极端干旱绿洲农田生态系统土壤-植被-大气连续体水分传输机制与模拟研究

批准号:
41871078
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
朱高峰
依托单位:
学科分类:
D0105.景观地理和综合自然地理
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
马金珠、何建华、崔霞、田伟、韩拓、顾春杰、王尚涛、刘晓文、商沙沙
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中文摘要
针对干旱绿洲农田生态系统水分运移和传输过程的重要性和复杂性,以西北干旱区主要经济作物葡萄为研究对象,综合应用涡度相关、树干液流、叶片气体交换和稳定同位素技术,通过野外定位监测、室内试验和理论建模,系统研究:(1)极端干旱条件下土壤水分的运动运移机制,揭示土壤水分运移满足平移流假设还是“二水世界”理论;(2)作物根系活动层的分布及其对土壤水分分布的影响,揭示其水分利用策略;(3)气孔导度对环境影子的响应机制,构建气孔导度机理模型;(4)作物总蒸散发及其组分的动态特征及其与环境因子的关系。在此基础上,建立基于SPAC理论的干旱绿洲农田生态系统水分传输模型,并以贝叶斯定理为框架融合多源数据进行模型参数同步估计,提高模型模拟的精度和一致性。其预期成果将在理论上丰富和发展水文学、作物生理学、土壤学、农田气象学和农学等的理论;在实践上,对保障我国粮食安全、水安全和生态安全具有重要的战略意义。
英文摘要
By comprehensively applying the long-term in situ observations which include the eddy covariance system, sap flow technique, leaf-scale gas exchange method and isotope technique and laboratory experiments as well as model simulations, this project aimed to reveal the water movement and transport mechanisms over extreme arid crop ecosystems in northwest China. Here, we will systemically study: (1) the mechanism of soil water movement in arid crop ecosystems, to reveal the soil water movement satisfies the translatory flow hypothesis or the “two water world” theory; (2) the characteristics of crop root active layer to reveal the water usage sources and its influence on soil water distribution during its different growing stages; (3) the responses of stomatal conductance to the environmental factors at different soil water conditions, to develop the stomatal conductance models based on optimal stomatal behavior theory; (4) the dynamic characteristics of the total ET and its components as well as their relationship with environmental factors. Based on these researches, we will develop a water movement and transport model based on the SPAC theory, and simultaneously estimate the model parameters by assimilating multi-datasets using the Bayes’ theorem. It is excepted that this study will enrich and develop the contents of hydrology, crop physiology, soil science, agricultural microclimate and agronomy in theory; in practice, it will be important to to guarantee the food, water and ecosystem securities and the social and economic sustainable developments of our country.
针对干旱绿洲农田生态系统水分运移和传输过程的重要性和复杂性,以西北干旱区主要经济作物葡萄为研究对象,综合应用涡度相关、树干液流、叶片气体交换和稳定同位素技术,通过野外定位监测、室内试验和理论建模,系统研究:(1)极端干旱条件下土壤水分的运动运移机制,揭示土壤水分运移满足平移流假设还是“二水世界”理论;(2)作物根系活动层的分布及其对土壤水分分布的影响,揭示其水分利用策略;(3)气孔导度对环境影子的响应机制,构建气孔导度机理模型;(4)作物总蒸散发及其组分的动态特征及其与环境因子的关系。在此基础上,建立基于SPAC理论的干旱绿洲农田生态系统水分传输模型,并以贝叶斯定理为框架融合多源数据进行模型参数同步估计,提高模型模拟的精度和一致性。其预期成果将在理论上丰富和发展水文学、作物生理学、土壤学、农田气象学和农学等的理论;在实践上,对保障我国粮食安全、水安全和生态安全具有重要的战略意义.。
期刊论文列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:10.13885/j.issn.0455-2059.2020.04.015
发表时间:2020
期刊:兰州大学学报. 自然科学版
影响因子:--
作者:王尚涛;许洁;韩拓;陈惠玲;刘晓文;朱高峰;马金珠
通讯作者:马金珠
Parameter Analysis and Estimates for the MODIS Evapotranspiration Algorithm and Multiscale Verification
MODIS蒸散量算法参数分析与估计及多尺度验证
DOI:10.1029/2018wr023485
发表时间:2019-03
期刊:Water Resources Research
影响因子:5.4
作者:Zhang Kun;Zhu Gaofeng;Ma Jinzhu;Yang Yuting;Shang Shasha;Gu Chunjie
通讯作者:Gu Chunjie
DOI:10.13885/j.issn.0455-2059.2021.04.011
发表时间:2021
期刊:兰州大学学报. 自然科学版
影响因子:--
作者:赵楠;朱高峰;张扬;秦文华;陈惠玲
通讯作者:陈惠玲
Improvement of evapotranspiration simulation in a physically based ecohydrological model for the groundwater–soil–plant–atmosphere continuum
地下水-土壤-植物-大气连续体物理生态水文学模型中蒸散模拟的改进
DOI:10.1016/j.jhydrol.2022.128440
发表时间:2022
期刊:Journal of Hydrology
影响因子:6.4
作者:Zhang Kun;Zhu Gaofeng;Ma Ning;Chen Huiling;Shang Shasha
通讯作者:Shang Shasha
DOI:10.13522/j.cnki.ggps.2021228
发表时间:2021
期刊:灌溉排水学报
影响因子:--
作者:王尚涛;赵楠;张扬;张琨;朱高峰
通讯作者:朱高峰
基于地下水-土壤-植被-大气连续体理论的干旱灌丛生态系统蒸散发机制与模型研究
- 批准号:42171019
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59万元
- 批准年份:2021
- 负责人:朱高峰
- 依托单位:
干旱区灌丛生态系统蒸散发的生物、物理控制机制与模型研究
- 批准号:41571016
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:朱高峰
- 依托单位:
国内基金
海外基金
