起到关键作用,这两类生态系统的显著退化是驱动河川径流过程中变差增大、降水-径流系数减少以及洪水频率增加的主要原因.保护源区高寒草甸与独特的高寒湿地生态,对于维护源区水涵养功能和流域水安全意义重大.作者：王根绪李元寿王一博沈永平WANG Gen-xu LI Yuan-shou WANG Yi-bo SHEN Yong-ping 作者单位：王根绪,WANG Gen-xu(中国科学院,成都山地灾害与环境研究所,四川,成都610041;兰州大学,资源与环境学院,甘肃,兰州730000)李元寿,沈永平,LI Yuan-shou,SHEN Yong-ping(中国科学院,寒区旱区环境与工程研究所,寒旱区流域水文及应用生态实验室,甘肃,兰州730000)王一博,WANG Yi-bo(兰州大学,资源与环境学院,甘肃,兰州730000)刊名：冰川冻土ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF GLACIOLOGY AND GEOCRYOLOGY 年，卷(期)：2007 29(2) 分类号：P339 关键词：长江源区高寒生态系统气候变化径流过程驱动因素。

短期增温对长江源区高寒沼泽草甸植物-土壤C,N化学计量及季节变化特征的影响

短期增温对长江源区高寒沼泽草甸植物-土壤C,N化学计量及季节变化特征的影响刘永万; 白炜; 尹鹏松; 冯月; 张景然【期刊名称】《《草地学报》》【年(卷),期】2019(027)006【总页数】9页(P1553-1561)【关键词】高寒沼泽草甸; 增温; 植物地上部分; 枯落物; 根系; 土壤【作者】刘永万; 白炜; 尹鹏松; 冯月; 张景然【作者单位】兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】S812.2近年来，由于工业的发展以及人类生活水平的快速提升，CO2及其他温室气体剧增，由此导致的全球气候变暖已引起世界各国的广泛关注[1]。

据政府间气候变化委员会第五次评估报告显示，在过去130年来全球平均气温升高了0.85℃[2]。

青藏高原作为世界上海拔最高的地区，因其严酷而脆弱的环境条件，对气候变化十分敏感[3]。

王朋岭等[4]研究发现青藏高原地区平均气温以每十年0.4℃的速率增加，且青藏高原地区气温增加幅度明显高于同期北半球平均增温幅度。

气温的持续升高导致青藏高原产生了一系列的生态问题，冻融周期的变化、气候暖干化趋势等直接影响着生态系统的物质循环，进而改变植物-土壤系统的化学计量特征。

碳(C)是植物有机质的主要成分，约占植物干重的1/2[5]。

生态系统中植被的C主要来源于植物通过光合作用固定大气中的CO2；C含量反映了植物的光合碳同化能力，是植物C储量的一种度量。

氮(N)是蛋白质、叶绿素、核酸等的一个重要组成部分，是植物生长所必需的重要营养元素之一。

C和N作为植物生长所必需的养分元素，虽然其含量在特定植物种的特定生长阶段具有一定的变异性，但生物体具有保持其自身C，N元素组成相对稳定的能力[6]，而这种相对稳定状态容易受到外界环境胁迫而被破坏[7]，从而影响植物的生长、土壤C积累动态和N养分限制格局[8]。

到目前为止，基于增温对我国高海拔冻土区域高寒草地方面的研究多集中在植物群落组成、物种多样性和生物量等[3,8-9]，对其化学计量学方面研究较少，且得出的结果各不相同。

长江源区3种地形高寒草地土壤阳离子交换量和交换性盐基离子的分布特征及其机理探讨

长江源区3种地形高寒草地土壤阳离子交换量和交换性盐基离子的分布特征及其机理探讨土壤阳离子交换量及交换性盐基离子在维持土壤养分和缓冲土壤酸化中起着非常重要的作用。

研究不同地形高寒草地的土壤阳离子交换量及交换性盐离子的分布规律,有助于深入认识高寒草地土壤特性及其离子运动过程。

以长江源区高寒草地为研究对象,研究了阴坡、滩地和阳坡3个不同地形土壤阳离子交换量及交换性钾钙钠镁离子的分布规律,并初步探讨其相关关系。

结果表明,长江源区高寒草地不同坡向、不同土层的土壤全盐量TDS(%)为0.08%-0.20%,阳离子交换量CEC为19.68-74.33cmol·kg^(-1),且阴坡高寒草地的土壤阳离子交换量显著高于阳坡和滩地的阳离子交换量。

土壤盐基离子含量基本呈现Ca^(2+)>Mg^(2+)>K^+>Na^+,符合一般规律。

土壤交换性盐基总量在0-10cm和10-20cm土层呈现阴坡大于滩地和阳坡的规律,在20-40cm土层规律不明显。

相关分析表明,土壤pH与交换性Ca^(2+)和盐基饱和度呈显著正相关关系(P=0.002;P=0.034)。

逐步回归分析表明,土壤含水量、pH、SOC和NH_4^+-N4个因子进入CEC的模型,NO_3^--N、pH和TN3个因子进入Ca^(2+)的模型,AK、AP、土壤含水量3个因子进入K+的模型,只有土壤NO_3^--N进入Na+的模型,但这些土壤因子都未能进入模型解释Mg^(2+)的变化。

综上,长江源区高寒草地土壤阳离子交换量和交换性盐基离子总量在不同坡向有明显差异,且均呈现阴坡大于滩地和阳坡的规律。

三江源区气候变化及其对草地植被的影响分析

替，这对整个青藏高原乃至全国气候的调节具有重要意义[17]。已有研究表明，近年来三江源区气候暖湿化，冰川融水增多，有助于草地生态系统的恢复。 [6,7] 自 2000～2010 年起三江源区生态系统状况结构基本稳定，草地退化状况轻微好转，产草量和生产力微弱增加。植被生长季水热条件的改善是促使产草量增加和草地退化态势趋缓的重要原因，同时生态工程的实施也发挥了积极作用[8]。
暖趋势，平均每 10 年升高 0.61℃，近 19 年年平均
气温升高了 1.2℃（图 1a）。全区表现为一致的升温趋势，其中玛沁、甘德、曲麻莱、贵德等地增温明显，玉树、兴海、贵南等地升温速率相对较小（图 1b）。
2000～2018 年，三江源地区年降水量呈增多趋势，平均每 10 年增多 39.6mm，19 年来共增加了 75.2mm，但自 2013 年以来降水量略有减少（图 1c）。除囊谦降水量呈减少趋势外，其余地区均呈增多趋势，其中贵南、久治、尖扎等地年降水量增加趋势较为明显（图 1d）。
进展[J].地球科学进展，2013，28（10）:1119-1125. [5] Br觟de P，Fiala D，Blaejczyk K，et al.Deriving the operational
procedure for the Universal Thermal Climate Index（UTCI） [J]. International Journal of Biometeorology，2012，56（3）: 481-494. [6] Lise W，Tolrs J.Impact of climate on tourism demand [J]. Climatic Change，2002，55（4）:429-449.

高寒草甸植物对长期增温的响应

营养成分（粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、
类干扰和由于温室效应引起的全球气候变化极其敏感，并对这些干扰和变化的响应具有超前性，成为全球变化的敏感区域和生物多样性的重点保护区（牛书丽等，２００７）。植物是陆地生态系统的重要组成部分，能够突出和显著的响应气候变化（Ｌｉｅｔａ１．，２００８）。全球变暖将影响到草地生态系统的
中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和木质素含量增加，降低了牧草消化率。草甸和灌丛生物量的Ｐ值分别为０．０５４和０．０１５草甸长期增温后在一定程度上增加了生物量（Ｐ＝０．０５４），而灌丛的生物量增加显著（Ｐ＝０．０１５）；高度在草甸和灌丛的Ｐ值分别为Ｐ＝０．００６Ｐ＝０．０００，两者高度明显增加；盖度在草句和灌丛的Ｐ值分别为Ｐ＝０．９１８，Ｐ＝０．００８，这种变化在长期状态下，势必会使植物功能群发生改变，从而影响群落结
】３
结构及其功能，温度升高改变了高寒植物的光合能力、生长速率以及呼吸等生理过程（珊丹等，
近年来，全球气候变化异常作为全球环境问
２００９；ＫｌａｎｄｅｒｕｄＫ，２００５），从而改变了植物的物候

高考一轮复习环境保护期末训练题

高考一轮复习环境保护期末训练题1.阅读材料，回答问题。

被誉为“中华水塔”的三江源区最重要的生态功能是涵养水源，涵养水源离不开植被的功能，高寒草甸生态环境系统是三江源区主要的生态系统之一，上个世纪80年代，该区草地生态环境退化严重，退化的高寒草甸植被冠层、枯落物、覆盖度多个层次对水循环产生影响，进而重新分配降水资源，影响草地的水文生态环境。

简述退化的高寒草甸植被冠层、枯落物、覆盖度对水循环环节产生的影响。

【答案】草地生态退化，植被冠层减少，使植被截留大气降水功能减弱；枯落物数量减少，使地表水蒸发量加剧；使地表径流的流速加快；进而导致下渗量减少，减少了地下径流；植被覆盖度降低，蒸腾作用减弱；使地表径流速度加快。

【解析】退化的高寒草甸植被寇层减少，即草地生态退化，植被冠层减少，使植被截留大气降水功能减弱。

某地退化，枯落物数量减少，覆盖率降低，使地表水蒸发量加剧。

对水循环的影响是植被涵养水源能力减弱，使地表径流的流速加快。

进而导致下渗量减少，减少了地下径流。

植被覆盖度降低，蒸腾作用减弱，使地表径流速度加快。

2.阅读材料，回答问题。

被称为中国“新四大发明”的共享单车在短短2年多时间，在中国各大城市集中投放量超过2700万辆。

在许多大城市里的闹市区，共享单车已车多为患，城市管理部门也从一开始的鼓励态度转为强制管理行为，导致全国多地出现了许多共享单车“坟场”奇观，风暴过后一片狼藉。

长期风吹雨淋，很多单车锈蚀十分严重。

信息显示，每台共享单车管理成本将近10元，后续处置面临困难。

简述“共享单车坟场”对城市环境的不利影响。

【答案】（1）堆放共享单车，占用城市用地；（2）侵占公共环境，影响城市环境美观；（3）搬运管理等行政成本较高；（4）社会资源浪费严重；（5）锈蚀老化车身和脱落零部件可造成大气污染、水体污染和土壤污染。

【解析】由材料信息可知，共享单车杂乱堆放，占用城市用地，侵占公共环境，影响城市环境美观，搬运管理等行政成本较高，社会资源浪费严重，锈蚀老化车身和脱落零部件可造成大气污染、水体污染和土壤污染。

