祁连山干旱山地草地生物量对水分条件的响应     

王顺利  王荣新  敬文茂  赵维俊  牛赟  马剑  朱红 《干旱区地理》2017,40(4):772-779

以祁连山排露沟流域干旱山地为研究对象,对海拔2 700~3 000 m典型草地群落的草本种类、高度和生物量等进行调查,并同步测定样地内的土壤水分,分析草地生物量随海拔高度的季节性变化特征以及草本生物量和土壤水分的关系。结果表明：（1）草地地上生物量平均值为135.36 g·m^-2,并随海拔升高呈先增加后降低的"单峰"变化模式,在海拔2 900 m时最高,为176.79±28.37 g·m^-2。地下生物量平均值为946.13 g·m^-2,并随海拔升高生物量呈递增趋势,在海拔3 000 m时最高,为1 301.19 ±68.24 g·m^-2。（2）草地地上、地下生物量在不同海拔高度间差异性显著（P<0.05）;该流域干旱山地草地根冠比在4.14~11.95之间变化。（3）在生长季5~9月份,干旱山地草地土壤含水量在9.23%~31.31%之间波动,平均值为14.94%。（4）草本地上、地下生物量与土壤平均含水量均呈显著正相关（P<0.05）,相关性系数分别为0.7784和0.7843。在不同海拔草地群落中,不同土层含水量对草地生物量的贡献不尽相同,但60 cm以上根系主要分布层内的水分对草地生物量具有重要的意义。  相似文献   

多年冻土区活动层土壤水分对不同高寒生态系统的响应   总被引：2，自引：0，他引：2  

高泽永  王一博  刘国华  刘明浩  罗京  印泾经 《冰川冻土》2014,36(4):1002-1010

土地覆被变化对土壤水分的影响是生态水文学和流域水文学研究的关键问题,基于长江源典型多年冻土区不同高寒草地土壤水分的观测,结合降水、生物量（包括地上和地下）和土壤理化性质,研究了活动层土壤水分变化对不同高寒生态系统的响应. 结果表明：高寒草甸生物量、土壤养分含量均比高寒草原高,且对降水响应更为强烈,致使高寒草甸土壤水分变异性弱于高寒草原. 在土壤完全融化阶段,高寒草甸土壤活动层存在一个低含水层（50 cm左右）和两个相对高含水层（20 cm和120 cm）,但高寒草原土壤水分在活动层剖面上有随深度逐渐增大的一致性趋势;在秋季冻结过程中,高寒草甸土冻结起始日滞后于高寒草原土3~15 d;在春季融化阶段,高寒草原土更高的含冰量需要更多的融化潜热. 此外,表层土壤中（0~20 cm）,高寒草甸土比高寒草原土有更大的持水特性,而在活动层中下部则呈现完全相反的结果,不同高寒生态系统的演替改变了土壤的水热迁移过程.  相似文献   

陇中黄土高原土壤水分变化特征及其机理分析   总被引：2，自引：1，他引：1  

李德帅  王金艳  王式功  李振朝  尚可政  闭建荣 《中国沙漠》2014,34(1):140-147

基于兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）2010年全年的观测资料,对陇中黄土高原半干旱区土壤水分的年变化和日变化特征进行了研究,并通过计算水汽通量与蒸散量,探讨了土壤-地表-大气间水分的交换和运移机理。结果表明：土壤湿度的季节变化主要受降水影响,各季节的平均土壤湿度均呈现出表层和深层低、中间层高的特点,最高值出现在地下10 cm附近;在无降水的情况下,土壤5~20 cm处的含水量呈现出夜间逐渐降低、白天逐渐上升的波形变化,这种变化与土壤水汽通量具有很好的一致性,而水汽通量的方向则受温度梯度的影响;在白天,地表温度高于气温与较深层地温,水汽在向空气蒸散的同时也由地表流向土壤深部,夜晚地表温度则低于较深层地温,水汽由土壤深部流向地表。因此土壤内部的水分蒸发主要出现在夜晚,且主要发生在地表40 cm以内的土壤孔隙中,而白天地表的实际蒸发主要存在土壤浅层0~5 cm,5 cm以下土壤水分的蒸发十分微弱。本研究结果对于改进半干旱区陆面计算模式以及当地的生态环境建设具有一定的参考价值。  相似文献   

