荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)特征與規(guī)律

目錄
第1章 草原生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)研究進展 1
1.1 草原生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究進展 1
1.1.1 凈初級生產(chǎn)力研究進展 1
1.1.2 草地碳循環(huán)及模型模擬研究進展 8
1.1.3 草地碳通量觀測研究進展 10
1.1.4 草地土壤呼吸研究進展 11
1.2 草原生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)研究進展 12
1.2.1 蒸散理論研究進展 12
1.2.2 蒸散監(jiān)測方法研究進展 15
1.2.3 草原生態(tài)系統(tǒng)蒸散研究進展 17
第2章 生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)監(jiān)測方法與技術(shù) 20
2.1 生態(tài)系統(tǒng)碳儲量及碳通量 20
2.1.1 陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán) 20
2.1.2 總初級生產(chǎn)力 21
2.1.3 凈初級生產(chǎn)力 21
2.1.4 生態(tài)系統(tǒng)凈交換 22
2.2 生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型模擬 23
2.2.1 基于CASA模型的凈初級生產(chǎn)力模擬 23
2.2.2 基于BIOME-BGC模型的碳循環(huán)過程模擬 26
2.3 生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)監(jiān)測 27
2.3.1 生物量監(jiān)測 27
2.3.2 基于渦度相關(guān)技術(shù)的碳通量監(jiān)測 29
2.3.3 土壤呼吸監(jiān)測 31
第3章 生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)監(jiān)測方法與技術(shù) 34
3.1 陸地生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán) 34
3.1.1 水的性質(zhì)與形態(tài) 34
3.1.2土壤-植被-大氣間的水循環(huán) 35
3.2 陸地與大氣間的水汽交換 37
3.2.1 水汽交換的驅(qū)動能量 37
3.2.2 水汽交換的形式 37
3.2.3 生態(tài)系統(tǒng)蒸散 38
3.3 蒸散估算模型與方法 39
3.3.1 P-M公式及潛在蒸散 39
3.3.2 基于BIOME-BGC模型的蒸散模擬 41
3.3.3 基于BESS模型的蒸散模擬 42
3.3.4 基于SEBAL模型的蒸散模擬 48
3.4 生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)監(jiān)測 49
3.4.1 基于遙感技術(shù)的區(qū)域蒸散及生態(tài)需水監(jiān)測 49
3.4.2 基于渦度相關(guān)技術(shù)的水通量監(jiān)測 50
3.4.3 土壤水分及儲量監(jiān)測 52
第4章 寧夏草地生產(chǎn)力時空特征 54
4.1 基于大尺度遙感產(chǎn)品的寧夏總初級生產(chǎn)力特征 54
4.1.1 MODIS大尺度植被生產(chǎn)力產(chǎn)品 54
4.1.2 近十幾年寧夏總初級生產(chǎn)力時空特征 55
4.2基于 CASA模型的寧夏草地凈初級生產(chǎn)力模擬及評價 57
4.2.1 驅(qū)動 CASA模型的氣象要素插值方法 57
4.2.2 不同氣象要素的插值結(jié)果 58
