陕西渭北旱塬土壤－植物－大气连续体中水分运转规律的研究──Ⅰ．生态环境对植物叶温的影响

在整个生长季内，研究了陕西省渭北旱塬主要生态因子对冬小麦叶温的影响．结果表明，叶温与气温呈直线正相关；与大气相对湿度和大气水势呈二次曲线相关；与光量子通量密度是对数正相关．并给出了冬小麦叶温与各生态因子之间的现象学模型．通过主要生态因子对叶温影响的综合分析表明，在陕西渭北旱塬，诸生态因子对冬小麦叶温的重要性依次为：大气温度、大气水势、大气相对湿度和光量子通量密度．

玉米生育期土壤-植物-大气连续体水流阻力与水势的分布

根据玉米生育期的田间试验资料分析了土壤-植物-大气连续体中水势和水流阻力的分布,结果表明土壤与植物叶片之间的水势差在玉米抽雄期前达0.8—1.0MPa,到抽雄期以后达1.0—1.5MPa,叶片与大气之间的水势差则在抽雄期前后分别达80—120MPa和60—80MPa;连续体内的水流阻力主要在叶片与大气之间。建立了连续体中玉米叶片水势的动态模拟公式,模拟叶水势具有较高的精度。最后,揭示了叶片蒸腾速率与叶-气系统水势差和水流阻力的关系,当叶片与大气之间的水势差达90—100MPa之后,蒸腾速率随叶-气间水势差增加而减小。

土壤-植物-大气连续体水热动态模拟的研究

本文从能量平衡原理和质量守恒定律出发,描述了土壤-植物-大气连续体中的热量转换和水分输送,模拟了系统中水分和热量的动态变化过程,并用所建立的模拟模型计算了冬小麦群落的冠层温度、叶水势及系统的潜热与显热变化关系,结果表明该模型有一定的可靠性。

植物根系吸水模型研究进展

根系是植物获取水分的主要器官,它直接影响整个植株的输水量以及生命活动。在水资源短缺的状况下,了解根系生长过程中的需水特性并提高农业中水资源的利用率,一直是节水灌溉技术中研究创新的热点。因此,在研究过程中需要对植物根系的吸水量进行精确估算,建立根系吸水模型是定量化研究植物根系吸水特性的重要方法。概述根系吸水的原理及其主要影响因素,对不同研究方法下的根系吸水模型进行分类研究,并阐述其适用范围及优缺点,同时介绍了水盐共同胁迫下的根系吸水模型。最后对目前的根系吸水模型进行分析,提出了今后的研究方向。研究成果为构建水稻根系三维动态吸水模型提供了基础。

利用大型蒸渗仪模拟土壤-植物-大气连续体水分蒸散

在农田水量转化各分量中，蒸散与潜水蒸发是最难测定的．在地下水浅埋地区，地下水通过毛管上升而补给包气带土壤水的作用十分明显，对作物生长意义重大．利用大型蒸渗仪、波文比、水力蒸发器等仪器，获得了大量水平衡因子的试验数据和土壤植物大气连续体（ＳＰＡＣ）模型中的有关参数．以大型蒸渗仪实测值为基准，验证了农田土壤植物大气连续体模型的模拟值，并主要就蒸散和潜水蒸发量，对实测与模拟值作了比较分析，探讨了导致两者差异的原因．

土壤-植物-大气界面中水分迁移过程及模拟研究进展

介绍了水循环过程中界面水分迁移转化理论,及SPAC连续体的概念及其发展过程,阐明了一些国内外SPAC理论研究的主要成果;对国内外各种典型土壤-植物-大气界面模型的基本结构、适用范围、主要研究对象、优势以及局限性做了系统介绍和对比;在此基础上对土壤-植物-大气系统的相互作用过程以及系统模拟中存在的问题提出了展望。分析得出如何解决下垫面与土壤-植物-大气系统复杂的关系,以及尺度转化问题将是面临的主要挑战。认为借助于水分和能量交换过程中的模型参数优化,来实现界面中水分迁移过程的精确化和简化模拟是未来的重要研究方向。

