便携式生态水文实验与监测系统(Eco2monitors)的集成与应用

　　生态水文学是研究生态格局和生态过程变化水文学机制的科学。生态水文过程是指水文过程与生物动力过程之间的功能关系, 不同时空尺度的生态水文过程是揭示生态格局和生态过程变化水文机理的关键; 生态水文过程分析需要在水循环过程背景条件下揭示不同尺度土壤2植被2大气系统物质能量的转化过程[ 1]。对于陆地生态系统, 生态水文学主要关注径流、侵蚀等地表过程的水平通量和蒸发、入渗等水文过程的垂直通量及其与生物过程的相互作用。降水及产汇流过程是生态水文过程的主要驱动力, 而植物等地表覆被通过降雨再分配、蒸散发及营养循环等参与并对生态水文过程产生重要影响。在不同尺度上的实验示范和监测是生态水文过程研究的重要手段, 是研究土壤2植被2大气系统物质能量转化过程的重要途径。

　　在不同尺度上的生态水文过程实验与监测方面, 国内外许多研究计划做出了有益探索。赵文智等[ 2]分析了生态水文研究的前沿问题并列举了国际上有代表性的生态水文观测计划, 主要包括联合国科教文组织/ 生态水文计划0、/ 欧洲典型实验流域生态水文观测网0、/ 全球生态系统长期观测0等。这些长期联网观测计划对于揭示生态水文过程的长期演变规律及其机制具有重要意义。对于国内的生态水文观测, 孙晓敏等[ 3]介绍了生态系统研究网络( CERN) 水分分中心在生态系统台站水环境长期监测方面的主要工作, 主要包括大型蒸渗仪、涡度相关技术、实验遥感方法、大孔径闪烁仪和同位素技术在生态水文过程观测中的应用, 在生态水文过程野外台站观测和规范化方面取得了一些成果。针对流域尺度的生态水文综合观测, 刘绍民等[ 4]介绍了我国/ 黑河流域生态) 水文过程综合遥感观测联合试验0, 在提升对流域生态和水文过程的观测能力, 建立国际领先的流域观测系统, 提高遥感在流域生态) 水文集成研究和水资源管理中的应用能力方面做了大量有益的工作。尽管如此, 多尺度先进监测设备的引进和数据获取投入太大, 只适合于小流域集成研究和监测; 另外, 水文科学及水土保持研究领域的许多研究表明, 设立野外径流小区及进行野外定点观测也存在局限性, 如投入大、周期性长、可利用的观测数据有限等, 因此有必要开展人工模拟实验及装置研发。生态水文过程实验和观测也特别需要在降雨2径流、土壤侵蚀、营养迁移和流失、土壤水运动及植被效应等方面实现人工模拟方法和装置上的突破, 以期在像元尺度上快速、批量获取实验数据, 拓展生态水文过程机理研究及尺度效应研究的技术手段。

　　1 生态水文过程模拟与监测装置研发进展