若尔盖高寒嵩草草甸湿地不同水分条件下土壤有机碳的垂直分布

若尔盖高寒嵩草草甸湿地不同水分条件下土壤有机碳的垂直分布蔡倩倩;郭志华;胡启鹏;武高洁【摘要】研究若尔盖高寒嵩草草甸湿地常年积水、季节性积水(每年6-10月积水)和无积水3种水分条件下土壤有机碳的分布特征.结果表明:若尔盖高寒嵩草草甸湿地土壤有机碳含量极高,表土层(0 ～ 10 cm)最高可达73.2 g·kg-1,是中国森林、农田和草原生态系统土壤有机碳含量的6 ～10倍,且土壤有机碳的垂直分布深达400cm,远远超过中国森林、农田和草原生态系统；在浅土层(0～50 cm)和深土层(200～400 cm),不同水分条件下的高寒嵩草草甸湿地土壤有机碳含量差异显著(P ＜0.05),在0 ～ 50 cm浅土层表现为常年积水区＞季节性积水区＞无积水区,在200 ～ 400 cm深土层表现为无积水区＞季节性积水区＞常年积水区,而在50 ～200 cm中间土层,不同水分条件下高寒嵩草草甸湿地土壤有机碳含量无显著差异(P ＞0.05)；在0 ～ 400 cm土层,不同水分条件下的高寒嵩草草甸湿地土壤C/N值多小于15,这有利于高寒湿地土壤碳的积累；若尔盖嵩草草甸湿地的有机碳储量极高,常年积水区、季节性积水区和无积水区在0 ～ 400 cm土层的有机碳储量分别为64.87,71.21和76.45 kt· km-2,是中国森林、农田和草原生态系统的20 ～ 40倍；约60％的土壤有机碳储量分布在l m以下土层；整个若尔盖高原地区的高寒嵩草草甸土壤总有机碳储量约为0.245 Pg.%The soil organic carbon ( SOC) and carbon storage of Zoige alpine Kobresia meadows wetland under no water logging, perennial water-logging and seasonal water-logging( during June to October) conditions were studied. The results showed that the SOC of Zoige alpine Kobresia meadows wetland was extreme high and that in the surface layer of the soil (0-10 cm)reached to73. 2 g·k g-1 , 6 - 10 times higher than the forest, farmland and grassland ecosystem in China. The vertical distribution reached to 400 cm under ground, which was far more than the forest, farmland and grassland ecosystem in China. There were significant differences (P＜0.05) in SOC between shallow soil layer (0-50 cm) and deep soil layer (200 -400 cm) over different hydrologic conditions. In the shallow soil layer (0-50 cm) the SOC rank was: perennial water-logging ＞ seasonal water-logging ＞ no water-logging, and in the layer 200 - 400 cm the rank was: no water-logging ＞ seasonal water-logging ＞ perennial water-logging, while in the soil layer 50 -200 cm there was no significant difference in the SOC (P ＞ 0.05). In the soil layer 0 -400 cm, the C/N ratio of alpine Kobresia meadows wetland over different hydrologic conditions mostly was less than 15 , which was beneficial to the accumulation of soil carbon. The carbon storage of Zoig(e) alpine Kobresia meadows wetland was at a very high level, the soil carbon storage of perennial water-logging, seasonal water-logging and no water-logging was 64. 87 ,71. 21 and 76. 45 kt · km-2 respectively, which was 20 -40 times higher than the forest, farmland and grassland ecosystem in China. Approximate 60% of soil carbon storage distributed under the 1 m soil layer. The total soil carbon storage of Zoige alpine Kobresia meadows wetland was about 0. 245 Pg.【期刊名称】《林业科学》【年(卷),期】2013(049)003【总页数】8页(P9-16)【关键词】土壤有机碳;有机碳储量;嵩草草甸;水分条件;若尔盖高寒湿地【作者】蔡倩倩;郭志华;胡启鹏;武高洁【作者单位】中国林业科学研究院湿地研究所北京100091【正文语种】中文【中图分类】S714;Q142.3湿地生态系统不仅储存了大量有机碳，而且一直以来还被认为是大气 CO2的重要碳汇，在稳定全球气候变化中占有重要地位(Neue et al.，1997;Richert et al.，2000;Bernal et al.，2008;邵学新等，2011)。

长江源区高寒草甸植被覆盖与地温变化对土壤饱和导水率的影响.

长江源区高寒草甸植被覆盖与地温变化对土壤饱和导水率的影响【摘要】：入渗是水文循环过程中的1个重要环节，在长江源区，土壤水分入渗对径流的产生影响很大，也是高原生态的重要影响因素。

根据连续3 年的入渗、地温、植被观测数据通过分析得出：在剖面上，土壤饱和导水率由大到小的排列顺序为 0~10cm、20~30cm、10~20cm 和 30~40cm；土壤饱和导水率与植被盖度相关性显著，植被盖度越高土壤入渗能力越强，土壤饱和导水率越大；温度是影响高寒草甸土壤水分分布的重要因素，随着地温的升高，土壤的饱和导水率也相应增大。

植被和地温是影响高寒草甸的土壤入渗能力的重要因素。

关键词：入渗，饱和导水率，植被盖度，长江源区土壤入渗是指降雨落到地面上的雨水从土壤表面渗入土壤形成土壤水的过程，它是水在土体内运行的初级阶段，也是降水、地表水、土壤水和地下水相互转化过程中的1个重要环节[1]。

土壤入渗是分析模拟土壤侵蚀过程的重要参数，同时也是实施水土保持规划时需要认真考虑的因素。

总结各因子下的土壤入渗的变化规律，将有助于研究地表产流的机理及其规律 [2]，揭示水量转化关系及“5水”(大气降水、地表水、地下水、土壤水、植物水)转化机理，以从更深层次上弄清水量转化规律。

这对土壤侵蚀的预测和防治、洪水的预报、各种水土保持措施的最优化配置及其效益评价都具有极为重要的指导意义，同时为增加土壤蓄水、土壤水分最优化调控、合理有效地利用土壤“水库”的调节功能，提高土壤水分生产力等方面具有重要的理论和现实意义。

土壤的入渗性能受制于许多内在因素的影响，诸如:土壤剖面特征、土壤含水量、导水率及土壤表面特征等[3~6]。

特别是土壤导水率又取决于土壤孔隙的几何特征(总孔隙度、孔隙大小分布及弯曲度)、流体密度和黏滞度、温度等因子[2,7]。

不同林地、草地、地形地貌、土地利用方式等外界条件对土壤内在理化性质均有显著的影响,从而形成不同外界条件下土壤入渗的特异规律。

近45年长江黄河源区高寒草地退化特征及成因分析_杜际增-2

DOI ：10．11686/cyxb2014302http ：//cyxb．lzu．edu．cn杜际增，王根绪，李元寿．近45年长江黄河源区高寒草地退化特征及成因分析．草业学报，2015，24（6）：5-15．Du J Z ，Wang G X ，Li Y S．Rate and causes of degradation of alpine grassland in the source regions of the Yangtze and Yellow Rivers during the last 45years．Acta Prataculturae Sinica ，2015，24（6）：5-15．近45年长江黄河源区高寒草地退化特征及成因分析杜际增1，王根绪1*，李元寿2（1．中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，四川成都610041；2．中国气象局，北京100081）摘要：根据1969年航片数据、1986，2000，2007年以及2013年TM 数据建立的长江黄河源区高寒草地生态系统空间数据集，结合该地区近50年的气候资料以及人类活动状况，分析了长江黄河源区高寒草地生态系统在全球变化背景下的变化趋势及其驱动因素。

结果表明，近45年长江黄河源区高寒草地呈现以覆盖度降低、破碎化与干旱化加剧为主的退化趋势，长江黄河源区高寒草地退化的速率在20世纪80年代后期呈迅速增加趋势，2000年后退化速率逐渐降低；气温升高引起的区域的暖干化是导致长江黄河源区高寒草地生态系统退化格局形成的主要原因。

过度放牧和人类不合理的开发是导致长江黄河源区高寒草地退化加剧的重要因素。

关键词：高寒草地；长江黄河源区；退化特征；驱动因素*Rate and causes of degradation of alpine grassland in the source regions of theYangtze and Yellow Rivers during the last 45yearsDU Ji-Zeng 1，WANG Gen-Xu 1*，LI Yuan-Shou 21．The Key Laboratory of Mountain Environment Evolution and Regulation ，Institute of Mountain Hazards and Environment ，Chinese Academy of Sciences ，Chengdu 610041，China ；2．China Meteorological Administration ，Beijing 100081，ChinaAbstract ：Alpine grassland is the main vegetation type in the source regions of the Yangtze and Yellow Rivers ，and ac-counts for about 70%of the total area in this region．As a result ，maintenance of ecosystem balance ，water cycling and soil-atmosphere exchanges in these regions critically depends on the status of the local alpine grasslands．With current global changes such as climate change ，and increased human population in the region ，alpine grassland in this region has been subject to increasing grazing pressure with significant changes resulting．These environment and regional eco-nomic changes have attracted widespread attention．In this research ，alpine grassland degradation in the source regions of Yangtze and Yellow Rivers was quantified by analysis of images obtained by aerial photography in 1969and TM remote sensing data captured in 1989，2000，2007and 2013．In addition ，with the inclusion of climatic observation data and data on human factors ，the causes of the degradation were analyzed by principal component analysis and the gray correla-tion method．The results show that the alpine grassland degradation is characterized by reducing coverage ，and increas-ing fragmentation and desertification．The total area of mid-cover alpine grassland and high-cover alpine grassland has decreased by 16．33%from 1969to 2013．With a trend to increase in periodic drought ，the total area of alpine meadow has decreased by 3．75%during the same time．Fragmentation and separation of alpine grassland units in the landscape has been occurring and also shrinkage and disappearance of patches．The rate of degradation increased very rapidly after第24卷第6期Vol．24，No．6草业学报ACTA PRATACULTURAE SINICA 2015年6月June ，2015*收稿日期：2014-07-06；改回日期：2014-08-26基金项目：国家重点基础研究计划（973计划）项目（2013CBA01807），国家自然科学基金杰出青年基金项目（40925002）和自然科学基金面上项目（41271224）资助。