热带次生林林窗区域土壤-植物-大气连续体热力效应初步分析

利用西双版纳雾凉季和干热季热带次生林林窗的小气候观测资料,探讨了昼间林窗地表温、气温及下层植物叶温的时空分布和变化规律,分析了叶温与气温和地表温的相互关系。指出在林窗区域,由于受雾、太阳高度及林窗边缘树木的影响,各小气候要素最大值随时间、季节的不同,出现在林窗不同的方位,并且存在叶温高值区时空动态位移现象;另外,林窗区域土壤-植物-大气连续体界面间热量传递方向随时间、季节的不同而发生着改变,甚至在同一时段内,林窗不同区域会存在热量传递方向截然相反的现象,显示出林窗内可能存在热量循环的小环流。其结果对深入探讨林窗区域的热量传输、小气候的形成机制、生物多样性和更新等问题均具有重要意义。

浅埋条件下地下水-土壤-植物-大气连续体中水分运移研究综述

地下水-土壤-植物-大气连续体系统中水分运移研究对于水资源的有效利用及生态环境问题有着重要的科学研究意义。在地下水浅埋条件下,地下水、土壤水、植物水、大气水是一个连续的水分过程。通过归纳国内外在地下水浅埋条件下土壤水分运移、土壤盐分运移、以及水盐运移对植物生长发育等生物过程作用的机理等方面的研究成果,综述了近年来国内外在地下水浅埋深条件下GSPAC系统水运移在研究方法、试验和模型方面的进展、各种研究方法的原理、优缺点和今后的研究方向,分析指出定量地研究浅埋深地下水对SPAC系统水分过程、生物过程和能量过程等的作用和影响是一个复合过程,由单个过程研究向过程的综合分析发展难度较大,目前研究相对比较薄弱,是今后需要重点发展的一个方向,在此基础上阐述了GSPAC系统水运移的研究需要深入发展的几个方面。

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究Ⅰ:模型

本文开展了冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移的耦合研究,建立了可以同时动态模拟冬小麦生长过程与SPAC水热运移过程的动力学模型WheatSPAC模型。模型中,采用有限元差分格式进行土壤水热运移的数值模拟;采用双层模型进行冠层水热运移的模拟;采用改进的Feddes根系吸水模型及负指数分布形式的根系密度模型,实现土壤与冠层的耦合;通过生育阶段、干物质生产、干物质分配等过程的模拟,建立了冬小麦生长的机理性模型;通过对冬小麦叶面积指数、株高、根系分布的模拟,实现冬小麦生长与SPAC水热运移的耦合。

冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体水热运移的耦合研究II:模型验证与应用

根据北京永乐店试验站的田间试验资料,得出冬小麦生长与土壤-植物-大气连续体(简称SPAC)水热运移耦合的WheatSPAC模型计算需要的土壤参数与冬小麦遗传参数。将模型的计算值与实测值进行比较,表明模型能够较好地模拟叶面积指数、干物质重、土壤水分温度等。利用WheatSPAC模型对不同灌溉条件下的田间水热状况与作物产量进行分析,得到结论:对于北京地区的气候条件,返青后作物蒸腾消耗占净辐射的5 0 %以上;如果返青后墒情较好,在拔节期进行灌溉对冬小麦的最终产量最为有利;如果在拔节之后进行一次灌溉,则灌溉进行得越早对产量越有利;三水以后,随灌溉量的增加,产量的边际效益递减;返青后,降雨与灌溉的总量约2 4

土壤-植物-大气系统水分运行的界面过程研究

本文从水文循环的微观角度出发，针对大田土壤－植物－大气系统（ＳＰＡＣ）中的水分运行与转化，研究了ＳＰＡＣ各界面上水分与能量的交换过程，旨在通过各界面上水分运行与生态环境因子相互作用关系，探索各界面水分、能量通量的计算与人工调控的可能途径，为农业节水提供理论依据。本项研究属国家自然科学基金重大项目（１９９３年～１９９７年），所述内容主要根据近３年来在河北栾城与山东禹城两个台站取得的实测资料进行分析与概括。

