② MODS的界面过程 在MODS中，系统之间存在着多种界面。以土壤与大气介 质为代表的相互作用界面更具有特色。土壤是一种具有复杂孔 隙系统的自然体，其中的孔隙为水和空气所充满，土一气界面 具有重要的生态学意义。土一气界面上的水分通量向上传递表 现为土壤水分的蒸发，向下则表现为水分的入渗。土气界面具 有相对简单和物理属性相对稳定的特征，
水分经由土壤到达植物根系，被根系吸收，通过细胞传输， 进入植物茎，由植物木质部分到达叶片，再由叶片气孔扩散到静 空气层，最后参与大气的湍流变换，形成一个统一的、动态的、 互相反馈的连续系统，即SAPC系统。
1. SPAC系统的提出及原理分析
水分是生态系统中最为活跃的因 子，水分持续不断地循环和运动，维 系着生命体的生存和发展。
LUCC直接引起了植被外貌的变化，人类活动也自然成为影响 干旱区MODS耦合类型的重要因素。区域气候类型、土壤状况、 下垫面性状以及自然与人为因素的组合，都对MODS关系具有重 要影响。
① 水热状况 在中国西部干旱区，特别是以天山、昆仑山、阿勒泰山和祁连 山等为依托的地貌构架，直接影响着干旱区的水热状况。
型单根的径流量，假定此单根可以看成无限长、半径均匀、具有 均匀吸水特性的圆柱体，作为整体的根系用一系列这样的单根来 描述
根系吸水宏观模型又叫根系模型，它把整个植物根系看成是 每一深度的土层中均匀分布而整个根区的根密度随深度而变化的 扩散吸水器，整个根系统以速率S从不同深度的土壤中吸收水分 。
经验模型以假定植物根系分布均匀，土壤水势均一为基础，物 理学与生物学意义正确，但是参数南移测定，不便于实际应用
第一节 全球变化背景下MODS的特征与规律
一、水—气耦合研究的借鉴与启示
水—气耦台强调的是水文要素与大气要素之间复杂的联系， 从系统论的角度而言，宏观上更侧重于海洋系统与大气系统之 间的联系，在微观上即使在陆地系统内部亦存在诸多水一气耦 台的实例，土壤孔隙及土壤水分组成的微系统正是这种关系的 反映。
在中亚干旱区，气候效应与植被覆盖变化有直接联系，下垫 面生物和环境物理属性差异，在一定程度上也将影响局地或区域 性气候，建立气候系统和生物系统之间的相互依存和相互作用过 程的模式，可以更直接地了解区域NPP的变化以及生态系统的耦 合关系
1.2 MODS的变化规律 ① MODS耦合关系的一般特征 在地球特定的区域上，由基本要素所蕴涵的地质、地貌、气
②景观带谱 在干旱的背景下，气候条件和地貌格局的特异性，形成了干 旱区植被与土壤的地带性分布规律，分布规律在MODS的山地系 统中表现得尤为突出，构成了山地丰富多彩的垂直景观带谱
③气候效应 干旱区的气候因子的差异必然导致植被类型和水文特征等的 差异，了解区域气候的特征和变化规律，总体上可以把握MODS 耦合特征
2.2 植物因素的影响 在SPAC系统的水流运移中，植物是联系土壤中优先的水源和 周围大气内具有无限容量的水分的主要环节
2.3 气象因子的影响 不断变化的气候条件，决定着植物对水分的需求，并由此而 调节了SPAC系统内部的水势梯度
三、 SPAC理论与实践研究
1. 植物根系吸水模型 根系吸水微观模型又称单根径向流模型，研究流向和进入典
气候作为人类生存环境和重要的生产资源，其中光、温、 水、气等气象要素是物种进化，种群演替、景观与植被形成和 迁移等生态系统变化的重要驱动力
生态系统与气候系统通过地面与大气之间能量平衡、水汽 交换和生物地球化学循环相互作用、相互影响．
二、SPAC研究的作用与意义
SPAC（Soil-Plant-Atmosphere Continum） 即土壤－植物－ 大气连续体
3. SPAC系统的研究展望
SPAC系统的研究已达30余年，但依然是方兴未艾 SPAC系统的复杂性不仅在于自身，而且在于由点到面的尺度 扩展
四、MODS特征及规律
1. LUCC及其对全球变化的响应
1.1 MODS的一般特征 土地利用与覆盖变化的状况直接反映了区域性的响应特征， LUCC的过程及特征，与景观格局密切关联，指示区域性的环境 变化特征。
第五章 生态系统对全球变化的响应
学习的目的与任务
弄清全球变化背景下MODS的特征与规律； 了解SPAC的理论与意义； 弄清流域生态系统对全球变化的响应机制与特征； 了解塔里木河流域生态系统的反馈机制； 弄清生物资源的概念及分类； 了解生物多样性与资源利用的关系； 初步了解不同生态系统生物多样性的结构与组成； 了解生物多样性现状及生物资源保护的意义。
水分循环和热量输运是在土壤、植被、大气统一体内的两个 基本交换过程
将SPAC分为三个层次，即土壤层、植被层和位于一定参考 高度的大气层，水分和热量在SPAC中的传输就可以分为以下几 个过程：土壤中的水热迁徙（遵循土壤水动力学的原理）；土 壤表面和植物冠层大气间的水热交换（即地表蒸发和湿热交换 ）；植物冠层中的水热迁移（叶面向植物冠层大气的蒸腾和显 热交换）；冠层大气和参考高度大气层之间的水热交换。
候、水文、土壤、植被以及人为活动状况，是区分和判定耦合 关系及其类型的重要因素。
表1 MODS中各系统的特征和耦合关系
在MODS的耦合关系中，各系统之间有着十分密切的关系。 一般而言，地貌类型与气候特征决定耦合类型的基础和框架，水 文特征决定耦合类型的空间格局，植被类型反映耦合类型的外貌 ，土壤状况影响耦合类型的功能，人为活动制约耦合类型的演变 过程。
理论模型以电流的产生与电压差成正比的相似原理为基础，利 用根系吸水速率与土壤和根系水势的差的关系进行建模
半经验半理论模型则较好地考虑植物生长对水分吸收的影响， 以及植物根系阻力与土壤-植物-大气中的水热传输（SVAT）是一个相互关联、相 互作用的整体。
SPAC系统
SPAC是有几个系统组成的不同制度上的耦合系统，系统耦 合过程中存在着一系列的系统界面，植物与大气、土壤与大气 、土壤与根系、潜水层与土壤层等之间的多个界面，水分在 SPAC中运行时往往通过系统的界面来实现其过程。
2. 影响植物根系吸水土壤水分的主要因素
2.1 土壤因素的影响 土壤对植物根系吸水的影响主要包括不同土壤水力特性对于水 分在土壤、土壤-根系间传输的影响，以及不同的土壤物理特性对 于植物根系生长发育的影响