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北京大学学报（自然科学版） 2021年第2期57卷 322-332页

作者：赵文利邱国玉熊育久邹振东鄢春华余雷雨郝梦宇北京大学深圳研究生院环境与能源学院深圳518055 中山大学土木工程学院广州510275

以城市典型乔木小叶榕全天24小时每10分钟的树干液流及同步气象观测数据为训练集,建立基于深度神经网络的城市典型乔木植被蒸腾估算模型,得到10分钟尺度的小叶榕蒸腾模拟结果,系统地探讨干湿季和昼夜影响小叶榕蒸腾的环境控制因子。基... 详细信息

以城市典型乔木小叶榕全天24小时每10分钟的树干液流及同步气象观测数据为训练集,建立基于深度神经网络的城市典型乔木植被蒸腾估算模型,得到10分钟尺度的小叶榕蒸腾模拟结果,系统地探讨干湿季和昼夜影响小叶榕蒸腾的环境控制因子。基于深圳市91个气象观测站的常规气象观测数据,应用训练好的深度神经网络模型,估算得到站点尺度的深圳市典型乔木逐小时蒸腾特征。结果表明:(1)深度神经网络模型可以高精度地模拟城市小叶榕每10分钟尺度的蒸腾变化,与树干液流系统实测数据相比,决定系数R2=0.91,平均绝对百分比误差MAPE=21.77%,均方根误差RMSE=0.02 mm/h;(2)湿季和干季城市小叶榕蒸腾的主要控制因子,白天均为太阳辐射和气温,夜间均为饱和水汽压差;(3)城市小叶榕在夜间仍然存在蒸腾,干、湿季平均蒸腾速率分别达到0.03和0.01 mm/h;(4)深圳市不同区域的植被蒸腾特征存在差异,蒸腾速率最高可相差0.10 mm/h,总体而言,湿季白天的蒸腾速率(91个站点均值为0.1 mm/h)比干季白天(均值为0.08 mm/h)更高,大部分站点夜间植被蒸腾量接近0,但仍存在蒸腾,少部分站点干季夜间平均蒸腾速率可达0.07 mm/h,湿季夜间可达0.10 mm/h。

关键词：城市蒸散发典型乔木小叶榕深度神经网络植被蒸腾控制因子

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川西林盘典型乔木凋落物水文效应研究——以郫都区三道堰林盘为例

川西林盘典型乔木凋落物水文效应研究——以郫都区三道堰林盘为例

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作者：张莲西南交通大学

学位级别：硕士

川西林盘是成都平原随历史发展而产生的集生产、生活、景观为一体的自然聚居村落,具有“林、水、宅、田”的格局,核心区域涵盖了都江堰市、温江区、郫都区、崇州市和新都区的部分区域,被赞誉为四川的精华灌区、水源涵养地和我国中部地... 详细信息

