当前课程知识点：三江源生态 > 第三章 三江源的水文水资源 > 3-4 三江源高寒水文--生态相互作用机制 > 3-4 三江源高寒水文--生态相互作用机制
寒区生态水文过程是联结生态水文与水资源的纽带
并通过生态过程和水文过程
广泛作用于区域生物及生物地球化学
冻融次生灾害
淡水供应等多个领域
从而显著影响着寒区生态系统过程与功能
环境安全和水资源安全等
本节让我们共同了解一下
三江源高寒水文生态相互作用机制
寒区生态水文学是有关寒区生物圈
与水文圈之间相互作用关系
以及由此产生的寒区水文生态
以及环境的一门新兴学科
核心在于研究分析寒区水文过程
对区内生态系统分布格局
结构和功能的影响
以及寒区生物过程对水文循环要素的作用规律
首先我们来了解积雪水文过程变化的生态影响
积雪是降水的固态形式
因而其生态效应兼具液态降水的作用
但与降雨不同的是
其降落地表后的积雪覆盖所产生的能量
效应及其水分作用的延滞性
积雪对土壤水热状态的作用
直接影响土壤养分的可利用效率
积雪本身也可携带一定程度的养分进入土壤
因而积雪对植被类型及分布具有较大影响
在三江源地区
积雪厚度
积雪融化时间等不仅决定了植被类型及其群落组成
而且也对植物的生态特性如冠层高度
叶面积指数以及生物量等起着关键作用
且在不同厚度积雪环境和积雪覆盖时间等因素下
可适应的植被类群存在较大差异
对于三江源地区的大部分植被而言
积雪总体上有利于增加其生物量和生长量
但存在其阈限
在一定深度范围内的作用是显著的
超过这一阈限
可能导致其相反结果
即生产力下降
让我们再了解一下冻土水文过程变化的生态影响
冻土的能水循环与水文过程
对寒区生态系统的影响范围最广也最深刻
冻土巨大的能水效应和碳封存效应
在气候变化下对区域水
碳等物质循环以及能量循环产生较大影响
这些反馈过程无疑对寒区生态系统施加显著作用
在不同区域
受制于冻土性质
活动层特性
气候以及地形等诸多条件
冻土响应气候变化导致的能水循环变化
对生态系统的影响不尽相同
存在较大差异
但归纳起来
冻土能水变化对三江源生态系统的影响
可从以下几方面表征
第一 气候变暖增加冻土
融化深度和活动层厚度
同时改变植被的物候 如开花
发芽提前 秋天植被变黄推迟等
导致了春季返青期提前和秋季生长延迟
从而使生长季延长
这种变化对生物多样性的作用是负面的
因为植被生长延长
叶面积指数增加以及对积雪拦截厚度增大
导致植物群落发生变化
第二
青藏高原多年冻土区在过去30年来
伴随冻土退化
植被呈现持续退化趋势
表现在高寒草甸盖度和生产力下降
高寒草原沙漠化面积增大
模拟实验表明
短期增温表现出优势建群植物生物量增加
但长期效果是高寒草地趋于退化
这与高寒草甸较好的排水条件
活动层增加导致根系层土壤水分流失
以及春季增温导致干旱胁迫加剧
同时积雪减少等因素的共同作用有关
在青藏高原
物种多样性减少不仅与土壤水分胁迫加剧
优势植物高度增加的遮阴有关
还与土壤氮有效性限制有关
青藏高原高寒植被
对活动层土壤水分的改变响应迅速
2005到2013年 青藏高原中部
和北部大部分地区降水量持续增加
活动层土壤水分增大
多年冻土区植被的NDVI指数大幅度增加
第三
冻土水热循环变化
对土壤生物群落结构和功能产生较大作用
直接影响士壤微生物的生长
矿化速率和酶的活性以及样落组成
同时 在地下部分碳输入
土壤水分和养分有效性等方面
间接地影响土壤微生物群落
后者的变化则通过改变分解速率和二氧化碳
甲烷释放等直接作用于区域和全球碳循环
植被覆盖状况是土壤水分循环
最重要的控制因素之一
包括植被空间结构
盖度以及季相或时间动态特征等
对土壤水分动态具有较大影响
对于寒区土壤水分循环
植被的影响更具有其多方面的作用
首先
植被覆盖状况直接影响地表热平衡
植被冠层对太阳辐射
具有较大反射和遮挡作用
可显著减小到达冠层下地表的净辐射通量
增加植被冠层的潜热消耗
减少地热通量
阻滞地表温度的变化
对冻土水热过程产生直接影响
不同植被盖度下多年冻土活动层
或季节冻土土壤的水热耦合传输过程存在显著差异
其次
植被类型和覆盖状况不同
土壤有机质含量与分布以及土壤结构等均不同
土壤有机质与结构变化
将导致土壤热传导性质的改变
从而影响活动层土壤水热动态
地被物的发育可大大促进土壤表层
有机物的积累和泥炭层的发育
有机物和泥炭层可以减缓
夏季太阳辐射对地表的加热
冬季则由于冻结后导热系数的增大
而导致地面热量大大散失
另外 地被物以及泥炭层等的持水能力较强
排水不畅导致地表土层含水量较大
在其他条件完全相同时
饱水的地被物能使地面
保持更低的温度和更浅的融深
从而改变土壤水热循环状态
并有利于冻土层的发育
土壤水分动态决定了陆面蒸散发