土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统中植物根系吸水模型研究进展

土壤植物系统是土壤-植物-大气连续体(SPAC)中的一个重要子系统。植物根系吸水过程是SPAC系统中水分运移规律研究的重要内容。从影响根系吸收土壤水分的影响因素入手,现有根系吸水模型可分为经验模型、半经验半理论模型和理论模型3类。文章综述了自20世纪60年代初第一个单根吸水模型以来的植物根系吸水模型及其最新研究进展,指出未来研究的重点是注重根系吸水机理同时,修改和完善已有根系吸水模型,简化模型参数,使之更易应用于实际。

陕西渭北旱原土壤—植物—大气连续体中水分运转规律的研究──Ⅳ．生态和生理环境对蒸腾速率的影响

在整个生长季内，研塬了陕西渭北旱塬冬小麦蒸腾速率与生态和生理环境的关系。结果表明，蒸腾速率与气温和土壤水势呈指数函数相关，与大气水势、相对湿度和叶水势在大于某一值时呈指数函数相关，小于该值时呈直线正相关，该值分别为－１６０．７０ＭＰａ，３０．６５４％和－０．９９８ＭＰａ；与光量子通量密度和叶温在大于某一值时呈直线正相关，小于该值时呈直线负相关，该值分别为９９９．７７７ｐｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１和２５．６７℃；与气孔阻力呈幂函数相关。并给出了蒸腾速率与各因素间的现象模型。通过主要生态因子（气温、光量子通量密度、大气水势和相对湿度）对蒸腾速率的综合分析表明，在陕西渭北旱源，诸生态因子对冬小麦蒸腾速率的重要性依次为大气水势、相对湿度、光量子通量密度和气温。

陕西渭北旱源土壤—植物—大气连续作中水分运转规律的研究──Ⅲ．生态和生理环境对叶片气孔阻力的影响

在整个生长季内，研究了陕西渭北旱源冬小麦叶气孔阻力与生态和生理因子的关系。结果表明，气孔阻力与大气温度、相对湿度和大气水势及叶温均呈二次曲线相关；与土壤水势呈直线正相关；与叶水势呈指数函数相关；当光量子通量密度小于１５２３μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１时．气孔阻力与之呈幂函数相关，当光量子通量密度大于１５２３μｍｏｌ·ｍ－２·ｓ－１时，气孔阻力与之呈指数函数相关，此时气孔正处于“午休”期间。试验给出了冬小麦叶气孔阻力与各因素之间的现象模型。通过主要生态因子（气温、光量子通量密度、大气水势和相对湿度）对气孔阻力作用的综合分析表明，在陕西渭北旱塬，诸生态因子对冬小麦叶气孔阻力的重要性依次为大气水势、相对湿度、光量子通量密度和气温。并对其它影响气孔阻力的因素进行了讨论。

陕西渭北旱源土壤—植物—大气连续体中水分运转规律的研究──Ⅱ．生态和生理环境对植物叶水势的影响

在整个生长季内，研究了陕西渭北旱塬冬小麦叶水势与生态因子及叶温的关系。结果表明，冬小麦叶水势与气温呈直线正相关，与光量子通量密度呈二次曲线相关，与大气水势和相对湿度呈Ｓ型曲线相关，与土壤水势和叶温呈指数函数相关，并给出了冬小麦叶水势与各因素之间的现象学模型。通过主要生态因子（气温、光量子通量密度、大气水势和相对湿度）对叶水势作用的综合分析表明，在陕西渭北旱塬，诸生态因子对冬小麦叶水势的重要性依次为气温、大气水势、相对湿度和光量子通量密度。

