论文题目: 干旱半干旱地区天然植被蒸散发模型与植被需水量研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 农业水土工程
作者: 朱仲元
导师: 朝伦巴根
关键词: 干旱半干旱区,生态系统,天然植被,蒸散发模型,耦合模型,植被需水量
文献来源: 内蒙古农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 近几十年以来,随着人口增加、资源开发和经济快速增长,引发了诸如环境污染、森林破坏、水土流失和荒漠化等一系列世界性问题,这些问题对人类的生存和经济的持续发展构成了严重的威胁。生态环境恶化是生态系统对环境胁迫,特别是人类干扰的异常反应。人类在发展经济和开发利用自然资源的同时,忽略了生态系统支持能力,也正以前所未有的规模和强度影响着环境,损害和改变着自然生态系统。“忽视水资源与生态环境系统之间的关系”是 20 世纪水资源管理的失误,直接导致生态环境的恶化。《我们共同的未来》、《关注地球》以及《21 世纪议程》等文献的发表,标志着人类对水和自然生态系统认识的转变。20 世纪 80 年代初期美国出现了生态和环境需水分配研究的雏形,直到 90 年代以来,水资源和生态环境的相关性研究,特别是生态系统需水量研究才正式成为全球关注的焦点。 在我国,生态系统需水的研究尚处于起步阶段,对生态系统需水的概念、内涵与外延等没有统一的定义,对其计算方法的研究也并不深入和完善,多以定性分析和宏观定量相结合的方法为主。地球表面由于气候、土壤、地形和动植物区系差别,形成了多种多样的生态系统,按生态系统形成的原动力和影响力来划分,可分为自然生态系统、半自然生态系统和人工生态系统三类。不同的生态系统有各自己需水特性。按照人类对自然的干预程度,生态需水又可分为农田生态系统下的人工植被需水和自然生态系统下的天然植被需水。过去的几十年里,国内外对农田生态系统下的需水规律研究比较深入,适用于农作物(或人工林草)的计算方法已有大量成果。而自然生态系统下天然植被的需水研究进展缓慢,对天然植被区水分平衡的量化评估报道和蒸散发的研究较少。 作者参加了导师主持的国家自然科学基金重点项目“京蒙沙源区植被建设中水资源优化配置研究”(50139040),并负责自然生态系统下天然植被蒸散发规律研究。本研究便是在上述背景下完成的,作者综合应用水资源学、大气物理学和自然生态学等多学科理论,进行了大量的现场试验与室内研究,基本了解了自然生态系统下天然植被的需水机理,构建起自然生态系统天然植被蒸散发研究的耦合模型框架,并用两种模型、以日为计算时段完成了对研究区 4 种植被生育期和非生育期的蒸散发量计算。 本文的主要研究内容包括五个部分: 第一部分:详细分析了自然生态系统的特征,分析了目前国内外研究农田生态系统下各种作物蒸散发研究的最新成果和方法,参考前人研究的理论与实践,构建了自
论文目录:
1 引言
1.1 选题背景
1.2 研究意义
1.3 国内外生态需水与蒸散发量的研究进展
1.3.1 国内外研究发展动态
1.3.2 计算方法综述
1.3.3 存在的问题
1.4 研究目标与内容
1.5 研究方法与技术路线
2 试验研究基地概况及测试项目
2.1 试验基地基本情况
2.1.1 气候特征
2.1.2 植被与土壤
2.2 测试项目、手段和方法
2.2.1 气象信息采集
2.2.2 土壤水热监测
2.2.3 土壤蒸发测定
2.2.4 植被生育生理指标测定
2.2.5 地下水
3 自然生态系统中植被的冠层类型
3.1 单层封闭型冠层
3.2 单层疏松型冠层
3.3 多层封闭型冠层
3.4 多层疏松型冠层
3.5 多层丛生群落型冠层
4 不同类型植被冠层的蒸发散模型
4.1 单涌源模型
4.2 双涌源模型
4.3 多涌源模型
4.3.1 封闭型冠层的多涌源模型
4.3.2 稀疏冠层的多涌源模型
5 气象模型
5.1 汽化潜热λ
5.2 湿度计常数γ
5.3 饱和水汽压e_w (T )
5.4 饱和水汽压曲线斜率△
5.5 实际水汽压e_a
5.6 实时空气密度ρ
5.7 净辐射R_n
5.7.1 宇宙辐射R_a
5.7.2 净短波辐射R_(ns)
5.7.3 净长波辐射R_(nl)
5.7.4 净辐射R_n
6 计算天然植被蒸散发的作物系数模型
6.1 参考作物蒸散发ET_0 的计算
6.1.1 基于修正的 Penman-Monteith 模型计算ET_0
6.1.2 基于随机样本的神经网络模型计算ET_0
6.2 不同植被生育阶段的确定
6.2.1 初期
6.2.2 生育期
6.2.3 中期
6.2.4 晚期
6.3 自然生长条件下草甸草原亚类和沙地草原亚类植被的蒸散量ET c
6.3.1 作物系数K_c 的上限值K_(c ，max)与下限值K_(c ，min)
6.3.2 裸露土壤蒸发分量（K_eET_0 ）
6.3.3 植物蒸腾分量（K_(cb)ET_0 ）
6.4 自然生长条件下乔木、灌木植被的作物系数
6.4.1 乔木、灌木植被生长初期的K_(cb ,ini)
6.4.2 乔木、灌木植被生长中期的K_(cb , mid)
6.4.3 乔木、灌木植被生长晚期的K_(cb, end)
6.5 研究区天然植被实际蒸散发ET_c 的计算
6.5.1 生长期蒸散发ET_c 的计算
6.5.2 非生长期蒸散发ET_c 的计算
7 蒸散发阻力模型
7.1 冠层阻力(冠层整体气孔阻力)r_s~c
7.1.1 叶面积指数 LAI
7.1.2 气孔导度g_s
7.1.3 冠层阻力r_s~c
7.2 整体边界层阻力r_a~c
7.3 空气动力学阻力r_a~a 和r_a~s
7.4 土壤表面阻力r_s~s
8 冠层涌源模型在计算天然植被蒸散发中的应用
8.1 山地草甸草原亚类植被优势牧草的蒸散发
8.2 沙地草原亚类植被稀疏牧草的蒸散发
8.3 丛生乔木植被的蒸散发
8.4 丛生灌木植被的蒸散发
9 结论
致谢
参考文献
附录
作者简介
发布时间: 2005-07-18
相关论文
- [1].基于植被蒸散法的区域缺水遥感监测方法研究[D]. 宋小宁.中国科学院研究生院（遥感应用研究所）2004
- [2].陕北黄土高原典型小流域生态需水研究[D]. 姜娜.中国农业大学2005
- [3].考虑植被影响的水文过程模拟研究[D]. 袁飞.河海大学2006
- [4].浑善达克沙地牧草需水量的模拟计算方法及人工牧草灌溉制度研究[D]. 王志强.内蒙古农业大学2006
- [5].森林蒸散模型与模拟研究[D]. 王安志.中国科学院研究生院（沈阳应用生态研究所）2003
- [6].岷江上游植被蒸散时空格局及其模拟研究[D]. 刘京涛.中国林业科学研究院2006