长江源区土地利用覆盖现状及成因分析

长江源区土地利用覆盖现状及成因分析长江源区土地利用/覆盖现状及成因分析摘要：以地形图、TM影像为主要信息源,利用遥感和GIS的空间分析技术对长江源区的土地利用/覆盖现状进行研究.在此基础上分析土地利用现状特征的形成原因.研究结果表明,长江源区草地面积为8 377 079.3 hm~2,占研究区面积的58.9%,其中高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地分别占研究区面积的'10.28%、21.36%、27.23%;未利用土地面积为 4 595 112.1 hm~2,占研究区面积的32.3%,其中沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩石砾地、高寒荒漠分别占研究区面积的3.66%、5.80%、0.25%、4.19%、2.24%、6.28%、9.88%;其次为水域、林地、耕地、城乡工矿居民用地,分别占研究区面积的7.2%、1.6%、0.01%、0.004%.Abstract：The status of land use/land cover in the source regions of the Yangtze River was studied by using the techniques of remote sensing and the geographical information system based on the information resources of TM images in 2005 and relief maps. The results show that the grassland area was 8 377 079.3 hm~2, occupying 58.9% of the total source area, in which the high coverage grassland, moderate coverage grassland and low coverage grassland occupied 10.28%, 21.36%, 27.23% of the total source area, respectively;the unused land area was 4 595 112.1 hm~2, occupying 32.3% of total area, in which sand land, gobi desert, saline land, marshland, bare land, bare rock and cold desert occupied 3.66%, 5.80%, 0.25%, 4.19%, 2.24%, 6.28%, 9.88%, respectively;the water area, forestry land, farmland, residential land occupied 7.2%, 1.6%, 0.01%, 0.004% of the total area, respectively. At last, the reasons for this status was also analyzed.作者：逯军峰董治宝胡光印颜长珍宋翔魏振海 LU Jun-feng DONG Zhi-bao HU Guang-yin YAN Chang-zhen SONG Xiang WEI Zhen-hai 作者单位：中国科学院,寒区旱区环境与工程研究所,沙漠与沙漠化重点实验室,甘肃,兰州,730000 期刊：中国沙漠ISTICPKU Journal：JOURNAL OF DESERT RESEARCH 年，卷(期)：2009, 29(6) 分类号：X87 关键词：长江源区土地利用/覆盖遥感 Keywords：source regions of the Yangtze River land use and land cover remote sensing。

青藏高原高寒草甸的植被退化与土壤退化特征研究

青藏高原高寒草甸的植被退化与土壤退化特征研究作者：才让吉来源：《农家致富顾问·下半月》2016年第08期摘要从青藏高原高寒草甸植被退化和土壤退化特性分析可知，随着高寒草甸退化的发展，导致牧草生物量、草地质量和植被盖度等发生了明显变化；受退化影响，草地间植物多样性发生了明显变化，莎草和禾草退化程度不断加重，植物开始根系量不断减少。

此种土壤湿度、土壤容量等也在不断变化，不能满足植物生长需求，土壤退化度越来越严重，必须及时对其进行分析。

关键词青藏高原；高寒草甸；植被退化；土壤退化青藏高原是我国最大的畜牧业之一，拥有较多的草地资源，促进了畜牧业的发展。

但是从当前青藏高原的发展来看，目前青藏高原草地退化较严重，直接影响了青藏高原当地的生态环境，生物物种呈多样性发展。

所以必须及时分析草地退化特征，认真做好青藏高原生态环境保护工作。

本次研究以青藏高原高寒草甸制备退化和土壤退化为主，主要对植物群落、土壤特性及生物量进行了研究，希望可以提高高寒草甸生态系统质量。

1 研究基地和方法1.1 研究基地。

本次主要在青藏省果洛藏族自治州开展，该地区具有典型的高原性大陆气候，年温差较小但差异悬殊，太阳辐射严重。

冷季时间较长，大雪多；暖季湿润，维持在4到5月之间。

高山草甸土与高山灌丛草甸土，土壤表层有机质含量充足，主要研究群种是矮蒿、魅力风毛菊、细叶亚菊等。

1.1.1 研究方法第一，野外调查取样。

结合植物群落演替草地退化，使用空间分布时间演替方法分析。

由于草原群落随着放牧强度不断退化，所以居民附近区域会出现向外放射状态，主要沿半径以牧压梯度为主得到放牧退化等级。

从远到近，按照牧民定居愿景，可以分化为轻度退化草甸、轻度退化草甸、重度退化草甸及极度退化草地。

由于样地制备均为退化蒿草草甸，受鼠、虫害等影响，呈现出了不同的演替阶级类型。

本次研究中，主要随机选择了不同样方度植物群落进行调查，了解了植物高度、密度等情况。

之后结合植物地上差异，进行分种，最后将植物分成地上和地下两部分，进行烘干称重。

黄河源区高寒草甸草地覆被变化的水文过程与生态功能响应研究

黄河源区高寒草甸草地覆被变化的水文过程与生态功能响应研究一、本文概述《黄河源区高寒草甸草地覆被变化的水文过程与生态功能响应研究》一文旨在深入探讨黄河源区高寒草甸草地覆被变化对水文过程及生态功能的影响。

