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基于茎流-蒸渗仪法的荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征

本站小编 Free考研考试/2022-01-01

马龙龙, 杜灵通,*, 丹杨, 王乐, 乔成龙, 吴宏玥宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室, 银川 750021; 宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室, 银川 750021

Characteristics of evapotranspiration in planted shrub communities in desert steppe zone based on sap flow and lysimeter methods

Long-Long MA, Ling-Tong DU,*, Yang DAN, Le WANG, Cheng-Long QIAO, Hong-Yue WUBreeding Base for State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; and Key Laboratory for Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystem in Northwest China of Ministry of Education, Ningxia University, Yinchuan 750021, China

通讯作者: *dult80@qq.com

编委: 李胜功
责任编辑: 赵航
收稿日期:2020-04-15接受日期:2020-04-29网络出版日期:2020-08-20
基金资助:国家自然科学基金(41967027)
国家自然科学基金(41661003)
宁夏优秀人才支持计划(RQ0012)
中国科学院“西部之光”人才培养引进计划(XAB2017AW01)
中国科学院“西部之光”人才培养引进计划(NXYLXK2017B06)


Corresponding authors: *dult80@qq.com
Received:2020-04-15Accepted:2020-04-29Online:2020-08-20
Fund supported: National Natural Science Foundation of China(41967027)
National Natural Science Foundation of China(41661003)
Ningxia Excellent Talents Support Program(RQ0012)
“Light of West China” Program of Chinese Academy of Sciences(XAB2017AW01)
Project of First-Class Discipline Construction (Ecology) for Ningxia Higher Education(NXYLXK2017B06)


摘要
中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。
关键词: 荒漠草原带;人工灌丛;蒸腾;水循环;中间锦鸡儿

Abstract
Aims Caragana liouana has been widely planted in northwest China for ecological restoration which has induced the planted shrub landscape in the desert steppe zone and changed the structure and function of the original ecosystem. These plantations would affect the water vapor interactions between land surface and atmosphere eventually. Therefore, studying the evapotranspiration characteristics of the planted shrub communities in the desert steppe zone is significant for us to understand its ecohydrological mechanism and guide local ecological restoration.
Methods The transpiration of shrubs and the evapotranspiration under shrub canopy in the desert steppe zone in Yanchi County, Ningxia, were measured by a coupled method of sap flow sensors and lysimeter from May to August in 2018. The effects of environmental factors on the evapotranspiration of the planted shrub communities were analyzed by path analysis.
Important findings (1) The evapotranspiration obtained by the coupled method of sap flow sensors and lysimeter was consistent with the estimations based on the water balance method and the eddy covariance method. Thus, the coupled method of sap flow and lysimeter can be used to measure the evapotranspiration and its components of the planted shrub communities in the desert steppe zone. (2) The diurnal variations of transpiration rate of shrubs and the evapotranspiration rate under shrub canopy were consistent with each other, and both presented an obvious single peak at noon. The evapotranspiration of the planted shrub communities mainly occurred in day time. However, the time of the maximum transpiration rate of shrubs was 1 h later than that of the maximum evapotranspiration rate under shrub canopy. (3) The cumulative transpiration of shrubs was 83.6 mm, the daily average transpiration was 0.7 mm·d-1, and the series curve of daily transpiration had a parabolic shape from May to August. The cumulative evapotranspiration under shrub canopy was 182.5 mm, and the daily average evapotranspiration was 1.5 mm·d-1 during the same period. The evapotranspiration under shrub canopy was higher than the transpiration of shrubs. It can be concluded that the water consumption in the planted shrub communities is mainly caused by evapotranspiration under shrub canopy. (4) The total evapotranspiration of the planted shrub communities from May to August was 266.1 mm, and the total precipitation in the same period was 222.6 mm. Therefore, the water balance in the planted shrub communities was in deficit. (5) Net radiation is the most important and direct driving factor that affected evapotranspiration of the planted shrub communities, and it coupled other environmental factors to drive the process of evapotranspiration. Therefore, the water deficit in the planted shrub communities encroaching desert steppe zone should be paid attention in ecological restoration and reconstruction.
Keywords:desert steppe zone;planted shrubs community;transpiration;water cycle;Caragana liouana


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引用本文
马龙龙, 杜灵通, 丹杨, 王乐, 乔成龙, 吴宏玥. 基于茎流-蒸渗仪法的荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征. 植物生态学报, 2020, 44(8): 807-818. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0104
MA Long-Long, DU Ling-Tong, DAN Yang, WANG Le, QIAO Cheng-Long, WU Hong-Yue. Characteristics of evapotranspiration in planted shrub communities in desert steppe zone based on sap flow and lysimeter methods. Chinese Journal of Plant Ecology, 2020, 44(8): 807-818. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0104


蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义。每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用。近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020)。宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015)。已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018)。因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义。

近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012)。祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够。茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合。因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原。试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初。样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落。试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏。地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构。样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮。

1.2 研究方法

1.2.1 试验设计

由于盐池荒漠草原带人工灌丛群落有两个明显的层片结构, 其样地群落尺度的蒸散可分割为灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾)两个组分, 为科学合理测定样地群落尺度的蒸散及组分来源, 本研究设计了茎流+蒸渗仪的人工灌丛群落蒸散观测体系(图1), 其中包裹式茎流仪测定上层片的灌木蒸腾, 蒸渗仪测定下层片的地被层植物蒸腾及土壤蒸发。由于样地各物种的共同生长季在4月中旬至9月下旬, 为顾及各蒸散水分来源的一致性, 对2018年5-8月期间的人工灌丛群落蒸散进行了观测。由于中间锦鸡儿簇状丛生和多分枝的生物学特性, 观测其蒸腾的难度较大, 只能按照一定的抽样规则从样地茎枝中选出一部分个体进行茎流观测, 再将枝干尺度的茎流扩展到样地尺度的灌木蒸腾(见1.2.2)。为此, 2018年4月19日在样地中设置20 m × 20 m的样方, 采用3种株型加3种枝型的分层抽样法对中间锦鸡儿进行生物学形态特性调查(郑琪琪, 2019), 样地内中间锦鸡儿按冠幅直径可划分大株(>2 m) 8株、中株(1-2 m) 9株和小株(<1 m) 10株, 每株平均34个茎枝, 小、中、大3种枝型的平均枝径为0.548、0.920和1.620 cm。茎流仪测量的是被包裹茎枝的蒸腾, 在枝干尺度上, 茎枝蒸腾强弱与枝型(枝径大小和枝端叶片数量)密切相关, 而与株型关系不大。因此, 根据3种枝型特征和包裹式茎流仪(Flow 32-1K, Dynamax, Houston, USA)可提供的探头型号, 在每种枝型中各选择2枝径粗接近平均枝径、通直圆满、叶片分布适中、具有代表性的茎枝进行观测, 传感器规格及茎枝基本特征见表1。利用数据采集器(CR1000, CSI, Logan, USA)将中间锦鸡儿茎流引起的传感器电流变化信号以5 min为间隔进行采集并存储, 之后利用Dynamax公司提供的算法, 结合茎枝参数进行茎流速率计算。在中间锦鸡儿灌丛行带间1/2处取原位土柱, 安置直径300 mm、深150 mm的微型蒸渗仪, 数据采集时间为30 min, 测量精度为0.07 mm, 用于测定丛下蒸散。

图1

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图1人工灌丛群落蒸散观测示意图。

Fig. 1Evapotranspiration of a planted shrub community and its measurement



Table 1
表1
表1茎流传感器探头型号及对应茎枝参数
Table 1Stem flow sensor types and corresponding parameters of measured stem
植物类型
Plant type
茎枝编号
Stem number
探头型号
Sensor model
枝径
Diameter of stem (cm)
茎枝截面积
Horizontal area
(cm2)
中间锦鸡儿
Caragana
liouana
枝-1 Stem-1SGA5-WS0.5020.198
枝-2 Stem-2SGA5-WS0.5210.213
枝-3 Stem-3SGB9-WS1.1240.990
枝-4 Stem-4SGB9-WS1.0100.801
枝-5 Stem-5SGB16-WS1.6802.217
枝-6 Stem-6SGB16-WS1.6402.112

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1.2.2 茎流-蒸渗仪法的人工灌丛群落蒸散测定

1.2.2.1 茎流向灌木蒸腾转换 由于中间锦鸡儿簇状丛生和多分枝的生物学特性, 有限茎枝的茎流测试无法真实反映样地群落水平上的灌木蒸腾。而近年来发展出的以枝径横截面积为扩展基础的尺度提升方法(Ji et al., 2016; 段利民等, 2018), 可将中间锦鸡儿的茎流观测转换为样地群落的灌木蒸腾, 公式如下:

$T{\text{ = }}\sum\limits_{i = 1}^n {\frac{{({A_p}/{A_i}) \times [(1000 \times {F_i})/(\rho \times {A_1})]}}{n}}$
式中, Ap为样方内枝径横截面积总和(m2); Ai为安装

茎流计的茎枝i的枝径横截面(m2); A1为样方面积(m2); Fi为茎枝i的茎流量(kg·d-1); ρ为水的密度(kg·m-3); n为标准茎枝的数量。

1.2.2.2 丛下蒸散测定 微型蒸渗仪测定人工灌丛群落下层片的草本植物蒸腾和土壤蒸发, 由于试验区降水量少, 加之地形平坦, 砂质土壤, 一般不产生径流, 故不考虑地表径流的影响, 根据水量平衡原理, 丛下蒸散计算公式如下(王韦娜等, 2019):

$ET_{under} = ?S + P - Q$
式中, ETunder为丛下蒸散; ?S为蒸渗仪内储水量变化; P为降水量; Q为渗漏量。

1.2.2.3 人工灌丛群落蒸散计算 荒漠草原带人工灌丛群落蒸散由灌木蒸腾和丛下蒸散组成(图1), 公式如下:

$ET = T + ET_{under}$
式中, ET为人工灌丛群落蒸散; ETunder为微型蒸渗仪测定的丛下蒸散; T为灌木蒸腾。

1.2.3 蒸散精度验证方法

1.2.3.1 试验期间群落蒸散总量验证方法 利用水量平衡法计算2018年5-8月间样地的群落蒸散总量, 并与茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散总量对比, 计算绝对误差和相对误差两个指标进行验证。水量平衡法根据样地区域内水量的收入和支出差额来间接推算群落蒸散总量, 公式如下(屈艳萍等, 2014):

$ET = I + P + W - D - ?W$
$?W = (t_0 - t_1) × h$
式中, ET为时段t0t1内的群落蒸散总量(mm); P为降水量(mm); I为灌水量, 本试验样地无人工灌溉; W是地下水补给量; D为深层渗漏量; 由于样地所在缓坡丘陵梁地的地下水位埋深超过6 m (朱林等, 2014), 故忽略WD; ?W为时段t0t1内土壤含水量的变化(mm); t0t1分别为时段初、末的体积含水量(%); h为水量平衡计算深度。

1.2.3.2 群落日蒸散精度验证方法 以开路涡度相关系统观测的样地群落日蒸散为基础, 利用平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)两个指标, 对茎流-蒸渗仪法获取的群落日蒸散进行精度验证。涡度相关是直接测定大气与植物群落气体交换通量(包括蒸散)的通用方法(Wilson et al., 2002), 本样地的开路式涡度相关系统安装在气体通量主风向源区上空, 由红外气体分析仪(LI-7500A, LI-COR, Lincoln, USA)和三维超声风速仪(WindMaster Pro, Gill, Lymington, UK)组成, 架设高度为3 m, 数据采样频率为10 Hz。利用EddyPro软件对原始数据进行异常剔除、坐标旋转和空气密度效应(WPL)订正等处理(刘晨峰等, 2009), 获得人工灌丛样地群落尺度的日蒸散。

1.2.4 影响蒸散的环境因子分析方法

1.2.4.1 环境因子测定 安装在2 m高度的气象站(Vantage Pro 2, DAVIS, Lawrenceville, USA)获取同期气温、风速等气象要素, 观测时间间隔为1 h; 用自动雨量筒(TE525MM-L, Texas Electronics, Dallas, USA), 空气温湿度传感器(HMP45C, CSI, Logan, USA), 辐射传感器(CNR-4, Kipp & zonen, Delft, Netherlands), 土壤湿度传感器(SM150, Delta-T, Cambridge, UK), 土壤温度传感器(107-L, CSI, Logan, USA)采集样地的降水量、空气温度、空气相对湿度、太阳辐射、土壤体积含水量和土壤温度等气象环境要素, 传感器信号由数据采集器(CR1000, CSI, Logan, USA)记录, 数据采集间隔为5 min。

1.2.4.2 通径分析 通径分析是通过将自变量与因变量之间的相关系数分解为直接作用和间接作用, 来研究变量间的相互关系以及自变量对因变量的作 用方式与程度(蔡甲冰等, 2011), 不受自变量间度量单位和变异程度的影响(许婧璟等, 2018), 因此本文利用通径分析法确定环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响程度。

2 结果和分析

2.1 茎流-蒸渗仪法测定蒸散的精度验证

茎流-蒸渗仪法测得2018年5-8月人工灌丛群落的蒸散总量为266.1 mm, 而水量平衡法测得的群落蒸散总量为298.2 mm, 茎流-蒸渗仪法测得的蒸散低于水量平衡法测得的蒸散总量, 两者的绝对误差为32.1 mm, 相对误差为10.8% (表2), 总体来说, 茎流-蒸渗仪法与水量平衡法计算结果具有较好的一致性, 说明茎流-蒸渗仪法能够适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散总量的测定。

Table 2
表2
表2茎流-蒸渗仪法和水量平衡法测定的人工灌丛群落5-8月蒸散总量对比
Table 2Comparison of total evapotranspiration of a planted shrub communities measured by sap flow-lysimeter method and by water balance method from May to August
茎流-蒸渗仪 Sap flow-lysimeter method (mm)水量平衡法 Water balance method (mm)绝对误差
Absolute error (mm)
相对误差
Relative error (%)
丛下蒸散
ET under shrub canopy
灌木蒸腾
Transpiration of shrub
群落蒸散
Total ET of community
降水
Precipitation
土壤含水量变化
?W
群落蒸散
Total ET of community
182.583.6266.1222.675.6298.232.110.8
ET, evapotranspiration; ?W, change of soil water content.

