西北研究院荒漠生態系統生物量與土壤水分動態耦合研究獲進展

2021-01-09 中國科學院

　　土壤水分在調控植被時空分布格局並影響氣候-土壤-植被系統的複雜動態過程中起關鍵作用。準確認識生物量與土壤水分的動態耦合特徵，是揭示荒漠生態系統穩定性及可持續性的基礎。因此，在未來氣候（降水格局）變化情景下，生物量與土壤水分動態的隨機耦合關係，是乾旱區生態水文學領域的前沿科學問題。 

　　中國科學院西北生態環境資源研究院(籌)沙坡頭沙漠試驗研究站研究員王新平及其合作者基於長期觀測資料，刻畫了研究區隨機降水的泊松分布特徵，並在綜合考慮植物冠層對降水截留、植物根區土壤導水率及持水性能的基礎上，確定了耦合土壤水分調節作用的單位生物量增長和損失因子、單位生物量蒸騰耗水等關鍵參數，界定了生物量、土壤水分的穩態及瞬態變化範圍，揭示了生物量-土壤水分動態非線性變化的概率分布規律，構建了耦合土壤水分的生物量動態隨機微分方程，預測了降水格局變化情景下生物量和土壤水分的變化趨勢。 

　　成果評閱人、美國加利福尼亞大學伯克利分校教授Paolo D』Odorica認為，該項工作構建了乾旱區生態水文學理論體系的新支柱，是引領生態水文學理論發展的重大範式轉變。 

　　相關研究成果以Probabilistic model predicts dynamics of vegetation biomass in a desert ecosystem in NW China為題發表在《美國科學院院刊》（第114卷25期E4944-E4950）上。 

    該研究獲得國家自然科學基金項目（批准號：41530750、41371101）資助。

 

圖1 研究區多年平均降水日數(A，溼潤季；B，乾旱季)及降水日的日平均降水量(C，溼潤季；D，乾旱季)動態 

圖2 隨時間變化的生物量均值(A)及方差(B)與穩態值比較 

圖3 降水變化情景下溼潤季和乾旱季末相對土壤含水量分布 

圖4 降水變化情景下溼潤季末(A)和乾旱季末(B)生物量分布  

　　土壤水分在調控植被時空分布格局並影響氣候-土壤-植被系統的複雜動態過程中起關鍵作用。準確認識生物量與土壤水分的動態耦合特徵，是揭示荒漠生態系統穩定性及可持續性的基礎。因此，在未來氣候（降水格局）變化情景下，生物量與土壤水分動態的隨機耦合關係，是乾旱區生態水文學領域的前沿科學問題。 
　　中國科學院西北生態環境資源研究院(籌)沙坡頭沙漠試驗研究站研究員王新平及其合作者基於長期觀測資料，刻畫了研究區隨機降水的泊松分布特徵，並在綜合考慮植物冠層對降水截留、植物根區土壤導水率及持水性能的基礎上，確定了耦合土壤水分調節作用的單位生物量增長和損失因子、單位生物量蒸騰耗水等關鍵參數，界定了生物量、土壤水分的穩態及瞬態變化範圍，揭示了生物量-土壤水分動態非線性變化的概率分布規律，構建了耦合土壤水分的生物量動態隨機微分方程，預測了降水格局變化情景下生物量和土壤水分的變化趨勢。 
　　成果評閱人、美國加利福尼亞大學伯克利分校教授Paolo D』Odorica認為，該項工作構建了乾旱區生態水文學理論體系的新支柱，是引領生態水文學理論發展的重大範式轉變。 
　　相關研究成果以Probabilistic model predicts dynamics of vegetation biomass in a desert ecosystem in NW China為題發表在《美國科學院院刊》（第114卷25期E4944-E4950）上。 
    該研究獲得國家自然科學基金項目（批准號：41530750、41371101）資助。

圖1 研究區多年平均降水日數(A，溼潤季；B，乾旱季)及降水日的日平均降水量(C，溼潤季；D，乾旱季)動態 

圖2 隨時間變化的生物量均值(A)及方差(B)與穩態值比較 

圖3 降水變化情景下溼潤季和乾旱季末相對土壤含水量分布 

圖4 降水變化情景下溼潤季末(A)和乾旱季末(B)生物量分布  

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