本研究依托国家林草局六盘山森林生态定位站,于2019年生长季(5月17日—10月12日)对香水河小流域华北落叶松人工林树干液流进行连续观测,并同步监测气象条件与土壤环境(土壤温度和土壤水分),分析不同天气下华北落叶松树干液流的综合环境响应.结果表明:在日尺度上,华北落叶松树干液流速率呈先升后降的变化趋势,液流速率大小表现为:晴天＞阴天＞雨天;树干液流速率在晴天呈单峰变化趋势,在阴、雨天均呈多峰变化趋势.晴天的液流启动时间和峰值时间早于阴、雨天,持续时间多于阴、雨天.不同天气树干液流的主导因子存在明显差异,饱和水汽压差是晴天和阴天树干液流的主导因子,其贡献率分别为31.1％和27.4％,而雨天液流的主导因子为太阳辐射,贡献率为40.1％.主成分分析表明,晴天树干液流的综合影响因子为水热复合因子(大气温度、土壤温度、土壤体积含水量)、水汽蒸腾因子(相对湿度、饱和水汽压差)和辐射因子(太阳辐射);阴、雨天树干液流的综合影响因子为蒸腾驱动因子(相对湿度、太阳辐射、饱和水汽压差)、综合热量因子(大气温度、土壤温度)和土壤水分因子(土壤体积含水量).晴天液流分别滞后于水热复合因子、水汽蒸腾因子和辐射因子110、80和70 min到达峰值;阴天和雨天液流分别提前于蒸腾驱动因子、综合热量因子和土壤水分因子10、20、30 min和140、60、150 min到达峰值.

[目的]门源草原毛虫Gynaephora menyuanensis是为害青藏高原高寒草甸的主要害虫,严重妨碍草地生态和畜牧业发展,了解其在祁连山南麓的实际分布区和潜在适生区对门源草原毛虫的监测和防治以及草地生态的保护具有重要意义.[方法]本研究在对祁连山南麓门源草原毛虫的分布进行大量实地调查(147个位点)的基础上,采用专业统计分析软件IBM SPSS 22.0筛选影响门源草原毛虫分布的环境因子,应用生态位模型MaxEnt 3.4.4和地理信息系统软件ArcGIS 10.8预测祁连山南麓门源草原毛虫2021-2040年的适生区范围.[结果]影响门源草原毛虫分布的主要环境因子为9月平均降水量、9月平均太阳辐射等;2021-2040年门源草原毛虫在祁连山南麓的适生区变化趋势为高适生区和非适生区的面积呈减少趋势,中适生区和低适生区面积呈增加趋势;检测模型的受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线下的面积(area under ROC,AUC)值为0.924,模拟结果准确性较好.[结论]本研究结果为阐明门源草原毛虫的地理分布规律及其监测防治提供了理论参考.全球气候变化为门源草原毛虫的栖息地扩张提供了适宜的条件,建议根据门源草原毛虫的潜在适生等级,构建"分级应对"的监测和早期预警体系与防控模式,以应对害虫为害.

森林生态系统强大的碳源/汇功能是实现"碳中和"和"碳达峰"战略目标最经济、有效的自然气候解决方案和固碳增汇手段.准确评估森林生态系统的碳汇能力,对于明确森林碳储量有重要意义.为明确亚热带-暖温带气候过渡带的常绿落叶阔叶混交林的碳通量特征及其驱动因素,2011-2020年利用涡度相关法开展了大别山常绿落叶阔叶混交林碳通量和环境要素的观测试验.结果表明:大别山常绿落叶阔叶混交林净生态系统CO2交换量、生态系统呼吸(Reco)、总初级生态生产力分别为-788.13 gC m-2 a-1、1074.14 gC m-2 a-1、1862.27 gC m-2 a-1,该森林生态系统整体表现为碳汇,其固碳能力与相近纬度的常绿落叶阔叶混交林基本持平,并高于针阔叶混交林、毛竹林等其他类型的森林生态系统.10年间,大别山常绿落叶阔叶混交林的固碳能力有所增强.影响大别山常绿落叶阔叶混交林碳通量的主要环境因子为温度与太阳辐射,气温(Ta)、净辐射(Rn)、光合有效辐射和总辐射与生态系统碳生产力和GPP呈显著正相关(P＜0.001),Reco与Ta和Rn呈显著正相关(P＜0.001).研究结果为气候变化响应敏感的南北气候过渡带森林生态系统的碳储量估算、碳循环过程模拟提供观测数据支持和科学依据.