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利用5月1日到8月9日涡度相关系统观测的日蒸散数据(10日后仪器故障), 对茎流-蒸渗仪法日蒸散进行精度验证(图2)?晴天条件下, 茎流-蒸渗仪日蒸散与涡度相关日蒸散显著相关(p < 0.001), 茎流-蒸渗仪所测的日蒸散的MAE为0.65 mm·d-1, RMSE为0.73 mm·d-1, 且靠近1:1线, 这表明该方法所测日蒸散精度较高?雨天条件下, 尽管两种蒸散也显著相关(p < 0.01), 但MAERMSE较大, 由于空气水汽湍流复杂, 雨水滴落或浸湿红外气体分析仪探头, 会造成涡度相关系统的蒸散观测误差较大(刘晨峰等, 2009), 大多数研究中将雨天涡度数据剔除(Soubie et al., 2016), 这可能是导致雨天日蒸散精度验证效果不理想的原因?

图2

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图2茎流-微型蒸渗仪法与涡度相关法所测日蒸散对比。

Fig. 2Comparison of daily evapotranspiration measured by sap flow-lysimeter method and eddy covariance method.



2.2 灌木蒸腾和丛下蒸散的日内动态

选取2018年5-8月所有晴天条件下的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率数据, 并计算日内0.5 h间隔的平均值, 绘制出荒漠草原带人工灌丛群落的灌木蒸腾与丛下蒸散日变化曲线(图3A3B)。可以看出, 灌木蒸腾和丛下蒸散日变化特征接近, 都呈单峰曲线。灌木蒸腾速率在夜间接近0 mm·h-1, 日出后开始快速增长, 随着太阳辐射强度增强, 在06:30-10:30间增速最快。13:30灌木蒸腾速率达到顶峰(0.1 mm·h-1), 午后随着太阳辐射强度逐渐减弱, 灌木蒸腾速率也缓慢下降, 在17:00以后开始快速下降, 20:30以后基本完全停止。灌木蒸腾速率的日变化曲线形态较为光滑, 其中10:30-17:00间为日内蒸腾速率较高且较为稳定的时段, 但在午后13:30-14:00间有明显的下降, 可能与午间植物气孔关闭有关。

图3

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图3灌木蒸腾和丛下蒸散的日内变化。

Fig. 3Diurnal transpiration of shrubs and evapotranspiration under shrub canopy.



相比之下, 丛下蒸散速率的日变化曲线形态较为粗糙, 一方面与蒸渗仪的测量精度较低有关, 同时, 丛下蒸散对环境要素的短时波动敏感, 特别是降水事件结束后的初晴日, 因土壤蒸发量较大, 导致丛下蒸散常出现快速升高, 导致日变化曲线出现一些阶梯跳跃现象。丛下蒸散速率在06:30后开始快速增加, 在12:00达到最大值(0.2 mm·h-1), 午间持续3 h的高蒸散速率后, 从15:00开始逐渐下降, 在19:30降到低谷后, 开始缓慢变化, 直到凌晨左右接近于0 mm·h-1, 在00:00-06:30间, 丛下蒸散速率最低。

灌木蒸腾最大速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚约1 h, 同时灌木蒸腾的单峰曲线形态在高值区更宽阔, 而丛下蒸散则具有较尖的顶峰, 这是因为灌丛植被蒸腾和丛下蒸散的驱动过程不同。丛下蒸散主要由土壤蒸发构成, 在午间太阳辐射达到最大时, 土壤蒸发最强, 也导致丛下蒸散最高; 灌木蒸腾受植物生理活动控制, 水分交换响应缓慢, 与丛下蒸散相比有一定的滞后性。从累积曲线来看, 灌木蒸腾和丛下蒸散主要发生在日间, 夜间均很微弱(图3C3D), 以盐池夏季5-8月的平均日出时间06:00和日落时间20:00来累加, 灌木蒸腾在日间的平均累计量为0.8 mm, 占单日总量的98.8%, 丛下蒸散在日间的平均累计量为1.9 mm, 占单日总量的94.2%。

2.3 灌木蒸腾和丛下蒸散的季节变化

将0.5 h尺度的灌木蒸腾和丛下蒸散数据以日尺度进行累加计算, 绘制出二者在5-8月的季节变化曲线(图4A4B)。灌木蒸腾在5-8月耗水83.6 mm, 单日灌木蒸腾在0.0-2.0 mm·d-1之间, 平均为0.7 mm·d-1。随着天气阴晴状态不同, 灌木蒸腾变化较大, 在5-8月呈抛物线状, 6和7月的日平均蒸腾为0.8 mm·d-1, 高于5和8月的日平均值。同期的丛下蒸散为182.5 mm, 单日丛下蒸散在0.0-6.2 mm·d-1, 平均为1.5 mm·d-1。5-8月的丛下蒸散明显高于灌木蒸腾, 可见荒漠草原带人工灌丛群落的整体水分消耗依然主要由丛下蒸散引起。

图4

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图4灌木蒸腾、丛下蒸散与同期降水量、土壤含水量的季节动态。

Fig. 4Seasonal variation of transpiration of shrubs, evapotranspiration under shrub canopy, precipitation and soil water content.



不管灌木蒸腾还是丛下蒸散, 均明显受控于水分供应。人工灌丛的水分供应主要来自降水, 在每次降水事件之后土壤水分明显增加(图4C4D), 灌木蒸腾和丛下蒸散均跟随土壤水分供应增加而突然升高(图4A4B), 但灌木蒸腾对水分供应变化的响应明显滞后于丛下蒸散。如5月21日发生一次25.3 mm的强降水, 次日丛下蒸散便达到了6.2 mm, 但灌木蒸腾从次日开始逐渐增强, 直到5月30日达到1.9 mm的蒸腾最高峰(其中26日有次2.3 mm的弱降水事件)。降水事件之后, 随着人工灌丛群落的植被蒸腾和土壤蒸发的耗水, 土壤水分含量持续下降, 直至7%-10%的最低位。由于灌木蒸腾和丛下蒸散的驱动能量来自太阳辐射, 在阴雨天辐射微弱, 灌木蒸腾和丛下蒸散腾均下降至最低位。

2.4 观测期蒸散耗水及水分收支特征

在5-8月(含灌木和草本的共同生长季), 月平均灌木蒸腾为20.9 mm, 月平均丛下蒸散为45.6 mm, 丛下蒸散是人工灌丛群落的主要水分消耗方式, 约占总耗水的68.6%。从月尺度来看, 灌木蒸腾在6月达到最大, 为25.8 mm; 丛下蒸散在7月达到最大, 为55.7 mm; 随着丛下蒸散达到最大, 人工灌丛的群落蒸散也达到78.2 mm的年内最高(图5A)。从整个观测期来看, 人工灌丛总蒸散为266.1 mm, 而同期的总降水量为222.6 mm, 出现43.5 mm的水分收支亏缺。但是不同月份的水分收支特征不同, 其中水分收支亏缺最严重的是6月份, 达到27.7 mm; 5和7月份水分收支亏缺相对较低, 分别为11.5和13.0 mm, 而随着盐池年内丰水季的到来和各物种生长季中后期耗水的减少, 人工灌丛群落在8月出现了8.6 mm的水分收支盈余(图5B)。

图5

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图5观测期蒸散耗水和水分收支。

Fig. 5Evapotranspiration and water budget of the planted shrub communities in the observation period. ET, evapotranspiration; T, transpiration.



2.5 环境因子对蒸散的影响

利用通径分析法研究了气象、土壤等环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。由表3中的直接通径系数可以看出, 对蒸散直接影响最大的是净辐射, 通径系数为0.619; 土壤含水量、风速、气温和空气相对湿度对蒸散的直接通径系数分别为0.312、-0.253、0.163和0.188, 对蒸散的影响依次减弱; 其中风速的通径系数为负值, 为负向直接作用, 其他因子均为正向直接作用。由各因子的间接通径系数可知, 土壤含水量与蒸散的间接通径系数总和为0.145, 其贡献主要来自土壤含水量与净辐射的间接通径系数(0.141), 说明净辐射通过间接影响土壤含水量进而对蒸散产生影响; 而空气相对湿度与蒸散的间接通径系数总和为-0.217, 其贡献也主要来自空气相对湿度与净辐射的间接通径系数-0.225, 这一结果得出净辐射通过间接影响空气相对湿度进而对蒸散产生负向影响。直接通径系数和间接通径系数的综合分析表明, 净辐射是驱动人工灌丛群落蒸散的最主要因素, 且能够通过间接作用影响其他环境因子, 进而对蒸散产生综合影响。

Table 3
表3
表3蒸散与环境因子的通径分析
Table 3Path analysis among evapotranspiration and environmental factors
直接通径系数
Direct path
coefficient
间接通径系数(间接作用) Indirect path coefficient (Indirect effect)
总和
Total
净辐射
Net radiation
风速
Wind speed
土壤含水量
Soil water content
空气相对湿度
Air relative humidity
气温
Air temperature
净辐射
Net radiation
0.6190.081--0.0030.071-0.0680.081
风速
Wind speed
-0.253-0.0770.006--0.063-0.0200.000
土壤含水量
Soil water content
0.3120.1450.1410.051-0.004-0.051
空气相对湿度
Air relative humidity
0.188-0.217-0.2250.0270.007--0.026
气温
Air temperature
0.1630.1800.3060.001-0.097-0.030-

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3 讨论

茎流-蒸渗仪法可以测量出人工灌丛的灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾), 开展群落蒸散特征研究, 但包裹式茎流仪和蒸渗仪协同观测时, 两种仪器在物理原理、测量精度和时间响应敏感性等方面存在差异, 故试验观测精度至关重要。前人对不同蒸散观测方法间的精度有一些对比分析, Mac Nish等(2000)对比了水量平衡法和茎流法测定的蒸散, 指出两种结果具有较好的一致性; 屈艳萍等(2014)得出茎流-蒸渗仪法测定的新疆杨蒸发蒸腾与水量平衡法结果间的相对误差在±15%之内。本研究的案例得出, 茎流-蒸渗仪法和水量平衡法的蒸散测定结果相对误差为10.8%; 晴天状态下的日蒸散与涡度相关观测结果一致, 总体精度较高。同时, 茎流-蒸渗仪法的优势在于能获取人工灌丛群落蒸散的组分来源, 有助于理解温性荒漠草原生态系统向人工灌丛转变过程中的水文循环变化。当然, 由于人工灌丛群落蒸散及其组分的复杂性, 今后高精度的观测试验还需加强技术攻关, 称重式蒸渗仪的时间响应灵敏度较低, 是导致丛下蒸散日内曲线不光滑的原因之一, 提高蒸渗仪与包裹式茎流仪响应协同性是未来的一个技术难点。在利用茎流法进行灌木蒸腾耗水尺度提升研究时, 要在大面积的生物学调查基础之上确定合适的代表性茎枝进行测量, 不仅要考虑典型茎枝在整个灌丛群落中的代表性及大小分布(Kumagai et al., 2005; Huang et al., 2015), 而且要注意降水量、土壤含水量等因素的时空变异性对灌木蒸腾耗水的影响(王朗等, 2009)。

蒸散由植被蒸腾和土壤蒸发组成, 而盐池荒漠草原带人工灌丛群落中既有中间锦鸡儿灌木, 还有其他草本植物, 因此其植被蒸腾由灌木和草本两部分组成。然而, 严格拆分开土壤蒸发、灌木蒸腾和草本蒸腾的难度较大, 本研究将该人工灌丛群落蒸散分为灌木蒸腾和丛下蒸散, 其中在利用微型蒸渗仪测定丛下蒸散时, 蒸渗仪中取装原位土柱, 其口径内会生长一年生草本植物, 故所测丛下蒸散包括土壤蒸发和草本蒸腾。然而, 荒漠草原受人工种植中间锦鸡儿的影响, 在斑块和景观尺度上改变了草地生态系统的结构和功能, 使得资源分配出现斑块化和异质化(高琼和刘婷, 2015)。受有限的水资源和种间竞争的制约, 人工种植的中间锦鸡儿灌丛形成了特定的群落结构和空间分布格局(张璞进等, 2017), 导致草本植物退化严重, 仅在丛下零散稀疏分布, 5-8月间的盖度一般不超过10% (刘任涛等, 2014), 因此丛下蒸散中的草本蒸腾占比很小, 主要由土壤蒸发组成。