黄金梨土壤-植物-大气连续体界面水分特征

开展土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水分及水势特征分析,对于揭示植物水分状况对环境变化的响应机制具有重要意义。在喀斯特区黄金梨果实膨大期间对大气、植物、土壤进行水分和水势的连续定点监测与分析。结果表明:光合有效辐射、饱和水汽压差、空气温度与植物茎流、土壤水势表现出明显的一致性。0~15 cm土层的土壤水势对SPAC界面的响应更明显,植物茎流昼夜差异显著,植物水势表现早晚高中午低的“单峰型”变化,表现为明显的“午休”和“夜间补偿流”现象。植物水势与大气水势的关系无明确边界,但存在缓冲区,大气水势对植物水势的驱动存在阈值效应,阈值点为大气水势=-62 MPa;植物茎流与土壤水势呈分段线性关系。植物-土壤界面水势梯度和植物-大气界面水势梯度对土壤体积含水量的响应一致,植物-土壤界面水势梯度对土壤水势的响应较植物-大气界面水势梯度明确。研究发现,黄金梨植物水势最低值达-2.94 MPa,具有良好的耐旱性,当土壤水势<-0.23 MPa(土壤体积含水量=0.26)时,植物-土壤界面水势梯度趋于平稳,呈现出阈值效应。

三峡库区典型消落带冬季多环芳烃大气-植物/土壤交换过程与通量

三峡大坝每年周期性“蓄水-放水”,形成水位落差巨大的消落带,库区内污染物环境地球化学行为随之发生变化.以冬季淹没期消落带多环芳烃为研究对象,采集成对大气(n=16)、植物(n=12)和土壤样品(n=12),采用气相色谱/质谱法(GC/MS),分析USEPA 16PAHs浓度水平,解析来源,估算大气-地表、大气-植物等多介质交换通量.结果表明:大气、土壤和植物中PAHs浓度为5.65~13.47ng/m^(3)、70.86~135.44ng/g和78.23~1084.72ng/g,平均值分别为(8.58±2.78)ng/m^(3)、(90.10±22.18)ng/g和(360.36±309.54)ng/g.大气中PAHs以2~3环为主(62.3%),植物中PAHs以3~4环为主(73.7%),土壤中PAHs以3环和5环为主(52.1%).特征分子比值法揭示煤、生物质燃烧是植物PAHs的主要来源,以石油为主的化石燃料燃烧是大气和土壤PAHs主要来源.“一室模型”表明,植物吸收PAHs的主要途径为植物-气相之间动态平衡限制下的气沉降.“逸度模型”表明,3环和4环PAHs气-土交换通量分别为-19.20和-0.14,主要是从土壤向大气挥发,5~6环PAHs气-土交换通量为0.89,主要是由大气向土壤沉降.大气中颗粒态PAHs干沉降通量为293.35~833.61ng/m^(2)·d,平均值为517.82ng/(m^(2)·d),以5~6环(59.02%)为主.本研究探讨了冬季PAH多介质交换过程,揭示了植物和土壤对于不同单体的吸收和沉降角色,为进一步研究库区不同季节PAH环境地球化学循环提供基础数据.

水循环的生态学方面:土壤-植被-大气系统水分能量平衡研究进展

针对中国水循环与土壤植物大气水分能量传输生态研究的问题， 进行了综述。阐述了水循环研究的需求与水量转化重要机制， 包括模式与子系统耦合的界面。评述了水、热平衡研究若干工作， 包括农田生态系统， 干旱、半干旱区， 陆面过程模式， 遥感信息的应用以及系统耦合的尺度问题。

植物与大气间的湍流交换——新方法介绍研究状况综述

植物与大气之间的湍流交换是地球和大气系统中能量和物质循环的一个重要环节,也是土壤-植物-大气系统的重要研究内容之一。揭示这一交换环节的物理机制,了解地气系统中能量、水分和C0.2等物质的运动和转换规律,对于农业生产、数值气象预报,环境生态和气候变化等研究工作有诸多方面的意义,是地学界所共同关心的问题。近十年来,植物与大气之间相互作用的研究有了许多重要进展,传统的局地湍流交换模式的局限性已逐渐被认识,一些新的方法在这一领域中出现,其中高阶闭合模式和流轨模式是比较重要的探索途径。

农田水循环:地表-大气界面水分传输研究进展

对地表 -大气界面水分传输影响因素做了简要概括。重点从液态水分消耗的速率和大气净得的水汽速率两个方面探讨了土壤 植物 大气系统 (SPAC)界面过程中地表 大气界面水分传输的研究进展和各种研究方法的原理、优缺点 ,并探讨了今后的研究方向。