我國西北防沙治沙工程中大量的種植中間錦雞兒（Caragana intermedia）會導致荒漠草原發(fā)生灌叢化現(xiàn)象,研究人工灌叢化對荒漠草原蒸散發(fā)的影響,不僅能夠揭示半干旱區(qū)人為活動對生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)的影響機理,還可以指導區(qū)域生態(tài)治理實踐。以寧夏鹽池縣荒漠草原為例,基于植被的生理生態(tài)參數(shù)和荒漠草原水熱條件,采用生物地球化學模型（Biome Bio-Geochemical Cycles,Biome-BGC）和地球呼吸系統(tǒng)模擬模型（Breathing Earth System Simulator,BESS）結(jié)合的方法,模擬荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)人工灌叢引入前后蒸散發(fā)及其組分的變化,定量研究荒漠草原人工灌叢化對區(qū)域生態(tài)水文循環(huán)中蒸散發(fā)的影響。結(jié)果表明,人工灌叢的引入使植被結(jié)構(gòu)及特征發(fā)生了變化,葉面積指數(shù)（Leaf Area Index,LAI）年最大值由0.20增加為0.67,改變了植被年內(nèi)與年際變化特征�；哪菰斯す鄥不�,生態(tài)系統(tǒng)年均蒸散發(fā)由251.74 mm增加到了281.42 mm;人工灌叢化對生長季的蒸散發(fā)增強明顯,8月蒸散發(fā)峰值時,日均蒸散發(fā)由1.27 mm/d增加到1.56 mm/d。... 

【文章來源】：生態(tài)學報. 2020,40(16)北大核心CSCD

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研究區(qū)示意圖

表2 Biome-BGC模型中草地及灌叢的本地化生理生態(tài)參數(shù)Table 2 Eco-physiological parameters of Biome-BGC model for local grassland and shrub 參數(shù)Parameters 單位Units 草地Grassland 灌叢Shrub 取值Values 來源Data source 取值Values 來源Data source 生長季開始Yearday to start new growth Flag 100 本研究測定 100 本研究測定 生長季結(jié)束Yearday to end litterfall Flag 290 本研究測定 290 本研究測定 葉片和細根年周轉(zhuǎn)率 Annual leaf and fine root turnover fraction 1 /a 1.0 設定 1.0 設定 植物火燒死亡率Annual fire mortality fraction 1 /a 0 本研究測定 0.0 本研究測定 細根與葉片碳分配比New fine root C:new leaf C ratio 1.5 [30] 0.98 本研究測定 莖與葉片碳分配比New stem C:new leaf C ratio — — 1.06 本研究測定 粗根與莖分配比New croot C:new stem C ratio — — 0.94 本研究測定 葉片碳氮比C:N of leaves kgC /kgN 23.37 本研究測定 20.2 本研究測定 細根碳氮比C:N of fine roots kgC /kgN 46.36 [30] 24.04 本研究測定 活木質(zhì)組織碳氮比C:N of live wood kgC /kgN — — 31.15 本研究測定 凋落物中易分解物質(zhì)比例Leaf litter labile proportion % 29 本研究測定 26 本研究測定 凋落物中纖維素比例Leaf litter cellulose proportion % 55 本研究測定 64 本研究測定 凋落物中木質(zhì)素比例Leaf litter lignin proportion % 16 本研究測定 10 本研究測定 冠層消光系數(shù)Canopy light extinction coefficient — 0.6 默認參數(shù) 0.43 參數(shù)優(yōu)化 冠層比葉面積 Canopy average specific leaf area m2/kgC 11.88 本研究測定 19.8 本研究測定 酮糖二磷酸羧化酶中氮含量與葉氮含量 Fraction of leaf N in Rubisco — 0.159 [31] 0.33 [31] 氣孔開始縮小時的葉片水勢 Leaf water potential:start of conductance reduction mpa -0.42 [32] -0.42 [32] 氣孔完全閉合時的葉片水勢 Leaf water potential:complete conductance reduction mpa -2.31 [32] -2.31 [32]2.2 人工灌叢化對荒漠草原LAI的影響

從兩種植被類型的年內(nèi)LAI變化特征來看(圖4),草地LAI隨著年內(nèi)生長過程表現(xiàn)出典型的單峰曲線,變化范圍是0—0.20,在8月中旬達到峰值,在此之前LAI平穩(wěn)緩慢增長,而8月中旬之后,LAI開始下降,同時變化速率加快,到十月底降回0值。草地LAI變化體現(xiàn)了鹽池主要一年生草本植物的枯榮過程,草本植物在生長季開始后,復蘇生長,隨著溫度升高和降水增多,葉片分裂、伸長和增大;生長季結(jié)束后,草本植物葉片開始快速枯黃、衰落。灌叢相對于草地,其年內(nèi)LAI的變化幅度大,但也同樣具有明顯的生長季特征,全年變化范圍在0—0.67之間,不同的是其生長季變化分為三個階段,生長季初期灌叢LAI處于快速上升過程,在6月初開始生長的速度減緩,直到8月底LAI達到全年的最大峰值,之后開始快速下降,在生長季結(jié)束后降到0值。鹽池荒漠草原人工種植的中間錦雞兒為多年生灌木,其葉片雖然也會隨著四季變化而枯榮,但其復蘇生長和枯落速度均大于草本植物(圖4)。從以上的模擬結(jié)果可以看出,荒漠草原人工灌叢化會改變陸地生態(tài)系統(tǒng)的LAI年際和年內(nèi)特征,而這種植被結(jié)構(gòu)和LAI的變化勢必導致生態(tài)系統(tǒng)蒸散發(fā)的變化。圖4 草地和灌叢的生長季LAI變化

【參考文獻】：
期刊論文
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