引起灌木蒸腾变化和差异的主要原因有植物生理生态过程和水分供应环境两方面。观测期间中间锦鸡儿灌木蒸腾的季节变化呈抛物线状特征, 这与其生理生态过程密切相关, 从5月开始, 中间锦鸡儿生出新梢, 叶片快速生长, 叶面积增大, 灌木蒸腾开始增强; 6、7月中间锦鸡儿生长旺盛, 碳累积和光合速率最快, 蒸腾耗水相对较高; 而从8月开始, 中间锦鸡儿进入生长后期, 蒸腾耗水逐渐下降(包永志等, 2019)。另外, 灌木蒸腾大小差异与水分供应环境有关。高浩等(2016)利用大型称重式蒸渗仪发现, 毛乌素沙地油蒿生长季日蒸腾平均值为0.83 mm·d-1; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1。本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异。

降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期。本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符。此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致。由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水。当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑。总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991)。由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意。

4 结论

宁夏盐池荒漠草原带人工灌丛群落的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化相似, 都呈单峰曲线, 群落单日蒸散主要发生在白天。2018年5-8月丛下蒸散明显大于灌木蒸腾, 荒漠草原人工种植灌木形成灌丛群落后, 水分消耗依然主要由丛下蒸散引起, 但由于灌木的进入, 增加了上层片灌木蒸腾耗水, 导致整个人工灌丛群落的总蒸散增大, 并高于同期总降水量。5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 直到8月份才出现水分收支盈余, 降水开始补给土壤储水, 这一现象在未来的生态恢复与重建中须引起重视。净辐射是影响蒸散的最主要驱动因素, 且能够通过间接作用影响其他环境因子, 进而对人工灌丛的蒸散产生综合影响。



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An investigation was carried out to compare the water-saving effects between the rhizospheric irrigation and drip irrigation in an ecological economic forest of red jujube in Xinjiang, China. The soil evaporation was monitored with micro-lysimeters made of PVC. The results showed that: (1) A micro-lysimeter with diameter of 12 cm and height of 15 cm could be used to well monitor the soil evaporation in the studied sites. (2) The soil water loss by evaporation in rhizospheric irrigation was about 50% of that in drip irrigation, and about 11% less than that in the tape-drip irrigation
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The spatio-temporal scaling effect of crop evapotranspiration (ET) is a scientific basis for efficient water using and water saving management. In this paper, the path analyses method was used to investigate the main impact factors and spatio-temporal effects of ET at different scale for winter wheat after reviving. The actual evapotranspiration (ETa) in plot was measured by weighing lysimeter and the areal latent water flux (LE) was monitored from the eddy covariance system in the agricultural field. The results showed that the scaling effects were significant for ET in space and time scale, and main impact factors were diverse for ETa and LE in whole day (24 hours) and daylight (7:00-18:00). For ETa in plot, main impact factors were the crop leaf area index (LAI) and net radiation (Rn) in whole day, the saturation vapour pressure deficit (VPD_7-18) and the LAI in daylight (7:00-18:00). Otherwise, for LE in area, Rn and crop height (H) were the main impact factors in whole day, the VPD_7-18 and H in daylight, respectively. In conclusion, the temporal scaling effect on ET was that the main impact factor was Rn for whole day and VPD for daylight. The spatial scaling effect on ET was that the ET in plot was sensitive to the crop LAI and the areal LE was related to the undersurface crop height.
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Aims Shrublands are widely distributed in the North China. Understanding species composition and community assembly of the shrublands has important implications for promoting vegetation restoration in this area. Community phylogenetic structure can reflect community assembly process. In the present study, we explored the distribution patterns, species composition and phylogenetic structure of major shrubland types from North China, and then analyzed the effects of temperature and precipitation on these patterns with the help of the WorldClim dataset.Methods A total 2 331 plots were setup to survey species composition and phylogenetic structure of major shrubland types in North China. A multiple stepwise regression was used to determine the effects of climatic factors on community phylogenetic structure, and a generalize linear model was used to test the interaction of environmental factors and formation types or vegetation types.Important findings A total of 570 woody species belonging to 207 genera from 75 families, together with 1 221 herb species belonging to 491 genera from 99 families were recorded during the investigation. Five vegetation types and 195 formation types were identified, and the major formation types were Ostryopsis davidiana formation, Vitex negundo var. heterophylla, Vitex negundo var. heterophylla + Hippophae rhamnoides and Hippophae rhamnoides formation. The species richness of herb layer was higher than that of shrub layer. The phylogenetic structure was over-dispersed for herb layer and was convergent for shrub layer. The phylogenetic structure differed remarkable among different vegetation types. The phylogenetic structures of both shrub and herb layers were significantly correlated with climatic factors, and the interaction of climate factors and vegetation types or formation types as well. Our results indicates that large scale variation of climatic factors regulate community phylogenetic structure of different layers in shrub community, and the effects depend on vegetation types and formation types.]]>
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Satellite data show increasing leaf area of vegetation due to direct (human land-use management) and indirect factors (climate change, CO2 fertilization, nitrogen deposition, recovery from natural disturbances, etc.). Among these, climate change and CO2 fertilization effect seem to be the dominant drivers. However, recent satellite data (2000-2017) reveal a greening pattern that is strikingly prominent in China and India, and overlapping with croplands world-wide. China alone accounts for 25% of the global net increase in leaf area with only 6.6% of global vegetated area. The greening in China is from forests (42%) and croplands (32%), but in India is mostly from croplands (82%) with minor contribution from forests (4.4%). China is engineering ambitious programs to conserve and expand forests with the goal of mitigating land degradation, air pollution and climate change. Food production in China and India has increased by over 35% since 2000 mostly due to increasing harvested area through multiple cropping facilitated by fertilizer use and surface/ground-water irrigation. Our results indicate that the direct factor is a key driver of the

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Mo BR, Cai GJ, Yang L, Lu J, Wang ZT, Dang HZ, Wang DF, Qi JL (2013). Soil water use and balance characteristics in mature forest land profile of Caragana korshinskii in semiarid loess area
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[ 莫保儒, 蔡国军, 杨磊, 芦娟, 王子婷, 党宏忠, 王多锋, 戚建莉 (2013). 半干旱黄土区成熟柠条林地土壤水分利用及平衡特征
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DOI:10.1126/science.1128845URLPMID:16931749 [本文引用: 1]
Water is a naturally circulating resource that is constantly recharged. Therefore, even though the stocks of water in natural and artificial reservoirs are helpful to increase the available water resources for human society, the flow of water should be the main focus in water resources assessments. The climate system puts an upper limit on the circulation rate of available renewable freshwater resources (RFWR). Although current global withdrawals are well below the upper limit, more than two billion people live in highly water-stressed areas because of the uneven distribution of RFWR in time and space. Climate change is expected to accelerate water cycles and thereby increase the available RFWR. This would slow down the increase of people living under water stress; however, changes in seasonal patterns and increasing probability of extreme events may offset this effect. Reducing current vulnerability will be the first step to prepare for such anticipated changes.

Piao SL, Wang XH, Park T, Chen C, Lian X, He Y, Bjerke JW, Chen AP, Ciais P, T?mmervik H, Nemani RR, Myneni RB (2020). Characteristics, drivers and feedbacks of global greening
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Song LL, Yin YH, Wu SH (2012). Advancements of the metrics of evapotranspiration
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DOI:10.11820/dlkxjz.2012.09.010URL [本文引用: 1]
Evapotranspiration (ET) is very important for water cycle, and is determinant for the estimation of water and heat transfer in the Soil-Plant-Atmosphere Continuum (SPAC). Quantitative estimation of ET is the base of appraising terrestrial NPP, water conservation valuation, regional water consumption, soil water transport and crop production. It is important for studies on global climate change. More and more ET models and associated measurements are being reported in the literature and used to develop, calibrate and test important ET process models. The ET data can be derived from a range of measurement systems including lysimeters, eddy covariance, Bowen ratio and sap flow. In addition, the satellite-based remote sensing and direct models (e.g. radiation- based models and combination models) can also been important methods to evaluate the ET. This paper distinguished the methods of ET evaluation into ET measuring and ET modeling, with outline of different types of ET models and ET measurements involving principles, merits and disadvantages. Key issues and development direction in ET were evaluated to provide a guide to evaluate accurately ET for other researches.
[ 宋璐璐, 尹云鹤, 吴绍洪 (2012). 蒸散发测定方法研究进展
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Wang L, Xu YD, Fu BJ, YH (2009). Landscape pattern and eco-hydrological process
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There is tight connection and interaction between landscape patterns and eco-hydrological processes, especially in the arid and semiarid regions. The complex interaction between them is one of the research frontiers. Scale, as an important impact factor on both of landscape patterns and ecohydrological processes, plays an important role in their relationship. Interaction mechanisms may be distinct in different scales. In this article, we reviewed the domestic and foreign research of landscape patterns and eco-hydrological processes in the semi-arid regions in different scales, including the patch scale, the slope scale and the watershed scale. We also discussed the interaction mechanisms, the main influential factors, the effects of disturbance, especially the human beings&prime; disturbance, and the main models. Finally,the problems, insufficiencies and tendency of the present studies are put forward, including further study in physical mechanism, recovery mechanism after disturbance and simulation models. At the same time, we should pay more attention to the interactions in the watershed scale and the scale conversion.
[ 王朗, 徐延达, 傅伯杰, 吕一河 (2009). 半干旱区景观格局与生态水文过程研究进展
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生态学报, 26, 3205-3213.]

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Yue GY, Zhao HL, Zhang TH, Yun JY, Niu L, He YH (2007). Characteristics of Caragana microphylla sap flow and water consumption under different weather conditions on Horqin sandy land of northeast China
Chinese Journal of Applied Ecology, 18, 2173-2178.

URLPMID:18163294 [本文引用: 1]
Employing heat balance Dynamax packaged sap flow measuring system and automatic weather recording system, the sap flow of artificial Caragana microphylla community on Horqin sandy land of northeast China was monitored consecutively in 2006, and the photosynthetically effective radiation, air temperature, relative humidity and wind velocity were measured synchronously. According to the manual records of weather conditions, four most representative weather conditions were gathered up to analyze the relationships of C. microphylla sap flow and its single branch water consumption with test meteorological factors. The results showed that under high air temperature and intense radiation on sunny days, the diurnal variation of C. microphylla sap flow appeared a broad peak curve, so as to adapt the circumstance of drought and water shortage via lower transpiration. The diurnal variations of sap flow and its dominant affecting factors differed with weather conditions, and photosynthetically effective radiation was always the dominant factor affecting the sap flow. The variation of the sap flow was the result of comprehensive effects of multi-meteorological factors, and the overall variation trend of water consumption of single branch was declined in the order of sunny days > cloudy days > windy days > rainy days, with the mean value being 459, 310, 281 and 193 mg x d(-1), respectively.
[ 岳广阳, 赵哈林, 张铜会, 云建英, 牛丽, 何玉惠 (2007). 不同天气条件下小叶锦鸡儿茎流及耗水特性
应用生态学报, 18, 2173-2178.]

PMID:18163294 [本文引用: 1]

Yue GY, Zhao HL, Zhang TH, Zhao XY, Zhao W, Niu L, Liu XP (2009). Estimation of transpiration in communities dominated by shrub Caragana microphylla
Chinese Journal of Plant Ecology, 33, 508-515.

DOI:10.3773/j.issn.1005-264x.2009.03.010URL [本文引用: 1]
Aims Our objectives were to develop an appropriate procedure for scaling up the sap flow from individual stems to the whole shrub and to the plot and to assess the utility of using sap flow gauges to determine the stand-level transpiration of shrub plantations in a semiarid sandy environment. Methods Sap flow rates of stems in a 15-year-old Caragana microphylla shrub in Horqin Sandy Land, China were measured using the stem heat balance techniques in June 2006 to determine transpiration of the C. microphylla plantation. The gauge-equipped stems, ranging in basal diameter from 0.4 to 1 cm, were selected on the basis of statistical analysis within the representative sampling plot for determining the “mean stem”. Synchronously, total leaf area of the plant was measured by the basal cross-sectional area method and the leaf area density (LAD) method. We took advantage of the sparse distribution of C. microphylla and the ease of directly measuring LAD for individual shrubs to create a new scaling method based on these direct LAD measurements for shrubs in the study plot. We extrapolated the measurements of water use by individual stems to determine the area-averaged transpiration of the shrubland. The method used for the extrapolation assumed that the transpiration of a shrub was proportional to its leaf area. Important findings We found daily differences of <14.3% between transpiration estimated with sap measurements and with a weighing lysimeter reference, suggesting that the scaling procedure can be used to provide reliable estimates of transpiration from the shrub C. microphylla in Horqin Sandy Land. ]]>
[ 岳广阳, 赵哈林, 张铜会, 赵学勇, 赵玮, 牛丽, 刘新平 (2009). 小叶锦鸡儿灌丛群落蒸腾耗水量估算方法
植物生态学报, 33, 508-515.]

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Zhang K, Kimball JS, Nemani RR, Running SW, Hong Y, Gourley JJ, Yu Z (2015). Vegetation greening and climate change promote multidecadal rises of global land evapotranspiration
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DOI:10.1038/srep15956URLPMID:26514110 [本文引用: 1]

Zhang PJ, Qing H, Zhang L, Xu YD, Mu L, Ye RH, Qiu X, Chang H, Shen HH, Yang J (2017). Population structure and spatial pattern of Caragana tibetica communities in Nei Mongol shrub-encroached grassland
Chinese Journal of Plant Ecology, 41, 165-174.

