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干旱区研究 2023年第7期40卷 1117-1130页

作者：庄淏然冯克鹏许德浩宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心宁夏银川750021 宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心宁夏银川750021

水分利用效率(WUE)是农田生态系统碳水循环的重要指标,对指导农业灌溉和提高水分生产力有重要意义。宁夏灌区是我国地处干旱气候带的大型灌区,其中,玉米种植面积最大。在涡度通量观测农田生态系统实际蒸散发(ET)的基础上,利用氢氧稳定... 详细信息

水分利用效率(WUE)是农田生态系统碳水循环的重要指标,对指导农业灌溉和提高水分生产力有重要意义。宁夏灌区是我国地处干旱气候带的大型灌区,其中,玉米种植面积最大。在涡度通量观测农田生态系统实际蒸散发(ET)的基础上,利用氢氧稳定同位素法将蒸散发分割为土壤蒸发(evaporation,E)、植物蒸腾(transpiration,T),并通过光能利用模型估算宁夏引黄灌区典型玉米农田生态系统的总初级生产力(GPP),计算群体水分利用效率WUET=GPP/T、生态系统水分利用效率WUEET=GPP/ET以及固有水分利用效率(Intrinsic Water Use Efficiency)IWUEVPD=(GPP·VPD)/ET三种水分利用效率,进而从函数响应关系、相关性以及敏感性三个方面分析不同水分利用效率与气温、饱和水汽压差(VPD)、CO_(2)浓度、光合有效辐射以及土壤含水量等环境因子之间的关系。结果表明:宁夏引黄灌区玉米农田生态系统生长季的实际蒸散发变化呈单驼峰型,作物蒸腾与实际蒸散发的变化趋势相一致。WUET在生育期内呈“W型”变化,WUEET与IWUEVPD在生育期内呈“单峰型”变化,三种WUE的峰值出现在抽雄期,分别达到5.90 kg C·m^(-3)·H2O、5.02 kg C·m^(-3)·H2O和32.90 kg C·hPa·m^(-3)·H2O,灌浆后期三种水分利用效率开始降低,玉米成熟晚期由于蒸腾微弱所以WUET略有增加。WUET、WUEET和IWUEVPD与土壤含水量显著正相关,相关度和敏感性最强;VPD与三种WUE显著负相关,相关度和敏感性最强次之;气温、光合有效辐射以及CO_(2)浓度与三种WUE的负相关性但不是敏感因素。因此,在宁夏引黄灌区土壤水分和VPD是影响玉米农田生态系统WUE的关键因素。

关键词：氢氧稳定同位素蒸散分离光能利用模型总初级生产力作物蒸腾

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蒸散分离的农田生态系统尺度水分利用效率估算研究

蒸散分离的农田生态系统尺度水分利用效率估算研究

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作者：庄淏然宁夏大学

学位级别：硕士

水分利用效率(WUE)是农田生态系统碳水循环的重要指标,它可揭示作物碳水交换的变化规律,对指导农业灌溉和提高水分生产力有重要意义。本文在涡度通量观测农田生态系统实际蒸散发(ET)的基础上,利用氢氧稳定同位素和土壤蒸渗仪对蒸散发进... 详细信息

