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新闻公告
AFM:生物和非生物因子对树干茎流产量及其汇流效率的相对贡献及影响机制
作者: 沙坡头站 更新时间: 2020-07-15

树干茎流是干旱半干旱地区植被生长、存活、演化,以及形成灌木沃岛的重要生态水文学机制。一系列生物和非生物因子影响树干茎流的产生及产量,由于各因子之间存在复杂的相互作用,这些因子对树干茎流产量及汇流效率的相对贡献及影响机制并不很清楚。沙坡头站科研人员通过对荒漠灌木柠条(Caragana korshinskii)的树干茎流进行长期(2011-20189个生长季)野外观测,运用机器学习的提升回归树模型(boosted regression trees)量化了6个生物因子(植物形态参数)和10个非生物因子(气象参数)对树干茎流产量(体积量、占降雨的百分比)及汇流率的相对贡献率(1),同时运用偏依赖图(partial dependence plots)分析了这3个树干茎流参数对其主要影响因子的响应机制(2)。

总体而言,个体较大的灌木(通常具有较大的冠层投影面积、较粗的基径)比小灌木产生较多的树干茎流体积量,但是具有较低的树干茎流百分比和汇流率。提升回归树模型结果显示,生物因子对树干茎流体积量的影响占主导地位,而树干茎流百分比和汇流率则主要受非生物因子的影响。对于树干茎流体积量,各因子相对贡献率具有很大变异(变异系数为146%),而对于树干茎流百分比和汇流率,各因子相对贡献率变异较小(变异系数分别为57%26%)。影响树干茎流体积量最主要的3个因子依次为降雨量(相对贡献率:33.2%)、基面积(20.9%)、冠层投影面积(15.1%);影响树干茎流百分比最主要的3个因子依次为冠层投影面积(13.2%)、降雨量(13.0%)、空气温度(11.1%);影响汇流率最主要的3个因子依次为雨前干旱期(9.1%)、降雨量(8.4%)、风速(8.3%)。本研究关于树干茎流影响因子相对贡献率的量化结果及各因子影响作用在机制上的解释有望应用于干旱半干旱区其他灌木。

该项成果以“Relative contribution of biotic and abiotic factors to stemflow production and funneling efficiency: A long-term field study on a xerophytic shrub species in Tengger Desert of northern China”为题发表于农林科学领域Top期刊Agricultural and Forest Meteorology上。文章第一作者和通讯作者为张亚峰副研究员。研究获国家重点研发计划(2016YFE0203400)、中国科学院青年创新促进会会员专项(2019415)和国家自然科学基金项目(41530750)的资助。

全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192319303971


1 各生物和非生物因子对树干茎流体积量、百分比和汇流率的相对贡献率



      

2 影响树干茎流体积量、百分比和汇流率的主要生物和非生物因子的偏依赖图



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