典型草原带不同类型植物群落蒸散量与CO_2吸收量的研究
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摘要
本文在2003年7、8月份，从群落尺度上采用LI-6262CO_2／H_2O红外气体分析仪连接气室的方法，测定了典型草原带不同类型植物群落的蒸散量、CO_2吸收量的日进程、昼夜进程和季节动态。经数据统计处理和比较分析不同群落蒸散量、CO_2吸收量与特定生境间的相互关系，得出如下结论：
1、在退化的群落中，蒸散以土壤蒸发的物理学过程为主，群落的水分利用效率低；在植被状况相对较好的群落中，蒸散以植物蒸腾的生物学过程为主，群落水分利用效率高；在基本一致的降水量下，退化群落因日蒸散总量较少而存在未被充分利用的水资源。
2、环境因子中，光照强度和气温是影响蒸散量的两个重要环境因子。以群落蒸散量为因变量，光照强度和气温为自变量进行定量分析，得出群落蒸散量与光照强度和气温的高斯关系模型。该模型除可以较为客观地描述变量间的定量关系外，还可用于时间(生长季)、空间(研究区)蒸散量的整合。
3、生长季高峰期土壤贮水量(0～50cm)、群落蒸散量以及耗水量随着群落的退化，不断降低，在重度退化的群落中，三者的值均达到最低；随着群落退化恢复演替的进行，又不断增加，且当演替接近顶级群落时，三者的值同时趋近于最大。在衡量退化群落是否恢复、以及恢复至何种程度，也可将此作为一个衡量的标准。
4、群落CO_2吸收量与群落植被状况有密切关系。没有发生退化的接近原生植被、地表没有枯落物或有少量枯落物存在的群落在整个生长季都表现为大气CO_2的汇；接近原生植被，但地表有大量枯落物存在的群落只有在植物光合作用高峰期，才表现为大气CO_2的汇；严重退化群落在生长季表现为大气CO_2的源。
Applying means of connecting LI-6262CO2/H2O analyzer to the chamber,this paper studied on the changes of evapotranspiration and CO2 absorption of different communities across a day and growing season in typical steppe July and August 2003 .Analysing the relationships among evapotranspiration, CO2 absorption and their environment by statistic means ,we came to such conclusions:
1 Degraded communities were characterized by physical process evaporation and lower water efficiency,while communities with good vegetations were distinguished by their biological process evapotranspiration and higher water efficiency. There was water resources not used in degraded communities because of their less evapotranspiration under the similar precipitation conditions.
2 Light intensity and temperature were the two important environmental factors affecting evapotranspiration.Let light intensity and temperature as independent variables and evapotranspiration as dependant one,establish model among them in order to calculate evapotranspiration of the whole growth season across the region.
3 Capacity of water use, evapotranspiration and ecological use of water decreased along with the deterioration of communities so that the minimum values existed in the communities degraded seriously and increased along with the recovery succession
of degraded communities and came to the maximum values in the climax ones.For those reasons,we could regard them as standard that weigh the degree how the communities degraded and how they recovered.
4 Quantity of CO2 absorption was mainly affected by vegetation conditions.Initial communities that had little dead litter were the sink of CO2 across the whole growth season,while the ones that degraded seriously were the source of itlnitial communities had dead soil covering were the sink of CO2 only when their photosynthesis got to the peak.
1、在退化的群落中，蒸散以土壤蒸发的物理学过程为主，群落的水分利用效率低；在植被状况相对较好的群落中，蒸散以植物蒸腾的生物学过程为主，群落水分利用效率高；在基本一致的降水量下，退化群落因日蒸散总量较少而存在未被充分利用的水资源。
2、环境因子中，光照强度和气温是影响蒸散量的两个重要环境因子。以群落蒸散量为因变量，光照强度和气温为自变量进行定量分析，得出群落蒸散量与光照强度和气温的高斯关系模型。该模型除可以较为客观地描述变量间的定量关系外，还可用于时间(生长季)、空间(研究区)蒸散量的整合。
3、生长季高峰期土壤贮水量(0～50cm)、群落蒸散量以及耗水量随着群落的退化，不断降低，在重度退化的群落中，三者的值均达到最低；随着群落退化恢复演替的进行，又不断增加，且当演替接近顶级群落时，三者的值同时趋近于最大。在衡量退化群落是否恢复、以及恢复至何种程度，也可将此作为一个衡量的标准。
4、群落CO_2吸收量与群落植被状况有密切关系。没有发生退化的接近原生植被、地表没有枯落物或有少量枯落物存在的群落在整个生长季都表现为大气CO_2的汇；接近原生植被，但地表有大量枯落物存在的群落只有在植物光合作用高峰期，才表现为大气CO_2的汇；严重退化群落在生长季表现为大气CO_2的源。
Applying means of connecting LI-6262CO2/H2O analyzer to the chamber,this paper studied on the changes of evapotranspiration and CO2 absorption of different communities across a day and growing season in typical steppe July and August 2003 .Analysing the relationships among evapotranspiration, CO2 absorption and their environment by statistic means ,we came to such conclusions:
1 Degraded communities were characterized by physical process evaporation and lower water efficiency,while communities with good vegetations were distinguished by their biological process evapotranspiration and higher water efficiency. There was water resources not used in degraded communities because of their less evapotranspiration under the similar precipitation conditions.