4.2.3 寧夏草地凈初級生產(chǎn)力模擬結(jié)果驗證 60
4.3 寧夏草地凈初級生產(chǎn)力時空特征及其氣候響應 66
4.3.1 凈初級生產(chǎn)力的時空分析方法 66
4.3.2 寧夏草地凈初級生產(chǎn)力時空變化特征 67
4.3.3 寧夏草地凈初級生產(chǎn)力變化與氣象因子的相關(guān)分析 72
第5章 鹽池荒漠草原帶的人工灌叢分布及其生物量 75
5.1 草地自然灌叢化及人工灌叢化現(xiàn)象 75
5.1.1 草地灌叢化的概念及全球概況 75
5.1.2 鹽池荒漠草原人工灌叢化現(xiàn)象 76
5.1.3 灌叢化背景下鹽池縣植被葉面積指數(shù)變化 77
5.2 鹽池荒漠草原人工檸條灌叢地理分布及景觀特征 86
5.2.1 人工檸條灌叢提取及景觀分析方法 86
5.2.2 鹽池荒漠草原人工檸條灌叢的地理分布特征 87
5.2.3 鹽池荒漠草原人工檸條灌叢景觀特征 91
5.3 樣地尺度人工檸條灌叢生物量實測與建模 93
5.3.1 人工檸條灌叢生物量實測 93
5.3.2 樣地尺度生物量估算建模 95
5.3.3 樣地尺度生物量估算結(jié)果 100
5.4 區(qū)域尺度人工檸條灌叢生物量遙感估算 102
5.4.1 遙感影像的獲取與處理 102
5.4.2 生物量估算的遙感特征參數(shù) 104
5.4.3 區(qū)域尺度人工檸條灌叢生物量遙感模型 107
5.4.4 鹽池荒漠草原人工檸條灌叢生物量估算結(jié)果 114
第6章 氣候變化和人工灌叢化對鹽池荒漠草原碳循環(huán)的影響 117
6.1 氣候變化和人類活動對草地碳循環(huán)的影響 117
6.1.1 氣候變化對草地碳循環(huán)的影響 117
6.1.2 人類活動對草地碳循環(huán)的影響 118
6.2 氣候變化對鹽池荒漠草原碳儲量的影響 120
6.2.1 氣候情景設計與重建 121
6.2.2 碳儲量模擬結(jié)果驗證 122
6.2.3 不同氣候情景下的鹽池荒漠草原平均碳儲量差異 122
6.2.4 各氣候情景下近60年鹽池荒漠草原碳儲量時間變化特征 124
6.2.5 氣候變化對荒漠草原碳儲量的影響 125
6.2.6 小結(jié) 128
6.3 人工灌叢化對鹽池荒漠草原碳儲量的影響 129
6.3.1 人工檸條灌叢生長過程模擬及灌木-草本比例確定 129
6.3.2 基于人工灌叢化過程的鹽池荒漠草原碳儲量模擬 131
6.3.3人工灌叢化對不同類型碳儲量的影響 135
6.3.4 小結(jié) 142
6.4 人工灌叢化對荒漠草原地-氣間碳通量的影響 142
6.4.1 人工灌叢化的荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)碳通量特征 143
6.4.2 人工灌叢化對土壤呼吸的影響 147
6.4.3 小結(jié) 150
第7章 基于遙感蒸散產(chǎn)品的寧夏草地蒸散特征分析 153
7.1 兩種遙感蒸散產(chǎn)品在寧夏的應用對比 153
7.1.1 MOD16與BESS蒸散產(chǎn)品 153
7.1.2 區(qū)域年平均蒸散對比 154
7.1.3 逐像元蒸散結(jié)果對比 155
7.1.4 不同植被類型地表的蒸散結(jié)果對比 157
7.1.5 兩種遙感蒸散產(chǎn)品與氣象因子的關(guān)系 157
7.2 基于MOD16的寧夏草地蒸散時空特征及演變規(guī)律 158
7.2.1 寧夏草地蒸散的時間變化特征 158
7.2.2 寧夏草地蒸散的空間變化特征 161
7.2.3 寧夏草地蒸散變化趨勢分析 164
7.3小結(jié) 165
第8章 鹽池荒漠草原蒸散觀測模擬與特征分析 167
8.1 區(qū)域潛在蒸散能力及長期蒸散特征 167
8.1.1 鹽池潛在蒸散長期演變特征 167
8.1.2 歷史時期實際蒸散重建 173
8.2 基于 BESS模型模擬的鹽池近十幾年實際蒸散 176
8.2.1 模型結(jié)果驗證與不確定性分析 176
8.2.2 多年實際蒸散時序特征 178