DOI:10.17521/cjpe.2015.0448URL [本文引用: 1]
Aims The community structure and function of the shrub-encroached grassland, as well as its formation mechanism, is one of hot scientific problems in vegetation science. The spatial pattern analysis is an important means for studying plant population interactions and the relationships between plant population and environment. The shrub-encroached grassland is one major vegetation type in Nei Mongol. Knowledge on the spatial pattern of shrub can improve our understanding on adaptive characteristics of shrub to steppe environment. Methods We chose Caragana tibetica encroached grassland distributed in Ordos City as research objects. The spatial position of each C. tibetica individual in 64 m × 64 m study plot was determined by a method of “three-distance location method”, and then the spatial pattern and intraspecific associations of C. tibetica individuals was analyzed with the point pattern analysis. Important findings The results showed that C. tibetica population was at the rising stage. The mature individuals showed a uniform distribution at the scale of less than 3.7 m, subsequently exhibiting a random distribution with an increased scale. The juvenile individuals showed an aggregation distribution at the scale of 0.3-20.4 m, but a uniform distribution at other scales. The dead C. tibetica individuals were distributed aggregately at the scale from 0.7 to 1.4 m, but randomly at other scales. An indistinctive positive association was found for live C. tibetica individuals to dead individuals at the scale of less than 9.9 m, but no associations was found between them at other scales. The mature individuals negatively interacted with juveniles at the scale of larger than 2.2 m, but unassociated at the other scales.]]>
[ 张璞进, 清华, 张雷, 徐延达, 木兰, 晔薷罕, 邱晓, 常虹, 沈海花, 杨劼 (2017). 内蒙古灌丛化草原毛刺锦鸡儿种群结构和空间分布格局
植物生态学报, 41, 165-174.]

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Zhang Q, Wang S, Wen XM, Nan YH, Zeng J (2012). An experimental study of land surface condense phenomenon and water budget characteristics over the Loess Plateau
Acta Meteorologica Sinica, 70, 128-135.

DOI:10.11676/qxxb2012.012URL [本文引用: 1]
The Chinese Loess Plateau is a unique area in the world, dominated by a semi arid climate with unusual land surface hydrology. The previous studies have paid little attention to the non precipitation land surface hydrological processes, such as dew formation, on the semi arid Loess Plateau. Therefore, it is important to improve our understanding of the micrometeorological conditions controlling dew formation and the main characteristics of the land surface water balance. Here, we have analysed the observation data on land surface processes, collected at the Dingxi observational station in the LOPEX experimental area, to investigate the relationships between dewfall (or frost) amount and micrometeorological conditions, the characteristics of the seasonal distribution of dewfall (frost) and the influence of precipitation and other weather conditions on dewfall (frost). The fractional contributions of precipitation, dewfall, fog and soil adsorbed water to the land surface water balance are also calculated. The differences between land surface evapotranspiration rates observed by the three methods (eddy covariance, large lysimeter and evaporation pan), and the balance between evapotranspiration and the total land surface water sources are discussed. The land surface water sources, without precipitation or evapotranspiration, jointly constitute a diurnal cycle known as “water respiration” on the land surface. It has been found that the amount of dewfall (frost) is influenced by micrometeorological conditions: a higher relative humidity of the atmosphere surface layer leads to greater dewfall (frost). The amount of dew (frost) is greatest under an inversion strength of 0.25℃ and wind speed of 1.5 m/s, explaining why dewfall totals are the greatest in autumn, second greatest in spring and the lowest in summer and winter. Over an annual cycle, the total land surface water sources are similar to evapotranspiration values observed by both the methods of lysimeter and eddy covariance, indicating that the land surface water budget is close to a steady state. In the semi arid region of the Loess Plateau, precipitation is still the dominant water source, but non precipitation surface water can account for more than about 15% of the total land surface water sources. Of these non precipitation land surface water sources, soil absorbed water is the greatest, followed by dew, and fog is the weakest.
[ 张强, 王胜, 问晓梅, 南玉合, 曾剑 (2012). 黄土高原陆面水分的凝结现象及收支特征试验研究
气象学报, 70, 128-135.]

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Zhang ZS, Li XR, Wang XP, Zhang JG, Liu LC, Tan HJ (2005). Evaporation and transpiration in re-vegetated desert area
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生态学报, 25, 2484-2490.]

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DOI:10.1016/0024-3205(87)90452-8URLPMID:3039270 [本文引用: 1]
[3H]ET (etorphine), which is considered either as an
[ 赵伟, 杨明秀, 陈林, 王磊, 宋乃平, 杨新国 (2015). 荒漠草原人工柠条林草本层植被的结构与动态
浙江大学学报(农业与生命科学版), 41, 723-731.]

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Zhao YN, Yu L, Zhou YR, Wang HM, Ma QH, Lu Q (2020). Soil moisture dynamics and deficit of desert grassland with anthropogenic introduced shrub encroachment in the eastern Ningxia, China
Acta Ecologica Sinica, 40, 1305-1315.

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[ 赵亚楠, 于露, 周玉蓉, 王红梅, 马千虎, 陆琪 (2020). 宁夏东部荒漠草原灌丛引入对土壤水分动态及亏缺的影响
生态学报, 40, 1305-1315.]

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Zhao YN, Zhou YR, Wang HM (2018). Spatial heterogeneity of soil water content under introduced shrub (Caragana korshinskii) in desert grassland of the eastern Ningxia, China
Chinese Journal of Applied Ecology, 29, 3577-3586.

DOI:10.13287/j.1001-9332.201811.001URLPMID:30460804 [本文引用: 1]
Combined with geographic information system (GIS) data, the spatial heterogeneity of soil water in the 0-200 cm soil layer of the desert steppe with the introduction of the shrub Caragana korshinskii in eastern Ningxia was studied by classical statistical and geostatistical methods. It was found that the soil water content of each soil layer in the 0-200 cm profile was relatively low, ranging from 0.6% to 19.0% (averaged 4.4%). The coefficient of soil water content variation ranged from 49.5% to 86.3%, which indicated moderate spatial heterogeneity. The variation of soil water content at the 0-60 cm and 80-120 cm soil layers fitted the spherical model, while that at the 60-80 cm soil layer fitted the exponential model and that at the 120-200 cm soil layer fitted the Gaussian model. Soil water content at different soil layers showed different degrees of spatial autocorrelation. The nugget/sill [C0/(C0+C)] of soil water content in the 0-40, 60-80, and 120-200 cm soil layers ranged from 26.1% to 49.9%, with moderate spatial correlations. The nugget/sill of soil water content in the 40-60 cm, 80-100 cm, and 100-120 cm soil layers ranged from 15.5% to 22.1%, with strong spatial correlations. The scale of spatial heterogeneity in soil water content (A0) varied among soil layers. The A0 was relatively large in the 0-20 and 20-40 cm soil layers (37.10-45.18 km) and small in the 40-200 cm soil layers (3.58-8.66 km). The results indicated that the introduction of C. korshinskii shrubs into desert grassland for vegetation recovery in recent decades have depleted soil water and accelerated the depletion of soil water in the deep layer (40-200 cm), leading to spatial heterogeneity and fragmentation of soil water (0-200 cm) with stronger effects at deep soil layer.
[ 赵亚楠, 周玉蓉, 王红梅 (2018). 宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性
应用生态学报, 29, 3577-3586.]

PMID:30460804 [本文引用: 1]

Zheng QQ (2019). Landscape Distribution and Biomass Estimation of Caragana intermedia Plantation in Yanchi Desert Steppe based on Remote Sensing Technology. Master degree dissertation, Ningxia University, Yingchuan.
[本文引用: 2]

[ 郑琪琪 (2019). 基于遥感技术的盐池荒漠草原柠条人工林景观分布与生物量估算. 硕士学位论文, 宁夏大学, 银川.]
[本文引用: 2]

Zhu L, Qi YS, Xu X (2014). Water sources of Medicago sativa grown in different slope positions in Yanchi County of Ningxia
Chinese Journal of Plant Ecology, 38, 1226-1240.

DOI:10.3724/SP.J.1258.2014.00118URL [本文引用: 2]
Aims Alfalfa (Medicago sativa) is considered as an elite forage with high economic and ecological values. In semi-arid areas of Northwest China, the low rainfall is far from satisfying water demand of alfalfa. The northern part of Yanchi County is adjacent to Mu Us desert and has a shallow groundwater table. In this area, groundwater could be the potential water sources for growing alfalfa. Our objective was to investigate the growth performance and potential water sources of alfalfa grown in four slope positions with different altitudes in the bottomland of northern Yanchi County.Method Stable 18O and D isotope compositions (δ18O and δD) of different water sources and xylem water were analyzed in April, June, July and August 2013. IsoSource was used to calculate the probable contribution of different water sources to the total plant water uptake. Stomatal conductance, carbon isotope discrimination (Δ13C) of whole plant, soil volumetric water content in the 0–300 cm soil profile were also determined.Important findings Slope position had a significant effect on water content in the 0–300 cm soil profile. Highest soil water content was found in the slope position of lowest altitude. The δ18O-δD coordinates of soil water and plant stem xylem water were distributed on the right of Northwest China local meteoric water line (LMWL), indicating that oxygen and hydrogen isotopic compositions in the water sources of alfalfa were subjected to enrichment due to evaporation. The δ18O values of soil water in the 0–450 cm profile increased with altitude. Soil water δ18O values decreased with the depth of soil profile for a given slope position. Soil water δ18O values in deep profile were similar to those in groundwater, implying that groundwater would move to the upper soil layer via soil capillary. Seasonal fluctuation was observed in soil water δ18O in the 0–40 cm profile, while soil water δ18O inprofile below 270 cm was stable seasonally. Plant stem xylem water δ18O value was significantly lower (p < 0.001) in the slope position 1 than in other three slope positions in April, July and August. Highest water utilization rate from deep soil profile (below 270 cm) was recorded for alfalfa grown in the slope position 1 in April, June and July. In August, alfalfa grown in the slope positions 1, 3 and 4 mainly used soil water in the 150–270 cm and 270–450 cm profiles and groundwater; highest dependence on soil water in the shallow profile (0–20 cm) was found in alfalfa grown in the slope position 2. Higher yield, whole plant Δ13C value and stomatal conductance were observed in alfalfa grown in the slope position 1 than in other three slope positions. These results suggest that bottomland with lower altitude and shallow groundwater table should be adopted when planting alfalfa without irrigation in the semi-arid areas of Northwest China where average annual rainfall is around 280 mm. Thus, groundwater could contribute to better growth performance of alfalfa, leading to higher ecological and economic returns.]]>
[ 朱林, 祁亚淑, 许兴 (2014). 宁夏盐池不同坡位旱地紫苜蓿水分来源
植物生态学报, 38, 1226-1240.]

[本文引用: 2]

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸散发模拟
2
2019

... 引起灌木蒸腾变化和差异的主要原因有植物生理生态过程和水分供应环境两方面.观测期间中间锦鸡儿灌木蒸腾的季节变化呈抛物线状特征, 这与其生理生态过程密切相关, 从5月开始, 中间锦鸡儿生出新梢, 叶片快速生长, 叶面积增大, 灌木蒸腾开始增强; 6、7月中间锦鸡儿生长旺盛, 碳累积和光合速率最快, 蒸腾耗水相对较高; 而从8月开始, 中间锦鸡儿进入生长后期, 蒸腾耗水逐渐下降(包永志等, 2019).另外, 灌木蒸腾大小差异与水分供应环境有关.高浩等(2016)利用大型称重式蒸渗仪发现, 毛乌素沙地油蒿生长季日蒸腾平均值为0.83 mm·d-1; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1.本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异. ...

... ; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1.本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异. ...

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸散发模拟
2
2019

... 引起灌木蒸腾变化和差异的主要原因有植物生理生态过程和水分供应环境两方面.观测期间中间锦鸡儿灌木蒸腾的季节变化呈抛物线状特征, 这与其生理生态过程密切相关, 从5月开始, 中间锦鸡儿生出新梢, 叶片快速生长, 叶面积增大, 灌木蒸腾开始增强; 6、7月中间锦鸡儿生长旺盛, 碳累积和光合速率最快, 蒸腾耗水相对较高; 而从8月开始, 中间锦鸡儿进入生长后期, 蒸腾耗水逐渐下降(包永志等, 2019).另外, 灌木蒸腾大小差异与水分供应环境有关.高浩等(2016)利用大型称重式蒸渗仪发现, 毛乌素沙地油蒿生长季日蒸腾平均值为0.83 mm·d-1; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1.本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异. ...

... ; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1.本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异. ...

用微型蒸渗仪测验根灌节水潜力的田间试验研究
1
2013

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

用微型蒸渗仪测验根灌节水潜力的田间试验研究
1
2013

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

荒漠草原区不同土地利用方式下土壤水分相对亏缺
1
2015

... 宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原.试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初.样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落.试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏.地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构.样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮. ...

荒漠草原区不同土地利用方式下土壤水分相对亏缺
1
2015

... 宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原.试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初.样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落.试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏.地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构.样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮. ...

冬小麦返青后腾发量时空尺度效应的通径分析
1
2011

... 1.2.4.2 通径分析 通径分析是通过将自变量与因变量之间的相关系数分解为直接作用和间接作用, 来研究变量间的相互关系以及自变量对因变量的作 用方式与程度(蔡甲冰等, 2011), 不受自变量间度量单位和变异程度的影响(许婧璟等, 2018), 因此本文利用通径分析法确定环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响程度. ...

冬小麦返青后腾发量时空尺度效应的通径分析
1
2011

... 1.2.4.2 通径分析 通径分析是通过将自变量与因变量之间的相关系数分解为直接作用和间接作用, 来研究变量间的相互关系以及自变量对因变量的作 用方式与程度(蔡甲冰等, 2011), 不受自变量间度量单位和变异程度的影响(许婧璟等, 2018), 因此本文利用通径分析法确定环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响程度. ...

华北地区主要灌丛群落物种组成及系统发育结构特征
1
2019

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

华北地区主要灌丛群落物种组成及系统发育结构特征
1
2019

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

China and India lead in greening of the world through land-use management
1
2019

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

固沙植被黄柳、小叶锦鸡儿蒸腾耗水尺度提升研究
2
2018

... 1.2.2.1 茎流向灌木蒸腾转换 由于中间锦鸡儿簇状丛生和多分枝的生物学特性, 有限茎枝的茎流测试无法真实反映样地群落水平上的灌木蒸腾.而近年来发展出的以枝径横截面积为扩展基础的尺度提升方法(Ji et al., 2016; 段利民等, 2018), 可将中间锦鸡儿的茎流观测转换为样地群落的灌木蒸腾, 公式如下: ...

... 引起灌木蒸腾变化和差异的主要原因有植物生理生态过程和水分供应环境两方面.观测期间中间锦鸡儿灌木蒸腾的季节变化呈抛物线状特征, 这与其生理生态过程密切相关, 从5月开始, 中间锦鸡儿生出新梢, 叶片快速生长, 叶面积增大, 灌木蒸腾开始增强; 6、7月中间锦鸡儿生长旺盛, 碳累积和光合速率最快, 蒸腾耗水相对较高; 而从8月开始, 中间锦鸡儿进入生长后期, 蒸腾耗水逐渐下降(包永志等, 2019).另外, 灌木蒸腾大小差异与水分供应环境有关.高浩等(2016)利用大型称重式蒸渗仪发现, 毛乌素沙地油蒿生长季日蒸腾平均值为0.83 mm·d-1; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1.本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异. ...

固沙植被黄柳、小叶锦鸡儿蒸腾耗水尺度提升研究
2
2018

... 1.2.2.1 茎流向灌木蒸腾转换 由于中间锦鸡儿簇状丛生和多分枝的生物学特性, 有限茎枝的茎流测试无法真实反映样地群落水平上的灌木蒸腾.而近年来发展出的以枝径横截面积为扩展基础的尺度提升方法(Ji et al., 2016; 段利民等, 2018), 可将中间锦鸡儿的茎流观测转换为样地群落的灌木蒸腾, 公式如下: ...

... 引起灌木蒸腾变化和差异的主要原因有植物生理生态过程和水分供应环境两方面.观测期间中间锦鸡儿灌木蒸腾的季节变化呈抛物线状特征, 这与其生理生态过程密切相关, 从5月开始, 中间锦鸡儿生出新梢, 叶片快速生长, 叶面积增大, 灌木蒸腾开始增强; 6、7月中间锦鸡儿生长旺盛, 碳累积和光合速率最快, 蒸腾耗水相对较高; 而从8月开始, 中间锦鸡儿进入生长后期, 蒸腾耗水逐渐下降(包永志等, 2019).另外, 灌木蒸腾大小差异与水分供应环境有关.高浩等(2016)利用大型称重式蒸渗仪发现, 毛乌素沙地油蒿生长季日蒸腾平均值为0.83 mm·d-1; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1.本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异. ...

宁夏盐池荒漠草原植被的数量分类和排序
1
2011

... 宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原.试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初.样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落.试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏.地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构.样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮. ...

宁夏盐池荒漠草原植被的数量分类和排序
1
2011

... 宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原.试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初.样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落.试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏.地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构.样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮. ...

单株油蒿蒸腾耗水特征及其与环境因素的关系
1
2016

... 引起灌木蒸腾变化和差异的主要原因有植物生理生态过程和水分供应环境两方面.观测期间中间锦鸡儿灌木蒸腾的季节变化呈抛物线状特征, 这与其生理生态过程密切相关, 从5月开始, 中间锦鸡儿生出新梢, 叶片快速生长, 叶面积增大, 灌木蒸腾开始增强; 6、7月中间锦鸡儿生长旺盛, 碳累积和光合速率最快, 蒸腾耗水相对较高; 而从8月开始, 中间锦鸡儿进入生长后期, 蒸腾耗水逐渐下降(包永志等, 2019).另外, 灌木蒸腾大小差异与水分供应环境有关.高浩等(2016)利用大型称重式蒸渗仪发现, 毛乌素沙地油蒿生长季日蒸腾平均值为0.83 mm·d-1; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1.本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异. ...

单株油蒿蒸腾耗水特征及其与环境因素的关系
1
2016

... 引起灌木蒸腾变化和差异的主要原因有植物生理生态过程和水分供应环境两方面.观测期间中间锦鸡儿灌木蒸腾的季节变化呈抛物线状特征, 这与其生理生态过程密切相关, 从5月开始, 中间锦鸡儿生出新梢, 叶片快速生长, 叶面积增大, 灌木蒸腾开始增强; 6、7月中间锦鸡儿生长旺盛, 碳累积和光合速率最快, 蒸腾耗水相对较高; 而从8月开始, 中间锦鸡儿进入生长后期, 蒸腾耗水逐渐下降(包永志等, 2019).另外, 灌木蒸腾大小差异与水分供应环境有关.高浩等(2016)利用大型称重式蒸渗仪发现, 毛乌素沙地油蒿生长季日蒸腾平均值为0.83 mm·d-1; 而包永志等(2019)段利民等(2018)得出的科尔沁沙地小叶锦鸡儿生长季日蒸腾均值分别为1.32和1.28 mm·d-1.本研究样地位于毛乌素沙地南缘, 得出的中间锦鸡儿灌丛日平均蒸腾(0.7 mm·d-1)也较接近毛乌素沙地油蒿日平均蒸腾; 与地域水分供应环境差异较大的科尔沁沙地相比, 灌丛的日平均蒸腾结果也存在差异. ...

干旱半干旱区草原灌丛化的原因及影响——争议与进展
1
2015

... 蒸散由植被蒸腾和土壤蒸发组成, 而盐池荒漠草原带人工灌丛群落中既有中间锦鸡儿灌木, 还有其他草本植物, 因此其植被蒸腾由灌木和草本两部分组成.然而, 严格拆分开土壤蒸发、灌木蒸腾和草本蒸腾的难度较大, 本研究将该人工灌丛群落蒸散分为灌木蒸腾和丛下蒸散, 其中在利用微型蒸渗仪测定丛下蒸散时, 蒸渗仪中取装原位土柱, 其口径内会生长一年生草本植物, 故所测丛下蒸散包括土壤蒸发和草本蒸腾.然而, 荒漠草原受人工种植中间锦鸡儿的影响, 在斑块和景观尺度上改变了草地生态系统的结构和功能, 使得资源分配出现斑块化和异质化(高琼和刘婷, 2015).受有限的水资源和种间竞争的制约, 人工种植的中间锦鸡儿灌丛形成了特定的群落结构和空间分布格局(张璞进等, 2017), 导致草本植物退化严重, 仅在丛下零散稀疏分布, 5-8月间的盖度一般不超过10% (刘任涛等, 2014), 因此丛下蒸散中的草本蒸腾占比很小, 主要由土壤蒸发组成. ...

干旱半干旱区草原灌丛化的原因及影响——争议与进展
1
2015

... 蒸散由植被蒸腾和土壤蒸发组成, 而盐池荒漠草原带人工灌丛群落中既有中间锦鸡儿灌木, 还有其他草本植物, 因此其植被蒸腾由灌木和草本两部分组成.然而, 严格拆分开土壤蒸发、灌木蒸腾和草本蒸腾的难度较大, 本研究将该人工灌丛群落蒸散分为灌木蒸腾和丛下蒸散, 其中在利用微型蒸渗仪测定丛下蒸散时, 蒸渗仪中取装原位土柱, 其口径内会生长一年生草本植物, 故所测丛下蒸散包括土壤蒸发和草本蒸腾.然而, 荒漠草原受人工种植中间锦鸡儿的影响, 在斑块和景观尺度上改变了草地生态系统的结构和功能, 使得资源分配出现斑块化和异质化(高琼和刘婷, 2015).受有限的水资源和种间竞争的制约, 人工种植的中间锦鸡儿灌丛形成了特定的群落结构和空间分布格局(张璞进等, 2017), 导致草本植物退化严重, 仅在丛下零散稀疏分布, 5-8月间的盖度一般不超过10% (刘任涛等, 2014), 因此丛下蒸散中的草本蒸腾占比很小, 主要由土壤蒸发组成. ...

The extrapolation of the leaf area-based transpiration of two xerophytic shrubs in a revegetated desert area in the Tengger Desert, China
1
2015

... 茎流-蒸渗仪法可以测量出人工灌丛的灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾), 开展群落蒸散特征研究, 但包裹式茎流仪和蒸渗仪协同观测时, 两种仪器在物理原理、测量精度和时间响应敏感性等方面存在差异, 故试验观测精度至关重要.前人对不同蒸散观测方法间的精度有一些对比分析, Mac Nish等(2000)对比了水量平衡法和茎流法测定的蒸散, 指出两种结果具有较好的一致性; 屈艳萍等(2014)得出茎流-蒸渗仪法测定的新疆杨蒸发蒸腾与水量平衡法结果间的相对误差在±15%之内.本研究的案例得出, 茎流-蒸渗仪法和水量平衡法的蒸散测定结果相对误差为10.8%; 晴天状态下的日蒸散与涡度相关观测结果一致, 总体精度较高.同时, 茎流-蒸渗仪法的优势在于能获取人工灌丛群落蒸散的组分来源, 有助于理解温性荒漠草原生态系统向人工灌丛转变过程中的水文循环变化.当然, 由于人工灌丛群落蒸散及其组分的复杂性, 今后高精度的观测试验还需加强技术攻关, 称重式蒸渗仪的时间响应灵敏度较低, 是导致丛下蒸散日内曲线不光滑的原因之一, 提高蒸渗仪与包裹式茎流仪响应协同性是未来的一个技术难点.在利用茎流法进行灌木蒸腾耗水尺度提升研究时, 要在大面积的生物学调查基础之上确定合适的代表性茎枝进行测量, 不仅要考虑典型茎枝在整个灌丛群落中的代表性及大小分布(Kumagai et al., 2005; Huang et al., 2015), 而且要注意降水量、土壤含水量等因素的时空变异性对灌木蒸腾耗水的影响(王朗等, 2009). ...

Transpiration from three dominant shrub species in a desert-oasis ecotone of arid regions of Northwestern China
1
2016

... 1.2.2.1 茎流向灌木蒸腾转换 由于中间锦鸡儿簇状丛生和多分枝的生物学特性, 有限茎枝的茎流测试无法真实反映样地群落水平上的灌木蒸腾.而近年来发展出的以枝径横截面积为扩展基础的尺度提升方法(Ji et al., 2016; 段利民等, 2018), 可将中间锦鸡儿的茎流观测转换为样地群落的灌木蒸腾, 公式如下: ...

Evapotranspiration: a process driving mass transport and energy exchange in the soil-plant-atmosphere- climate system
1
2012

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

Sources of error in estimating stand transpiration using allometric relationships between stem diameter and sapwood area for Cryptomeria japonica and Chamaecyparis obtusa
1
2005

... 茎流-蒸渗仪法可以测量出人工灌丛的灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾), 开展群落蒸散特征研究, 但包裹式茎流仪和蒸渗仪协同观测时, 两种仪器在物理原理、测量精度和时间响应敏感性等方面存在差异, 故试验观测精度至关重要.前人对不同蒸散观测方法间的精度有一些对比分析, Mac Nish等(2000)对比了水量平衡法和茎流法测定的蒸散, 指出两种结果具有较好的一致性; 屈艳萍等(2014)得出茎流-蒸渗仪法测定的新疆杨蒸发蒸腾与水量平衡法结果间的相对误差在±15%之内.本研究的案例得出, 茎流-蒸渗仪法和水量平衡法的蒸散测定结果相对误差为10.8%; 晴天状态下的日蒸散与涡度相关观测结果一致, 总体精度较高.同时, 茎流-蒸渗仪法的优势在于能获取人工灌丛群落蒸散的组分来源, 有助于理解温性荒漠草原生态系统向人工灌丛转变过程中的水文循环变化.当然, 由于人工灌丛群落蒸散及其组分的复杂性, 今后高精度的观测试验还需加强技术攻关, 称重式蒸渗仪的时间响应灵敏度较低, 是导致丛下蒸散日内曲线不光滑的原因之一, 提高蒸渗仪与包裹式茎流仪响应协同性是未来的一个技术难点.在利用茎流法进行灌木蒸腾耗水尺度提升研究时, 要在大面积的生物学调查基础之上确定合适的代表性茎枝进行测量, 不仅要考虑典型茎枝在整个灌丛群落中的代表性及大小分布(Kumagai et al., 2005; Huang et al., 2015), 而且要注意降水量、土壤含水量等因素的时空变异性对灌木蒸腾耗水的影响(王朗等, 2009). ...

