干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 绿洲生态水文学

Arid

	绿洲生态水文学
	赵文智; 常学向; 吉喜斌; 刘冰; 杨荣; 李守波; 庄艳丽; 杨淇越
完成单位	中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
登记(发布)日期	2015
中文摘要	近年来,由于农田节水力度的加大,绿洲水循环格局已经发生了明显变化,这种改变将势必导致绿洲生态系统的生物地球化学循环过程的变化。然而,由于绿洲水循环格局改变引起的绿洲生物地球化学循环过程的变化究竟会对绿洲生态系统的健康和稳定性带来什么样的影响？应该如何应对这些影响？这些问题不仅是目前绿洲生态水文学研究应该特别给予关注的基本问题,也是生态环境建设亟待回答的实践问题。在国家杰出青年科学基金的资助下,历时4年,基于对绿洲生态过程和水文过程相互作用关系的认识,选择了绿洲内主要景观类型系统开展了调控绿洲生态过程的生态水文学机制研究,探讨了维持绿洲健康稳定和提高绿洲综合效益的技术途径和生态水文学基础。主要科学贡献如下： 1. 揭示了主要荒漠植物适应干旱风沙环境关键水文过程的繁殖策略,确定了主要荒漠植被发育过程中吸收利用的水分来源的变化。研究发现,荒漠植物以独特的水分共享方式来适应干旱环境,例如荒漠植物骆驼刺主要以克隆繁殖的方式适应风沙干旱的环境,在繁殖过程中,母株根系吸收的水分一部分供自己使用,另一部分通过分株间水平根茎传输给子株,以保证子株的正常生长,但母株和子株之间没有光合产物的传输现象。此外,运用稳定同位素技术发现随着梭梭固沙植被的发育,主要水分来源由于受降水补给的表层土壤水转变为相对稳定的地下水。相关成果发表在《中国沙漠》、《Trees-Structure and function》、《Journal of Plant Research》、《Plos One》、《Ecological Research》等刊物上,在国际上产生了一定的影响,例如国际生态水文研究知名学者S.L. Collins在生态学著名刊物《Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics》(2014)发表的综述文章中认为我们关于植被生产力对降水事件大小和频率的响应研究是干旱区维管植物对降水脉动响应研究的典型案例。 2.揭示了绿洲农田、湿地、沙地辐射特征及空间变异特征,量化了湿地和农田能量平衡,加深了对绿洲灌溉农田SPAC中水分垂直传输调控机理的认识。果表明,在目前的灌溉制度下(即生长季降水加灌溉量760- 850mm,灌水5次),60%~80%被蒸散发消耗,20%~40%深层渗漏。在时间上,深层渗漏主要发生在拔节-抽雄和抽雄-灌浆阶段。该研究结果为进一步开展不同类型绿洲土壤入渗提供了借鉴,也为了解绿洲农田地表水与地下水转化提供了一个重要参数。相关研究成果发表在《生态学报》、《应用生态学报》、《Journal of Arid Land》、《Hydrological Processes》、《Chin. Sci. Bull》、《Theoretical and Applied Climatology》、《Environmental Earth Science》等刊物上。 3.加深了对绿洲生态功能和水文过程的了解,评估了近20年来黑河中游水文过程变化对植被的影响。首先,评价了绿洲农田的碳固定功能。通过Q10、Quadratic、Lloyd & Taylor和Logistic模型模拟了玉米农田生态系统呼吸速率的平均日变化和季节动态,估算的河西走廊荒漠绿洲玉米农田生态系统年呼吸碳排放量介于1122-1252 g C·m-2·a-1。其次,评价了荒漠绿洲湿地的变化。黑河中游荒漠绿洲湿地主要有盐沼湿地、非森林泥炭湿地、河流和水库湿地及灌木主导的湿地。近20年来,湿地面积减少了38%左右,主要是盐沼湿地和非森林泥炭湿地减少。在湿地中共监测到40种高等植物,隶属于18科38属;湿地植被分为3个植被类型,11个群丛。最后,评价了人为调控水文过程对绿洲稳定性的影响。基于遥感数据,研究了黑河中游荒漠绿洲边缘平川灌区水文与生态过程的变化。结果表明：近20多年来,特别是自2000年实施黑河水资源综合管理以来,河西走廊中部荒漠绿洲边缘典型灌区的水文过程发生了明显变化,主要表现在地表水利用量的减少和地下水开采量的增加以及地下水位的下降。尽管该灌区的水文过程发生了变化,但迄今为止,绿洲外围过渡带植被 NDVI仍呈现波动增加的趋势,这在一定程度上说明人工调控水文过程的变化在总体上尚未对过渡带的植被生产力产生显著的影响。成果发表在《中国科学》、《Science China, Earth sciences》、《湿地科学》、《自然资源学报》等刊物上。发表学术论文100余篇,其中被SCI收录50篇,总他引1200余次。本成果是国内针对荒漠绿洲生态过程的生态水文学机制长期系统定位观测研究取得的重要成果,对于维持绿洲健康稳定和提高绿洲综合效益,以及推动绿洲水文学学科发展具有重要理论意义。该项研究成果尚未申报过任何奖励。
中文关键词	荒漠绿洲 ; 生态水文 ; 绿洲防护体系
成果类型	基础理论
中图法分类号	P343
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001670179
来源机构	中国科学院西北生态环境资源研究院
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243602
推荐引用方式 GB/T 7714	赵文智,常学向,吉喜斌,等. 绿洲生态水文学[Z]. 基础理论,2015.