海南儋州地区橡胶林生态系统水汽通量变化特征及其对环境因子的响应

运用涡度相关观测技术对海南儋州地区的橡胶人工林（简称橡胶林）进行长期观测,研究了2017-2018年水汽通量变化特征,并结合该地区的梯度系统数据以及气象观测数据,分析了水汽通量对环境因子的响应;同时根据降雨量和蒸散量对该生态系统的水分收支情况进行探讨,以揭示橡胶林生态系统的水分利用能力。结果表明:1）2017-2018年橡胶林生态系统水汽通量为正值,即水汽通过生态系统向大气散发,表现为水汽源;水汽通量日变化曲线为单峰形,在11:00-13:00达到最大值,雨季日间的水汽通量约为旱季的3倍,全年夜间水汽通量保持平稳且接近于0,水汽通量表现出明显的季节变化,雨季（5-10月）最高,旱季（1-4月）次之,11-12月最低;2）2017、2018年度总降雨量分别为1 687.6、2 264.7 mm,蒸散总量为962.24、1 209.29 mm,分别占降雨的57.02%、53.40%;旱季蒸散量约为降雨的2倍,雨季6-10月常出现当月降雨量远大于蒸散的情况,且年蒸散量和降雨量均集中在6-9月;3）影响水汽通量的主要环境因子有净辐射、气温、饱和水汽压差、风速、土壤热通量、土壤含水量等,其中净辐射和大气温度是影响水汽通量的最主要因素,尤其在水分充沛的雨季相关性最高。4）海南儋州橡胶林的蒸散量略高于热带雨林,但其蒸散率属于正常水平,不是导致植胶区缺水的主要因素。     

海南儋州地区橡胶林碳通量特征研究

以位于海南省西北部儋州地区的橡胶林为研究对象,采用涡度相关技术进行长期CO₂通量观测。结果表明:1）橡胶林净生态系统碳交换（NEE）日动态为“U”型曲线,白天NEE为负值,是碳吸收,夜间NEE为正值,是碳排放;全年除2月份为较弱的碳排放外,其余月份均为碳吸收,雨季各月NEE值较大,旱季各月NEE值较小,橡胶林碳吸收最强月份为6月,碳排放最强（吸收最弱）的月份为2月;因研究样地橡胶林树正处于生长旺盛期,固碳能力强大,橡胶林年NEE总量超过11.0 t·hm^-2·a^-1,碳汇能力高于其他亚热带和热带人工林,也高于纬度接近的海南岛尖峰岭热带山地雨林。2）橡胶林生态系统呼吸（R_e）日动态为单峰型曲线,全年R_e均为正值,即为碳排放,白天R_e量及变动幅度均明显大于夜间;全年R_e日变化呈不规则曲线,全年雨季各月R_e值均较大,旱季各月R_e值相对较小,橡胶林生态系统呼吸最强月份为8月,呼吸最弱的月份为12月;海南岛橡胶林生态系统年呼吸总量巨大,年总量超过20.0 t·hm^-2·a^-1,与同纬度的热带雨林接近。     

海南儋州橡胶林物种组成及群落特征研究

按照美国史密森热带研究所1980年在巴拿马Barro Colorado Island地区建立50 hm2样地的技术规范,2012年在海南儋州橡胶林中建立1 hm2动态监测样地,通过对样地植被的野外调查,研究橡胶林的植物种类组成与群落特征。结果表明,1）1 hm2橡胶林样地内共有植物69科155属183种,群落较大的科（物种数量较多）有5个,分别为茜草科、大戟科、禾本科、菊科和桑科。与西双版纳热带森林相比,橡胶林群落草本植物多样性较高且盖度较大。2）橡胶林群落结构简单,可为乔木层、灌木层和草本层,与其他热带森林不同,橡胶林群落乔木层仅含1层,灌木层植物较少,草本层发达,无散生巨树、附生、寄生植物种类较少。3）橡胶林群落的叶级普以小型叶和中型叶为主（75.9％）;叶型以单叶比例较高（75.6％）,叶缘以全缘叶为主（65.0％）;叶质以纸质为主（61.2％）。海南橡胶林群落的叶质、叶缘、叶型普与海南和西双版纳热带森林完全不同,具体表现为革质叶、全缘叶和小型叶比例较低,而纸质叶、非全缘叶和中大型叶比例较高,反应出海南橡胶林群落的湿润和热带性质。     

人工毛竹林土壤水分对气象因子的响应

为研究土壤水分对气象因子的响应规律,以广西猫儿山典型小流域的人工毛竹林地为研究区,以定位观测的气象数据和4个测点的土壤水分进行典型相关分析,结果表明,在气象要素方面,水汽压差(VPD)对4个点不同厚度的土壤水分(SMC)的影响最显著,即VPD的波动最易导致土壤水分的变化.在影响时间方面,4个点中大体为土壤水分观测日前连续4 d的气象因子(CMF)对SMC影响最显著,表明土壤水分的变化更多地受前4 d的气象条件的综合影响.各气象要素中降水量(P)与CMF呈正相关关系,但影响不大,表明土壤水分除受气象条件影响外,植被则是另一主要影响因子.     

