基于SEBAL模型评估干旱半干旱区人工灌丛植被对陆表蒸散的影响

评估人工灌丛植被重建对干旱半干旱区陆地生态系统蒸散的影响,不仅能揭示植被变化与水文过程的耦合机理,又可为区域生态治理与水资源管理提供科学指导。该研究利用Landsat-8OLI/TIR遥感影像及气象数据等驱动SEBAL模型,反演宁夏盐池县的年内不同日期的陆表蒸散,结合目视解译选取的人工灌丛区与对照草地,评估了人工灌丛植被对陆表蒸散的影响。结果表明:1)SEBAL模型的蒸散反演精度与站点观测结果较为一致,可用于干旱半干旱区蒸散反演及空间特征研究;2)盐池县人工灌丛植被区日平均蒸散为1.20mm/d,高于对照草地1.17mm/d的日平均蒸散量,即干旱半干旱区人工种植灌木林增加了生态系统水分消耗,但不同季节和不同生物地理条件下的蒸散增强作用存在差异,蒸散增强在8月份最大,而3、4月份呈现负效应;3)人工灌丛的密度越大、植被盖度越高,对陆表蒸散的增强作用越强,特别在NDVI0.4的高盖度情况下蒸散增强作用更加明显。由此可知,在水资源紧缺的干旱半干旱区开展以灌木树种为主的植被重建需在合理的生态水文阈值范围内开展,才能构建出稳定可持续的人工生态系统。     

贺兰山油松林冠层的辐射能量截获及传输利用特征

油松作为我国北方地区典型的森林植被类型,研究辐射能量在其冠层中的分配、收支及传输,是构建森林冠层辐射传输模型和生态过程模型的理论基础,对阐明森林植被群落中能量流动和物质循环机理具有重要意义。基于贺兰山生态站油松林通量塔定位观测获取的上、下行长短波辐射、光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)以及气象数据,分析2021年4—9月不同天气和季节条件下油松林冠层的辐射能量截获及传输特征。结果表明：(1)晴天条件下太阳总辐射的日变化表现为光滑的“单峰”曲线,但多云条件下则呈现不规则的“多峰”曲线,且减弱48.3%的太阳总辐射能量到达冠层顶部。(2)太阳总辐射以下行短波辐射为主,晴天的上行短波辐射日变化虽也呈“单峰”形态,但仅占下行短波辐射的8.1%,上行和下行长波辐射随昼夜交替略有波动。(3)太阳短波辐射的季节动态特征表明,上行和下行短波辐射在6月最高,而上行和下行长波辐射在7月最高。(4)在冠层上方(25 m处)呈规则“单峰”形态的PAR日动态曲线,经过冠层截获和传输作用后,在冠层下方(7 m处)变为不规则曲线;PAR的透过率为32.2...     

基于蒸散演变驱动的宁夏绿洲平原生态系统耗水变化

为揭示宁夏绿洲平原蒸散水文过程演变引起的区域耗水变化规律,在谷歌地球引擎平台下,利用2001—2020年的MOD16A2蒸散数据,基于Sen趋势度、重新标度极差分析、多元回归残差分析等时空分析手段,对宁夏绿洲平原蒸散时空演变特征开展研究,并分析其驱动因素。结果表明：(1)2001—2020年间,宁夏绿洲平原的年平均蒸散量为355.37 mm,且呈6.75 mm/a的增加趋势(p<0.01),其中,耕地的年蒸散为443.50～605.47 mm,明显高于区域平均蒸散;同时,多年平均蒸散远高于同期降水量,故维持绿洲生态系统平衡需要大量引黄灌溉水源。(2)宁夏绿洲平原蒸散在空间上有一定的异质性,并与地表覆盖类型差异有关,表现出耕地区高、草地和城市建成区低的规律。(3)宁夏绿洲平原有77.60%的区域其蒸散呈显著增加,但2020年后将有93.90%的区域蒸散变化趋势将发生逆转。(4)人类活动强烈地驱动宁夏绿洲平原蒸散的增强,其中,人类活动协同气候变化共同正向驱动的区域占53.96%。(5)蒸散的逐渐增强,导致宁夏绿洲平原流域内的水分亏缺显著,即供给生态系统光合生产以及回补土壤储水在减少。...     

立地条件对宁夏中部干旱风沙区柠条生物量分配格局的影响

  目的  理解立地条件对宁夏中部干旱风沙区柠条生物量分配规律的影响，充分认识柠条生物量的分配规律，完善柠条的适应性研究。  方法  基于宁夏灵武市白芨滩防沙治沙林场109丛柠条灌木生物量数据，将坡向、海拔（1 218 ~ 1 476 m）、坡度3个立地因子进行无量纲化处理并分类，分别采用欧氏距离和布雷?柯蒂斯距离的非参数多元方差分析方法，探讨立地因子及其交互作用对灌木生物量分配格局（叶质比、茎质比、根质比和根冠比）及其综合特征的影响。  结果  （1）坡向对叶质比和茎质比的解释度最高，解释度因子R2分别为0.144 5和0.281 0；海拔对根质比和根冠比的解释度均最高，R2分别为0.296 7和0.295 7。（2）在立地因子的交互作用中，海拔与坡度的交互作用对根质比和根冠比的影响显著（P < 0.05），坡向、海拔和坡度的交互作用对茎质比和根冠比的影响显著（P < 0.05）。（3）根据欧氏距离和布雷?柯蒂斯距离进行多元方差分析，得到坡向、海拔、坡度对灌木生物量分配格局的综合影响均呈现显著性（P < 0.05），且坡向的影响最大（R2 = 0.232 2和0.235 7），海拔（R2 = 0.221 3和0.221 1）次之，坡度（R2 = 0.035 8和0.029 2）影响最小；在多因素交互作用的影响中，海拔与坡度的交互作用以及坡向、海拔、坡度3因素交互作用对灌木生物量分配格局影响显著（P < 0.05）。  结论  不同立地因子对柠条灌木生物量分配格局的影响不同，且立地因子的交互作用也会对生物量分配格局产生显著影响。研究结果最终确立了立地因子对柠条灌木生物量分配格局的影响程度，为非参数多元方差分析在生物量分配格局中的应用提供了方法参考，也为进一步研究灌木的碳储量及其生态意义提供科学基础。