宁夏盐池长芒草草原和苜蓿人工草地水分利用研究
1
1991

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

宁夏盐池长芒草草原和苜蓿人工草地水分利用研究
1
1991

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

干旱区区域蒸散发量遥感反演研究
1
2012

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

干旱区区域蒸散发量遥感反演研究
1
2012

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

我国北方风沙危害区生态重建与恢复: 腾格里沙漠土壤水分与植被承载力的探讨
1
2014

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

我国北方风沙危害区生态重建与恢复: 腾格里沙漠土壤水分与植被承载力的探讨
1
2014

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

基于涡度相关法和树干液流法评价杨树人工林生态系统蒸发散及其环境响应
2
2009

... 1.2.3.2 群落日蒸散精度验证方法 以开路涡度相关系统观测的样地群落日蒸散为基础, 利用平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)两个指标, 对茎流-蒸渗仪法获取的群落日蒸散进行精度验证.涡度相关是直接测定大气与植物群落气体交换通量(包括蒸散)的通用方法(Wilson et al., 2002), 本样地的开路式涡度相关系统安装在气体通量主风向源区上空, 由红外气体分析仪(LI-7500A, LI-COR, Lincoln, USA)和三维超声风速仪(WindMaster Pro, Gill, Lymington, UK)组成, 架设高度为3 m, 数据采样频率为10 Hz.利用EddyPro软件对原始数据进行异常剔除、坐标旋转和空气密度效应(WPL)订正等处理(刘晨峰等, 2009), 获得人工灌丛样地群落尺度的日蒸散. ...

... 利用5月1日到8月9日涡度相关系统观测的日蒸散数据(10日后仪器故障), 对茎流-蒸渗仪法日蒸散进行精度验证(图2)?晴天条件下, 茎流-蒸渗仪日蒸散与涡度相关日蒸散显著相关(p < 0.001), 茎流-蒸渗仪所测的日蒸散的MAE为0.65 mm·d-1, RMSE为0.73 mm·d-1, 且靠近1:1线, 这表明该方法所测日蒸散精度较高?雨天条件下, 尽管两种蒸散也显著相关(p < 0.01), 但MAERMSE较大, 由于空气水汽湍流复杂, 雨水滴落或浸湿红外气体分析仪探头, 会造成涡度相关系统的蒸散观测误差较大(刘晨峰等, 2009), 大多数研究中将雨天涡度数据剔除(Soubie et al., 2016), 这可能是导致雨天日蒸散精度验证效果不理想的原因? ...

基于涡度相关法和树干液流法评价杨树人工林生态系统蒸发散及其环境响应
2
2009

... 1.2.3.2 群落日蒸散精度验证方法 以开路涡度相关系统观测的样地群落日蒸散为基础, 利用平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)两个指标, 对茎流-蒸渗仪法获取的群落日蒸散进行精度验证.涡度相关是直接测定大气与植物群落气体交换通量(包括蒸散)的通用方法(Wilson et al., 2002), 本样地的开路式涡度相关系统安装在气体通量主风向源区上空, 由红外气体分析仪(LI-7500A, LI-COR, Lincoln, USA)和三维超声风速仪(WindMaster Pro, Gill, Lymington, UK)组成, 架设高度为3 m, 数据采样频率为10 Hz.利用EddyPro软件对原始数据进行异常剔除、坐标旋转和空气密度效应(WPL)订正等处理(刘晨峰等, 2009), 获得人工灌丛样地群落尺度的日蒸散. ...

... 利用5月1日到8月9日涡度相关系统观测的日蒸散数据(10日后仪器故障), 对茎流-蒸渗仪法日蒸散进行精度验证(图2)?晴天条件下, 茎流-蒸渗仪日蒸散与涡度相关日蒸散显著相关(p < 0.001), 茎流-蒸渗仪所测的日蒸散的MAE为0.65 mm·d-1, RMSE为0.73 mm·d-1, 且靠近1:1线, 这表明该方法所测日蒸散精度较高?雨天条件下, 尽管两种蒸散也显著相关(p < 0.01), 但MAERMSE较大, 由于空气水汽湍流复杂, 雨水滴落或浸湿红外气体分析仪探头, 会造成涡度相关系统的蒸散观测误差较大(刘晨峰等, 2009), 大多数研究中将雨天涡度数据剔除(Soubie et al., 2016), 这可能是导致雨天日蒸散精度验证效果不理想的原因? ...

1
2018

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

1
2018

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征
1
2014

... 蒸散由植被蒸腾和土壤蒸发组成, 而盐池荒漠草原带人工灌丛群落中既有中间锦鸡儿灌木, 还有其他草本植物, 因此其植被蒸腾由灌木和草本两部分组成.然而, 严格拆分开土壤蒸发、灌木蒸腾和草本蒸腾的难度较大, 本研究将该人工灌丛群落蒸散分为灌木蒸腾和丛下蒸散, 其中在利用微型蒸渗仪测定丛下蒸散时, 蒸渗仪中取装原位土柱, 其口径内会生长一年生草本植物, 故所测丛下蒸散包括土壤蒸发和草本蒸腾.然而, 荒漠草原受人工种植中间锦鸡儿的影响, 在斑块和景观尺度上改变了草地生态系统的结构和功能, 使得资源分配出现斑块化和异质化(高琼和刘婷, 2015).受有限的水资源和种间竞争的制约, 人工种植的中间锦鸡儿灌丛形成了特定的群落结构和空间分布格局(张璞进等, 2017), 导致草本植物退化严重, 仅在丛下零散稀疏分布, 5-8月间的盖度一般不超过10% (刘任涛等, 2014), 因此丛下蒸散中的草本蒸腾占比很小, 主要由土壤蒸发组成. ...

荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征
1
2014

... 蒸散由植被蒸腾和土壤蒸发组成, 而盐池荒漠草原带人工灌丛群落中既有中间锦鸡儿灌木, 还有其他草本植物, 因此其植被蒸腾由灌木和草本两部分组成.然而, 严格拆分开土壤蒸发、灌木蒸腾和草本蒸腾的难度较大, 本研究将该人工灌丛群落蒸散分为灌木蒸腾和丛下蒸散, 其中在利用微型蒸渗仪测定丛下蒸散时, 蒸渗仪中取装原位土柱, 其口径内会生长一年生草本植物, 故所测丛下蒸散包括土壤蒸发和草本蒸腾.然而, 荒漠草原受人工种植中间锦鸡儿的影响, 在斑块和景观尺度上改变了草地生态系统的结构和功能, 使得资源分配出现斑块化和异质化(高琼和刘婷, 2015).受有限的水资源和种间竞争的制约, 人工种植的中间锦鸡儿灌丛形成了特定的群落结构和空间分布格局(张璞进等, 2017), 导致草本植物退化严重, 仅在丛下零散稀疏分布, 5-8月间的盖度一般不超过10% (刘任涛等, 2014), 因此丛下蒸散中的草本蒸腾占比很小, 主要由土壤蒸发组成. ...

Comparison of riparian evapotranspiration estimates based on a water balance approach and sap flow measurements
1
2000

... 茎流-蒸渗仪法可以测量出人工灌丛的灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾), 开展群落蒸散特征研究, 但包裹式茎流仪和蒸渗仪协同观测时, 两种仪器在物理原理、测量精度和时间响应敏感性等方面存在差异, 故试验观测精度至关重要.前人对不同蒸散观测方法间的精度有一些对比分析, Mac Nish等(2000)对比了水量平衡法和茎流法测定的蒸散, 指出两种结果具有较好的一致性; 屈艳萍等(2014)得出茎流-蒸渗仪法测定的新疆杨蒸发蒸腾与水量平衡法结果间的相对误差在±15%之内.本研究的案例得出, 茎流-蒸渗仪法和水量平衡法的蒸散测定结果相对误差为10.8%; 晴天状态下的日蒸散与涡度相关观测结果一致, 总体精度较高.同时, 茎流-蒸渗仪法的优势在于能获取人工灌丛群落蒸散的组分来源, 有助于理解温性荒漠草原生态系统向人工灌丛转变过程中的水文循环变化.当然, 由于人工灌丛群落蒸散及其组分的复杂性, 今后高精度的观测试验还需加强技术攻关, 称重式蒸渗仪的时间响应灵敏度较低, 是导致丛下蒸散日内曲线不光滑的原因之一, 提高蒸渗仪与包裹式茎流仪响应协同性是未来的一个技术难点.在利用茎流法进行灌木蒸腾耗水尺度提升研究时, 要在大面积的生物学调查基础之上确定合适的代表性茎枝进行测量, 不仅要考虑典型茎枝在整个灌丛群落中的代表性及大小分布(Kumagai et al., 2005; Huang et al., 2015), 而且要注意降水量、土壤含水量等因素的时空变异性对灌木蒸腾耗水的影响(王朗等, 2009). ...

半干旱黄土区成熟柠条林地土壤水分利用及平衡特征
1
2013

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

半干旱黄土区成熟柠条林地土壤水分利用及平衡特征
1
2013

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

Development of a global evapotranspiration algorithm based on MODIS and global meteorology data
1
2007

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

Global hydrological cycles and world water resources
1
2006

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

Characteristics, drivers and feedbacks of global greening
1
2020

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

基于茎干液流法和涡度相关法的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸散特征
1
2019

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

基于茎干液流法和涡度相关法的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落蒸散特征
1
2019

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

液流- 株间微型蒸渗仪法测定新疆杨蒸发蒸腾量适用性分析
3
2014

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

... 1.2.3.1 试验期间群落蒸散总量验证方法 利用水量平衡法计算2018年5-8月间样地的群落蒸散总量, 并与茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散总量对比, 计算绝对误差和相对误差两个指标进行验证.水量平衡法根据样地区域内水量的收入和支出差额来间接推算群落蒸散总量, 公式如下(屈艳萍等, 2014): ...

... 茎流-蒸渗仪法可以测量出人工灌丛的灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾), 开展群落蒸散特征研究, 但包裹式茎流仪和蒸渗仪协同观测时, 两种仪器在物理原理、测量精度和时间响应敏感性等方面存在差异, 故试验观测精度至关重要.前人对不同蒸散观测方法间的精度有一些对比分析, Mac Nish等(2000)对比了水量平衡法和茎流法测定的蒸散, 指出两种结果具有较好的一致性; 屈艳萍等(2014)得出茎流-蒸渗仪法测定的新疆杨蒸发蒸腾与水量平衡法结果间的相对误差在±15%之内.本研究的案例得出, 茎流-蒸渗仪法和水量平衡法的蒸散测定结果相对误差为10.8%; 晴天状态下的日蒸散与涡度相关观测结果一致, 总体精度较高.同时, 茎流-蒸渗仪法的优势在于能获取人工灌丛群落蒸散的组分来源, 有助于理解温性荒漠草原生态系统向人工灌丛转变过程中的水文循环变化.当然, 由于人工灌丛群落蒸散及其组分的复杂性, 今后高精度的观测试验还需加强技术攻关, 称重式蒸渗仪的时间响应灵敏度较低, 是导致丛下蒸散日内曲线不光滑的原因之一, 提高蒸渗仪与包裹式茎流仪响应协同性是未来的一个技术难点.在利用茎流法进行灌木蒸腾耗水尺度提升研究时, 要在大面积的生物学调查基础之上确定合适的代表性茎枝进行测量, 不仅要考虑典型茎枝在整个灌丛群落中的代表性及大小分布(Kumagai et al., 2005; Huang et al., 2015), 而且要注意降水量、土壤含水量等因素的时空变异性对灌木蒸腾耗水的影响(王朗等, 2009). ...

液流- 株间微型蒸渗仪法测定新疆杨蒸发蒸腾量适用性分析
3
2014

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

... 1.2.3.1 试验期间群落蒸散总量验证方法 利用水量平衡法计算2018年5-8月间样地的群落蒸散总量, 并与茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散总量对比, 计算绝对误差和相对误差两个指标进行验证.水量平衡法根据样地区域内水量的收入和支出差额来间接推算群落蒸散总量, 公式如下(屈艳萍等, 2014): ...

... 茎流-蒸渗仪法可以测量出人工灌丛的灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾), 开展群落蒸散特征研究, 但包裹式茎流仪和蒸渗仪协同观测时, 两种仪器在物理原理、测量精度和时间响应敏感性等方面存在差异, 故试验观测精度至关重要.前人对不同蒸散观测方法间的精度有一些对比分析, Mac Nish等(2000)对比了水量平衡法和茎流法测定的蒸散, 指出两种结果具有较好的一致性; 屈艳萍等(2014)得出茎流-蒸渗仪法测定的新疆杨蒸发蒸腾与水量平衡法结果间的相对误差在±15%之内.本研究的案例得出, 茎流-蒸渗仪法和水量平衡法的蒸散测定结果相对误差为10.8%; 晴天状态下的日蒸散与涡度相关观测结果一致, 总体精度较高.同时, 茎流-蒸渗仪法的优势在于能获取人工灌丛群落蒸散的组分来源, 有助于理解温性荒漠草原生态系统向人工灌丛转变过程中的水文循环变化.当然, 由于人工灌丛群落蒸散及其组分的复杂性, 今后高精度的观测试验还需加强技术攻关, 称重式蒸渗仪的时间响应灵敏度较低, 是导致丛下蒸散日内曲线不光滑的原因之一, 提高蒸渗仪与包裹式茎流仪响应协同性是未来的一个技术难点.在利用茎流法进行灌木蒸腾耗水尺度提升研究时, 要在大面积的生物学调查基础之上确定合适的代表性茎枝进行测量, 不仅要考虑典型茎枝在整个灌丛群落中的代表性及大小分布(Kumagai et al., 2005; Huang et al., 2015), 而且要注意降水量、土壤含水量等因素的时空变异性对灌木蒸腾耗水的影响(王朗等, 2009). ...