海南儋州橡胶林下土壤微生物功能研究

对海南儋州地区种植5 a（幼龄林）、10 a（中龄林）和25 a（老龄林）的橡胶林、30 a桉树人工林、海南热带次生林的土壤微生物功能多样性进行研究。结果表明,橡胶林与桉树林和热带次生林相比,5种不同微生物功能之间差异并不显著;不同林龄橡胶林之间,微生物在旱季的呼吸作用、雨季的氨化作用、旱季-雨季和雨季的硝化作用以及3个季节中的固氮作用差异性极显著,并且均是中、幼龄林强于老龄林;微生物功能作用受季节变化影响明显,从旱季进入雨季,纤维素分解作用是逐渐增强,氨化作用基本不变,呼吸作用呈现明显先下降后上升的过程,而硝化作用和固氮作用则是明显的下降;在0~30 cm深的土层内,微生物纤维素分解作用、呼吸作用、硝化作用和固氮作用的强度随深度逐渐降低,氨化作用的强度逐渐增强,但是0~10、10~20 cm和20~30 cm这3个土层之间土壤微生物功能强度差异不显著。     

陇南地区土壤水分及气象因子对油橄榄树干液流的响应特征

在初步掌握油橄榄树干液流的变化规律基础上,探索土壤水分、气象因子与树干液流的关系。结果表明,油橄榄树茎流量随太阳辐射强度增大而呈现迅速降低的趋势,随空气相对湿度的增加逐渐减小,与空气温度呈正相关关系,由于高温抑制作用,空气温度>29.78℃时,茎流量有小幅下降的趋势,土壤温度在12.51℃～25.06℃时,油橄榄树茎流量随土壤温度升高而缓慢增大,但当土壤温度>30.86℃时,油橄榄树茎流量也会逐渐下降。通过分析油橄榄茎流速率与气象因子之间的关系,构建了多元线性回归模型,生产上可根据此模型推导出油橄榄树的潜在茎流量,以此为依据提出合理的节水补灌制度。     

贵德县春季旱地土壤水分变化特征及其与气象因子的关系

利用1991—2016年3—5月土壤实测含水量资料,采用统计分析方法,从不同土层、不同站点对贵德县春季旱地土壤水分变化特征及其与气象因子的关系进行分析。结果表明,新街、尕让春季土壤含水量变化趋势较一致,最大值出现在5月底,呈低—高缓慢增长;东山土壤含水量波峰出现在4月,呈低—高—低—高的变化。干土层变化与降水量变化呈反向趋势,0~30 cm土壤含水量随深度的增加变化率明显。3月影响土壤含水量主要因子是风速,4月影响土壤含水量的主要因子是风速和温度,5月份影响主要因子是降水量;气候背景是土壤含水量变化的主因;不同的气候条件下各因子对土壤含水量的影响程度和影响时间段不同。     

生长季刺槐树干液流昼夜变化特征及其对气象因子的响应

【目的】研究刺槐Robinia pseudoacacia生长季树干液流昼夜变化规律,探究气象因子对刺槐蒸腾的影响,为估算林木耗水和林分水资源管理提供理论依据。【方法】在山西省吉县蔡家川流域刺槐样地选择8株样树,于2021年5—9月采用热扩散探针(TDP)对样树树干液流进行连续观测,并同步监测太阳辐射、气温、土壤温度、风速、相对湿度等气象因子,并采用随机森林与逐步线性回归法分析气象因子对树干液流的影响。【结果】(1)生长季各月昼间树干液流速率从小到大依次为9月、5月、6月、8月、7月,昼间树干液流速率对整日树干液流速率的贡献率为88%～93%;夜间树干液流速率从小到大依为9月、5月、8月、7月、6月,夜间树干液流速率对整日液流速率的贡献率为7%～12%。(2)影响昼间树干液流速率的主导气象因子在各月基本一致,主要为太阳辐射和气温;影响夜间液流速率的主导气象因子在各月存在差异,5、6月主要为土壤温度、水汽压亏缺,7月主要为气温,8月主要为水汽压亏缺、相对湿度,9月主要为风速与水汽压亏缺。(3)采用随机森林回归法构建的各月昼夜树干液流速率模型拟合度优于逐步回归法。【结论】昼夜树干液流速率在各...     