文章首先对黄河源区高寒草甸草地的生态环境特点进行概述，阐述其地理位置、气候特征、植被类型等基本情况。

随后，文章分析了近年来该区域草地覆被变化的趋势及其可能原因，如气候变化、人类活动等因素。

在此基础上，文章重点探讨了草地覆被变化对水文过程的影响，包括降水、径流、蒸发等环节的变化规律及其机理。

文章还深入研究了草地覆被变化对生态功能的响应，包括生物多样性、土壤质量、碳循环等方面的变化及其生态效应。

文章总结了研究成果，提出了相应的管理建议，以期为黄河源区高寒草甸草地的生态保护与可持续发展提供科学依据。

二、研究区域与数据本研究主要聚焦于黄河源区的高寒草甸草地，该区域位于青藏高原的东北部，地理位置介于东经98°～104°，北纬32°～36°之间。

此地区气候寒冷，降水丰富，是黄河的重要水源涵养区。

由于全球气候变化和人类活动的双重影响，该区域草地覆被发生了显著变化，对区域水文过程和生态功能产生了深远影响。

为了深入了解这一变化过程及其影响，本研究采用了多种数据源。

我们利用高分辨率的遥感影像，如Landsat和Sentinel系列卫星数据，监测了黄河源区高寒草甸草地覆被的动态变化。

这些数据提供了长时间序列的植被覆盖信息，使我们能够分析草地覆被的时空变化特征。

为了理解这些变化对水文过程的影响，我们收集了气象站点的观测数据，包括降雨量、气温等关键气象要素。

这些数据有助于我们分析气候变化对草地水文过程的影响，以及草地覆被变化如何影响区域水文循环。

为了评估生态功能的响应，我们在研究区域内设置了多个野外样地，进行了土壤、植被和水文要素的实地测量。

这些测量数据包括土壤含水量、植被生物量、地下水位等，为我们提供了草地生态系统功能变化的直接证据。

三江源区退化高寒草甸蒸散特征及冻融变化对其的影响

第４０卷第１６期２０２０年８月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．４０，Ｎｏ．１６Ａｕｇ．，２０２０基金项目：国家自然科学基金项目（３１５７０４７８）；第二次青藏高原综合科学考察研究项目（２０１９ＱＺＫＫ０１０６）收稿日期：２０１９⁃０９⁃１５；㊀㊀网络出版日期：２０２０⁃０６⁃０８∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｏｎｇｇｕ＠ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．ｃｎＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１９０９１５１９１０田晓晖，张立锋，张翔，陈之光，赵亮，李奇，唐艳鸿，古松．三江源区退化高寒草甸蒸散特征及冻融变化对其的影响．生态学报，２０２０，４０（１６）：５６４９⁃５６６２．ＴｉａｎＸＨ，ＺｈａｎｇＬＦ，ＺｈａｎｇＸ，ＣｈｅｎＺＧ，ＺｈａｏＬ，ＬｉＱ，ＴａｎｇＹＨ，ＧｕＳ．Ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｇｒａｄｅｄｍｅａｄｏｗａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅＴｈｒｅｅ⁃ＲｉｖｅｒＳｏｕｒｃｅＲｅｇｉｏｎ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０２０，４０（１６）：５６４９⁃５６６２．三江源区退化高寒草甸蒸散特征及冻融变化对其的影响田晓晖１，张立锋１，张㊀翔２，陈之光１，赵㊀亮３，李㊀奇３，唐艳鸿４，古㊀松１，∗１南开大学生命科学学院，天津㊀３０００７１２中南林业科技大学生命科学与技术学院，长沙㊀４１０００４３中国科学院西北高原生物研究所，西宁㊀８１０００８４北京大学城市与环境学院，北京㊀１００８７１摘要：蒸散（ＥＴ）是陆地生态系统水分收支的重要分量㊂为探究三江源区退化高寒草甸的蒸散特征，基于２０１６和２０１７年涡度相关和微气象系统的观测数据，定量研究了其生态系统的蒸散变化及其环境和生物因子的影响㊂为深入探讨不同时段的蒸散变化，根据土壤冻融状态和植被生长状况进一步将年蒸散划分为３个时段：冻结期㊁冻融交替期和消融期，其中在消融期中又划分出植物生长季（５９月），并探讨了土壤冻融对年蒸散量的影响㊂结果表明：研究区２０１６和２０１７年的降水量分别为４５１．８ｍｍ和４４２．３ｍｍ，但２０１７年ＥＴ为４８５．６ｍｍ，明显高于２０１６年的４２８．６ｍｍ，两年ＥＴ的季节变化趋势相同，ＥＴ的最高值出现在生长旺季的７８月，最低值出现在１２月或１月，生长季ＥＴ分别占全年ＥＴ的７３％和７２％㊂２０１７年的冻结期和冻融交替期比２０１６年分别减少了８ｄ，２０１７年消融期的蒸散量比２０１６年增加了６３．１ｍｍ，其中生长季的蒸散量多３６．３ｍｍ㊂２０１６和２０１７年消融期的日蒸散速率分别为１．８１ｍｍ／ｄ和１．９７ｍｍ／ｄ，其中生长季为２．０５ｍｍ／ｄ和２．２９ｍｍ／ｄ，冻融交替期分别为０．９７ｍｍ／ｄ和０．７３ｍｍ／ｄ，而冻结期最低，分别为０．２７ｍｍ／ｄ和０．３３ｍｍ／ｄ㊂逐步回归分析结果表明：２０１６年净辐射（Ｒｎ）对ＥＴ的影响最大，其次是气温（Ｔａ）和土壤含水量（ＳＷＣ５）；２０１７年ＥＴ主要受Ｒｎ和Ｔａ的影响㊂生长季和消融期的冠层导度（ｇｃ）和解耦系数（Ω）明显高于其他两个时段，且２０１７年ｇｃ和Ω值均高于２０１６年同期㊂本研究说明，由于辐射㊁温度等引起的冻融时间变化和植被的年际间差异，导致三江源区退化草甸各时段及年蒸散量出现明显的变化，该研究结果为全面探讨三江源区蒸散特征提供了参考㊂关键词：蒸散；青藏高原；涡度相关；降水；冠层导度Ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｇｒａｄｅｄｍｅａｄｏｗａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅＴｈｒｅｅ⁃ＲｉｖｅｒＳｏｕｒｃｅＲｅｇｉｏｎＴＩＡＮＸｉａｏｈｕｉ１，ＺＨＡＮＧＬｉｆｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＸｉａｎｇ２，ＣＨＥＮＺｈｉｇｕａｎｇ１，ＺＨＡＯＬｉａｎｇ３，ＬＩＱｉ３，ＴＡＮＧＹａｎｈｏｎｇ４，ＧＵＳｏｎｇ１，∗１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＮａｎｋａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７１，Ｃｈｉｎａ２ＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４，Ｃｈｉｎａ３ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＰｌａｔｅａｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉｎｉｎｇ８１０００８，Ｃｈｉｎａ４ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＵｒｂａｎａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７１，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｗａｔｅｒｂａｌａｎｃｅ．ＴｏｅｘａｍｉｎｅｔｈｅＥＴ０５６５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｅｇｒａｄｅｄｍｅａｄｏｗｉｎｔｈｅＴｈｒｅｅ⁃ＲｉｖｅｒＳｏｕｒｃｅＲｅｇｉｏｎ（ＴＲＳＲ），ｗｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍＥＴａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｆａｃｔｏｒｓｏｎＥＴｗｉｔｈｅｄｄｙｃｏｖａｒｉａｎｃｅａｎｄｍｉｃｒｏｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｆｒｏｍ２０１６ｔｏ２０１７．ＴｏｆｕｒｔｈｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅＥＴａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔａｇｅｓ，ｅａｃｈｙｅａｒｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｐｅｒｉｏｄｓｂａｓｅｄｏｎｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：ｉ．ｅ．ｆｒｏｚｅｎｐｅｒｉｏｄ，ｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｐｅｒｉｏｄ，ａｎｄｔｈａｗｅｄｐｅｒｉｏｄ．ＴｈｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｄｅｆｉｎｅｄａｓｆｒｏｍＭａｙｔｏＳｅｐｔｅｍｂｅｒｗｉｔｈｉｎｔｈｅｔｈａｗｅｄｐｅｒｉｏｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈｓｔａｔｕｓ．Ｗｅａｌｓｏｅｘｐｌｏｒｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｏｉｌｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｏｎａｎｎｕａｌＥＴ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｎｎｕａｌｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎ２０１６ａｎｄ２０１７ｗａｓ４５１．８ｍｍａｎｄ４４２．３ｍｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｂｕｔｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆａｎｎｕａｌＥＴｉｎ２０１７（４８５．６ｍｍ）ｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｉｎ２０１６（４２８．６ｍｍ）．ＴｈｅｓｅａｓｏｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＥＴｓｈｏｗｅｄａｓｉｍｉｌａｒｐａｔｔｅｒｎｆｏｒｔｗｏｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｉｎＪｕｌｙ⁃ＡｕｇｕｓｔａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔｖａｌｕｅｉｎＤｅｃｅｍｂｅｒｏｒＪａｎｕａｒｙ，ａｎｄｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＥＴｉｎｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒａｂｏｕｔ７２％ａｎｄ７３％ｏｆａｎｎｕａｌＥＴ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｆｒｏｚｅｎａｎｄｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｐｅｒｉｏｄｓｉｎ２０１７ｗａｓ８ｄａｙｓｓｈｏｒｔｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎ２０１６，ｗｈｉｌｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＥＴｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｈａｗｅｄｐｅｒｉｏｄｉｎ２０１７ｗａｓ６３．１ｍｍｍｏｒｅｔｈａｎｔｈａｔｉｎ２０１６，ｏｆｗｈｉｃｈｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｒｅａｓｏｎｗａｓ３６．３ｍｍｈｉｇｈｅｒ．ＴｈｅａｖｅｒａｇｅｄａｉｌｙｒａｔｅｏｆｔｈｅＥＴｗａｓ１．８１ａｎｄ１．９７ｍｍ／ｄｉｎｔｈａｗｅｄｐｅｒｉｏｄ，２．０５ｍｍ／ｄａｎｄ２．２９ｍｍ／ｄｉｎｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ，０．９７ａｎｄ０．