Transpiration in the global water cycle
1
2014

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

Investigating soil moisture-climate interactions in a changing climate: a review
1
2010

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

蒸散发测定方法研究进展
1
2012

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

蒸散发测定方法研究进展
1
2012

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

盐池县2000-2012年植被变化及其驱动力
1
2015

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

盐池县2000-2012年植被变化及其驱动力
1
2015

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

Evapotranspiration assessment of a mixed temperate forest by four methods: eddy covariance, soil water budget, analytical and model
1
2016

... 利用5月1日到8月9日涡度相关系统观测的日蒸散数据(10日后仪器故障), 对茎流-蒸渗仪法日蒸散进行精度验证(图2)?晴天条件下, 茎流-蒸渗仪日蒸散与涡度相关日蒸散显著相关(p < 0.001), 茎流-蒸渗仪所测的日蒸散的MAE为0.65 mm·d-1, RMSE为0.73 mm·d-1, 且靠近1:1线, 这表明该方法所测日蒸散精度较高?雨天条件下, 尽管两种蒸散也显著相关(p < 0.01), 但MAERMSE较大, 由于空气水汽湍流复杂, 雨水滴落或浸湿红外气体分析仪探头, 会造成涡度相关系统的蒸散观测误差较大(刘晨峰等, 2009), 大多数研究中将雨天涡度数据剔除(Soubie et al., 2016), 这可能是导致雨天日蒸散精度验证效果不理想的原因? ...

A review of global terrestrial evapotranspiration: observation, modeling, climatology, and climatic variability
1
2012

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

半干旱区景观格局与生态水文过程研究进展
1
2009

... 茎流-蒸渗仪法可以测量出人工灌丛的灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾), 开展群落蒸散特征研究, 但包裹式茎流仪和蒸渗仪协同观测时, 两种仪器在物理原理、测量精度和时间响应敏感性等方面存在差异, 故试验观测精度至关重要.前人对不同蒸散观测方法间的精度有一些对比分析, Mac Nish等(2000)对比了水量平衡法和茎流法测定的蒸散, 指出两种结果具有较好的一致性; 屈艳萍等(2014)得出茎流-蒸渗仪法测定的新疆杨蒸发蒸腾与水量平衡法结果间的相对误差在±15%之内.本研究的案例得出, 茎流-蒸渗仪法和水量平衡法的蒸散测定结果相对误差为10.8%; 晴天状态下的日蒸散与涡度相关观测结果一致, 总体精度较高.同时, 茎流-蒸渗仪法的优势在于能获取人工灌丛群落蒸散的组分来源, 有助于理解温性荒漠草原生态系统向人工灌丛转变过程中的水文循环变化.当然, 由于人工灌丛群落蒸散及其组分的复杂性, 今后高精度的观测试验还需加强技术攻关, 称重式蒸渗仪的时间响应灵敏度较低, 是导致丛下蒸散日内曲线不光滑的原因之一, 提高蒸渗仪与包裹式茎流仪响应协同性是未来的一个技术难点.在利用茎流法进行灌木蒸腾耗水尺度提升研究时, 要在大面积的生物学调查基础之上确定合适的代表性茎枝进行测量, 不仅要考虑典型茎枝在整个灌丛群落中的代表性及大小分布(Kumagai et al., 2005; Huang et al., 2015), 而且要注意降水量、土壤含水量等因素的时空变异性对灌木蒸腾耗水的影响(王朗等, 2009). ...

半干旱区景观格局与生态水文过程研究进展
1
2009

... 茎流-蒸渗仪法可以测量出人工灌丛的灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾), 开展群落蒸散特征研究, 但包裹式茎流仪和蒸渗仪协同观测时, 两种仪器在物理原理、测量精度和时间响应敏感性等方面存在差异, 故试验观测精度至关重要.前人对不同蒸散观测方法间的精度有一些对比分析, Mac Nish等(2000)对比了水量平衡法和茎流法测定的蒸散, 指出两种结果具有较好的一致性; 屈艳萍等(2014)得出茎流-蒸渗仪法测定的新疆杨蒸发蒸腾与水量平衡法结果间的相对误差在±15%之内.本研究的案例得出, 茎流-蒸渗仪法和水量平衡法的蒸散测定结果相对误差为10.8%; 晴天状态下的日蒸散与涡度相关观测结果一致, 总体精度较高.同时, 茎流-蒸渗仪法的优势在于能获取人工灌丛群落蒸散的组分来源, 有助于理解温性荒漠草原生态系统向人工灌丛转变过程中的水文循环变化.当然, 由于人工灌丛群落蒸散及其组分的复杂性, 今后高精度的观测试验还需加强技术攻关, 称重式蒸渗仪的时间响应灵敏度较低, 是导致丛下蒸散日内曲线不光滑的原因之一, 提高蒸渗仪与包裹式茎流仪响应协同性是未来的一个技术难点.在利用茎流法进行灌木蒸腾耗水尺度提升研究时, 要在大面积的生物学调查基础之上确定合适的代表性茎枝进行测量, 不仅要考虑典型茎枝在整个灌丛群落中的代表性及大小分布(Kumagai et al., 2005; Huang et al., 2015), 而且要注意降水量、土壤含水量等因素的时空变异性对灌木蒸腾耗水的影响(王朗等, 2009). ...

蒸渗仪法和涡度相关法测定蒸散的比较
1
2019

... 1.2.2.2 丛下蒸散测定 微型蒸渗仪测定人工灌丛群落下层片的草本植物蒸腾和土壤蒸发, 由于试验区降水量少, 加之地形平坦, 砂质土壤, 一般不产生径流, 故不考虑地表径流的影响, 根据水量平衡原理, 丛下蒸散计算公式如下(王韦娜等, 2019): ...

蒸渗仪法和涡度相关法测定蒸散的比较
1
2019

... 1.2.2.2 丛下蒸散测定 微型蒸渗仪测定人工灌丛群落下层片的草本植物蒸腾和土壤蒸发, 由于试验区降水量少, 加之地形平坦, 砂质土壤, 一般不产生径流, 故不考虑地表径流的影响, 根据水量平衡原理, 丛下蒸散计算公式如下(王韦娜等, 2019): ...

Energy balance closure at FLUXNET sites
1
2002

... 1.2.3.2 群落日蒸散精度验证方法 以开路涡度相关系统观测的样地群落日蒸散为基础, 利用平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)两个指标, 对茎流-蒸渗仪法获取的群落日蒸散进行精度验证.涡度相关是直接测定大气与植物群落气体交换通量(包括蒸散)的通用方法(Wilson et al., 2002), 本样地的开路式涡度相关系统安装在气体通量主风向源区上空, 由红外气体分析仪(LI-7500A, LI-COR, Lincoln, USA)和三维超声风速仪(WindMaster Pro, Gill, Lymington, UK)组成, 架设高度为3 m, 数据采样频率为10 Hz.利用EddyPro软件对原始数据进行异常剔除、坐标旋转和空气密度效应(WPL)订正等处理(刘晨峰等, 2009), 获得人工灌丛样地群落尺度的日蒸散. ...

新疆艾比湖流域潜在蒸散变化特征与成因分析
1
2018

... 1.2.4.2 通径分析 通径分析是通过将自变量与因变量之间的相关系数分解为直接作用和间接作用, 来研究变量间的相互关系以及自变量对因变量的作 用方式与程度(蔡甲冰等, 2011), 不受自变量间度量单位和变异程度的影响(许婧璟等, 2018), 因此本文利用通径分析法确定环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响程度. ...

新疆艾比湖流域潜在蒸散变化特征与成因分析
1
2018

... 1.2.4.2 通径分析 通径分析是通过将自变量与因变量之间的相关系数分解为直接作用和间接作用, 来研究变量间的相互关系以及自变量对因变量的作 用方式与程度(蔡甲冰等, 2011), 不受自变量间度量单位和变异程度的影响(许婧璟等, 2018), 因此本文利用通径分析法确定环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响程度. ...

荒漠草原人工柠条林土壤与植被的演变特征
1
2015

... 宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原.试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初.样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落.试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏.地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构.样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮. ...

荒漠草原人工柠条林土壤与植被的演变特征
1
2015

... 宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原.试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初.样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落.试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏.地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构.样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮. ...

科尔沁沙地黄柳和小叶锦鸡儿茎流及蒸腾特征
1
2006

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

科尔沁沙地黄柳和小叶锦鸡儿茎流及蒸腾特征
1
2006

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

不同天气条件下小叶锦鸡儿茎流及耗水特性
1
2007

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

不同天气条件下小叶锦鸡儿茎流及耗水特性
1
2007

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

小叶锦鸡儿灌丛群落蒸腾耗水量估算方法
1
2009

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

小叶锦鸡儿灌丛群落蒸腾耗水量估算方法
1
2009

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

Vegetation greening and climate change promote multidecadal rises of global land evapotranspiration
1
2015

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

内蒙古灌丛化草原毛刺锦鸡儿种群结构和空间分布格局
1
2017

... 蒸散由植被蒸腾和土壤蒸发组成, 而盐池荒漠草原带人工灌丛群落中既有中间锦鸡儿灌木, 还有其他草本植物, 因此其植被蒸腾由灌木和草本两部分组成.然而, 严格拆分开土壤蒸发、灌木蒸腾和草本蒸腾的难度较大, 本研究将该人工灌丛群落蒸散分为灌木蒸腾和丛下蒸散, 其中在利用微型蒸渗仪测定丛下蒸散时, 蒸渗仪中取装原位土柱, 其口径内会生长一年生草本植物, 故所测丛下蒸散包括土壤蒸发和草本蒸腾.然而, 荒漠草原受人工种植中间锦鸡儿的影响, 在斑块和景观尺度上改变了草地生态系统的结构和功能, 使得资源分配出现斑块化和异质化(高琼和刘婷, 2015).受有限的水资源和种间竞争的制约, 人工种植的中间锦鸡儿灌丛形成了特定的群落结构和空间分布格局(张璞进等, 2017), 导致草本植物退化严重, 仅在丛下零散稀疏分布, 5-8月间的盖度一般不超过10% (刘任涛等, 2014), 因此丛下蒸散中的草本蒸腾占比很小, 主要由土壤蒸发组成. ...

内蒙古灌丛化草原毛刺锦鸡儿种群结构和空间分布格局
1
2017

... 蒸散由植被蒸腾和土壤蒸发组成, 而盐池荒漠草原带人工灌丛群落中既有中间锦鸡儿灌木, 还有其他草本植物, 因此其植被蒸腾由灌木和草本两部分组成.然而, 严格拆分开土壤蒸发、灌木蒸腾和草本蒸腾的难度较大, 本研究将该人工灌丛群落蒸散分为灌木蒸腾和丛下蒸散, 其中在利用微型蒸渗仪测定丛下蒸散时, 蒸渗仪中取装原位土柱, 其口径内会生长一年生草本植物, 故所测丛下蒸散包括土壤蒸发和草本蒸腾.然而, 荒漠草原受人工种植中间锦鸡儿的影响, 在斑块和景观尺度上改变了草地生态系统的结构和功能, 使得资源分配出现斑块化和异质化(高琼和刘婷, 2015).受有限的水资源和种间竞争的制约, 人工种植的中间锦鸡儿灌丛形成了特定的群落结构和空间分布格局(张璞进等, 2017), 导致草本植物退化严重, 仅在丛下零散稀疏分布, 5-8月间的盖度一般不超过10% (刘任涛等, 2014), 因此丛下蒸散中的草本蒸腾占比很小, 主要由土壤蒸发组成. ...