8.3 基于渦度相關(guān)的生長季實際蒸散特征 184
8.3.1 鹽池荒漠草原能量通量特征 184
8.3.2 人工灌叢化荒漠草原蒸散特征 188
8.3.3 實際蒸散與環(huán)境因子的耦合關(guān)系 191
8.3.4 渦度觀測存在的問題 196
8.4 鹽池荒漠草原人工灌叢群落蒸散特征 197
8.4.1 莖流-蒸滲儀法測定蒸散試驗與精度驗證 197
8.4.2 灌木蒸騰和叢下蒸散特征 201
8.4.3 蒸散耗水規(guī)律及其影響分析 203
8.5 基于SEBAL模型的鹽池區(qū)域蒸散反演及生態(tài)需水分析 207
8.5.1 鹽池區(qū)域蒸散的年際變化 207
8.5.2 鹽池區(qū)域蒸散的空間變化 208
8.5.3 不同土地覆蓋類型的蒸散特征 209
8.5.4 鹽池縣生態(tài)需水量特征 210
8.5.5 遙感蒸散估算問題與討論 211
第9章 人工灌叢化對鹽池荒漠草原蒸散的影響 213
9.1 人工灌叢驅(qū)動下的生態(tài)水文格局研究前沿 213
9.1.1 荒漠草原人工灌叢驅(qū)動下的生態(tài)水文問題 213
9.1.2 干旱區(qū)植被重建的生態(tài)水文學挑戰(zhàn) 214
9.1.3 人工灌叢化驅(qū)動下的區(qū)域生態(tài)水文學格局與過程 216
9.1.4 干旱區(qū)生態(tài)水文過程觀測與模擬技術(shù) 217
9.2 鹽池荒漠草原人工植被重建與區(qū)域蒸散的關(guān)系 218
9.2.1 鹽池植被變化特征 218
9.2.2 鹽池蒸散變化特征 220
9.2.3 人工植被重建對區(qū)域蒸散的影響 221
9.3 基于站點觀測的草地與人工灌叢蒸散差異分析 224
9.3.1 觀測方法與實驗設計 224
9.3.2 草地與人工灌叢的蒸散對比 225
9.3.3 蒸散對環(huán)境因子的響應 228
9.4 人工灌叢化對鹽池荒漠草原蒸散及組分的影響模擬 230
9.4.1 研究方法與模擬設計 230
9.4.2 蒸散模擬結(jié)果精度驗證 233
9.4.3 人工灌叢化對鹽池荒漠草原葉面積指數(shù)（LAI）的影響 .233
9.4.4 人工灌叢化對荒漠草原蒸散及其組分的影響 235
第10章 寧夏荒漠草原生態(tài)系統(tǒng)碳水耦合特征 239
10.1 生態(tài)系統(tǒng)碳水耦合的概念及進展 239
10.1.1 生態(tài)系統(tǒng)碳水耦合的概念 239
10.1.2 葉片和植株尺度的碳水耦合 241
10.1.3 冠層和生態(tài)系統(tǒng)尺度的碳水耦合 242
10.1.4 區(qū)域尺度的碳水耦合 243
10.2 生態(tài)系統(tǒng)碳水耦合的國際研究現(xiàn)狀分析 243
10.2.1 分析方法及文獻基礎 243
10.2.2 文獻產(chǎn)出時間、國家、機構(gòu)與作者分析 244
10.2.3 研究領(lǐng)域、關(guān)鍵詞及前沿趨勢分析 247
10.2.4 碳水耦合研究展望 251
10.3 寧夏陸地生態(tài)系統(tǒng)碳水耦合特征——水分利用效率分析 252
10.3.1 不同生態(tài)系統(tǒng)的水分利用效率特征 252
10.3.2 水分利用效率的時空變化特征 254
10.3.3 水分利用效率的影響因子分析 256
10.4 鹽池荒漠草原人工灌叢群落的碳水耦合分析 259
10.4.1 水分利用效率相關(guān)的環(huán)境因子的變化特征 259
10.4.2 水分利用效率的變化特征 261
10.4.3 水分利用效率變化的驅(qū)動機制 261
10.5 鹽池縣荒漠草原碳水耦合特征——水分利用效率分析 265
10.5.1 總初級生產(chǎn)力和蒸散的耦合特征 265
10.5.2 水分利用效率的時空變化特征 266
10.5.3 鹽池縣植被水分利用效率變化趨勢 267
10.5.4 不同土地利用類型的水分利用效率變化特征 268
10.5.5 區(qū)域水分利用效率變化原因分析 269
參考文獻 271