７３ｍｍ／ｄｉｎｔｈｅｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｐｅｒｉｏｄ，ａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｓｔｒａｔｅｗａｓｉｎｆｒｏｚｅｎｐｅｒｉｏｄｓｗｉｔｈｏｎｌｙ０．２７ｍｍ／ｄａｎｄ０．３３ｍｍ／ｄｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｅｐｗｉｓｅｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｎｅｔｒａｄｉａｔｉｏｎ（Ｒｎ）ｈａｄｔｈｅｇｒｅａｔｅｓｔｉｍｐａｃｔｏｎＥＴ，ａｎｄｔｈｅｎｗａｓｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｔａ）ａｎｄｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ（ＳＷＣ５）ｉｎ２０１６，ｗｈｉｌｅＥＴｗａｓｍａｉｎｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙＲｎａｎｄＴａｉｎ２０１７．Ｔｈｅｃａｎｏｐｙｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ（ｇｃ）ａｎｄｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（Ω）ｉｎｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎａｎｄｔｈａｗｅｄｐｅｒｉｏｄｗｅｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｉｎｏｔｈｅｒｔｗｏｐｅｒｉｏｄｓ，ａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｂｏｔｈｇｃａｎｄΩｉｎ２０１７ｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｓａｍｅｐｅｒｉｏｄｉｎ２０１６．ＯｕｒｓｔｕｄｙｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｂｖｉｏｕｓｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎＥＴｆｏｒｅａｃｈｐｅｒｉｏｄａｎｄｙｅａｒｍｉｇｈｔｂｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｃｙｃｌｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｄｕｅｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｄｉａｔｉｏｎａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｅｘｐｌｏｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＴＲＳＲ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ；Ｑｉｎｇｈａｉ⁃ＴｉｂｅｔａｎＰｌａｔｅａｕ；ｅｄｄｙｃｏｖａｒｉａｎｃｅ；ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；ｃａｎｏｐｙｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ陆地生态系统蒸散（ＥＴ）是全球水量平衡的主要分量，也是生态系统水分消耗的主要方式，主要由土壤蒸发和植被蒸腾组成［１］㊂由于ＥＴ在土壤植被大气系统中的重要纽带作用，在全球变化科学研究中受到高度关注［２］㊂有研究表明，地表降水大约有７０％通过蒸散返回大气，在干旱区甚至达到９５％以上［３］㊂ＥＴ变化受辐射㊁降水㊁温度㊁植被等因子影响；反之，ＥＴ变化又影响生态系统植被生长状况和水分收支等㊂水热运动相互耦合，蒸散影响水分收支的同时，也会影响生态系统的能量（潜热和显热能等）分配，从而对区域气候产生一定影响［４］㊂草地是陆地生态系统中分布最广泛的植被类型之一，约占陆地生态系统总面积的１／３［５］㊂然而，草地蒸散的年际之间存在较大的变化，近年来受到了科学界的广泛关注［４，６］㊂因此准确掌握草地生态系统的蒸散变化及环境因子对其的影响，对于更好地理解全球水分收支动态及气候变化具有重要意义㊂青藏高原平均海拔超过４０００ｍ，面积约２５０万ｋｍ２，被誉为世界第三极，由于其独特的地理和气候条件，成为全球气候变化的敏感区和放大区［７］㊂草地是其最主要的植被，占青藏高原面积的７０％，其中高寒草甸分布最广，支撑着青藏高原地区的畜牧业发展［８］㊂由于青藏高原特殊的地理位置，高原上广泛分布着多年冻土和季节冻土，近地表层土壤的季节冻融循环影响着高原地表能量和水分交换［９］㊂近几十年来，在全球气候变暖的背景下，高原的温度呈明显的上升趋势，有研究表明，１９６０年以来，青藏高原气温以０．２０．３ħ／１０ａ的速度增加，而冬季增温的幅度（０．３０．５ħ／１０ａ）远远高于全年平均增温幅度［１０］㊂不断加剧的气候变暖正改变冻土冻融发生过程和状态，总体上呈现最大冻土深度降低，冻结起始日期推迟，融化起始日期提前及冻结持续期缩短等的趋势［１１⁃１２］㊂全球气候变暖改变了青藏高原土壤冻融状态，这必将引起生态系统水分交换的变化㊂三江源区位于青藏高原腹地，是长江㊁黄河㊁澜沧江的发源地，素有中华水塔之称，在水源涵养㊁维持生物多样性以及气候调节等方面发挥着重要作用，成为我国乃至世界上影响力最大的生态调节区之一［１３］㊂然而，在气候变化和超载放牧的双重压力下，三江源区高寒草甸出现了严重的退化现象，部分地区形成了黑土滩，极大地降低了区域的水源涵养功能，进而严重影响到三江源区生态系统的结构和功能，改变了区域的水分收支状况，同时对三江源区的畜牧业乃至长江㊁黄河中下游地区的社会经济发展构成巨大的威胁［１３⁃１４］㊂虽然关于青藏高原高寒草地的蒸散研究也有一些报道［６⁃７，１５］，但由于高原面积广阔，地理环境差异较大，结果不尽相同㊂三江源区是我国重要的水源涵养地，也是典型的季节冻土区，然而对该区域高寒草甸蒸散变化的详尽研究仍然相对匮乏，更缺少冻融作用对其生态系统蒸散影响的相关报道㊂因此，定量研究三江源区退化高寒草甸蒸散变化及其冻融作用对其的影响对深入研究三江源区水分收支变化具有重要现实意义㊂涡度相关技术是通过测定和计算ＣＯ２和Ｈ２Ｏ等物理量脉动与垂直风速脉动的协方差求算湍流通量的方法，目前已成为直接测定地表下垫面与大气间气体通量交换的理想方法，广泛应用于陆地生态系统的蒸散研究［１］㊂本研究利用涡度相关技术和微气象系统对三江源区退化高寒草甸的水汽通量及相关环境因子进行了连续观测，对２０１６年和２０１７年获取的观测数据进行统计分析，其主要目的是：（１）揭示三江源区退化高寒草甸生态系统蒸散的季节变化特征及年际差异；（２）探讨分析土壤冻融交替变化对蒸散的影响；（３）阐明蒸散变化对环境因子的响应㊂以期为全面探讨三江源区退化草甸蒸散对气候变化的响应及其生态系统水分收支变化提供参考依据㊂１㊀研究地概况和研究方法１．１㊀研究地概况本试验地位于青海省果洛州玛沁县大武镇东南部的退化高寒草甸（３４ʎ２１ᶄＮ，１００ʎ２９ᶄＥ），海拔３９５８ｍ㊂研究区地势平坦，草地分布均匀，该研究站代表了三江源区高寒草地典型植被类型［１６］㊂该区属于典型的高原大陆性气候，无四季之分，仅有冷暖季之别，冷季漫长，干燥而寒冷，暖季短暂，湿润而凉爽；温度年差较小而日差较大，研究地年平均气温为－０．２ħ，最冷月１月平均气温为－１２．３ħ，最热月７月的平均气温为１０．１ħ，全年无绝对无霜期㊂该区日照充足，太阳辐射强烈，年总辐射量为５５００６８００ＭＪ／ｍ２；年降水量为４２０５６０ｍｍ，８５％集中在５９月㊂该试验地土壤类型以高山草甸土为主，建群种为矮蒿草（Ｋｏｂｒｅｓｉａｈｕｍｉｌｉｓ），主要伴生种为小蒿草（Ｋｏｂｒｅｓｉａｐｙｇｍａｅａ）㊁垂穗披碱草（Ｅｌｙｍｕｓｎｕｔａｎｓ）㊁早熟禾（Ｐｏａａｎｎｕａ）㊁细叶亚菊（Ａｊａｎｉａｔｅｎｕｉｆｏｌｉａ）等［１７］㊂根据之前对该研究地植被类型㊁盖度等方面调查研究证实其处于退化状态［１８］㊂退化高寒草甸于４月底或５月初返青；地上生物量从５月开始增加，７月底至８月初达到最大，１０月植物开始衰老㊂１．２㊀观测方法涡度相关和微气象观测系统安装在地势平坦㊁视野开阔的退化高寒草甸上，风浪区（半径大于３００ｍ）满足涡度相关观测要求㊂观测要素主要包括辐射通量㊁显热和潜热通量㊁土壤热通量㊁空气温湿度㊁不同深度土壤温度㊁不同深度土壤含水量㊁降水量等，观测仪器及安装高度见表１㊂涡度相关系统采样频率为１０Ｈｚ，所有观测数据每１５ｍｉｎ输出一组平均值，并储存在ＣＲ５０００和ＣＲ２３Ｘ（ＣＳＩ，ＵＳＡ）数据记录仪㊂本研究于２０１６年６８月和２０１７年６㊁７㊁９月每月中旬对植被地上部生物量（ａｂｏｖｅ⁃ｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓ，ＡＧＢ）和叶面积指数（ＬＡＩ）进行调查㊂生物量测定采取收割法，随机选择５个大小为５０ｃｍˑ５０ｃｍ的样方，将每一样方内绿色植物齐地面剪下后放进取样袋内并编号㊂之后将样品带回实验室，放入６５ħ恒温烘箱中７２ｈ（烘干至恒重）称重（ｇ／ｍ２）㊂同时选取５个大小为２５ｃｍˑ２５ｃｍ的样方，齐地面剪下地上部植物，用叶面积仪（Ｌｉ⁃３０００，Ｌｉ⁃Ｃｏｒ）测定植物叶面积㊂上述５个重复的平均值用于本研究的数据分析㊂１．３㊀数据分析首先对涡度相关系统观测的原始数据进行坐标轴旋转，温度变换和ＷＰＬ校正，此外，剔除由于降水㊁仪器故障等引起的错误数据以及摩擦风较弱的数据（摩擦风速ｕ∗＜０．１ｍ／ｓ）㊂由地表反照率的变化可知，该研究地偶有降雪发生（主要发生在１１月至翌年３月），但降雪频次和降雪量均较少且很快消融，由于蒸散量主要１５６５㊀１６期㊀㊀㊀田晓晖㊀等：三江源区退化高寒草甸蒸散特征及冻融变化对其的影响㊀集中在生长季，因此对研究结果不会产生实质性影响，本研究并未进行特别分析㊂对于缺失及剔除的异常数据，按以下方法进行插补，当缺失的通量数据时间小于２ｈ时，使用线性内插法进行插补，而大于２ｈ的数据缺口则使用非线性回归法进行插补［１９⁃２０］㊂最后采用Ｅｘｃｅｌ和ＳＰＳＳ等软件进行统计分析㊂表１㊀观测要素及其仪器Ｔａｂｌｅ１㊀Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｕｓｅｄ气象要素Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔｓ仪器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ安装位置／ｃｍＬｏｃａｔｉｏｎ潜热和显热通量ＬａｔｅｎｔａｎｄｓｅｎｓｉｂｌｅｈｅａｔｆｌｕｘＳｏｎｉｃａｎｅｍｏｍｅｔｅｒ（ＣＳＡＴ３，ＣＳＩ，ＵＳＡ）ＣＯ２／Ｈ２Ｏａｎａｌｙｚｅｒ（Ｌｉ⁃７５００，Ｌｉ⁃Ｃｏｒ，ＵＳＡ）２２０辐射通量ＲａｄｉａｔｉｏｎｆｌｕｘＮｅｔｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ（ＣＮＲ⁃１，ＫｉｐｐａｎｄＺｏｎｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）１５０空气温湿度ＡｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙｐｒｏｂｅ（ＨＭＰ４５Ｃ，ＣＳＩ，ＵＳＡ）１１０，２２０土壤热通量ＳｏｉｌｈｅａｔｆｌｕｘＳｏｉｌｈｅａｔｆｌｕｘｐｌａｔｅ（ＨＦＴ⁃３ａｎｄＨＦＰ０１，ＣＳＩ，ＵＳＡ）－２土壤温度ＳｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＴｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ（１０５Ｔ，ＣＳＩ，ＵＳＡ）－５，－１０，－２０，－４０，－６０土壤含水量ＳｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔＴＤＲｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ（ＣＳ６１５，ＣＳＩ，ＵＳＡ）－５，－１０，－２０，－４０，－６０降水ＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＴｉｐｐｉｎｇｂｕｃｋｅｔｒａｉｎｇａｇｅ（ＴＥ５２５ＭＭ，ＣＳＩ，ＵＳＡ）５０㊀图１㊀退化高寒草甸涡度相关测定的显热与潜热通量之和（Ｈ＋ＬＥ）与能量平衡法测定的有效能（Ｒｎ－Ｇ）的关系Ｆｉｇ．