黄土高原陆面水分的凝结现象及收支特征试验研究
1
2012

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

黄土高原陆面水分的凝结现象及收支特征试验研究
1
2012

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

沙漠人工植被区的蒸发蒸腾
2
2005

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

... ), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

沙漠人工植被区的蒸发蒸腾
2
2005

... 近年来, 基于不同时空尺度的蒸腾及蒸散研究方法不断改进, 主要有气孔计法、茎流法、蒸渗仪法、涡度相关法、波文比法、遥感和模型估算等(Seneviratne et al., 2010; 宋璐璐等, 2012).祁秀娇等(2019)基于茎流法和涡度相关法测定了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)群落的蒸散; 张志山等(2005)利用微型蒸渗仪和便携式光合仪研究了沙坡头柠条(Caragana korshinskii)蒸腾与蒸散耗水特征; 由于受土壤蒸发和灌丛、草本蒸腾难以拆分的限制, 荒漠草原带人工灌丛群落的蒸散特征研究较少, 特别是人工种植灌木后的蒸散组分变化及生态水文过程机理尚理解不够.茎流法被广泛应用于木本植被蒸腾耗水的研究(岳广阳等, 2006, 2007, 2009), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

... ), 微型蒸渗仪是测量土壤蒸发和草本层蒸腾的最普遍、最直接的方法(张志山等, 2005; 鲍忠文等, 2013), 屈艳萍等(2014)结合茎流计和微型蒸渗仪的优势, 研究新疆杨(Populus alba var. pyramidalis)的蒸腾和土壤蒸发特性; 人工灌丛群落由木本和草本物种共同组成(柴永福等, 2019), 可见, 测定其群落蒸散及其组分最为有效的方法便是茎流法和蒸渗仪的组合.因此, 本研究以宁夏盐池县荒漠草原带中间锦鸡儿为优势种的人工灌丛群落为例, 基于茎流-蒸渗仪法测定灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析蒸散与环境因子间的关系, 旨在阐明荒漠草原带人工灌丛的蒸散特征, 揭示其耗水规律, 为区域生态治理提供理论指导. ...

荒漠草原人工柠条林草本层植被的结构与动态
1
2015

... 宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原.试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初.样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落.试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏.地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构.样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮. ...

荒漠草原人工柠条林草本层植被的结构与动态
1
2015

... 宁夏盐池县北邻毛乌素沙地, 东南与黄土高原相连, 地势南高北低; 属典型的温带大陆性气候, 1958-2017年的年平均气温为8.3 ℃, 年降水量为297 mm, 降水集中在7-9月, 年际变化率较大, 年蒸发量2 136 mm; 地带性土壤以灰钙土为主, 非地带性土壤主要有风沙土和草甸土等, 土壤结构松散; 植被类型以灌丛、草原和沙生植被为主(方楷等, 2011), 分布有大面积的荒漠草原.试验在盐池县花马池镇杨寨子自然村的宁夏大学荒漠草原生态系统定位研究站(107.33° E, 37.83° N)开展, 杨寨子村从1988年开始在荒漠草原上种植中间锦鸡儿灌木来治理草原退化, 一直持续到21世纪初.样地选择1996年种植的中间锦鸡儿灌木林, 围栏封育, 未平茬处理, 是盐池荒漠草原带上生态治理形成的典型人工灌丛群落.试验样地在低矮梁地的缓坡上, 地形较为平坦, 面积广阔, 中间锦鸡儿呈带状分布, 种植行距6-8 m, 丛距1 m, 平均株高1.4 m, 为减少人畜干扰, 样地设置了30 m × 20 m的围栏.地被层稀疏分布有短花针茅(Stipa breviflora)、牛枝子(Lespedeza potaninii)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、白草(pennisetum centrasiaticum)赖草(Leymus secalinus)、老瓜头(Cynanchum komarovii)和地锦草(Euphorbia humifusa)等(杨新国等, 2015; 赵伟等, 2015), 由于中间锦鸡儿对养分水分的竞争, 荒漠草原的原生植物发生退化, 灌木和地被层植物形成了两个明显的层片结构.样地土壤为风沙土, 5-10月土壤有效储水量呈负值, 并随降水量的增加而增加(卞莹莹等, 2015), 由于长期灌木固沙和封育等措施, 部分土壤表层开始形成结皮. ...

宁夏东部荒漠草原灌丛引入对土壤水分动态及亏缺的影响
1
2020

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

宁夏东部荒漠草原灌丛引入对土壤水分动态及亏缺的影响
1
2020

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性
1
2018

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

宁夏东部荒漠草原灌丛引入下土壤水分空间异质性
1
2018

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

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2019

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

... 由于盐池荒漠草原带人工灌丛群落有两个明显的层片结构, 其样地群落尺度的蒸散可分割为灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾)两个组分, 为科学合理测定样地群落尺度的蒸散及组分来源, 本研究设计了茎流+蒸渗仪的人工灌丛群落蒸散观测体系(图1), 其中包裹式茎流仪测定上层片的灌木蒸腾, 蒸渗仪测定下层片的地被层植物蒸腾及土壤蒸发.由于样地各物种的共同生长季在4月中旬至9月下旬, 为顾及各蒸散水分来源的一致性, 对2018年5-8月期间的人工灌丛群落蒸散进行了观测.由于中间锦鸡儿簇状丛生和多分枝的生物学特性, 观测其蒸腾的难度较大, 只能按照一定的抽样规则从样地茎枝中选出一部分个体进行茎流观测, 再将枝干尺度的茎流扩展到样地尺度的灌木蒸腾(见1.2.2).为此, 2018年4月19日在样地中设置20 m × 20 m的样方, 采用3种株型加3种枝型的分层抽样法对中间锦鸡儿进行生物学形态特性调查(郑琪琪, 2019), 样地内中间锦鸡儿按冠幅直径可划分大株(>2 m) 8株、中株(1-2 m) 9株和小株(<1 m) 10株, 每株平均34个茎枝, 小、中、大3种枝型的平均枝径为0.548、0.920和1.620 cm.茎流仪测量的是被包裹茎枝的蒸腾, 在枝干尺度上, 茎枝蒸腾强弱与枝型(枝径大小和枝端叶片数量)密切相关, 而与株型关系不大.因此, 根据3种枝型特征和包裹式茎流仪(Flow 32-1K, Dynamax, Houston, USA)可提供的探头型号, 在每种枝型中各选择2枝径粗接近平均枝径、通直圆满、叶片分布适中、具有代表性的茎枝进行观测, 传感器规格及茎枝基本特征见表1.利用数据采集器(CR1000, CSI, Logan, USA)将中间锦鸡儿茎流引起的传感器电流变化信号以5 min为间隔进行采集并存储, 之后利用Dynamax公司提供的算法, 结合茎枝参数进行茎流速率计算.在中间锦鸡儿灌丛行带间1/2处取原位土柱, 安置直径300 mm、深150 mm的微型蒸渗仪, 数据采集时间为30 min, 测量精度为0.07 mm, 用于测定丛下蒸散. ...

2
2019

... 蒸散(ET)包括植物叶片蒸腾(T)及来自土壤、水体和植物表面的蒸发(E), 是土壤-植被-大气间水分收支和能量交换的主要途径(Katul et al., 2012; Wang & Dickinson, 2012), 也是联系植物气孔行为、水分利用和碳交换等关键生态过程的纽带(Mu et al., 2007), 对维持生态系统的稳定性具有重要意义.每年全球陆地生态系统有59%的降水通过蒸散返回大气, 其中草地生态系统达到了67.7% (Oki & Kanae, 2006), 在干旱区更高(李琴等, 2012), 可见蒸散对干旱区草地水文循环的重要作用.近年有关“地球变绿”的话题引起广泛关注, 其中一个主要贡献是中国的植树造林(Chen et al., 2019), 包括西北荒漠草原带的生态治理, 但这一现象的碳水循环反馈机制尚需研究(Piao et al., 2020).宁夏盐池县在20世纪末实施了系列生态治理工程, 大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)防沙治沙和改善生态, 逐渐在荒漠草原上形成了约8.9 × 104 hm2的人工灌丛景观(郑琪琪, 2019), 改变了土地利用方式和植被类型结构(宋乃平等, 2015).已有研究表明, 植被盖度增加会增强生态系统蒸散(Zhang et al., 2015); 同时, 人工灌丛形成过程中的草本向灌木植被类型转变, 会改变生态系统的蒸发/蒸腾比例(Schlesinger & Jasechko, 2014), 也会导致土壤水分消耗加速和空间异质性加剧(李新荣等, 2014; 赵亚楠等, 2018); 且人工灌丛的稳定性和持续性仍不确定(刘可, 2018).因此, 研究人工植被重建背景下荒漠草原带人工灌丛群落蒸散特征, 探讨其水分供需关系及耗水规律, 对指导当地生态可持续治理具有重要意义. ...

... 由于盐池荒漠草原带人工灌丛群落有两个明显的层片结构, 其样地群落尺度的蒸散可分割为灌木蒸腾和丛下蒸散(含土壤蒸发和地被层植物蒸腾)两个组分, 为科学合理测定样地群落尺度的蒸散及组分来源, 本研究设计了茎流+蒸渗仪的人工灌丛群落蒸散观测体系(图1), 其中包裹式茎流仪测定上层片的灌木蒸腾, 蒸渗仪测定下层片的地被层植物蒸腾及土壤蒸发.由于样地各物种的共同生长季在4月中旬至9月下旬, 为顾及各蒸散水分来源的一致性, 对2018年5-8月期间的人工灌丛群落蒸散进行了观测.由于中间锦鸡儿簇状丛生和多分枝的生物学特性, 观测其蒸腾的难度较大, 只能按照一定的抽样规则从样地茎枝中选出一部分个体进行茎流观测, 再将枝干尺度的茎流扩展到样地尺度的灌木蒸腾(见1.2.2).为此, 2018年4月19日在样地中设置20 m × 20 m的样方, 采用3种株型加3种枝型的分层抽样法对中间锦鸡儿进行生物学形态特性调查(郑琪琪, 2019), 样地内中间锦鸡儿按冠幅直径可划分大株(>2 m) 8株、中株(1-2 m) 9株和小株(<1 m) 10株, 每株平均34个茎枝, 小、中、大3种枝型的平均枝径为0.548、0.920和1.620 cm.茎流仪测量的是被包裹茎枝的蒸腾, 在枝干尺度上, 茎枝蒸腾强弱与枝型(枝径大小和枝端叶片数量)密切相关, 而与株型关系不大.因此, 根据3种枝型特征和包裹式茎流仪(Flow 32-1K, Dynamax, Houston, USA)可提供的探头型号, 在每种枝型中各选择2枝径粗接近平均枝径、通直圆满、叶片分布适中、具有代表性的茎枝进行观测, 传感器规格及茎枝基本特征见表1.利用数据采集器(CR1000, CSI, Logan, USA)将中间锦鸡儿茎流引起的传感器电流变化信号以5 min为间隔进行采集并存储, 之后利用Dynamax公司提供的算法, 结合茎枝参数进行茎流速率计算.在中间锦鸡儿灌丛行带间1/2处取原位土柱, 安置直径300 mm、深150 mm的微型蒸渗仪, 数据采集时间为30 min, 测量精度为0.07 mm, 用于测定丛下蒸散. ...

宁夏盐池不同坡位旱地紫苜蓿水分来源
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2014

... 式中, ET为时段t0t1内的群落蒸散总量(mm); P为降水量(mm); I为灌水量, 本试验样地无人工灌溉; W是地下水补给量; D为深层渗漏量; 由于样地所在缓坡丘陵梁地的地下水位埋深超过6 m (朱林等, 2014), 故忽略WD; ?W为时段t0t1内土壤含水量的变化(mm); t0t1分别为时段初、末的体积含水量(%); h为水量平衡计算深度. ...

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...

宁夏盐池不同坡位旱地紫苜蓿水分来源
2
2014

... 式中, ET为时段t0t1内的群落蒸散总量(mm); P为降水量(mm); I为灌水量, 本试验样地无人工灌溉; W是地下水补给量; D为深层渗漏量; 由于样地所在缓坡丘陵梁地的地下水位埋深超过6 m (朱林等, 2014), 故忽略WD; ?W为时段t0t1内土壤含水量的变化(mm); t0t1分别为时段初、末的体积含水量(%); h为水量平衡计算深度. ...

... 降水是研究区土壤水分的主要来源, 由于降水集中分布在秋季, 通常秋季是该地区土壤水分得到补充的时期.本研究中, 2018年5、6和7月均表现出了不同程度的水分收支亏缺, 土壤储水消耗大于补充, 直到8月才出现水分收支盈余, 土壤水分得以回补, 这一结果与当地的年内降水规律相符.此外, 莫保儒等(2013)对半干旱黄土区成熟柠条(Caragana korshinskii)林地土壤水分监测的结果显示, 由于柠条萌动和生长对水分的大量消耗, 6月土壤含水量达到最低, 到雨季才开始回升; 盐池柠条样地的土壤水分表现出春季返潮、夏季消耗和秋季蓄积的季节规律(赵亚楠等, 2020), 本研究与以上研究所得规律一致.由于中间锦鸡儿灌木增加了蒸腾耗水, 导致人工灌丛在5-8月间出现43.5 mm的水分亏缺, 比人工灌丛群落形成之前的荒漠草原生态系统更为耗水.当然, 干旱区夜间地表凝结水也会为生态系统蒸散提供一定水分来源(张强等, 2012), 未来有凝结水观测资料的情况下, 可在水分收支平衡计算时加以考虑.总之, 在干旱半干旱地区, 不合理的植被建设会引起蒸散耗水过大, 从而导致大量土壤储水被消耗, 甚至利用浅层地下水(朱林等, 2014), 如盐池县四墩子的人工苜蓿(Medicago sativa)草地群落, 整个生育期耗水量为312.6 mm, 高于同期的降水量, 水分亏缺达101.8 mm (李凤民和张振万, 1991).由此可见, 荒漠草原地区的植被重建须以水分收支平衡为基础, 为追求景观、生物量和防沙治沙效果, 大规模建设深根灌木, 掠夺式地利用土壤储水, 存在潜在风险, 在未来的生态恢复与重建中须引起注意. ...




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