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三江平原土地利用变化对露水凝结的影响研究

作　者: 徐莹莹
导　师: 阎百兴
学　校: 中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所）
专　业: 环境科学
关键词: 露水湿地系统农田系统水汽来源三江平原
分类号: S161
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

露水是湿地、农田生态系统重要的水分输入项，露水凝结量及水质对湿地植物和农田作物生长有重要影响。近60年来，三江平原经历了大规模的湿地垦殖过程，农田已成为主要的景观类型。下垫面的剧烈变化对露水凝结过程、露水水质及露水水汽来源的影响程度尚不清楚。本研究选择三江平原典型沼泽湿地（季节积水、常年积水）及农田（旱田、水田）为研究对象，监测了露水在植株表面的凝结情况，辨析了影响露水形成的主要因子，阐明了土地利用方式变化对露水量、露水水质及露水水汽来源的影响，得出以下结论：1)三江平原湿地和农田生态系统日落1.5小时后露水开始在植株上凝结，至次日凌晨日出前0.5小时时停止，生长季露水日凝结历时约6～8小时。2)8月份露水凝结量最大，露水量与夜间相对湿度、露点温度、水汽压呈正相关，与风速呈负相关。露水凝结最适宜的条件是风速在2.0m/s左右、水汽压高于9hpa、相对湿度在90%-95%、露点温度高于6℃。3)旱田作物植株表面露水凝结强度略低于沼泽湿地与水田。沼泽和农田生态系统冠层露水强度大于近地表层。水田植株上露水凝结量最多，年露水凝结量在30mm左右，为湿地和旱田露水量的2～3倍。4)常年积水沼泽露水的pH为6.42±0.23，未监测到酸露现象；露水中金属元素种类丰富，K含量为29531μg/L，Ag、Th、U、Be和Tl的含量低于0.03μg/L；露水中的K、Ca、Na、Mg、Mn、Fe和Zn浓度远高于当地雨水，露水为湿地植物生长提供了丰富的营养元素和微量元素；露水中金属主要来源于地表积水和大气干沉降。露水中Pb、Ba、Se、As、Co、Cr和Cu等微量元素含量极低，研究区环境空气质量良好。5)农田露水pH在5.36～7.00，均值为6.36，总体偏酸性。相比雨水，露水为作物提供了更多的有效态N、P。水田露水中NO₃^--N含量显著高于NH₄⁺-N（P<0.05）。露水是水稻重要的N、P输入源，7～9月通过露水凝结输入水田的NH₄⁺-N，NO₃^--N和PO₄^3--P量分别为0.10，0.22和0.04kg/hm²，高于叶面肥输入的有效态N、P量。6)应用稳定同位素方法，发现雨季水田露水中约30%的水分来自于水稻蒸腾和作物吐水，约70%来源于空气中水汽和田面水蒸发的水汽；湿地露水主要来源于地表积水蒸发的水汽。露水与雨水中氢氧同位素组成与含量变化同步，利用露水同位素信息可反映降雨水汽的来源。7)沼泽开垦为旱田后，露水量接近，旱田改为水田后露水量大幅度上升。LAI是影响生态系统露水量的关键因素。水田露水N、P含量低于湿地露水。水田与湿地露水水汽来源主体均为地表积水蒸发水汽。

全文目录

目录  5-7
前言  7-8
摘要  8-10
ABSTRACT  10-13
第一章绪论  13-39
  第一节研究目的及意义  13-14
  第二节国内外研究进展  14-32
    一、露水凝结影响因素  14-19
    二、露水计算方法  19-23
    三、露水量  23-26
    四、露水水质  26-28
    五、露水水汽来源  28-29
    六、生态意义  29-31
    七、存在问题  31-32
  第三节研究内容、方法及创新点  32-39
    一、研究内容  32-33
    二、技术路线  33-34
    三、研究方法  34-38
    四、研究特色与创新点  38-39
第二章研究区概况  39-46
  第一节三江平原自然环境概况  39-43
    一、地理位置与范围  39-40
    二、地质地貌特征  40-41
    三、气象气候特征  41-42
    四、土壤与植被类型  42-43
  第二节三江平原开发过程  43-46
    一、近代的开发过程  43-44
    二、解放后的开发过程  44
    三、目前开发利用现状  44-46
第三章露水计量模型建立  46-54
  第一节露水监测时间节点的确定  46-47
  第二节露水相关参数定义和计算模型  47-53
    一、露水计量相关参数的定义  47-48
    二、露水参数计算模型建立  48-50
    三、露水计量模型参数验证  50-53
  本章小结  53-54
第四章湿地垦殖对露水凝结的影响  54-68
  第一节沼泽湿地生态系统露水凝结  54-57
    一、露水强度与露水量及其年际变化  54-56
    二、垂直变化  56-57
  第二节农田生态系统露水凝结  57-63
    一、露水强度与露水量  57-60
    二、农田生态系统露水强度季节变化  60-61
    三、农田生态系统露水强度垂直变化  61-62
    四、作物密度对露水凝结的影响  62-63
  第三节湿地垦殖对露水凝结的影响  63-67
    一、露日  63-64
    二、露水强度  64-65
    三、露水量  65-67
  本章小结  67-68
第五章气候变化对露水凝结的影响  68-77
  第一节露水凝结影响因素的识别  68-74
    一、相对湿度  68-69
    二、露点温度  69-70
    三、水汽压  70-71
    四、风速  71-74
  第二节气候变化对露水凝结影响的预测  74-76
  本章小结  76-77
第六章三江平原露水水质特征  77-90
  第一节湿地露水水质  77-81
    一、 pH  77-78
    二、金属元素  78-79
    三、露水中金属元素的源解析  79-81
  第二节水田露水水质  81-87
    一、 N 和 P  81-84
    二、 pH  84
    三、施肥对露水水质的影响  84-87
  第三节土地利用变化对露水水质的影响  87-89
  本章小结  89-90
第七章三江平原露水水汽来源辨析  90-98
  第一节露水中δ18O 和δD 特征  90-92
  第二节水田和湿地生态系统露水水汽来源解析  92-93
    一、水汽来源辨析方法  92
    二、露水水汽来源识别  92-93
  第三节影响露水中δ18O 和δD 因素  93-97
    一、降水水汽团  93-95
    二、植被类型  95-97
  本章小结  97-98
第八章结论与展望  98-101
  第一节主要结论  98-99
  第二节研究展望  99-101
参考文献  101-110
成果目录  110-113
致谢  113-114

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