１㊀Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｕｍｏｆｓｅｎｓｉｂｌｅｈｅａｔａｎｄｌａｔｅｎｔｈｅａｔｆｌｕｘｅｓ（Ｈ＋ＬＥ）ｂｙｅｄｄｙｃｏｖａｒｉａｎｃｅａｎｄｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｅｎｅｒｇｙ（Ｒｎ－Ｇ）ｂｙｅｎｅｒｇｙｂａｌａｎｃｅｍｅｔｈｏｄｉｎｄｅｇｒａｄｅｄｍｅａｄｏｗ生态系统能量平衡通常用下列公式来表示［２０］：Ｒｎ－Ｇ＝Ｈ＋ＬＥ式中，Ｒｎ为净辐射通量（Ｗ／ｍ２）；Ｈ为显热通量（Ｗ／ｍ２）；ＬＥ为潜热通量（Ｗ／ｍ２）；Ｇ为土壤热通量（Ｗ／ｍ２）㊂能量闭合度是评价涡度相关技术的方法之一，通常用（Ｈ＋ＬＥ）与（Ｒｎ－Ｇ）进行线性回归，利用其斜率和截距来分析能量的闭合度［２０］㊂由图１可知，本研究能量闭合度约为０．７１，说明存在能量不闭合现象，但该值在已报道的０．５５－０．９９范围内［２１］㊂能量不闭合现象在涡度相关观测中普遍存在，由于导致能量不闭合的原因很复杂，详细原因有待于深入研究㊂波文比（β）定义为显热通量与潜热通量的比值［２２］，即：β＝Ｈ／ＬＥ冠层导度（ｇｃ）计算公式为［２３］：１／ｇｃ＝ρＣＰＶＰＤ／γＬＥ()＋βΔ／γ－１()／ｇａ解耦系数（Ω）计算公式为［２４］：Ω＝Δ＋γ()／Δ＋γ１＋ｇａ／ｇｃ()()式中，ρ为空气密度（ｋｇ／ｍ３），Ｃｐ为空气定压比热（ＭＪ／ｋｇħ），ＶＰＤ为饱和水汽压差（ｋＰａ），Δ饱和水汽压空气温度曲线的斜率，γ干湿表常数，ｇａ为空气导度（ｍｍ／ｓ），ｇａ按下列公式计算［２３］：１／ｇａ＝μ／μ∗２＋６．２μ∗－０．６７式中，ｕ为风速，ｕ∗为摩擦风速（ｍ／ｓ）平衡蒸散（ＥＴｅｑ）由下式计算得出［２５］：ＥＴｅｑ＝ΔＲｎ－Ｇ()／ＬΔ＋γ()式中，Ｌ为水的汽化潜热系数（２．５０１ＭＪ／ｋｇ）㊂２５６５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀２㊀结果与分析２．１㊀环境因子季节变化２０１６与２０１７年的Ｒｎ季节变化趋势相同（图２），最高值分别为１２．８１（６月）和１１．２２ＭＪｍ－２ｄ－１（７月），最低值出现在１２月左右㊂但各月的Ｒｎ值略有差异，生长季中，２０１６年生态系统接收的Ｒｎ略高于２０１７年，分别为１６５４．８８ＭＪ／ｍ２和１５４６．７１ＭＪ／ｍ２，均超过全年Ｒｎ的６０％㊂两年气温（Ｔａ）和５ｃｍ深度的土壤温度（Ｔｓ）变化趋势与Ｒｎ相似（图２），最高值出现在７８月，最低值均出现在１月㊂２０１６和２０１７年Ｔａ的平均值分别为－０．３５ħ和－０．４１ħ，月均最高值分别出现在８月（１１．０ħ）和７月（９．７ħ），而生长季中，２０１６年Ｔａ的平均值为７．２ħ，高于２０１７年平均值６．８ħ㊂２０１６和２０１７年Ｔｓ的平均值分别为２．５ħ和３．８ħ，月均最高值分别出现在８月（１２．９ħ）和７月（１３．４ħ），而生长季中，２０１６年Ｔｓ的平均值为９．４ħ，低于２０１７年的１０．６ħ㊂总体而言，两年的Ｔｓ高于Ｔａ，且２０１６年的Ｔａ略高于２０１７年，而２０１７年Ｔｓ高于２０１６年㊂图２㊀２０１６和２０１７年退化高寒草甸的净辐射（Ｒｎ）㊁降水量（Ｐ）㊁５ｃｍ土壤含水量（ＳＷＣ５）㊁空气温度（Ｔａ）㊁５ｃｍ土壤温度（Ｔｓ）和饱和水汽压差（ＶＰＤ）年变化Ｆｉｇ．２㊀Ａｎｎｕａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｎｅｔｒａｄｉａｔｉｏｎ（Ｒｎ），ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ（Ｐ），ｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｔ５ｃｍｄｅｐｔｈ（ＳＷＣ５），ａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｔａ），ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔ５ｃｍｄｅｐｔｈ（Ｔｓ）ａｎｄｖａｐｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｆｉｃｉｔ（ＶＰＤ）ｉｎｄｅｇｒａｄｅｄｍｅａｄｏｗｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７２０１６和２０１７年降水量相近（图２），分别为４５１．８ｍｍ和４４２．３ｍｍ，且降水主要集中在生长季５９月，前者为３８６．７ｍｍ，略高于后者的３６８．４ｍｍ，分别占全年降水量的８５．６％和８３．３％㊂然而，两年生长季中月降水量分配存在较大年际差异，２０１６年降水量的最高值出现在５月（９４．９ｍｍ），其次为８月（９４．７ｍｍ），６㊁７㊁９月的降水量在６０７０ｍｍ之间；而２０１７年降水主要集中在８月（１１８．４ｍｍ）和９月（８７．７ｍｍ），５７月降水量相对较少，生长旺季的７月降水量仅为４０．９ｍｍ㊂５ｃｍ深度土壤含水量（ＳＷＣ５）的季节变化与降水量密切相关（图２），最高值出现在降水较多的生长季，然而，由于该时期的ＥＴ较高，进而导致ＳＷＣ５在降水相对较多的７８月有所下降，类似结果在青藏高原其他草地研究中也有报道［５，２８］㊂生长季中，２０１６和２０１７年ＳＷＣ５的月最低值分别出现在生长旺季的８月（０．１７ｍ３／ｍ３）和７月（０．１９ｍ３／ｍ３），最高值分别出现在６月（０．２８ｍ３／ｍ３）和９月（０．３１ｍ３／ｍ３），且２０１６年生３５６５㊀１６期㊀㊀㊀田晓晖㊀等：三江源区退化高寒草甸蒸散特征及冻融变化对其的影响㊀长季的ＳＷＣ５平均值（０．２４ｍ３／ｍ３）略低于２０１７年（０．２５ｍ３／ｍ３）㊂总体而言，２０１６年５７月的ＳＷＣ５高于２０１７年同期，而８９月却低于２０１７年同期的ＳＷＣ５，这与两年的降水量变化基本一致㊂饱和水汽压差（ＶＰＤ）是表征空气湿度的物理量，其变化受降水㊁辐射和气温等因子影响㊂由ＶＰＤ的季节变化可知（图２），总体上生长季的ＶＰＤ高于非生长季，但各月的ＶＰＤ值出现明显的年际差异㊂２０１６年的月均最高值出现在８月（０．８７ｋＰａ），而２０１７年月均最高值出现在７月（０．８６ｋＰａ）㊂生长季中，２０１６年ＶＰＤ的平均值为０．６９ｋＰａ，明显高于２０１７的０．６２ｋＰａ，而非生长季中的平均ＶＰＤ分别为０．４８和０．４２ｋＰａ，总体上２０１６年ＶＰＤ高于２０１７年㊂２．２㊀蒸散季节变化２０１６和２０１７年日蒸散量的年变化趋势基本一致，最高值均出现在植物生长旺季的７８月，最低值出现在土壤冻结的冬季（图３）㊂土壤蒸发从３月末或４月初的冻融交替开始逐渐增加，之后随着土壤的解冻㊁降水的增加和植物的生长，蒸散（ＥＴ）迅速增加㊂２０１６和２０１７年月蒸散总量最大值分别为７１．８ｍｍ（８月）和９２．５ｍｍ（７月），之后随着辐射和温度的降低㊁植物生长的结束，ＥＴ逐渐降低（图３）㊂２０１６和２０１７年的ＥＴ分别为４２８．６ｍｍ和４８５．６ｍｍ，而生长季中的ＥＴ分别为３１４．４ｍｍ和３５０．７ｍｍ，分别占到全年总蒸散量的７３％和７２％，２０１７年蒸散量高于２０１６年，尤其是２０１７年７１０月ＥＴ明显高于２０１６年同期㊂图３㊀２０１６—２０１７年退化草甸日蒸散量和月蒸散量的年变化Ｆｉｇ．３㊀Ａｎｎｕａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｄａｉｌｙａｎｄｍｏｎｔｈｌｙｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）ｉｎｄｅｇｒａｄｅｄｍｅａｄｏｗｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７２．３㊀土壤冻融与蒸散２．３．１㊀冻融时段的划分参考Ｇｕｏ等［２６］对冻融阶段的划分方法，本研究利用５ｃｍ深土壤温度日最高和最低值变化，将全年划分为冻结期㊁冻融交替期㊁消融期３个时段：（１）土壤冻结期：土壤温度日最高值小于０ħ；（２）冻融交替期：土壤温度日最高值大于０ħ，而日最低值小于０ħ；（３）土壤消融期：土壤温度日最低值大于０ħ㊂为避免随机天气过程对土壤冻融阶段转变的影响，只有当连续三天满足下一阶段条件时，这三天中的第一天才作为下一阶段起始日期㊂为了研究植被对蒸散的影响，进一步把５９月作为植物生长季独立划分出来㊂由３个时段及生长季的划分（表２）可知，２０１６年的冻结期和冻融交替期分别比２０１７年长８ｄ，而２０１７年的消融期比２０１６年多１５ｄ㊂２．３．２㊀不同冻融时段蒸散量和蒸散速率为阐明２０１６和２０１７年不同时段的ＥＴ差异，对上述划分的３个时段及生长季（表２）的ＥＴ量和ＥＴ速率进行了统计（表３）㊂由表可知，２０１６年仅冻融交替期的ＥＴ量高于２０１７年，而其他３个时段均低于２０１７年，尤其在消融期和生长季，２０１７年比２０１６年分别增加了６３．１ｍｍ和３６．３ｍｍ㊂４５６５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀表２㊀２０１６和２０１７年土壤的冻结期㊁冻融交替期㊁消融期及生长季的划分Ｔａｂｌｅ２㊀Ｄｉｖｉｄｅｄｐｅｒｉｏｄｏｆｓｏｉｌｆｒｏｚｅｎ，ｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗ，ｔｈａｗｅｄａｎｄｔｈｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７年份Ｙｅａｒ冻结期（月⁃日）Ｆｒｏｚｅｎｐｅｒｉｏｄ（ｍ⁃ｄ）冻融交替期（月⁃日）Ｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｐｅｒｉｏｄ（ｍ⁃ｄ）消融期（月⁃日）Ｔｈａｗｅｄｐｅｒｉｏｄ（ｍ⁃ｄ）生长季（月⁃日）Ｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ（ｍ⁃ｄ）２０１６１⁃１４⁃１；１１⁃１４１２⁃３１４⁃２４⁃２２４⁃２３１１⁃１３５⁃１９⁃３０２０１７１⁃１３⁃２５；１１⁃１４１２⁃３１３⁃２６４⁃７４⁃８１１⁃１３５⁃１９⁃３０２０１６和２０１７年ＥＴ速率均在生长季达到最高值，分别为２．０５ｍｍ／ｄ和２．２９ｍｍ／ｄ；最低值出现在冻结期，分别为０．２７ｍｍ／ｄ和０．３３ｍｍ／ｄ㊂２０１６年冻融交替期的ＥＴ速率为０．９７ｍｍ／ｄ，高于２０１７年的０．７３ｍｍ／ｄ，且２０１６年冻融交替期的时间比２０１７年长８ｄ，因此该时段２０１６年ＥＴ量高于２０１７年，而在其他３个时段，２０１６年ＥＴ速率均低于２０１７年㊂表３㊀２０１６和２０１７年３个时段及生长季蒸散量和蒸散速率Ｔａｂｌｅ３㊀Ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）ａｎｄｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｒａｔｅｉｎｔｈｒｅｅｐｅｒｉｏｄｓａｎｄｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７年份Ｙｅａｒ时段Ｐｅｒｉｏｄ冻结期Ｆｒｏｚｅｎｐｅｒｉｏｄ冻融交替期Ｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗｐｅｒｉｏｄ消融期Ｔｈａｗｅｄｐｅｒｉｏｄ生长季Ｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ蒸散量ＥＴ／ｍｍ２０１６３７．９２０．４３７０．３３１４．４２０１７４３．７９．５４３３．４３５０．７蒸散速率ＥＴｒａｔｅ／（ｍｍ／ｄ）２０１６０．２７０．９７１．８１２．０５２０１７０．３３０．７３１．９７２．２９２．３．３㊀不同冻融时段蒸散日变化２０１６和２０１７年各时段的蒸散均呈明显的日变化（图４），ＥＴ的日最高值出现在１３：００ｈ左右，而夜间维持在零附近㊂生长季的蒸散速率明显高于其他３个时段，而冻融交替期的蒸散速率介于消融期和冻结期之间㊂生长季期间，２０１７年蒸散速率的日最高值为０．３０ｍｍ／ｈ，高于２０１６年同期的０．２８ｍｍ／ｈ，而在土壤冻融交替时期，２０１７年蒸散速率的日最高值为０．１１ｍｍ／ｈ，低于２０１６年同期的０．１３ｍｍ／ｈ，在冻结期和消融期，２０１６年的蒸散速率均低于２０１７年㊂图４㊀２０１６和２０１７年生长季㊁冻结期㊁冻融交替期㊁消融期的蒸散日变化Ｆｉｇ．