生態(tài)系統(tǒng)管理學(xué)的基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)過(guò)程研究

生態(tài)系統(tǒng)管理學(xué)的基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)過(guò)程研究
研究項(xiàng)目1999年末開(kāi)始以生態(tài)系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)過(guò)程為主題開(kāi)展了系列的研究工作，迄今已在國(guó)內(nèi)外發(fā)表研究論文50余篇，參編專著2部。在研究小組成員及課題合作者的共同努力下，在以下幾個(gè)方面取得了重大的學(xué)術(shù)創(chuàng)新和研究成果：  電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀| 發(fā)生器| 多用表| 驗(yàn)電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測(cè)試器| 電力計(jì)| 電力測(cè)量?jī)x| 光度計(jì)| 電壓計(jì)| 電流計(jì)|
（1）提出了生態(tài)系統(tǒng)管理的理論框架。在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)管理學(xué)產(chǎn)生的歷史背景和發(fā)展進(jìn)程進(jìn)行全面評(píng)述的基礎(chǔ)上，從生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)完整性與邊界和時(shí)空尺度，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與生態(tài)系統(tǒng)整體性，生態(tài)系統(tǒng)演替與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性，生態(tài)系統(tǒng)的干擾與系統(tǒng)穩(wěn)定性，生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性與不確定性，生態(tài)系統(tǒng)多樣性與可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)模型與數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測(cè)，人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的雙重性等方面系統(tǒng)地論述了生態(tài)系統(tǒng)管理的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。并指出綜合研究全球或區(qū)域尺度生態(tài)系統(tǒng)管理模式的重要性及其相關(guān)的重大科學(xué)問(wèn)題，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)管理學(xué)的發(fā)展起到一些積極的推動(dòng)作用。 
（2）開(kāi)發(fā)了植物蒸騰－光合作用統(tǒng)合模型。近兩年的研究工作，成功地把Farquhar(1980)的植物光合作用生理化學(xué)模型與 Ball et al. (1987) 的CO2同化速度-氣孔導(dǎo)度關(guān)系和葉面蒸騰的水氣輸送方程相結(jié)合，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了基于氣孔行為的蒸騰-光合作用統(tǒng)合模型和水分利用率模型。該模型的構(gòu)建為開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)植被生產(chǎn)力形成的生理化學(xué)機(jī)制模型研究奠定了基礎(chǔ)，為開(kāi)展土壤/植被/大氣系統(tǒng)的能量物質(zhì)輸移與植被生產(chǎn)力形成生態(tài)學(xué)過(guò)程的耦合解析，特別是水資源的生產(chǎn)力容量分析提供了一種新的思路和方法。 
（3）闡述了環(huán)境脅迫條件下的植物生理反應(yīng)及其反射光譜特征。研究工作以玉米和大豆為對(duì)象，探討了它們?cè)谕寥浪�分和養(yǎng)分脅迫條件下，氣孔導(dǎo)度、蒸騰和光合作用速度以及水分利用率的變異規(guī)律，建立了相應(yīng)的估算模型。同時(shí)，我們還系統(tǒng)地觀測(cè)了環(huán)境脅迫條件下的玉米，大豆和3種木本植物的反射和投射光譜，初步建立了利用反射光譜特征參數(shù)估算葉片水分狀態(tài)的草本和木本植物通用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停�證明了采用遙感技術(shù)診斷植物的環(huán)境脅迫狀態(tài)，評(píng)價(jià)植物生理參數(shù)的可能性。 
（4）構(gòu)建了基于非相似介質(zhì)概念的土壤導(dǎo)水率模型。利用從文獻(xiàn)收集的402個(gè)數(shù)據(jù)集構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫(kù)和八個(gè)模型對(duì)土壤飽和導(dǎo)水率進(jìn)行了標(biāo)定，證明了基于非相似介質(zhì)概念模型的優(yōu)越性。進(jìn)而我們又應(yīng)用非相似介質(zhì)概念，開(kāi)發(fā)出了一種估算各種土壤非飽和導(dǎo)水率的模型。該模型將土壤物理異質(zhì)性引入土壤水分模擬，為這方面的研究提供了一種新方法。模型的主要輸入項(xiàng)是土壤容積密度、顆粒大小分布、土壤持水特性、土壤飽和導(dǎo)水率。與其它模型相比，該模型得出的結(jié)果更能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)土壤非飽和導(dǎo)水率。 
（5）提出了一種以生態(tài)生理為基礎(chǔ)的植物根系分布與水分吸收模型。這種估算模型的輸入變量為：葉片、土壤和大氣的水勢(shì)，太陽(yáng)輻射，潛在蒸發(fā)散，根長(zhǎng)，土壤容積密度、顆粒大小分布等土壤物理特性都較易獲取。通過(guò)模型估計(jì)值與實(shí)測(cè)值的比較，我們認(rèn)為模型在描述根系水分吸收上精度還是較高的。同時(shí)，我們還檢驗(yàn)了模型對(duì)輸入變量變化的反應(yīng)，指出模型對(duì)葉水勢(shì)和根長(zhǎng)兩項(xiàng)因子最為敏感。 
（6）建立了一個(gè)反映碳循環(huán)和水循環(huán)過(guò)程的斑塊尺度生產(chǎn)力模型。以已有的數(shù)據(jù)、理論和植被參數(shù)為基礎(chǔ)，并借助GIS和RS技術(shù)，將斑塊尺度的生產(chǎn)力過(guò)程模型擴(kuò)展成為景觀尺度的生產(chǎn)力過(guò)程模型（EPPML），并應(yīng)用模型對(duì)長(zhǎng)白山森林生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)和碳循環(huán)的時(shí)間變化特征、年總值的空間分布格局，凈初級(jí)生產(chǎn)力的季節(jié)變化和空間分布格局特征。 
（7）在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)管理方面，我們實(shí)現(xiàn)了稻田生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)、米麥間套作群體田間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化配置，同時(shí)還得出了紅壤丘陵地區(qū)雙季稻光合特征，以及太行山前平原養(yǎng)分脅迫下的夏玉米生理反應(yīng)與光譜特征。 
（8）在水資源管理方面，對(duì)不同植被冠層類型、不同區(qū)域尺度的植被蒸發(fā)散模型的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜合評(píng)述，并考察了幾種實(shí)際蒸散計(jì)算方法在土壤水分模擬中應(yīng)用，同時(shí)模擬了長(zhǎng)白山植被蒸騰量的空間變化特征。還在華北高產(chǎn)糧區(qū)研制了一種新的冬小麥節(jié)水增產(chǎn)灌溉模式，揭示了當(dāng)?shù)剞r(nóng)田土壤水可利用量,首次提出2m―3 m土層土壤水被作物吸收利用的條件，并得出了可利用土壤水的數(shù)量指標(biāo)。