论文部分内容阅读
在干旱半干旱地区,水分是初级生产力形成的主要限制因子,蒸散作为水循环的关键过程,对初级生产力的形成至关重要。本研究应用基于生态系统过程的VIP(Vegetation Interface Process)模型,结合内蒙古羊草草原通量观测站2003~2005年气象数据、野外实测和MODIS叶面积指数,以半小时为步长,模拟了羊草草原生态系统2003~2005年蒸散及其分量的变化过程,并分析了其控制机制。通过与通量数据对比,VIP模型能够很好地模拟羊草草原生态系统的蒸散过程(R2=0.80),在峰值大小和变化趋势上,模拟值与实测值有较好的一致性。在此基础上,将VIP模型应用于内蒙古锡林河流域温带典型草原,利用2000~2004年气象数据和MODIS数据,在GIS背景数据库下(土地利用、土壤质地、数字高程),以小时为步长,模拟分析了整个流域内蒸散的时空变化特征。主要研究结果如下:
一、羊草草原生态系统蒸散
1、2003~2005年蒸散量分别为337mmy-1、338mmy-1和223mmy-1;在降水相对充沛的2003和2004年,蒸腾量为192mmy-1和171mmy-1,而降水相对较少的2005年,蒸腾量仅为96mmy-1;年平均蒸腾和蒸发对蒸散的贡献基本持平;生长季蒸散占全年的83%,6月开始,蒸腾大于蒸发,蒸散和蒸腾的月总值均在7、8月达到最大值,两月蒸散占全年的43%。
2、叶面积指数是影响蒸散的主要因素,其次是降水,而净辐射对蒸散的影响较小。在生长季,蒸发变化平缓,蒸散的差异主要体现在蒸腾的差异。
二、锡林河流域蒸散
1、2000~2004年,锡林河流域蒸散分别为253 mmy-1、231 mmy-1、234 mmy-1、371 mmy-1和286 mmy-1。蒸散的空间分布和降水相似,有明显的由东南到西北逐渐递减的特征。
2、整个流域内,植被蒸腾大于土壤蒸发,蒸腾约占蒸散的55%,土壤蒸发占42%,径流不足降水的10%。5-9月蒸散约占全年的85%,月最大蒸散约占全年蒸散的30%。
3、在整个流域内,蒸腾表现出东南高、西北低,而蒸发则表现出流域中部低、两侧高的空间变化趋势。
4、降水、蒸散和蒸腾空间变异性的年际变化趋势相似,并且降水越丰富,空间变异性越小,在数值上,蒸腾的变异性要大于降水和蒸散。蒸腾比蒸发的空间变异性大,使得蒸散的空间变化主要体现在蒸腾上。
5、流域内,蒸散和蒸腾与降水的相关性高于叶面积指数,而蒸发与降水几乎没有相关性,与叶面积指数呈现弱的负相关。