４㊀Ｄｉｕｒｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）ｉｎｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ，ｆｒｏｚｅｎ，ｆｒｅｅｚｅ⁃ｔｈａｗａｎｄｔｈａｗｅｄｐｅｒｉｏｄｓｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７２．４㊀平衡蒸散量平衡蒸散量（ＥＴｅｑ），是指在没有水分限制的条件下，生态系统理论上ＥＴ的最大值［２５］㊂为了进一步评价生态系统蒸散对水分收支的影响，我们对ＥＴｅｑ，ＥＴ和降水量（Ｐ）的年累计值年变化进行了比较（图５）㊂由图可知，２０１６与２０１７年３个变量的变化趋势相同，均在生长季出现快速增加趋势，而在其他时期相对缓慢，且５５６５㊀１６期㊀㊀㊀田晓晖㊀等：三江源区退化高寒草甸蒸散特征及冻融变化对其的影响㊀６５６５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀ＥＴｅｑ的累计值高于ＥＴ和Ｐ㊂２０１６年ＥＴｅｑ的年累计值为６２６．９ｍｍ，其中１１１月累计量为６１２．３ｍｍ，高于２０１７年同期的５７３．７ｍｍ㊂在植物生长季之前，２０１６年的ＥＴ累计值高于Ｐ，当进入生长季后，Ｐ的累计值高于ＥＴ，而２０１７年的ＥＴ累计值始终高于Ｐ㊂图５㊀２０１６与２０１７年蒸散量（ＥＴ）㊁降水量（Ｐ）和平衡蒸散量（ＥＴｅｑ）的累计值Ｆｉｇ．５㊀Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ），ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ（Ｐ）ａｎｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴｅｑ）ｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７３㊀讨论３．１㊀植被对蒸散的影响蒸散包括土壤蒸发和植被蒸腾，生长季中的植被生长状况直接影响植被蒸腾和土壤蒸发的变化［４］㊂由植物生长旺季（７月）的地上生物量（ａｂｏｖｅ⁃ｇｒｏｕｎｄｂｉｏｍａｓｓ，ＡＧＢ）和叶面积指数（ＬＡＩ）观测数据可知，２０１６年的ＡＧＢ为（１９２．７ʃ３３．１）ｇ／ｍ２，明显高于２０１７年同期的（１１４．６ʃ１８．５）ｇ／ｍ２；且２０１６年ＬＡＩ为（１．２ʃ０．１）ｍ２／ｍ２，同样高于２０１７年同期的（０．８ʃ０．１）ｍ２／ｍ２㊂然而，２０１７年生长季中的ＥＴ却明显高于２０１６年，说明地上植被量的降低反而增加了该退化高寒草甸生态系统的蒸散，分析其可能的原因之一：Ｈｕ等［２７］曾在研究中发现，在植被ＬＡＩ较低情况下，ＥＴ主要由土壤蒸发控制㊂因此在该退化草甸中，地上生物量减少使植被盖度明显降低，土壤裸露面积增加，提高了土壤蒸发量，从而使生态系统ＥＴ增加，这在一些研究中也得到证实［２８⁃２９］㊂Ｚｈａｎｇ等［２８］利用模型对三江源区退化草甸和人工草地能量分配的研究结果发现，退化草甸消耗的潜热高于人工草地，主要原因是退化草甸的土壤蒸发远高于人工草地㊂ＥＴ／Ｐ是描述水分收支的重要参数之一［７］㊂通过与不同植被类型生态系统的蒸散结果比较可知（表４），本研究退化高寒草甸生态系统两年ＥＴ／Ｐ分别为０．９５和１．０９，该值在已报道的草地生态系统ＥＴ／Ｐ的范围（４０％１５０％）之间［３４］，但明显高于Ｇｕ等报道的未退化海北高寒草甸的０．６０［６］和Ｌｉ等报道的日本温带草地的０．６６［３１］，但低于内蒙古退化草地的１．４［３０］㊂本结果意味着植被退化可能会加剧该高寒草甸的水分散失，降低生态系统的水源涵养能力㊂３．２㊀环境因子对蒸散的影响３．２．１㊀辐射与温度对蒸散的影响太阳辐射能（Ｒｓ）是驱动陆地生态系统蒸散的主要动力［６］，由于青藏高原海拔高，因此接收的太阳总辐射远高于低海拔地区㊂净辐射（Ｒｎ）是供给生态系统蒸散的有效能量，在不受水分限制条件下，ＥＴ主要受Ｒｎ控制［２８］㊂２０１６和２０１７年ＥＴ随Ｒｎ的变化趋势相似（图６），当Ｒｎ＜４ＭＪｍ－２ｄ－１时，由于土壤处于冻结状态，ＥＴ维持在相对较低水平，且基本不受Ｒｎ变化的影响；当Ｒｎȡ４ＭＪｍ－２ｄ－１时，随着土壤解冻的开始，ＥＴ随Ｒｎ的增加而呈现直线上升的趋势，该结果与张立锋等［２８］报道的相一致㊂但在相同Ｒｎ条件下，２０１７年ＥＴ值高于２０１６年，尤其在生长季Ｒｎ＞１０ＭＪｍ－２ｄ－１后，两年差异更明显，且２０１７年拟合直线的斜率高于２０１６年，说明２０１７年ＥＴ随Ｒｎ上升而增加的速率更快，即ＥＴ对Ｒｎ变化的响应更敏感㊂表４㊀不同草地类型蒸散量和降水量的比较Ｔａｂｌｅ４㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓｏｆｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）ａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ（Ｐ）ｂｅｔｗｅｅｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｓｓｌａｎｄｓ植被类型Ｖｅｇｅｔａｂｌｅｔｙｐｅ海拔Ａｌｔｉｔｕｄｅ／ｍ年蒸散量ＡｎｎｕａｌＥＴ／ｍｍ年降水量ＡｎｎｕａｌＰ／ｍｍ年蒸散量与年降水量比值（ＥＴ／Ｐ）参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ内蒙退化草地Ｍｏｎｇｏｌｉａｎｄｅｇｒａｄｅｄｓｔｅｐｐｅ１２５０２７６２０２１．４［３０］高寒草甸Ａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗ３２５０３４１４２６５５４６６６０．５１０．７７［６］日本温带草地Ｗｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｅｇｒａｓｓｌａｎｄ＿７９２１１９４．２００．６６［３１］高寒灌丛草甸Ａｌｐｉｎｅｓｈｒｕｂｌａｎｄｍｅａｄｏｗ３２９３４５１．３６８１．３４２９．９５６５．２０．９１．３４［３２］典型草原Ｔｙｐｉｃａｌｓｔｅｐｐｅ１０２３１２０１５４０．７８［３３］退化高寒草甸Ｄｅｇｒａｄｅｄａｌｐｉｎｅｍｅａｄｏｗ３９６３４２８．６４８５．６４４２．３４５１．８０．９５１．０９本研究研究期间，该生态系统接收的太阳辐射年总量高达６５９４．３２ＭＪ／ｍ２，但由于高原上相对较低的大气逆辐射和相对较高的反照率，反而导致接收的Ｒｎ较低［３５］㊂本研究两年Ｒｎ／Ｒｓ平均值０．４３，接近于已报道的海北高寒草甸的０．４４［６］，明显低于全球平均值０．６１和一些已经报道的草地系统［３６］㊂因此该研究地驱动蒸散的有效能Ｒｎ反而比低海拔地区低［３６］，从而导致生态系统的蒸散对Ｒｎ的响应异常敏感㊂另外，由于２０１７年高寒草甸的ＡＧＢ和ＬＡＩ低于２０１６年，使土壤蒸发在蒸散中所占的比例增加，Ｚｈａｎｇ等［２９］指出三江源区高寒草甸的退化加剧了生态系统的蒸散量，这可能是导致２０１７年ＥＴ对Ｒｎ变化的响应比２０１６年更为敏感的原因之一，此外相关环境因子的影响尚有待于进一步研究㊂图６㊀２０１６和２０１７年退化草甸蒸散量（ＥＴ）与净辐射（Ｒｎ）和空气温度（Ｔａ）的关系Ｆｉｇ．６㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）ａｎｄｎｅｔｒａｄｉａｔｉｏｎ（Ｒｎ），ａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｔａ）ｉｎｄｅｇｒａｄｅｄｍｅａｄｏｗｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７ＥＴ与Ｒｎ：２０１６年ｙ＝０．２１３ｘ－０．４９（Ｒ２＝０．９９）（Ｐ＜０．０１）；２０１７年ｙ＝０．２５５ｘ－０．５３（Ｒ２＝０．９８）（Ｐ＜０．０１）；ＥＴ与Ｔａ：２０１６年ｙ＝０．８４ｅ０．０９８ｘ（Ｒ２＝０．９４）（Ｐ＜０．０１）；２０１７年ｙ＝１．０９ｅ０．０９４ｘ（Ｒ２＝０．９８）（Ｐ＜０．０１）温度不仅控制植物生长，也是影响生态系统蒸散的重要因子，气温的升高可增加边界层的水热交换，从而提高蒸发的速率［３７］㊂本研究ＥＴ均随Ｔａ升高而成指数上升趋势（图６），该结果与陈小平等［３７］报道的草地生态系统相似㊂需要指出的是，许多平原地区的长期研究表明空气温度与蒸散相关度不高［３８］，而三江源区高寒草甸生态系统与之相反，主要是由于其长期处于低温环境，因此ＥＴ对温度的响应更为敏感，ＥＴ随温度的变７５６５㊀１６期㊀㊀㊀田晓晖㊀等：三江源区退化高寒草甸蒸散特征及冻融变化对其的影响㊀８５６５㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀化速率更快㊂另外，由于２０１７年平均气温为－０．４１ħ低于２０１６年的－０．３５ħ，尤其在生长季２０１７年平均气温为６．８ħ，明显低于２０１６年的７．２ħ（图２），这可能是导致２０１７年ＥＴ随温度升高而增加的速率略高于２０１６年的原因之一㊂３．２．２㊀饱和水气压差与土壤水分对蒸散的影响饱和水汽压差（ＶＰＤ）是反映空气对水分的需求能力［３９］，ＶＰＤ通过影响冠层导度ｇｃ，从而影响生态系统的蒸散［３１］㊂本研究ＥＴ均随ＶＰＤ的增加而呈直线上升趋势（图７），这与已报道的一些研究结果类似［３９⁃４０］㊂然而，２０１７年拟合直线的斜率为２．６４明显高于２０１６年的１．４６，说明２０１７年ＥＴ随ＶＰＤ的增加而上升的速率更快，进而导致在相同ＶＰＤ条件下，２０１７年的蒸散量高于２０１６㊂低的ＶＰＤ通常可降低大气蒸散需求，而高ＶＰＤ表征空气干燥，可促进土壤蒸发和植被蒸腾［５］㊂本研究ＶＰＤ变化范围在０．０５－１．６９ｋＰａ之间，明显低于已报道的其他㊂草地生态系统２－５ｋＰａ的变动范围［４，４１］，这可能是导致本研究ＥＴ对ＶＰＤ变化响应敏感的原因之一图７㊀２０１６和２０１７年退化草甸蒸散量（ＥＴ）与饱和水汽压差（ＶＰＤ）和５ｃｍ土壤含水量（ＳＷＣ５）的关系Ｆｉｇ．７㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｂｅｔｗｅｅｎｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）ａｎｄｖａｐｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｆｉｃｉｔ（ＶＰＤ），ｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｔ５ｃｍｄｅｐｔｈ（ＳＷＣ５）ｉｎｄｅｇｒａｄｅｄｍｅａｄｏｗｆｏｒ２０１６ａｎｄ２０１７ＥＴ与ＶＰＤ：２０１６年：ｙ＝１．４６ｘ＋０．３６（Ｒ２＝０．８２）（Ｐ＜０．０１）；２０１７年ｙ＝２．６４ｘ＋０．０９（Ｒ２＝０．９２）（Ｐ＜０．０１）；ＥＴ与ＳＷＣ５：２０１６年ｙ＝３１．７３ｘ２＋１８．０６ｘ－０．７５（Ｒ２＝０．８３）（Ｐ＜０．０１）；２０１７年ｙ＝－５５．１６ｘ２＋２６．３６ｘ－１．０３（Ｒ２＝０．８４）（Ｐ＜０．０１）土壤水分是土壤蒸发和植物蒸腾的直接来源，是影响陆地生态系统ＥＴ的关键因子［２８］㊂高寒草甸的根系主要分布在０１０ｃｍ深度的表层土壤［５］，因此生态系统的ＥＴ与５ｃｍ的土壤含水量（ＳＷＣ５）密切相关㊂当ＳＷＣ５低于０．２５ｍ３／ｍ３，两年ＥＴ随ＳＷＣ５的升高而增加，当高于０．２５ｍ３／ｍ３时，ＥＴ随ＳＷＣ５的升高呈平稳（２０１６年）或下降（２０１７年）趋势（图７），这与已报道的一些草地研究结果类似［２８，４２］㊂通常，当土壤水分受限时，ＥＴ随土壤湿度的升高而增加，而当土壤水分不受限时，ＥＴ随土壤水分升高的响应不敏感或呈下降趋势［２８］㊂由于２０１７年ＳＷＣ５最高值出现在９月（图２），而该时期驱动蒸散的净辐射和温度远低于７－８月的值（图２），可能是导致２０１７年的蒸散随ＳＷＣ５的上升而降低的原因㊂３．２．３㊀环境因子综合作用对蒸散的影响为深入探讨环境因子对ＥＴ的影响，对ＥＴ与主要环境因子（Ｒｎ㊁Ｔａ㊁ＳＷＣ５㊁ＶＰＤ）进行逐步回归分析㊂由相关系数（表５）可知，该生态系统ＥＴ与上述环境因子均呈极显著相关，其中Ｒｎ和Ｔａ相关性最高㊂２０１６和２０１７年回归方程分别为：ＥＴ＝０．６３９Ｒｎ＋０．２９１Ｔａ＋０．０９２ＳＷＣ５－０．０４６（Ｒ２＝０．８６６，Ｐ＝０．００１）；ＥＴ＝０．５３２Ｒｎ＋０．４３９Ｔａ＋０．３５３（Ｒ２＝０．７８７，Ｐ＝０．０００），表明２０１６年Ｒｎ对ＥＴ的影响最大，其次是Ｔａ和ＳＷＣ５；而２０１７年ＥＴ主要受Ｒｎ和Ｔａ的影响㊂由此可见，该生态系统的ＥＴ变化主要受Ｒｎ和Ｔａ的控制㊂３．３㊀冠层导度ｇｃ和解耦系数Ω对蒸散的影响冠层导度（ｇｃ）是影响蒸散的重要因子，其变化受ＬＡＩ㊁ＳＷＣ㊁ＶＰＤ等环境因子的影响，通常ＥＴ随ｇｃ的升高而增加［４３］㊂为评价ｇｃ对ＥＴ的影响，本研究计算了４个时段晴天条件下［３０］（晴空指数大于０．７）的ｇｃ日变化。