和产流等水循环主要环节
从而对流域尺度的水文过程产生影响
生态系统变化对寒区水文过程的影响
在大部分区域是与冻土
积雪等因素相互作用的结果
积雪覆盖与植被覆盖变化
各自对土壤水热过程有较大影响
植被覆盖变化对积雪状态有显著作用
因此两者协同的冻土水热作用
显然是寒区具有普遍性的水文影响因素
在三江源区域
在植被覆盖较低的春季
积雪融化协同表层土壤融化
虽然降水量仅占全年的10%~13%
但其产流量和悬浮泥沙输移量
达到全年的50%~60%
溶解物输移量也要占全年的40%~50%
在植被发育较好的地区
融雪径流就不会形成较大的泥沙和溶解物输移量
另外
良好的植被覆盖和地表有机质发育
有利于冻土发育而不易快速融化
而较厚的积雪促使表层土壤保持较高温度
甚至冻土活动层深度也随之增大
这种拮抗作用对区域水文过程的影响
尚缺乏深入对比研究
其影响程度与作用机制缺乏系统了解
本节
我们了解了三江源高寒水文-生态相互作用机制
可见
三江源地区的生态与水文耦合作用关系
与过程比其他区域更加复杂而多变
冰川 冻土 积雪等水文要素
与生态系统间存在多方面深刻交互关系
三江源生态-水文互馈过程
仍然是目前科学研究的前沿方向
本节课就到这里
通过本讲的学习
我们了解了三江源气象-水文特点
三江源水汽循环特征
三江源基本水文循环及产流特征
和三江源高寒水文-生态相互作用机制
鉴于三江源等高寒地区水文
及水资源本身的复杂性及本人知识范围所限
本讲所涵盖的内容只能说是对于
三江源水文水资源的初步认识
后续相关的研究还任重道远
三江源作为中国最重要的水资源源区
千百年来维系着下游地区的生产
生态和生活
认识和合理利用这些珍稀的水资源
研究三江源生态-水文过程
保护三江源生态
其重要性是不言而喻的
也希望有更多的团队
能够投入到保护三江源的行列中来
谢谢大家
-1-1 走进三江源
--习题
-2-1 青藏高原的前身
--习题
-2-2 青藏高原的隆升
--习题
-2-3 神山深处有冰川
--习题
-2-4 大河从高山冰泉中走来
--习题
-2-5“眼泪”最多的地方——高原湖泊
--习题
-2-6 独特的风化地貌和风蚀地貌
--习题
-3-1 三江源气象-水文特点
--习题
-3-2三江源水气循环特征
--习题
-3-3三江源基本水文循环及产流特征
--习题
-3-4 三江源高寒水文--生态相互作用机制
--习题
-4-1 五花草甸格桑艳丽--三江源区植物资源
--习题
-4-2 万物有灵生生不息--三江源区脊椎动物种类
--习题
- 4-3 古老生命微妙无穷--三江源区微生物资源
--习题
-4-4 三江源森林生态系统
--习题
-4-5 三江源草原生态系统
--习题
-4-6 三江源荒漠生态系统
--习题
-5-1 高原哺乳动物对高原环境的适应1
--习题
-5-2 高原哺乳动物对高原环境的适应2
--习题
-5-3 高原鱼类对极端环境的适应
--习题
-5-4 高原鸟类对极端环境的适应
--习题
-5-5 高原植物对高原极端环境的适应1
--习题
-5-6 高原植物对高原极端环境的适应2
--习题
-6-1 青海湖概况
--习题
-6-2 青海湖水环境要素特征
--习题
-6-3 青海湖水生生物多样性
--习题
-6-4 青海湖裸鲤资源保护与恢复及生态环境变化
--习题
-7-1 三江源地区生态环境的现状及保护的意义
--习题
-7-2 三江源区退化草地黑土滩的形成和修复治理实践
--习题
-7-3 草地鼠害防治技术
--习题
-7-4 草原生态保护补奖制度与冬春补饲
--习题
-7-5 草原生态管护员与环境保护
--习题
-8-1 三江源的守护者
--习题
-8-2 生产生活中取之有度用之有节的生态哲学
--习题
-8-3 饮食文化中食材与养分完美结合的生存智慧
--习题
-8-4 习俗禁忌中有所为有所不为的生态教养
--习题
-8-5 宗教信仰中的生态伦理
--习题
-8-6 丧葬习俗中的生态意识
--习题
-9-1 藏医药学概述
--习题
-9-2 藏药学的基础理论及野外认药
--习题
-9-3 “曼巴扎仓”的起源
--习题
-9-4 藏药炮制方法“欧曲佐钦莫”
--习题
-9-5 曼唐
--9-5 曼唐
--习题
-9-6 藏医尿诊
--9-6 藏医尿诊
--习题
-9-7 藏医外治的相关知识
--习题
-9-8 藏医养生与保健
--习题
-10-1 三江源地区生态有价
--习题
-10-2 三江源地区生态系统服务
--习题
-10-3 三江源地区生态资产
--习题
-10-4 三江源地区经济发展
--习题
-10-5 三江源地区人类行为
--习题
-10-6 三江源地区生态保护
--习题
