基于根系-河水/地下水动态响应的旱区河岸林系统韧性研究
批准号:
42071042
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
王平
依托单位:
学科分类:
水文学和气候学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王平
中文摘要
根系是植物应对水分胁迫的调节器。旱区植物能根据水分条件的变化来优化调整和重塑根系形态,从而保证获取稳定的水源。揭示旱区植物根系自调节机制是理解旱区陆地生态系统韧性和稳定性的关键,也是提升生态系统响应未来环境变化预估能力的基础。本项目拟以干旱区典型河岸带植物(胡杨、柽柳)根系动态为核心,结合根系与环境要素全球数据库和文献资料,通过荟萃分析与数据挖掘等方法,识别不同气候、土壤质地、河流水文情势、地下水位埋深下的根系分布特征,揭示根系分布形态的相似性及区域间的差异性,构建根系随环境变化的数学模型。在此基础上,以黑河下游和塔河下游胡杨和柽柳林地定点观测试验为依托,开展不同水文梯度下的“河流-地下水-植被系统”断面观测与模拟,解析胡杨和柽柳根系对河水/地下水变化的响应策略与重塑能力。研究成果将有助于深化理解旱区陆地生态系统与水文系统之间的协变机制,为我国干旱区生态建设和水资源配置提供科学依据。
英文摘要
The root system is a regulator for plants to cope with water stress. Plants in dryland are able to optimally adjust and reshape root morphology according to changes in water conditions to ensure stable water availability. Revealing the self-regulating mechanism of plant roots is the key for understanding the resilience and stability of dryland ecosystems, and it also provides the basis for improving the ability to predict the response of ecosystem to future environmental changes. This project mainly focus on the root dynamics of two typical riparian plants in arid areas (Populus euphratica and Tamarix spp.). Through meta-analysis and data mining on the plant root dataset and published literature, the objectives of this project are: 1) to clarify the root distribution characteristics under different climates, soil textures, river hydrological regimes, groundwater table depth; 2) to reveal the similarity of root distribution patterns and inter-regional difference, 3) to derive a mathematical model of root system changes with the environment. Furthermore, based on in suit measurements of Populus euphratica and Tamarix spp. in the lower reaches of Heihe and Tarim rivers, cross-sectional observation and simulation of the "river-groundwater-vegetation system" under hydrological gradients are planned to carry out. Strategies and reshape ability of the roots of Populus euphratica and Tamarix spp. in response to river/groundwater changes will be clarified. The results are expected to deepen our understanding of the co-evolutional mechanism between terrestrial ecosystems and hydrological systems in arid regions, and provide a scientific basis for ecological construction and water resource allocation in arid regions of China.
本项目以干旱区典型河岸带植物(胡杨、柽柳)根系动态为核心,结合根系与环境要素全球数据库和文献资料,以及不同水文梯度下的“河流-地下水-植被系统”断面观测与模拟,解析干旱区河岸带植物根系对河水/地下水变化的响应。完成的主要研究内容包括:1)构建全球尺度干旱区典型河岸带植物的空间分布数据集,开展黑河下游河岸带植被群落的野外调查,布设“河水-地下水-植物系统”水分运移观测断面;2)基于典型河岸带植物根系形态及环境要素数据的荟萃分析,揭示干旱区河岸带植物适应干旱胁迫的根系/地下水界面过程,提出根系深度和分布响应地下水位变化的动态根系模拟方案;3)以黑河下游为对象,解析河道形态复杂性对河岸带植被-地表径流关系的影响,阐明干旱区植物对河岸带水文过程的响应机制,并模拟分析“河水-地下水-植物系统”水分交换过程;4)揭示亚洲中部内陆河流域植被对地表和地下水储量变化的非线性响应,进一步解析北半球中纬度旱区植物对降水和土壤水变化的响应及其对地下水的依赖性;5)从全球尺度量化地下水依赖型生态系统对干旱事件的抵抗力与恢复力的空间格局及区域差异,并评估其抵抗力与恢复力之间的权衡关系。.数据方面,建立了黑河下游植被-地下水-地表水的第一手野外调查、观测与实验数据集,包括:79块无人机调查样地,涵盖胡杨、柽柳等多种植被类型;61个植被调查样方点;15口地下水观测井的地下水位长时间序列观测数据(2010-2024);地表水和地下水水化学数据327组。.上述成果有助于理解旱区陆地生态系统与水文系统之间的协变机制。在本项目资助下,已发表11篇期刊论文(包括中科院一区4篇,二区4篇SCI论文),出版黑河下游水文过程研究专著1部,在国内外学术会议上做了大会/分会场学术报告6次。此外,新争取4项相关研究项目,并培养2名博士研究生和1名硕士研究生。
气候波动下的地表水-地下水相互作用及其与河岸林蒸散过程之间的联系:干旱和湿润环境的比较分析
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:15万元
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批准年份:2021
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负责人:王平
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依托单位:
气候波动下的地表水—地下水相互作用及其与河岸林蒸散过程之间的联系:干旱和湿润环境的比较分析
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批准号:42111530027
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项目类别:国际(地区)合作与交流项目
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资助金额:15.00万元
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批准年份:2021
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负责人:王平
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依托单位:
河川径流与地下水对气候变化的响应:从中国干旱内陆到俄罗斯湿润亚北极的流域对比研究
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批准号:--
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项目类别:国际(地区)合作与交流项目
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资助金额:150万元
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批准年份:2020
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负责人:王平
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依托单位:
基于根系-河水/地下水动态响应的旱区河岸林系统韧性研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:56万元
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批准年份:2020
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负责人:王平
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依托单位:
基于根系自优化机制的干旱区地下水湿生植物用水策略研究
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批准号:41671023
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项目类别:面上项目
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资助金额:67.0万元
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批准年份:2016
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负责人:王平
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依托单位:
河水温度对干旱区宽浅型河床渗透系数影响的定量研究
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批准号:41301025
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2013
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负责人:王平
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依托单位:
国内基金
海外基金