高寒草甸非生长季土壤表层水汽传输阻抗的变化特征和水热驱动

高寒草甸非生长季土壤表层水汽传输阻抗的变化特征和水热驱动张法伟;王军邦;林丽;李以康;郭小伟;曹广民【摘要】Soil surface resistance to vapor transfer is crucial for accurately estimating regional evapotranspiration while the studies of how to quantify the relationship between the soil surface resistance and soil temperature and soil moisture are still lack in alpine region.The dataset of soil evaporation measured by the eddy covariance technique over an alpine meadow during non-growing season (November to following April) in 2014 and 2015 were analyzed.The daytime (9:00-18:00) soil surface resistance was deduced from the theoretical Penman-Monteith formula of soil evaporation and the correlation with the 5cm soil temperature and5cm soil volumetric water content was studied.The results showed that diurnal pattern of soil surface resistance was unimodal with a peak occurring at about 15:00.The response of diurnal soil surface resistance to the 5cm soil temperature could be described as a power function with an optimum soil temperature of-4.25℃(R2=0.38,P＜0.01,N=l15).The diurnal soil surface resistance negatively correlated exponentially with the 5cm soil volumetric water content (R2=0.12,P＜0.01,N=1 15).There was no evident seasonal variation in daily soil surface resistance.The relationship between daily soil surface resistance and the 5cm soil temperature (R2=0.69,P＜0.01,N=10) and the 5cm soil volumetric water content (R2=0.27,P＜0.01,N=10) could both be depicted by exponential equation.Correlationanalysis revealed that diurnal and daily soil evaporation was mainly governed by incident solar radiation (R2＞0.50,P＜0.01).These finding suggested that the soil surface resistance during non-growing season in the alpine meadow was much more controlled by soil temperature,rather than soil moisture.%土壤表层水汽传输阻抗是估算区域蒸散的关键参数之一,但其与土壤水热参数的数量关系的研究在高寒系统中十分薄弱.利用涡度相关系统观测的2014/2015年度高寒草甸非植被生长季(11月-翌年4月)的土壤蒸发数据,基于Penman-Monteith方程反推得出非生长季土壤表层阻抗的昼(9:00-18:00)变化特征,并研究其与土壤5cm温度和土壤5cm含水量的关系.结果表明,非生长季土壤表层阻抗表现出单峰型日变化特征,其最大值一般出现在15:00前后.逐时土壤表层阻抗与土壤5cm温度呈极显著幂函数阈值关系(R2=0.38,P＜0.01,N=115),即土壤温度为-4.25℃时土壤表层阻抗最大;与土壤5cm含水量呈极显著指数负相关(R2=0.12,P＜0.01,N=115).非生长季逐日土壤表层阻抗的变化无明显季节规律,与土壤5cm温度(R2=0.69,P＜0.01,N=10)和土壤5cm含水量(R2=0.27,P＜0.01,N=10)均表现为极显著指数负相关.相关分析表明,非生长季土壤蒸发主要受太阳总辐射(R2＞0.50,P＜0.01)的控制.研究结果表明土壤温度而非土壤含水量主导着高寒草甸非生长季土壤表层阻抗的变化.【期刊名称】《中国农业气象》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】8页(P96-103)【关键词】土壤表层阻抗;空气动力学阻抗;Penman-Monteith方程;涡度相关;土壤蒸发【作者】张法伟;王军邦;林丽;李以康;郭小伟;曹广民【作者单位】中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室,西宁810001;中国科学院大学,北京100049;中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京100101;中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室,西宁810001;中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室,西宁810001;中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室,西宁810001;中国科学院西北高原生物研究所高原生物适应与进化重点实验室,西宁810001【正文语种】中文蒸散（植被蒸腾与土壤蒸发之和，ET）是陆地生态系统水文过程的主要组成部分，影响着区域的能量循环和水分收支，准确认识ET对区域水资源的合理利用[1-2]、生态系统稳定性[3-4]和生产服务功能[5-6]具有重要理论和实际意义。

高寒草甸覆盖变化下土壤水分动态变化研究的开题报告

高寒草甸覆盖变化下土壤水分动态变化研究的开题报告
题目：高寒草甸覆盖变化下土壤水分动态变化研究
研究背景和意义：高寒草甸是高山干旱区的重要生态系统，在全球生态环境保护中具有重要的地位。

然而，随着全球气候变暖和人类活动的影响，高寒草甸的生态系
统面临着严重的威胁。

不良的人类活动会导致草原退化，而全球气候变暖会导致高寒
草甸降水量变化，从而影响草地植被生长和土壤水分动态。

因此，研究高寒草地水分
动态变化对于草地生态环境的保护具有重要的意义。

研究内容和目标：本研究旨在探讨高寒草甸不同覆盖度下土壤水分动态变化的规律与机理，及其对草甸生态系统的影响。

具体研究内容如下：
1. 采样与分析：在高寒草甸不同覆盖度下，分别选取不同深度的土壤样品进行采集，分析土壤含水量的变化。

2. 数据处理：通过分析采样数据，比较不同覆盖度下土壤含水量的动态变化规律，探讨草甸生态系统中植被变化对土壤水分动态的影响。

3. 结果分析：通过对采集数据进行统计学分析，得出不同覆盖度下土壤水分动态变化的规律，并对草甸生态系统的稳定性和持续性进行评估。

预期成果和贡献：本研究预期能够揭示高寒草甸不同覆盖度下土壤水分动态变化的规律和机理，并对高寒草甸生态系统的保护和管理提出建议，为草甸生态环境的保
护和可持续发展提供理论基础和实践参考。

退耕典型草地土壤饱和导水率及其影响因素研究

退耕典型草地土壤饱和导水率及其影响因素研究退耕典型草地土壤饱和导水率及其影响因素研究王子龙;赵勇钢;赵世伟;黄菁华;杜璨;尚应妮【期刊名称】《草地学报》【年(卷),期】2016(024)006【摘要】土壤饱和导水率Ks(soil saturated hydraulic conductivity)反映土壤水分入渗能力,是重要的水力参数.通过对云雾山典型草原区不同年限退耕地0～40 cm土层的土壤饱和导水率进行测定,并对土壤饱和导水率及其影响因子进行了方差和通径分析.研究表明:退耕过程有利于提高土壤饱和导水率,退耕第3-22年,饱和导水率从4.16 mm· min-1增加到6.74 mm· min-1,提高了61.9％.在这一阶段0～40 cm土层土壤团聚体稳定性整体得到改善,其中20～40 cm土层土壤团聚体稳定性改善更为明显.退耕开始阶段(3年)土壤有机质含量下降至最低,仅为17.79 g· kg-1,随后有机质迅速积累,到退耕24年时含量达52.49 g· kg-1,增加了195.1％.土壤水稳性大团聚体含量和有机质含量是影响饱和导水率的主要因素,水稳性团聚体直接作用更显著,有机质间接作用更显著.每增加1个单位水稳性大团聚体含量,饱和导水率提高2.4％,而土壤有机质含量增加1个单位,土壤饱和导水率只提高1.2％.%Soil saturated hydraulic conductivity is an important parameter to reflect the infiltration capacity of soil water.In this study,the soil saturated hydraulic conductivity (0～40 cm) and its influencing factors in typical grassland of farmland conversion in the Yunwu Mountain were investigated by field investigation and laboratory test.The variation of soil saturated hydraulic conductivity was revealed through variance analysis and path analysis.Research showed that the。

青海三江源区高寒植被地表反照率变化及其辐射温度效应

青海三江源区高寒植被地表反照率变化及其辐射温度效应朱躲萍;叶辉;王军邦;赵烜岚;左婵;芦光新;张法伟;李英年【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2022(42)14【摘要】地表反照率是影响地表辐射收支与能量平衡的重要地表物理参数,是区域和全球气候变化研究中的一个关键要素。

以三江源为案例区,基于2001—2018年生长季(6—8月)中分辨率成像光谱仪(MODIS)地表反照率(MCD43C3)产品,以及同期气候和植被指数数据,应用随机森林回归算法量化植被和气候对地表反照率时空变化的影响分析了土地利用/覆被变化导致的地表辐射特性参数(地表反照率)的改变引起的辐射温度效应。

结果表明:三江源区域生长季地表反照率在空间上呈自东南向西北递增的特征,其均值为(0.163±0.027),集中分布在0.12—0.18。

长江源园区、黄河源园区以及澜沧江源园区地表反照率差异较大,分别是(0.177±0.036)、(0.153±0.037)和(0.156±0.002)。

从年际变化来看,研究区地表反照率以每10年(0.152±0.763)%速率不显著下降(P=0.47),但其变化趋势存在明显空间分异,其中显著减少(增加)的区域占8.4%(1.9%),长江源园区、黄河源园区以及澜沧江源园区以不同速率下降,分别为每10年下降(0.078±0.900)%、(0.215±0.740)%、(0.152±0.450)%。

三江源地表反照率时空变化受气候和植被因子双重影响,而植被因子是主导因子。

在气候因子中,最高气温对地表反照率年际变化的影响最大,其次是降水,影响最小的是最低气温。

生长季地表反照率变化的辐射温度效应总体上表现为辐射增温效应,值为(0.11±0.42)℃,空间上既有增温效应,也有降温效应。

植被覆盖度、地表反照率与辐射温度效应间为正反馈,生长季草地覆盖度增加(降低),地表反照率减少(增加)引起辐射温增(降温)效应。