洪泽湖湿地杨树林土壤水分变化及其与气象因子的关系

在洪泽湖调蓄灌溉与南水北调常态化调水影响下,湖区水位显著波动对湿地土壤水分及植被生长产生深刻影响。以江苏洪泽湖湿地典型杨树林为对象,借助涡度相关及土壤水分监测系统,研究湿地土壤-杨树系统水分的时空动态变化特征,解析气象因子的影响,为洪泽湖湿地杨树林的水分管理和科学经营与保护提供理论依据。结果表明:湿地杨树林土壤水分的年内变化可以大致分为稳定期（10-2月,31.36%~36.07%）,消耗期（3-4月,36.64%~37.46%）,积累期（5-7月,39.22%~53.92%）和消退期（8-9月,40.38%~32.92%）等4个阶段;春、夏和冬3季的土壤含水量的日变化曲线呈单峰型特征,而秋季表现为不对称双峰曲线特征。土壤水分随着土壤深度（0~40 cm）的增加而逐渐增加。土壤水分变化与日降水量、日平均气温、日平均相对湿度、日平均土壤温度呈极显著正相关（P < 0.01）,与日平均感热通量、平均风速呈极显著负相关（P < 0.01）。气象因子中,日平均土壤温度和日平均相对湿度对土壤水分的影响最为明显,其贡献率分别为10.73%~57.97%和18.62%~25.12%。     

海南黎安湾浮游植物群落特征及其对环境因子的响应

运用PRIMER v6分析海南岛南部黎安湾内浮游植物群落短期变化特征,通过Brag-Curits相似性测定,建立等级相似性矩阵,分别用CLUSTER,BEST分析浮游植物群落结构与环境因子的关系,结果表明:黎安湾内共有浮游植物48属98种,丰度范围为7.92×10~5~7.5×10~6cells·L~(-1),其中,硅藻门占总量的93%~99%,甲藻门占0~5%。优势种有小环藻(Cyclotella sp.)、柔弱根管藻(Rhizosolenia delicatula)、海链藻(Tharassiosira sp.)、菱形海线藻(Tharassionema nitzschioides)、丹麦细柱藻(Leptocylindrus danicus)、尖刺菱形藻(Nitzschia pungens)、刚毛根管藻(Rhizosolenia setigera)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、圆筛藻(Coscinodiscus sp.)、脆根管藻(Rhizosolenia fragilissima)、盒形藻(Biddulphia sp.)等。浮游植物种类和数量随时间出现明显变化,2014-11-03—2014-11-15,黎安湾浮游植物群落结构相似度较高,但养殖区和非养殖区之间未呈现显著差异。浮游植物群落结构主要与透明度、盐度以及叶绿素a相关;此外,浮游植物群落结构短期变化受到热带潟湖独特的环境及当地即时的气候变化影响。     

上海市PM2.5浓度变化特征及其对气象变化的响应研究

该文通过统计2014年1月至2016年12月上海市PM_(2.5)质量浓度的日观测数据,对上海市PM_(2.5)浓度变化特征及其对气候变化的响应进行了分析。结果表明:(1)PM_(2.5)浓度最高的季节是冬季、最低的季节是夏季;(2)PM_(2.5)月均浓度变化,1月份超标严重,8月份最低。通过月距平分析,6月至10月距平值为负,空气PM_(2.5)月平均浓度达标;(3)PM_(2.5)浓度与最高温度、最低温度、降水量、相对湿度均成负相关性关系。     

毛乌素沙地植被物候动态及其对气象因子变化的响应

目的监测沙区区域植被物候,并确定植被物候与气候要素的关系,对理解沙区生态系统对气候变化的动态响应至关重要。方法本研究利用1982年1月至2015年12月的归一化差值植被指数(NDVI)时间序列数据,通过高阶曲线拟合的方法提取毛乌素沙地植被物候,包括生长季开始日期、结束日期和长度,分析其时间变化和空间特征,并利用偏相关性分析法确定其与气象因子(气温和降水量)的关系。结果毛乌素沙地植被生长季开始日期集中在第96~144天,生长季结束日期集中于第280~300天,生长季长度介于135~195d。从东到西生长季开始日期逐渐推迟,生长季长度逐渐缩短,生长季结束日期没有明显变化。在过去34年中,毛乌素沙地植被生长季开始日期和长度分别呈现显著提前和延长的趋势,分别为0.54和0.94d/a,生长季结束日期呈现推迟趋势,但该趋势并不显著。毛乌素沙地植被的生长季开始日期主要受2—4月的平均气温影响,结束日期主要受8—10月的累计降水量的影响。结论毛乌素沙地植被物候特征发生了明显变化,主要体现在生长季的提前和延长,这对该区域植被恢复与荒漠化的逆转具有一定的促进作用。      

