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内蒙古温带典型草原光能利用率初步研究

作　者: 赵育民
导　师: 牛树奎
学　校: 北京林业大学
专　业: 生态学
关键词: 温带典型草原光能利用率时空变化机制
分类号: S812
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 175次
引　用: 1次
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内容摘要

植被光能利用率（light utility efficiency，LUE）是描述植物对光能资源利用效率的指标。1972年由Monteith在湿热带森林研究中引入。LUE不仅是一生态学概念，而且是遥感参数模型中的关键参数，在生产力估算和碳循环研究中有重要应用。目前LUE研究中存在问题较多，主要有：①由于研究目标和方法不同引起的相关概念较多；②研究方法不统一，数据可比性差；③研究对象多为农作物，缺乏对地带性植被LUE的规律性认识；④尺度转换问题，如将在光合器官水平上研究比较透彻的表观量子效率（α）推广到生态系统水平。本研究针对以上各个方面的问题，在内蒙古温带典型草原，对羊草和大针茅群落两种主要植被进行定期观测，分别以生物量法、叶面积指数（LAI）和光合速率法及Michaelis-Menten直角双曲线方程（米氏方程）拟合法测定了群落水平和物种水平的不同时间尺度不同概念的植被光能利用率。通过对比几种计算光能利用率的方法，得出生物量调查法是较可靠的方法，光合（呼吸）速率和叶面积法只能反映当天的情况，而对于草原这种对气候变化反应异常敏感的植被类型，以点代面的做法会带来较大的误差。以米氏方程拟合的最大表观量子效率，在群落水平，羊草群落为0.050048molCO₂ umol^-1photon，大针茅群落为0.029782molCO₂ umol^-1photon；在物种水平，羊草为0.043097 molCO₂ umol^-1photon，大针茅为0.018056 molCO₂ umol^-1photon。生物量调查法大针茅群落和羊草群落生长旺盛期LUE分别为0.487732％、0.074277％。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 引言  10-30
  1.1 草原光能利用率研究的意义  10-11
  1.2 光能利用率研究现状  11-24
    1.2.1 光能利用率的定义  11-13
    1.2.2 光能利用率的测定方法  13-19
      1.2.2.1 生物量调查法  13
      1.2.2.2 光合速率与叶面积测定法  13-15
      1.2.2.3 用光量子效率推算光能利用率  15
      1.2.2.4 基于模型估算光能利用率  15-19
    1.2.3 基于涡度相关技术的光能利用率研究  19-20
    1.2.4 光能利用率的影响因子研究  20-22
      1.2.4.1 光合途径对光合的影响  20
      1.2.4.2 气孔导度对光合的影响  20
      1.2.4.3 大气CO_2浓度对光合的影响  20
      1.2.4.4 蒸腾速率和水分亏缺对光合的影响  20-21
      1.2.4.5 植物体氮素水平对光合的影响  21
      1.2.4.6 综合影响研究  21-22
    1.2.5 光能利用率的空间异质性及时间动态研究  22-23
    1.2.6 研究现状概述  23-24
  1.3 陆地生态系统研究中尺度问题  24-28
    1.3.1 尺度及尺度推绎概念介绍  25-26
    1.3.2 尺度推绎方法及在陆地生态系统研究中的应用  26-28
      1.3.2.1 尺度推绎方法  26-27
      1.3.2.2 陆地生态系统生产力的尺度扩展  27-28
  1.4 本文研究目标、主要研究内容及研究思路  28-30
    1.4.1 研究目标和主要研究内容  28-29
    1.4.2 研究思路  29-30
2 研究区域概况及研究方法  30-41
  2.1 研究区域概况  30-34
    2.1.1 地理位置  30-31
    2.1.2 地形地貌  31
    2.1.3 气候条件  31-32
    2.1.4 土壤条件  32
    2.1.5 植被特征  32-33
    2.1.6 人类活动  33-34
  2.2 研究方法  34-41
    2.2.1 资料搜集分析  34
    2.2.2 布设实验样点  34-35
      2.2.2.1 羊草草原试验点  34-35
      2.2.2.2 大针茅草原试验点  35
    2.2.3 生物量调查法  35-37
    2.2.4 光合(呼吸)速率和叶面积法  37-39
    2.2.5 表观量子效率(α)的测算  39
    2.2.6 环境影响因素研究方法及数据分析方法  39-41
3 国内地带性植被LUE资料整理分析  41-46
  3.1 不同地理位置植被 LUE及相关因子分析  41-44
    3.1.1 LUE及各因子间的相关性分析  41-43
      3.1.1.1 简单相关分析  42
      3.1.1.2 偏相关分析  42-43
    3.1.2 线性回归分析  43-44
  3.2 同一地区不同植被类型光能利用率分析  44-46
4 观测期样地气候特征分析  46-54
  4.1 生长旺盛期气象要素逐日变化  46-50
    4.1.1 大针茅群落气象要素逐日变化  46-48
    4.1.2 羊草群落气象要素逐日变化  48-50
  4.2 生物量调查同期气象要素变化分析  50-54
    4.2.1 大针茅样地生物量同期气象要素变化分析  50-52
    4.2.2 羊草样地生物量同期气象要素分析  52-54
5 生物量调查法之温带典型草原LUE研究  54-77
  5.1 两种典型草原群落结构差异  54-59
  5.2 温带典型草原热值分析  59-65
    5.2.1 物种水平热值时空变异性  59-64
      5.2.1.1 物种水平热值空间变异性  59-61
      5.2.1.2 物种水平热值时间变异性  61-64
    5.2.2 群落水平上热值的时空变化  64-65
  5.3 典型草原群落生物量变化  65-71
    5.3.1 群落生物量空间变化  65-68
    5.3.2 群落生物量时间变化  68-71
  5.4 温带典型草原 LUE时空变化及其控制因子分析  71-77
    5.4.1 温带典型草原 LUE时空变异性  71-73
    5.4.2 LUE环境控制因子分析  73-77
6 光合速率叶面积法温带典型草原LUE研究  77-83
  6.1 光合速率及叶面积法之温带典型草原群落 LUE研究  77-80
  6.2 箱式法温带典型草原生态系统 LUE研究  80-83
7 温带典型草原表观量子效率研究  83-96
  7.1 典型草原群落水平表观量子效率分析  83-87
  7.2 物种水平上的表观量子效率时间变异性  87-96
    7.2.1 最大表观量子效率时间变异性  87-91
    7.2.2 物种日表观量子效率的时间变异性  91-96
8 结论与讨论  96-101
  8.1 结论  96-99
    8.1.1 LUE存在较明显的时空变异性  96-97
      8.1.1.1 典型草原 LUE空间变异性明显  96-97
      8.1.1.2 典型草原 LUE时间变异性明显  97
    8.1.2 LUE各方法间差异很大  97-98
    8.1.3 温带典型草原具有特殊性  98-99
      8.1.3.1 小尺度上较高的空间同质性  98
      8.1.3.2 环境严酷、气候多变  98-99
      8.1.3.3 对外界环境变化响应的敏感性  99
  8.2 问题与展望  99-101
参考文献  101-113
个人简介  113-114
导师简介  114-116
致谢  116

内蒙古温带典型草原光能利用率初步研究

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