A nonlinear coupled soil moisture-vegetation model   总被引：1，自引：0，他引：1  

LIU Shikuo  LIU Shi  FU Zuntao  SUN Lan 《大气科学进展》2005,22(3):337-342

Based on the physical analysis that the soil moisture and vegetation depend mainly on the precipitation and evaporation as well as the growth, decay and consumption of vegetation a nonlinear dynamic coupled system of soil moisture-vegetation is established. Using this model, the stabilities of the steady states of vegetation are analyzed. This paper focuses on the research of the vegetation catastrophe point which represents the transition between aridness and wetness to a great extent. It is shown that the catastrophe point of steady states of vegetation depends mainly on the rainfall P and saturation value v0, which is selected to balance the growth and decay of vegetation. In addition, when the consumption of vegetation remains constant, the analytic solution of the vegetation equation is obtained.  相似文献   

基于块克里金的土壤水分点观测向像元尺度的尺度上推研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

冉有华  李新 《冰川冻土》2009,31(2):275-283

土壤水分是陆面水文过程的一个重要分量,土壤水分的地面点观测与卫星观测的尺度是不匹配的,用点观测数据进行遥感反演结果的验证或者融合这两种观测都需要开展点观测数据向卫星像元尺度的尺度上推研究.土壤水分时空异质性的分析和描述是进行尺度上推的基础,地统计方法是描述连续随机变量空间结构的经典方法.应用块克里金法分别将黑河寒区遥感试验阿柔试验区2008年4月1日与L波段微波辐射计同步的地面液态含水量和含冰量点观测数据经过尺度转换,得到与遥感像元相匹配的像元平均估计值和标准差,可用于该天L波段微波辐射计土壤液态含水量和含冰量反演结果的真实性检验,估计结果充分利用了像元临近位置的观测,得到了比直接的采样平均更合理的块估计结果,对块克里金估计值与采样平均值进行比较,发现两种结果趋势是一致的,块克里金法提供了更为合理的块估计结果,土壤水分空间结构的时间变异、小尺度的土壤特性的变化和测量误差都会对估计结果带来一定的不确定性.  相似文献   

基于混合遗传算法估计van Genuchten方程参数   总被引：7，自引：2，他引：5       下载免费PDF全文

郭向红  孙西欢  马娟娟 《水科学进展》2009,20(5):677-682

van Genuchten(VG)方程是最常用的土壤水分特征曲线方程,其参数取值的精度直接影响到土壤水分运动方程计算的精度.该文建立了VG方程参数的优化模型,构建遗传算法与Levenberg-Marquardt算法相结合的混合遗传算法对其进行求解,并进行了数值试验.结果表明采用混合遗传算法比普通遗传算法不但提高了收敛效率,而且收敛迭代次数也大大减少;采用混合遗传算法估计参数的精度比非线性单纯形法和阻尼最小二乘法要高一些,而且不需要给参数初值.因此,混合遗传算法可以作为估计VG方程参数的一种新方法.  相似文献   

黑河流域临泽盐碱化草地网格尺度多层土壤水分时空稳定性分析   总被引：4，自引：0，他引：4  

冉有华  李新  王维真  晋锐 《地球科学进展》2009,24(7):817-824

定量分析半干旱环境下盐碱化草地类型土壤水分的时间稳定性,是开展土壤水分尺度时空转换的前提,同时也是水文研究的重要组成部分。基于"黑河遥感—地面同步试验"干旱水文试验区临泽草地加密观测区16个土壤水分剖面的逐日持续观测数据,利用平均相对偏差及相关系数方法,对网格尺度上多层土壤水分的时间稳定性进行了分析。初步表明:①在土壤水分监测点布设上,在相对长的时期内,能代表网络水平上平均土壤水分最优观测的点是存在的,最优观测点位置的选择需要先密后稀,并根据事先的加密观测结果进行稳定性分析,保留平均相对偏差接近于0且其标准差最小的点开展长期观测。②在90 m×90 m的网格尺度上,土壤水分的空间结构在40 cm深度以上各层的时间稳定性是类似的,但稳定程度不同,表层最不稳定。在40 cm以下基本上趋于稳定,空间异质性降低。③研究区所在环境下网格尺度土壤水分空间分布在时间上强烈相关,观测刚开始的几天与其它时期的相关性比较低,在平稳期相关性较好,不稳定性主要由降水或灌溉事件引起。同时,由于环境的复杂性及观测的误差,这种特殊类型土壤水分的时间稳定特征还需要进一步研究。  相似文献   