川西林盘是成都平原随历史发展而产生的集生产、生活、景观为一体的自然聚居村落,具有“林、水、宅、田”的格局,核心区域涵盖了都江堰市、温江区、郫都区、崇州市和新都区的部分区域,被赞誉为四川的精华灌区、水源涵养地和我国中部地区的重要生态屏障。高达43.5.%～76.6.%乔木覆盖率,对于维持川西地区气候稳定和水系的良性循环功效卓越。凋落物是植物群落中植物的器官和组织的一部分,由于死亡而凋落并返回到土壤中,作为物质和能源消耗的总称,包括了树枝、落叶、树皮、枯萎的生殖器和死根,对森林生态系统影响极大。地表凋落物的覆盖可以抑制土壤水分蒸发,改善国土性质,提升降雨入渗力,防止水土侵蚀,增加土壤的抗蚀能力。本研究选取了川西林盘典型乔木的凋落物为研究对象,通过野外调研收集林盘的8种主要乔木(慈竹、雷竹、黑壳楠、构树、枫杨、银杏、水杉、香樟)产生的凋落物,分析其时空凋落过程,实验室测试计算其持水量和降雨拦蓄能力等特征,通过对比分析凋落物层和土壤表层的持水性能差异,探索凋落物对雨水的存蓄能力以及对改良土壤理化性质的功效,为传统川西林盘的保护修复提供科学依据。具体研究成果如下:(1)林盘凋落物广泛存在于各类乔木地表土壤层(0～5cm)中。8种典型乔木样地凋落物总蓄积量为251.48～2302.94 g·m,土壤中凋落物混入量仅占凋落物总蓄积量的3.28%～36.72%,地表凋落物蓄积量显著大于混入土壤中凋落物蓄积量。所选典型乔木的凋落物总蓄积量表现为:枫杨>慈竹>构树>香樟>银杏>水杉>雷竹>黑壳楠。(2)林盘内8种典型乔木样地凋落物年凋落量为159.16～2116.9 g·m。落叶是各类乔木凋落物主要成分;凋落物逐月凋落量为0～672.84 g·m,由于各类乔木凋落期存在差异,呈现出双峰型、单峰型以及无规律型凋落动态特征,同时各类乔木年凋落动态统一呈现出凋落高峰期、凋落平稳期和凋落间歇期三个阶段。(3)林盘内8种典型乔木样地内凋落物混入土壤中对土壤理化性状影响显著,对比春秋两季8种乔木样地土壤中的碱解氮含量,呈现出一致的季节性变化,总体上表现为:春季(136.79～298.92 mg·kg)>秋季(18.84～112.79 mg·kg)。各乔木样地碱解氮及速效磷含量随凋落物混入量的增大(还未分解时)而线性减少(p0.05,n=8)。表明凋落物对土壤养分的提升具有季节滞后性。(4)林盘内8种典型乔木凋落物地表有效持水量为2.39～3.47 g·g。土壤中凋落物有效持水量为3.28～5.06 g·g。持水量随浸水时间的增加而呈现变大,呈现正相关性。地表凋落物层和混入土壤中凋落物层的吸水速率随时间变化均呈现相似性,吸水速率在凋落物雨水5 min时达到峰值,随浸水时间的提高而降低。(5)8种典型乔木样地凋落物总拦蓄量为5.38～59.93 t·hm,其中各类乔木土壤中凋落物径流拦蓄能力占总拦蓄能力的1.44%～24.16%。地表凋落物的拦蓄量均值表现为落叶乔木(28.27 t·hm)>常绿乔木(19.35 t·hm),而土壤中凋落物径流拦蓄量均值表现正好与地表相反,落叶乔木(1.87 t·hm)乔木(2.29 t·hm)。凋落物四季径流拦蓄能力表现为夏季>秋季>冬季>春季。

关键词：川西林盘典型乔木凋落物积蓄量水文效益林盘生态

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模拟干旱对北京地区典型乔木不同物候期生理生态特征的影响机制

模拟干旱对北京地区典型乔木不同物候期生理生态特征的影响机制

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作者：吕建魁沈阳农业大学

学位级别：硕士

为揭示植物不同物候期生理生态特征对干旱胁迫的响应机制,本研究以北京典型乔木山杨(Populus davidiana)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、侧柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabulaeformis)为研究对象,通过开展为期一年的原位控... 详细信息

为揭示植物不同物候期生理生态特征对干旱胁迫的响应机制,本研究以北京典型乔木山杨(Populus davidiana)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、侧柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabulaeformis)为研究对象,通过开展为期一年的原位控水试验模拟植物的干旱生境条件,设置自然降水对照处理(CK)、减雨45%处理(R)、减雨70%处理(R)。确定干旱对植物物候节律的影响,分析干旱影响下植物生理生态特征和水分利用效率的动态变化规律,探讨典型乔木物候对水分亏缺响应的生理生态机制,为气候变化背景下园林景观建设提供指导。研究结果表明:(1)模拟干旱显著影响各树种的物候节律。减雨处理造成四个树种的叶充分展开期和刺槐开花期推迟,其它物候期的到达时间提前,其中对山杨、刺槐、油松的封顶期和侧柏的果熟期影响最大,各树种该物候期提前5～18 d。减雨处理使各树种提前结束生长季,显著缩短各树种生长周期和生长盛期的持续时间,其中R各树种生长周期和生长盛期分别缩短0～5 d和4～11 d,R各树种生长周期和生长盛期分别缩短0～8 d和6～16d。减雨处理显著降低R和R样地土壤体积含水量(SWC),物候对降水变化的响应存在1～3个月的滞后,各树种受减雨处理影响较大的物候期均发生在降水集中时期或降水集中时期之后的1～2月之间。(2)模拟干旱对各树种的物候生理生态特征造成显著影响,影响程度在不同物候期存在差异。减雨处理显著降低各树种的光合能力(P水分处理>两者的交互作用。各树种物候变异程度、土壤水分和生理生态特征具有较强的相关性(P典型乔木的物候生理生态机制造成显著影响,减雨处理下各树种的物候节律、生理生态特征、水分利用效率均会发生显著改变,不同物候期各树种的生理生态特征对干旱的响应存在差异,不同树种物候对水分亏缺响应的生理生态机制存在差异。本研究可揭示北京地区物候生理生态机制应对气候变化的响应规律,为干旱背景下北京城市绿化树种的选择提供基础数据和理论支撑。

关键词：典型乔木模拟干旱物候节律生理生态特征水分利用效率

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