2 Light intensity and temperature were the two important environmental factors affecting evapotranspiration.Let light intensity and temperature as independent variables and evapotranspiration as dependant one,establish model among them in order to calculate evapotranspiration of the whole growth season across the region.
3 Capacity of water use, evapotranspiration and ecological use of water decreased along with the deterioration of communities so that the minimum values existed in the communities degraded seriously and increased along with the recovery succession
of degraded communities and came to the maximum values in the climax ones.For those reasons,we could regard them as standard that weigh the degree how the communities degraded and how they recovered.
4 Quantity of CO2 absorption was mainly affected by vegetation conditions.Initial communities that had little dead litter were the sink of CO2 across the whole growth season,while the ones that degraded seriously were the source of itlnitial communities had dead soil covering were the sink of CO2 only when their photosynthesis got to the peak.
引文
1 杨志峰，崔保山，刘静玲，王西琴，刘昌明，2003，生态环境需水量理论、方法与实践。北京：科学出版社
2 宋炳煜，杨劫，2003，关于生态用水研究的讨论。自然资源学报，18(5)：617～625
3 王跃思，纪宝明，王艳芬，张文，刘广仁，杜睿，骆冬梅，2000，半干旱草原地-气温室气体交换速率测定。环境科学，21(3)：6～10
4 李凌浩，韩兴国，王其兵，陈全胜，张焱，杨晶，白文明，宋世环，邢雪荣，张淑敏，2002，锡林河流域一个放牧草原群落中根系呼吸占土壤总呼吸比例的初步估计。植物生态学报，26(1)：29～32
5 崔骁勇，1999，半干旱草原碳素循环与生产力的研究报告(博士后出站报告)。
6 王跃思，王明星，胡玉琼等，2002，半干旱草原区温室气体的排放／吸收与环境因子的关系研究。气候与环境研究，7(3)：295～310
7 王炜，刘钟龄，郝敦元，梁存柱，1996，内蒙古草原群落退化恢复演替的研究*1．退化草原的基本特征与恢复演替动力。植物生态学报，20(5)：449～459
8 陈佐忠，汪诗平，2000，中国典型草原生态系统。北京：科学出版社
9 周广胜，王玉辉，2003，全球生态学。北京，气象出版社
10 杜睿，王庚辰，吕达仁，孔琴心，刘广仁，万小伟，张斌，王艳芬，季保明，2001，箱法在草地温室气体通量野外实验观测中的应用研究。大气科学，25(1)：71～79
11 张金屯，1995，植被数量生态学方法。北京，中国科学技术出版社
12 《数学手册》编写组，1979，数学手册。北京，高等教育出版社
13 杨持，2000，生物统计学。呼和浩特，内蒙古大学出版社
14 尹泽民，丁春利，2001，精通MATLAB 6。北京，清华大学出版社
15 郝红伟，施光凯，2000，Origin 6.0实例教程。北京，中国电力出版社
16 张尧庭，方开泰，2003，多元统计分析引论。北京，科学出版社
17 内蒙古植被，中国科学院内蒙古宁夏综合考察队，1985，北京，科学出版社
18 斯蒂尔，R．G．D．& J．H．托理(著)，杨纪珂，孙长鸣(译)，1979，数理统计的原理和方法(适用于生物科学)。北京，科学出版社