目的 为山慈菇基原物种科学引种和选址扩种提供理论基础.方法 通过查询多个数据库和实地调查,收集山慈菇基原物种在全国范围内的257个有效分布数据.综合海拔、温度、太阳辐射、降雨量和水汽压5个类别共68个生态因子,利用Maxent和ArcGIS对山慈菇基原物种的生态适宜性进行分析.结果 分析得到影响山慈菇生态适宜性的关键生态因子主要是降雨量、太阳辐射以及海拔,不同基原物种间关键生态因子有显著差异.最适宜杜鹃兰、独蒜兰以及云南独蒜兰生长的潜在区域分别集中在台湾、华南地区以及云南四川相接一带.结论 本研究进一步对其潜在分布区分别进行了生态适宜性等级划分,为山慈菇合理引种栽培及人工规范化扩种提供科学依据.

精确评估地-气之间物质和能量交换对于有效管理水资源和促进农业可持续发展至关重要.为揭示黄河故道区玉米农田生态系统的能量分配特征和水热分量动态变化过程及其对气象因子的变化响应,本研究基于涡度相关系统和全要素自动气象站,对2019-2020年黄河故道区典型夏玉米农田生态系统的能量通量以及常规气象要素进行不间断观测,分析夏玉米农田各能量通量的变化特征以及与气温、降水、风速等环境因子的相关关系,并计算夏玉米生育时期的能量闭合率和能量分配比率.结果表明:研究区夏玉米净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在11:00-14:00,土壤热通量的峰值发生在14:00-15:00.在能量分配上,夏玉米农田全生育期的能量分配以潜热通量和显热通量为主,播种-出苗期能量主要被显热通量消耗,占净辐射的37.1％,其余生育周期的能量均以潜热通量消耗为主.全生育期能量闭合率较好,决定系数为0.83,其中,白天闭合率较高,晚上较低.降水对潜热通量和显热通量都有明显影响,潜热通量对降水的反应更敏感,生育后期潜热通量在降雨后与降雨前的增幅比生育前期低.在夏玉米全生育期内,太阳辐射是水热通量最主要的气象因子,其次为饱和水汽压差.温度和饱和水汽压差对潜热通量的贡献度明显高于显热通量,风速、相对湿度和太阳辐射对潜热通量的解释率低于显热通量,叶面积指数和植被覆盖度与潜热通量呈显著正相关、与显热通量呈显著负相关.本研究的定量化结果可以深化对黄河故道区夏玉米农田水热传输规律的认识,为作物高效用水提供理论依据.

植被光合作用是维持区域生态平衡和气候稳定的关键过程之一,对了解区域生态系统的健康状况和应对气候变化具有重要意义.基于GOSIF数据,对2001-2021年黄河流域植被光合的时空变化规律及原因进行了分析.结果表明:(1)黄河流域植被光合总体呈上升趋势,在空间上表现为西部和东南部高、北部低的分布格局.其中关中平原、阿尼玛卿山、宁夏平原以及黄河三角洲地区的植被光合呈现出显著退化的趋势.(2)归因分析结果表明,不同气候要素对植被光合动态的影响具有显著差异,总体上降水和太阳辐射与黄河流域的植被光合动态呈现出正相关,而温度与植被光合动态呈现出负相关.气候变化和人类活动对黄河流域植被光合动态具有不同程度的影响.人类活动(76.24％)对植被改善区域的贡献远大于气候变化(23.76％).在退化区域中,稀树草原和农田中的气候变化贡献大于人类活动,灌木、草地和湿地中的人类活动贡献大于气候变化,林地中的气候变化贡献与人类活动相当.研究结果有助于更好理解黄河流域植被光合作用的变化机制,为黄河流域生态保护和高质量发展以及气候变化研究提供了重要的参考依据.

对西藏自治区林芝市雅尼国家湿地公园开展气候监测,在研究区域内架设标准自动气象站获取观测数据,分析雅尼湿地气候特征.结果表明:2019-2021年,雅尼国家湿地公园的年均辐射总量为7474.25 MJ·m-2,近地面年净辐射量为3507.83 MJ·m-2,日均大于0 MJ·m-2,光合有效辐射量为11410.39 mol·m-2,其中夏季辐射量、近地面年净辐射量和光合有效辐射量分别为2260.91 MJ·m-2、1249.94 MJ·m-2和3483.62 mol·m-2.观测期间年总辐射量超过6300 MJ·m-2,太阳能资源的丰富度与稳定度为A级.湿地区域近地面年均气温为10.09℃,以8月气温最高,平均值17.39℃;1月气温最低,平均值1.19℃;近地面气温整体呈现增温趋势,气温增高速率为0.18 ℃·a-1.年均降水量470.1 mm,降水主要集中于夏季,6-9月降水量为258.9 mm,冬季(1-2、12月)降水量仅15.03 mm.年平均风速为5.8 m·s-1,1-6月风速较大,日平均风速最大可达7.38 m·s-1,7-9月风速较小,最小日平均风速为4.3 m·s-1;盛行南风和西南风,占全年天数的85.4％.土壤温度变化呈单峰型曲线,相对稳定,0～40 cm的土壤年均温度为13.38℃;2月中旬至9月中旬土壤吸收热量为主,9月中旬至翌年2月中旬土壤释放热量.各年平均空气含氧百分比在83.5％～87.8％,空气含氧呈降低趋势,降幅为2.0％·a-1,冬季高于夏季.雅尼湿地区域具有较高的太阳辐射量和光能资源,热量水平较高,降雨量及湿润度表明该区处于半湿润区;气温年较差增大,暖湿化过程明显,与青藏高原气候变化趋势一致.

