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气候变化对土壤水分的影响

2019.5.05

气候变化不仅对全球气温产生很大的影响,也对土壤中的水分有着不可小觑的改变。研究气候变化对土壤水分的影响可以在一定程度上做好农业灌溉与林业生产用水的指导工作,使用土壤水分测量仪可以得到我们想要的土壤水分,对不同时期不同地区的土壤水分用土壤水分测量仪进行测量,可以分析出气候变化对土壤水分的影响。

除了实验及模型模拟本身可能产生的差异外,一些客观条件也限制了所能得出结论的精确性。如气候变化是由CO2浓度升高造成的,而CO2浓度的升高又会在一定程度上通过影响气孔阻力以及通过影响植被生长进一步影响植被蒸发。

此外,GCM模拟结果表明,温度升高本身存在季节和昼夜的差异,一般冬天和夜晚升温更多,这就决定了,在植被蒸发旺盛的季节和时问,如夏季,升温可能相对较低,由温度升高带来的蒸发增加也就相对弱,这些因素都决定了模型模拟结果可能扩大了气候变化对土 壤水分的影响。特别是由于缺少考虑CO2浓度升高的影响,决定了实验结论更大程度上是基于一个和儿个因素对土壤水分和植被的影响,而不是整个气候变化情景 下的变化趋势。

1 降水变化与植被生产力的相关性

野外实验表明,在太行山区降水和土壤水分是影响植被生长的敏感因了,在现有基础上增加降水10%20%都显着增加了植被的生产力,反之,减少降水则对植被生长产生负作用,综合实验结果,降水增加或减少10%大概可影响植被生产力达15%左右。

2 温度和降水变化对土壤水分的影响

野外实验表明,土壤含水量的变化与降水的变化趋势基本一致,在温度不变的前提下,增加降水一般会增 加土壤含水量。WAVES模型模拟的不同增温和降水变化情景下土壤水分变化结果表明,增温和降水减少对土壤水分的负作用明显,降水增加的气候变化模式一般 可改善土壤水分状况,但降水增加10%对土壤水分的正面影响,大体被30C的增温所抵消。

3 温度对植被生产力的可能影响

由于模型模拟中采用了目前实验中没有改变降水处理(T3)的植被(LAI),而植被生长在太行山这 一半湿润、半干旱地区又受土壤水分控制,因而估计未来全球变化情景下的植被变化可能与WAVES模型模拟的土壤水分变化趋势大体一致。单纯升温会因其导致 蒸散增加及土壤水分减少而对太行山低山区的生态系统产生负影响,但由于本研究的局限性,有关升温对植被的影响程度还难于得出确切答案,但由于降水每增加 10%大概可提高植被生产力15%,而30C的增温又基本抵消降水增加10%对土壤水分的正作用,据此推断温度每增加10C,可能使植被生产力有减少5% 的趋势。

当然野外实验采用Lysimeter和实地植被生长条件是有一定差异的,如Lysimeter一般会加快土壤的失水速度,而实验土层的厚度(2125px)又远比实际的山地土层厚,这些都可能造成模拟结果和真实气候变化条件下土壤水分变化的差异,而目模型模拟本身也会产生相应的误差,所有这些都决定了实验和模拟的结果都可能存在一定误差,得出的结论还有待进一步的实验及模拟数据来检验。


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