19 常杰，祝廷成，1989，羊草群落水分状况的初步研究，植物生态学与地植物学学报。13(3)：219～229
20 王仁忠，李建东，高琼，1996，松嫩草原碱化草地角碱蓬群落水分生态的研究。植物生态学报，20(5)：472～477
21 李博，曾泗弟，郝广勇，1964，内蒙古呼伦贝尔盟草原区羊草、丛生禾草群落水分生态的初步研究。植物生态学与地植物学丛刊，2(1)：129～140
22 崔骁勇，杜占池，王艳芬，2000，内蒙古干旱草原区沙地植物群落光合特征的动态研究。生态学报，24(5)：541～546
23 廖建雄，王根轩，1999，谷子叶片光合速率日变化及水分利用效率，植物生理学报。25(4)：362～368
24 杜占池，杨宗贵，1988，十种草原植物光合速率与光照的关系。生态学报，8(4)：319～323
25 戚秋慧，盛修武，姜恕，金启宏，洪亮，1989，羊草和大针茅群落光合速率的比较研究。植物生态学与地植物学学报，13(4)：332～339
26 杜占池，杨宗贵，1990，羊草和大针茅光合作用午间降低与生态因子的关系研究。自然资源学报，5(2)：177～187
27 戚秋慧，盛修武，1990，内蒙古羊草草原群落光合与环境条件之间的模型初探。植物生态学与地植物学学报，14(1)：75～78
2 宋炳煜，杨劫，2003，关于生态用水研究的讨论。自然资源学报，18(5)：617～625
3 王跃思，纪宝明，王艳芬，张文，刘广仁，杜睿，骆冬梅，2000，半干旱草原地-气温室气体交换速率测定。环境科学，21(3)：6～10
4 李凌浩，韩兴国，王其兵，陈全胜，张焱，杨晶，白文明，宋世环，邢雪荣，张淑敏，2002，锡林河流域一个放牧草原群落中根系呼吸占土壤总呼吸比例的初步估计。植物生态学报，26(1)：29～32
5 崔骁勇，1999，半干旱草原碳素循环与生产力的研究报告(博士后出站报告)。
6 王跃思，王明星，胡玉琼等，2002，半干旱草原区温室气体的排放／吸收与环境因子的关系研究。气候与环境研究，7(3)：295～310
7 王炜，刘钟龄，郝敦元，梁存柱，1996，内蒙古草原群落退化恢复演替的研究*1．退化草原的基本特征与恢复演替动力。植物生态学报，20(5)：449～459
8 陈佐忠，汪诗平，2000，中国典型草原生态系统。北京：科学出版社
9 周广胜，王玉辉，2003，全球生态学。北京，气象出版社
10 杜睿，王庚辰，吕达仁，孔琴心，刘广仁，万小伟，张斌，王艳芬，季保明，2001，箱法在草地温室气体通量野外实验观测中的应用研究。大气科学，25(1)：71～79
11 张金屯，1995，植被数量生态学方法。北京，中国科学技术出版社
12 《数学手册》编写组，1979，数学手册。北京，高等教育出版社
13 杨持，2000，生物统计学。呼和浩特，内蒙古大学出版社
14 尹泽民，丁春利，2001，精通MATLAB 6。北京，清华大学出版社
15 郝红伟，施光凯，2000，Origin 6.0实例教程。北京，中国电力出版社
16 张尧庭，方开泰，2003，多元统计分析引论。北京，科学出版社
17 内蒙古植被，中国科学院内蒙古宁夏综合考察队，1985，北京，科学出版社
18 斯蒂尔，R．G．D．& J．H．托理(著)，杨纪珂，孙长鸣(译)，1979，数理统计的原理和方法(适用于生物科学)。北京，科学出版社
19 常杰，祝廷成，1989，羊草群落水分状况的初步研究，植物生态学与地植物学学报。13(3)：219～229
20 王仁忠，李建东，高琼，1996，松嫩草原碱化草地角碱蓬群落水分生态的研究。植物生态学报，20(5)：472～477
21 李博，曾泗弟，郝广勇，1964，内蒙古呼伦贝尔盟草原区羊草、丛生禾草群落水分生态的初步研究。植物生态学与地植物学丛刊，2(1)：129～140
22 崔骁勇，杜占池，王艳芬，2000，内蒙古干旱草原区沙地植物群落光合特征的动态研究。生态学报，24(5)：541～546
23 廖建雄，王根轩，1999，谷子叶片光合速率日变化及水分利用效率，植物生理学报。25(4)：362～368
24 杜占池，杨宗贵，1988，十种草原植物光合速率与光照的关系。生态学报，8(4)：319～323
25 戚秋慧，盛修武，姜恕，金启宏，洪亮，1989，羊草和大针茅群落光合速率的比较研究。植物生态学与地植物学学报，13(4)：332～339
26 杜占池，杨宗贵，1990，羊草和大针茅光合作用午间降低与生态因子的关系研究。自然资源学报，5(2)：177～187
27 戚秋慧，盛修武，1990，内蒙古羊草草原群落光合与环境条件之间的模型初探。植物生态学与地植物学学报，14(1)：75～78