生態(tài)系統(tǒng)管理學的基礎生態(tài)學過程研究

生態(tài)系統(tǒng)管理學的基礎生態(tài)學過程研究
研究項目1999年末開始以生態(tài)系統(tǒng)管理的基礎生態(tài)學過程為主題開展了系列的研究工作，迄今已在國內外發(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，在以下幾個方面取得了重大的學術創(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| 驗電筆| 示波表| 電流表| 鉤表| 測試器| 電力計| 電力測量儀| 光度計| 電壓計| 電流計|
（1）提出了生態(tài)系統(tǒng)管理的理論框架。在對生態(tài)系統(tǒng)管理學產(chǎn)生的歷史背景和發(fā)展進程進行全面評述的基礎上，從生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學完整性與邊界和時空尺度，生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能與生態(tài)系統(tǒng)整體性，生態(tài)系統(tǒng)演替與系統(tǒng)動力學特性，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，人類活動對環(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)學基礎。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的重大科學問題，對生態(tài)系統(tǒng)管理學的發(fā)展起到一些積極的推動作用。 
（2）開發(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模型與 Ball et al. (1987) 的CO2同化速度-氣孔導度關系和葉面蒸騰的水氣輸送方程相結合，創(chuàng)新性地開發(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。該模型的構建為開展生態(tài)系統(tǒng)植被生產(chǎn)力形成的生理化學機制模型研究奠定了基礎，為開展土壤/植被/大氣系統(tǒng)的能量物質輸移與植被生產(chǎn)力形成生態(tài)學過程的耦合解析，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及其反射光譜特征。研究工作以玉米和大豆為對象，探討了它們在土壤水分和養(yǎng)分脅迫條件下，氣孔導度、蒸騰和光合作用速度以及水分利用率的變異規(guī)律，建立了相應的估算模型。同時，我們還系統(tǒng)地觀測了環(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)驗模型，證明了采用遙感技術診斷植物的環(huán)境脅迫狀態(tài)，評價植物生理參數(shù)的可能性。 
（4）構建了基于非相似介質概念的土壤導水率模型。利用從文獻收集的402個數(shù)據(jù)集構成的數(shù)據(jù)庫和八個模型對土壤飽和導水率進行了標定，證明了基于非相似介質概念模型的優(yōu)越性。進而我們又應用非相似介質概念，開發(fā)出了一種估算各種土壤非飽和導水率的模型。該模型將土壤物理異質性引入土壤水分模擬，為這方面的研究提供了一種新方法。模型的主要輸入項是土壤容積密度、顆粒大小分布、土壤持水特性、土壤飽和導水率。與其它模型相比，該模型得出的結果更能準確地預測土壤非飽和導水率。 
（5）提出了一種以生態(tài)生理為基礎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，太陽輻射，潛在蒸發(fā)散，根長，土壤容積密度、顆粒大小分布等土壤物理特性都較易獲取。通過模型估計值與實測值的比較，我們認為模型在描述根系水分吸收上精度還是較高的。同時，我們還檢驗了模型對輸入變量變化的反應，指出模型對葉水勢和根長兩項因子最為敏感。 
（6）建立了一個反映碳循環(huán)和水循環(huán)過程的斑塊尺度生產(chǎn)力模型。以已有的數(shù)據(jù)、理論和植被參數(shù)為基礎，并借助GIS和RS技術，將斑塊尺度的生產(chǎn)力過程模型擴展成為景觀尺度的生產(chǎn)力過程模型（EPPML），并應用模型對長白山森林生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)和碳循環(huán)的時間變化特征、年總值的空間分布格局，凈初級生產(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，我們實現(xiàn)了稻田生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化調節(jié)、米麥間套作群體田間結構的優(yōu)化配置，同時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與光譜特征。 
（8）在水資源管理方面，對不同植被冠層類型、不同區(qū)域尺度的植被蒸發(fā)散模型的研究進展進行了綜合評述，并考察了幾種實際蒸散計算方法在土壤水分模擬中應用，同時模擬了長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?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。