河西走廊荒漠区降水脉动及生态系统响应

干旱半干旱环境降水通常以脉动(Pulse)的形式发生，导致土壤资源的可获得性也呈不连续的脉动状态，这种由降水引发的资源脉动可能是生态系统演替的核心驱动力和不同植物功能类型共存的重要原因，理解资源脉动对认识水分限制型生态系统植被格局与过程具有重要的生物学和生理学意义，在全球气候变化与降水格局改变的背景下其意义显得尤为突出。本项目以河西走廊荒漠区为例，依托临泽内陆河流域研究站，基于长期定位观测和控制实验，结合遥感技术、地面调查、模型模拟等手段其研究降水脉动特征及生态系统响应机制，揭示典型荒漠植物个体、种群/群落和景观水平上对降水脉动的响应规律，建立生态系统对降水脉动响应的阈值-延滞模型参数化方案，模拟分析降水格局改变对生态系统的潜在影响。研究成果将为我国荒漠生态系统修复与内陆河流域管理提供重要科学依据。

干旱区环境降水事件的脉动(Pulse)特征深刻影响着植物生活史对策、种群动态、群落变化及生态系统流，理解干旱区土壤、植物及生态系统对降水脉动的响应对认识干旱生态系统植被格局与过程具有重要的生物学和生理学意义。本课题以临泽站为依托，1)对河西走廊中部荒漠区降水特征及土壤水分对降水脉动响应进行了系统研究，结果发现，该区域降水具有典型的脉动特征，降水前后土壤水分特征存在显著差异，小于10cm土壤含水量随降水波动较大，且随土层增加差异逐渐变小；2)对典型C3、C4荒漠植物光合生理对降水脉动的响应规律的研究发现，降雨后C4荒漠植物的光合能力和光利用效率高于C3荒漠植物， C4植物梭梭的净光合速率（Pn）蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）随降雨量的增加而增加，但水分利用效率（WUE）随降雨量的变化不显著；3)对临泽荒漠-绿洲过渡带和河西走廊荒漠区地上净初级生产力对降水脉动的响应进行了研究发现，砾质荒漠表现为整个生长季的多次生产力高峰；沙质荒漠则为单次生产力高峰。NDVI对降水事件的响应滞后期为8-16天，5mm和30mm降水事件是荒漠区植被NDVI开始响应和发生较大响应的重要阈值，>30mm是<30mm降水响应值的3-6倍。生长季NDVI与前一年秋冬季降水和当年春季夏季降水密切相关。