暖温带马尾松茎干径向变化特征及其对环境因子的响应

探究短时间（月、日）尺度上马尾松生长动态变化及其与环境因子之间的关系,为理解和预测气候变暖对马尾松生长的影响提供科学依据。从2019年6月-2020年5月,通过树干径向生长测量仪（DENDROMETER）和小型气象站,对马尾松茎干年内径向变化和同期环境数据进行连续监测。结果表明:1)马尾松茎干径向日变化呈现昼缩夜胀的基本规律,马尾松茎干半径在8:00-16:00下降到最小值,16:00至次日8:00上升到最大值,年内径向变化范围为-54.4~38.1 μm。2)马尾松月累积茎干径向变化量存在2个峰值,分别出现在6月和9月,为943.3 μm和823.6 μm。3)在非生长季（11月至次年2月）,马尾松日径向变化量与土壤含水量、空气湿度、降水量存在正相关关系（P<0.05）,与VPD存在负相关关系（P<0.01）。在生长季初期（3-5月）,马尾松日径向变化量与空气温度、土壤温度和VPD呈极显著正相关（P<0.01）,与土壤含水量呈极显著负相关。但在生长季中后期（6-10月）,马尾松日径向变化量与空气温度、土壤温度和VPD的相关关系由正转负,与土壤含水量的相关关系由负转正。这种转变主要是因为生长季初期,较高的温度和土壤含水量有利于马尾松日径向变化量的增加,而生长季中后期,过高的温度和较低的土壤含水量则抑制马尾松日径向变化量的增加。研究结果有助于进一步了解暖温带马尾松树木茎干的径向变化及其对环境变化的响应特征,为判断马尾松未来的生长趋势提供科学依据。     

祁连山东部祁连圆柏树干液流变化特征及其与气象因子的响应研究

采用TDP技术在自然条件下测定了祁连山东部祁连圆柏的树干液流,在深入分析其日变化和季节变化的基础上探讨生态环境因子对其的影响。结果表明,祁连圆柏树干液流日变化大多表现为单峰型的变化趋势,但在不同天气条件下会出现双峰型和多峰型变化。祁连圆柏树干液流的大小、启动时间、变化趋势、最高峰到达时间等因素在不同月份具有明显的差异,其流通量在各月表现为8月>7月>6月>5月>10月>12月>9月。祁连圆柏树干液流受多种环境因子的影响,但不同环境因子对其影响存在显著的差异,多元逐步回归分析发现,气温是研究区祁连圆柏树干液流的限制因子,而土壤含水量并非是研究区内祁连圆柏生长的限制因子。该研究结果为进一步探讨祁连山植被变化的驱动机制奠定一定的理论基础,也为祁连山植被保护提供一定的技术支撑。     

东北地区粮食作物产量变化特征及其对气象干旱的响应研究

基于东北三省1961-2015年的气象数据,计算了4个时段(雪季、雨季、生长季和年际)的标准化降水蒸散指数SPEI,同时利用HP滤波法分离了1992-2015年4种粮食作物(水稻、玉米、大豆、小麦)的气象产量,并构建相应的标准化产量残差序列,分析东北三省不同时段的SPEI对该地区主要粮食作物气象产量的影响,结果表明1)...     