水分利用效率(WUE)是农田生态系统碳水循环的重要指标,它可揭示作物碳水交换的变化规律,对指导农业灌溉和提高水分生产力有重要意义。本文在涡度通量观测农田生态系统实际蒸散发(ET)的基础上,利用氢氧稳定同位素和土壤蒸渗仪对蒸散发进行分离,并通过LUE模型和TG模型估算了宁夏引黄灌区典型玉米农田生态系统的总初级生产力(GPP),计算WUEET=GPP/ET,WUE T=GPP/T及IWUEVPD=(GPP·VPD)/ET三种水分利用效率,进而从函数响应关系、相关性以及敏感性三个方面分析了不同水分利用效率与气温、饱和水汽压差(VPD)、CO2浓度、光合有效辐射以及土壤含水量等环境因子之间的关系。研究结果如下:(1)宁夏引黄灌区玉米农田生态系统生长季的实际蒸散发变化呈单驼峰型,氢氧稳定同位素分离的作物蒸腾与实际蒸散发的变化趋势相一致,土壤蒸渗仪分离的作物蒸腾与实际蒸散发在苗期、成熟后期的变化趋势相同,在生长中期相反。除去出苗和成熟晚期,作物蒸腾在绝大部分时间都大于土壤蒸发,农田生态系统作物蒸腾是灌区蒸散发的主体。(2)基于光能利用LUE模型和TG模型估算宁夏引黄灌区玉米农田生态系统的总初级生产力在生长季均呈“单峰”型变化趋势,在生育期的初期,总初级生产力GPP均处于低位,LUE和TG模型估算的GPP均不足2 g C·m-2·d-1;在玉米生长至抽穗期,总初级生产力GPP逐渐增加,并在抽穗期保持较高水平,且取得峰值,两种模型估算的GPP分别为5.92 g C·m-2·d-1、4.99 g C·m-2·d-1;灌浆后期总初级生产力GPP不断减小,直至降到1.24 g C·m-2·d-1、2.91 g C·m-2·d-1。(3)不同水分利用效率在生长季的变化特征不同。玉米苗期WUET、WUEET和IWUEVPD整体均处在低位,但TG模型的固有水分利用效率IWUEVPD-TG则在前期呈现较高的水平。进入拔节孕穗期,3种水分利用效率整体都呈上升趋势。抽穗期后,WUET、WUEET和IWUEVPD均保持在高水平。灌浆后期至成熟前期,作物的3种水分利用效率均呈下降趋势。玉米成熟晚期,基于LUE模型的生态系统水分利用效率WUEET-LUE及固有水分利用效率IWUEVPD-LUE继续保持下降,而其余水分利用效率仍呈增加趋势。(4)在5个影响因子中,土壤含水量是农田生态系统水分利用效率的最敏感因素,且呈显著正相关,随着土壤水分的提高而增大。其次是饱和水汽压差、空气温度,二者与三种水分利用效率呈显著负相关,随着它们的增加而下降。光合有效辐射与三种WUE有负相关性,但不是敏感因素。CO2浓度对WUE的相关性和敏感性都低。

关键词：蒸散分离光能利用模型 TG模型水分利用效率敏感性分析

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基于CASA模型的云南省植被净初级生产力遥感估算

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云南地理环境研究 2019年第5期31卷 71-78页

作者：王思云胡文英云南师范大学旅游与地理科学学院云南昆明650500 云南省高校资源与环境遥感重点实验室云南昆明650500 云南省地理空间信息工程技术研究中心云南昆明650500

植被净初级生产力能够反映植被的生产能力、当地的生态资源及生态资源潜力。采用多时间序列MODIS的NDVI遥感数据和气象数据,利用CASA光能利用率模型在空间分析技术支持下反演估算云南省2015年植被净初级生产力(NPP)。结果表明:(1)云南省... 详细信息

植被净初级生产力能够反映植被的生产能力、当地的生态资源及生态资源潜力。采用多时间序列MODIS的NDVI遥感数据和气象数据,利用CASA光能利用率模型在空间分析技术支持下反演估算云南省2015年植被净初级生产力(NPP)。结果表明:(1)云南省2015年平均NPP值为804.904 2 gC/(m^2·a^-1),总值为0.317 212 745 PgC;(2)2015年云南省NPP的平均值1月至2月、5月至9月、10月至12月处于下降趋势,2月至4月、9月至10月处于上升趋势,一年中的最高值在5月份,最低值在9月份;(3)植被净初级生产力的高值位于云南省的南部和西部。

关键词：云南省植被净初级生产力光能利用模型遥感

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