利用主被动微波数据联合反演土壤水分   总被引：6，自引：1，他引：5  

赵天杰  张立新  蒋玲梅  陈权  张志玉  张勇攀 《地球科学进展》2009,24(7):769-775

在黑河中游干旱区水文试验的基础上,以临泽站为研究区域,探讨主被动微波数据联合反演土壤水分的方法。针对ALOS/PALSAR数据,使用AIEM理论模型计算地表的同极化后向散射系数,Oh半经验模型描述交叉极化散射特征,通过对大量后向散射模拟数据的分析,建立裸露地表粗糙度计算模型;利用模拟数据分析地表辐射亮温随土壤水分和粗糙度的变化规律,在此基础上构建NN模型结合粗糙度计算结果和辐射计飞行数据反演研究区域的土壤水分。地面同步测量数据的验证结果表明,该方法充分发挥了主被动微波数据各自的优势,同时避免了主被动协同过程中的尺度问题,为流域尺度的土壤水分监测提供了一种新的有效途径。  相似文献   

高原地区农作物水热指标与特点的研究进展   总被引：1，自引：0，他引：1  

邓振镛  张强  王强  王润元  王劲松  徐金芳 《冰川冻土》2012,34(1):177-185

通过对作物农业气象条件鉴定、作物农业气象试验研究、作物生态气候适应性分析和作物农业气候区划以及农业气象灾害调查记载对比评估分析等手段, 整理和总结了髙原地区7种粮食作物、6种经济作物、6种特色作物、7种瓜果作物和4种中药材等共计30种农作物水热指标以及冬小麦和春小麦土壤水分指标. 高原地区作物水热指标具有4个明显特点, 釆用不同积温界限值来确定不同作物属性热量指标, 喜凉、中性、喜温和喜热作物分別釆用≥0 ℃、≥5 ℃、≥10 ℃和≥15 ℃积温界限值作热量指标. 不同温度带作物适宜的热量指标差异明显, 有随温度带愈冷凉作物热量指标呈偏低的趋势. 不同水分气候区作物水分指标差异较大, 有随湿润度增加作物水分指标呈递减的趋势. 作物水热指标随气候变化而发生缓慢变化, 气候变暖使作物全生长期延长, 对同一熟性品种而言, 需要热量指标比变暖前有提高趋势; 气候变干使作物水分指标有增加趋势. 农作物水热指标是衡量作物适生种植的重要标准, 是引种、作物布局、栽培管理、髙产优质安全生产的重要科学依据, 是气象为农业服务必不可少的基础资料, 也是服务工作的前提.  相似文献   

2010年中国西南旱情的时空特征分析——基于MODIS数据归一化干旱指数   总被引：2，自引：0，他引：2  

白开旭  刘朝顺  施润和  高炜 《地球信息科学学报》2012,14(1):32-40,48

 近年来,干旱灾害频繁发生,对区域内农业生产和生态环境造成了极大的破坏。为了快速准确地获取大面积地表土壤水分信息用以评估地表受旱程度,本文以2010年年初中国西南大旱为例,运用MODIS可见光-红外波段数据以及像元可信度综合生成了归一化干旱指数(NDDI)。同时,结合研究区内地面气象站点实测的土壤湿度数据验证了NDDI对地表土壤湿度的敏感度。结果表明:相比于植被状态指数(VCI)干旱监测模型,NDDI能更加灵敏地对浅层地表干湿变化做出迅速响应。最后,本文利用NDDI分析了2010年年初中国西南大旱旱情发展的时空演变过程,宏观上重现了此次旱情的发展历程,并使用该指数统计了不同时间节点、不同干旱等级下的贵州省土地受旱面积。结果显示:2010年1月-2010年4月为贵州省旱情最为严重的4个月,平均受旱面积达103 352km²,最大受旱面积达132 257km²,占贵州省总面积的75%以上。同时,旱情等级为重旱的土地面积最大达到88 246 km²,占贵州全境土地面积的50%以上。  相似文献