流域尺度重金属行为模拟及其对不同气象因子的响应特征研究

模拟重金属的流域尺度行为有利于更好地理解重金属对生态系统和人类的潜在不利影响,而探究重金属在不同气象情景下的迁移转化规律有利于流域环境风险分析和环境管理。本研究采用流域重金属迁移转化模型SWAT-HM,该模型考虑了重金属化学反应如吸附和老化反应;陆面重金属迁移过程包括通过水分渗流和蒸发引起的垂向下降上升运动以及通过土壤侵蚀和地表/地下径流的水平迁移;水体中重金属迁移过程包括沉降、再悬浮、扩散和掩埋等过程。本研究选取湖南浏阳河上游流域为研究区,该流域几十年来一直受到采矿活动的影响,重金属污染严重。结果表明,SWAT-HM模型对于流域内重金属锌(Zn)和镉(Cd)的动态模拟结果与监测结果符合较好,94.5%的Zn和94.2%的Cd的模拟浓度与实测浓度在同一数量级内。流域内Zn和Cd的高污染区主要集中在宝山河,当宝山河与大溪河汇合后,由于稀释作用和水沙交互作用,溶解相Zn和Cd浓度显著降低至地表水环境质量Ⅲ类水标准(GB 3838—2002)以下。2009—2014年流域出口Zn和Cd总输出通量的多年均值分别为90.8 t和1.1 t,溶解相重金属和吸附相重金属输出量的大幅提升几乎全部出现在强降水后,吸附相重金属输出量主要由几次暴雨过程贡献。本研究通过气象因子分析方法评价重金属输出量对于降雨和气温变化的敏感性,结果显示溶解相重金属和吸附相重金属输出量对于降雨变化比温度变化敏感,且吸附相重金属对于降雨变化的响应比溶解相重金属强烈。探究不同气象情景下重金属迁移转化响应特征对于环境风险分析和污染控制具有一定意义。     

桃果实品质动态变化及其对气象因子的响应

为提高桃品质并确定最佳采收期,以‘久保’为供试材料,分析果实的单果重、果径、硬度、可溶性固形物含量和可滴定酸含量的变化规律,并利用多元回归法建立果实品质与关键气象因子的综合模型。结果表明：桃果实单果重和果径生长发育动态呈现“慢—快—慢”阶段性特征,且均符合Logister曲线,单果重增长极大值出现在花后91 d,纵径增长极大值出现在花后66 d,横径增长极大值出现时间比纵径推迟5 d;随着果实的成熟,硬度逐渐下降,可溶性固形物含量呈上升趋势,上升幅度逐渐加快,可滴定酸含量先小范围波动后迅速下降。结合回归分析结果可判定,果实品质主要受≥18℃积温、≥24℃积温、日均气温和累计日照时数的共同影响。在≥18℃积温≥1170.21℃、≥24℃积温≥769.23℃、日均气温≥27.00℃、累计日照时数≥318.89 h条件下,果实品质达到最佳成熟度。     

宁夏河东沙区人工林土壤水分时空变化及其与气象因子之间的关系

为充分了解沙区防护林林地土壤水分时空异质性,以宁夏河东沙区典型防护林树种柠条(Caragana korshinskii)、胡杨(Populus euphratica)、刺槐(Robinia pseudocacia)组成的人工林为研究对象,采用时域反射仪监测不同坡度的各个林地土壤水分动态变化,分析了不同林地土壤水分动态变化及其与气象因子之间的关系。结果表明:(1)柠条林地平均土壤含水率随坡度增加而下降。坡度为10°时,全剖面与激变层和活跃层土壤含水率变化差异显著(P<0.05);坡度为16°时,全剖面、激变层、活跃层以及次活跃层之间无明显差异;坡度为24°时,全剖面与激变层和活跃层差异显著(P<0.05),而活跃层与次活跃层差异显著(P<0.05)。(2)生长季不同林地平均土壤含水率由大到小依次为刺槐林地(7.49%±0.92%)、柠条林地(6.72%±1.46%)和胡杨林地(5.78%±0.76%)。不同层次土壤含水率与气象因子具有一定相关性,其中各个林地与降水量和相对湿度均呈显著正相关,与风速均呈显著负相关。(3)6-7月份是土壤水分的补给期,8-10月份是土壤水分的耗损期。6月份刺槐林地与柠条林地、胡杨林地土壤水分存在显著性差异(P<0.05);10月份胡杨林地与柠条林地、刺槐林地土壤水分存在显著性差异(P<0.05)。     

海口晚稻生育期气象因子变化特征及其对晚稻产量的影响

为探究海口晚稻生育期气象因子变化规律,提供晚稻生产理论指导,以海口市1988—2012年晚稻单产和生育期降水量、平均风速、最大风速、平均气温、日最高气温、日最低气温、平均相对湿度、日照时数为研究对象,应用Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验、线性趋势分析、相关性分析探讨逐日气象因子变化特征及其对晚稻气象产量的影响。结果表明,最大风速和平均风速呈显著上升趋势,日照时数、平均相对湿度呈显著下降趋势,其他气象因子均无明显变化趋势。降水量、平均风速、最大风速、平均气温、日最高气温、日最低气温、平均相对湿度、日照时数突变点分别出现在2007年、2011年、2009年、2008年、2009年、2009年、2001年、1993年。小波分析结果表明,在较小时间尺度上周期振荡剧烈,时间尺度越大,周期振荡越平稳,规律越明显。