贡嘎山冷杉林土壤CO_2释放的模拟研究

利用贡嘎山冷杉林1998年和1999年土壤CO_2通量对生物地球化学循环模型Forest-DNDC进行校准和验证,通过调整温度和湿度对土壤根呼吸影响的计算公式和对模型参数的本土化,提高了模拟值与真实值之间的吻合程度,尤其是提高了冬季土壤CO_2释放模拟的准确性.校准后使土壤CO_2日释放量模拟结果的平均误差((-e))和相对平均误差((-e)')分别下降了3.81 kg/hm~2和13.49%,绝对平均误差(M)和相对绝对平均误差(M')也同时降低;模型效率的Nash-Sutcliffe系数(Me)和冷模拟(利用默认参数)相比,也由0.651提高到0.683.模型验证结果表明,冷杉林土壤CO_2释放通量模拟值大体上能够与实际观测值的季节变化和日变化保持一致,在释放的量上也与实际观测值相当.     

藏北高寒草地土壤冻融过程水热变化特征

为深入认知藏北高寒草地土壤冻融循环过程,依托申扎高寒草原与湿地生态系统观测试验站,开展了高寒草地土壤剖面水热变化过程监测,基于2015–2016年数据,对藏北高寒草地冻融循环过程中温度、含水率变化特征进行了分析,并探讨了冻融过程与气温、降水的关系。结果表明,土壤剖面各土层温度和含水率均呈准周期性变化,且变化幅度随深度增加而降低;11月初至次年4月底是藏北高寒草地土壤的冻结期,可分为初冻期(11月)、稳定冻结期(12月至2月上旬)、消融前期(2月中旬至3月下旬)和消融后期(3月下旬至4月中旬)4个阶段;观测期土壤冻结的最大深度在160 cm左右;冻结深度上下限和积温呈现出显著的相关关系,含水率和温度变化相互影响,水分在土壤热量传递时有着重要作用。研究结果可为进一步理解冻融水热耦合作用及生态系统对冻融的响应提供理论支持。     

川中丘陵区李子溪流域土壤侵蚀模拟研究

采用USLE模型与GIS技术相结合的方法,估算了川中丘陵区李子溪流域的土壤侵蚀总量以及侵蚀强度空间分布。结果表明李子溪流域主要以微度侵蚀为主,且不同的方法得到的侵蚀强度存在着较大差异。     

冻融过程土壤水热力耦合作用及其模型研究进展

冻融过程水热力耦合是寒区水文循环的重要内容,是寒区农业、建筑、生态领域需要迫切解决的问题。本研究对冻土冻融过程、水热力耦合机理研究进行了分析:目前对于水分迁移驱动力大多归结于土壤水势梯度,采用土壤水分特征曲线进行求解,但是这种方法并没有考虑土体温度、土体形变以及土壤的物理特性指标。水热力耦合模型实现了水分、温度、应力之间的耦合,但是水分、温度、应力的变化对土壤特征参数的反馈机制并未体现;在多场作用下的分凝冰形成机理是解决土体冻胀的关键,对该问题有待进行深入研究。同时对目前主流的水动力学模型、刚性冰模型、热力学模型3类耦合模型在适用性和准确性方面进行了讨论。最后,针对目前冻融过程水热力耦合研究存在的问题进行分析并提出研究的构想。     

气候变化对贡嘎山森林原生演替影响的模拟研究

林窗模型是研究森林生态系统对全球气候变化响应的有效工具。应用贡嘎山森林演替模型(GFSM)模拟气候变化对贡嘎山东坡冰川退缩和泥石流迹地森林演替过程的影响,并根据IPCC第4次评估报告,选择最具代表性的3种气候变化情景(B1、A1B和A2),比较分析了不同情景下森林树种组成、优势树种径级结构和林地土壤碳氮动态特征。结果表明:维持目前气候状况不变时,贡嘎山东坡冰川退缩和泥石流形成的迹地,经过典型的川滇柳、冬瓜杨和桦树先锋群落演替阶段,最终将恢复为冷杉林。若气候变化情景(A1B和A2)发生,繁殖能力和耐性较强的树种,如高山松和桦树,可能取代喜冷湿环境的冷杉,成为这一地区的优势树种。届时,森林生物量和土壤碳氮含量将随优势树种的改变而下降。不同气候情景之间的模拟结果存在一定的差别,若B1情景发生,迹地还会恢复为冷杉林,但是其抗干扰能力和稳定性明显下降。总之,无论哪种气候情景发生,都将不利于冷杉林的恢复和更新。     

林窗模型研究进展

林窗模型是一类以气候因子(温度和降水)为主要驱动变量对森林动态进行模拟预测的方法,因其参数易于获得和估计,结构灵活而开放,便于研究者根据需要进行适当的修改,因而得到了迅速的发展,在世界各地的许多森林类型中得到广泛应用.阐述了林窗模型假设及其发展变化,系统总结了林窗模型树木生长方程以及影响树木生长的环境因子,分析了林窗模型对树木死亡过程和更新过程的模拟方法,指出目前林窗模型研究中存在的问题以及未来的发展方向.     

1978-2017年西藏高原冻融指数时空变化特征

西藏高原是我国面积最大的高寒冻土区,研究土壤的冻融变化可为该区生态环境变化及评估提供依据.本文基于西藏高原气象站1978?2017年日均气温数据,计算了空气的冻结和融化指数并分析了其时空变化特征,探讨了主要的影响因子.分析结果表明:由34个气象站点代表的近40年西藏高原冻结指数范围在386.8～886.1℃·d,融化指数范围在1960.3～2521.5℃·d;冻结指数与融化指数都随时间波动变化,但趋势相反:其中冻结指数倾向率为?9.2℃·d·a?1,呈下降趋势;融化指数倾向率为11.1℃·d·a?1,呈上升趋势.冻融指数的变化趋势表明西藏高原具有暖化的特点.冻结指数均值的空间分布特征表现出自东南向西北递增的规律,而融化指数则在中南部和东部出现高值中心;西藏高原西北地区冻结指数下降速率较东南地区更快,融化指数则在西藏高原大部分区域内呈现快速上升的变化趋势.西藏高原冻融指数受经纬度、海拔和社会经济因素的综合影响,但海拔是影响冻融指数变化的主导因子.     

藏北高寒草原典型植物根际土壤细菌群落结构多样性及根系特征分析

根际土壤微生物作为根系生境中的重要组成部分，在物质能量循环方面发挥着不可替代的作用。本研究选择3种藏北高寒草原上具有代表性的植物，采用高通量测序方法揭示了不同植物根际细菌群落结构多样性差异，并利用WinRHIZO根系图像分析系统软件分析各植物的根系形态差异。结果表明：Acidobacteria (酸杆菌门)为所有样本中的优势菌门，占所有门类的25%左右；根际细菌群落在组间的差异均大于组内差异，但不显著；在测定的6个土壤环境因子中，速效磷是影响根际土壤微生物群落结构及其多样性的关键因子；与流水带组相比，对照组的根系平均直径减小，根尖数均显著增多(P<0.05)，表明流水带内外3种植物间的总根系形态特征存在差异。由此可知，流水带内外的植物地下部分主要通过调整根际土壤微生物群落结构和调节根系形态来适应生境的变化。