青藏高原海拔高、面积广,是全球范围内最典型的高寒地区之一,探究青藏高原高寒草地植物和土壤碳稳定同位素组成(δ13 C)特征及其控制要素,对深刻理解高寒生态系统碳循环过程具有重要意义.研究采集并测定了青藏高原不同区域 135 个草地样点中的植物和土壤碳稳定同位素自然丰度,探讨了不同植物功能群和表层(0-10 cm)土壤δ13 C特征及其与气候、土壤因素的关系.结果表明:(1)杂类草δ13C显著低于禾本科、莎草科和豆科植物δ13 C(P＜0.05).表层土壤δ13 C与禾本科、莎草科、豆科植物δ13C呈显著正相关(P＜0.05),与杂类草δ13C无显著相关关系,且表层土壤δ13C对三种植物功能群δ13C的敏感性为禾本科＞豆科＞莎草科.(2)在影响禾本科、莎草科、豆科植物和表层土壤δ13C的环境因子中,气候因子的相对贡献率均大于土壤因子,气候因子中太阳辐射相对贡献率最大,杂类草δ13C与气候和土壤因子均不存在显著相关关系.研究表明,太阳辐射是决定高寒草地生态系统植物和表层土壤δ13C的主要因子.研究可为青藏高原高寒草地植物和土壤δ13 C特征与有机碳动态循环提供数据支撑和理论参考.

植被吸收光合有效辐射(Absorbed Photosynthetically Active Radiation,APAR)是植被进行光合作用中实际吸收的太阳辐射量,是植被净第一性生产力的重要指标,也是生态系统的功能模型、作物生长模型、净初级生产力模型、气候模型等的重要参数.因此高空间分辨率和精确性的植被吸收光合有效辐射对于高精度的区域生产力及光能利用率的研究具有重要意义.对CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型进行了改进,利用 30 m×30 m的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据直接计算太阳辐射,从而将其作为CASA模型的输入参数.结合多源遥感数据、气象数据,研究 2015-2020 年江汉平原APAR的时空分布及其影响因素.顾及江汉平原的土地利用分布特点,着重分析了江汉平原农田APAR的时空特性,研究结果较好的反映了江汉平原APAR分布.实验结果表明:(1)2015-2020 年APAR年总值在 3.42×1013 MJ—3.73×1013 MJ之间,总体空间分布与植被类型的分布情况相符;(2)农田月均APAR值在 4 月、7 月高于其他月份,表现出"双峰"的特征;(3)在空间分布上,水田APAR表现出明显的纬度地带性,而旱地APAR正好相反,这可能源于种植结构重心转移;(4)通过借助地理探测器,着重考虑与植被生长相关的 12 个因子(包括≧10≧积温、年总日照时数、年均气温、年总降雨量、农田种植结构、年散射辐射、农田施肥、土壤类型、土壤质地(砂土、粉砂土、黏土))进行分析,结果表明这 12 个因素对APAR空间变异性都具有很明显的影响.对CASA的改进方法可以适用于大范围高空间精度的计算.

热环境是城市生态系统最为关键的大气环境要素之一,开展城市热环境研究的前提是在时空维度上获取足量的热环境参数.利用先进的物联网技术构建了在线式热环境监测设备,收集 2022 年 10 月 16 日至 24 日广州大学校园气温、风速、太阳辐射和地面温度四种热环境参数,分析小尺度下城市热环境的时空变化特征.研究结果表明:1)不同测点之间的风速特征具有一定的相关性,极个别测点的风速特征与其它测点相关性仅在 0.5 左右,显示其小气候的独特性;2)不同测点风速和热岛强度变化时空差异明显,即使距离靠近的测点,受邻近建筑和植被特征的影响热环境特征会有所差异,各测点的日间风速大,热岛强度较为明显,夜间风速较小,热岛强度较弱;3)地面温度与气温的相关性达 0.8 左右,这种相关性在夜间表现更为密切,并且这种关系受风速的影响不大.研究结果反映了城市热环境参数在小尺度上的高度异质性,并揭示了物联网技术在城市热环境监测领域的可行性、便捷性和高效性.