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中國科學院大學碩士研究生入學考試

《生態水文學》考試大綱

本《生態水文學》考試大綱適用于中國科學院大學生態水文學及相關專業的碩士研究生入學考試。

生態水文學作為研究生態過程與水文過程相互作用機理的一門科學，近年來由于水資源面臨著人類活動、氣候變化、水污染等諸方面的威脅，以及水資源所支撐的自然生態系統也正以前所未有的速度退化，它已成為一門研究生態系統與水文系統復雜的交叉作用的基礎學科。要求考生掌握冠層結構、輻射通量、湍流通量、能量平衡、水量平衡、最優冠層導度、最優生物氣候，自然生境與頂級群落、凈第一生產力和群落交錯區的基礎理論和基本概念，掌握生態水文各分支部門的研究內容，并理解其間的相互作用關系，掌握生態水文學綜合分析的基本方法，具備利用生態水文學知識分析和解決生態水文學相關問題的能力。

本試卷采用閉卷筆試形式，試卷滿分為150分，考試時間為180分鐘。主要題型包括名詞解釋、問答題和綜合分析題3種類型。

一、考試內容

(一)緒 論

1. 森林環境的定義

2.生產力要素的概念

(二)冠層結構

1. 植物冠層的定義及組成要素、冠層的類型

2. 植冠外形分類

3. 植冠的體密度、葉面積指數定義及計算公式

4. 葉傾角的定義、分布函數及決定因素

5. 葉片的類型

(三) 輻射通量

1. 輻射通量密度的定義，輻射的類型，兩種極端輻射情況

2. 輻射的分解及公式表達，輻射各部分對輻射入射角的敏感性結論

3. 生長期長度的決定因素

4. 穿透冠層的直接輻射、漫輻射、總輻射計算

5. 光學最優性機理

6. 輻射系統的結構響應

(四)湍流通量

1. 動量通量的概念

2. 水平動量運動方程，群葉單元的阻抗系數可能影響因素

3. 均勻冠層中動量通量的特征

4. 均勻葉狀冠層的動量通量

5. 均勻莖狀冠層的定義及動量通量

6. 非均勻葉狀冠層的動量通量

7. 冠層內的阻力劃分

8. 開口冠層渦流粘度的計算

9. 質量(如水汽和二氧化碳)和顯熱的通量計算

10. 飽和表面的蒸發公式推導

11. 等價大氣阻抗定義、表達式

12. 飽和氣孔、干燥葉片表面蒸騰，干旱森林冠層的蒸騰作用

(五)能量平衡

1. 能量平衡定義、假設條件

2. 狀態空間中的蒸發

3. 波文比的范圍

4. Penman-Monteith公式、Priestley-Taylor公式及系數

5. 冠層導度定義式

6. 波文比和冠層導度的關系

7. 冠層-大氣的溫差計算

8. 營養物質和CO2通量的關聯性

(六)水量平衡

1.水量平衡方程

2.地表徑流的兩種機制

3. 潛在(無脅迫)蒸騰量、水分脅迫下的蒸騰

4. 裸土蒸發

5. 水分脅迫下蒸騰量的計算

6.滲透速率及毛細管上升速率的計算

7.地表持水蒸發的假定

8.生長期的平均水量平衡公式

9.“狀態變量”M和kV*的檢驗

10.臨界水分狀態

(七)最優冠層導度

1.補償光強的定義

2. 閉合冠層的阻抗比，稀疏冠層的阻抗比、假設條件，中等冠層蓋度的阻抗比的推導

3. 蓋度、阻抗比定義

(八)最優生物氣候

1. 光合作用的定義、子過程，根據植物在光合作用中固定碳元素的方式對植物進行分類

2. C3曲線三個特征值的研究

3. 單葉的光合作用速率與光強的關系

4. 單葉生產力CO2控制、干物質與輻射之比、物種控制、水分控制

5. 隨著平均可用土壤水分的變化，M和ISW之間的關系

6. 穩定的生物氣候狀態水文學的重要結論

(九)自然生境與頂級群落

1. 熱定理

2. 光定理

3. 水分定理

(十)凈第一生產力和群落交錯區

1. 凈第一生產力、群落交錯區定義

2. 碳平衡、總第一生產力表達式，單位單面葉片面積的光合作用能力式

3. 對于光合作用，植物需水的原因

4. 大氣碳供給的假定、結論

(十一)總結、討論與展望

1. 大氣和植被覆蓋地表的物質、動量和能量交換過程中的假設條件

2. 自然選擇壓力下的最優性

3. 樹木對大氣CO2含量增加的適應性

二、 考試要求

(一)緒論

1. 掌握森林環境的定義

2. 了解生產力要素的概念

(二)冠層結構

1. 了解植物冠層的定義及組成要素、冠層的類型

2. 了解植冠外形分類

3. 掌握植冠的體密度、葉面積指數定義及計算公式

4. 掌握葉傾角的定義、分布函數及決定因素

(三) 輻射通量

1.了解輻射通量密度的定義，輻射的類型，兩種極端輻射情況

2.深入理解輻射的分解及公式表達，輻射各部分對輻射入射角的敏感性結論

3. 了解生長期長度的決定因素

4. 掌握穿透冠層的直接輻射、漫輻射、總輻射計算

5. 掌握光學最優性機理

6. 了解輻射系統的結構響應

(四)湍流通量

1. 了解動量通量的概念

2. 掌握水平動量運動方程，群葉單元的阻抗系數可能影響因素

3. 掌握均勻冠層中動量通量的特征

4. 掌握均勻葉狀冠層的動量通量

5. 掌握均勻莖狀冠層的定義及動量通量

6. 非均勻葉狀冠層的動量通量

7. 掌握冠層內的阻力劃分

8. 了解開口冠層渦流粘度的計算

9. 掌握質量(如水汽和二氧化碳)和顯熱的通量計算

10. 了解飽和表面的蒸發公式推導

11. 了解等價大氣阻抗定義、表達式

12. 了解飽和氣孔、干燥葉片表面蒸騰，干旱森林冠層的蒸騰作用

(五)能量平衡

1. 了解能量平衡定義、假設條件

2. 了解狀態空間中的蒸發

3. 掌握波文比的范圍

4. 掌握Penman-Monteith公式、Priestley-Taylor公式及系數

5. 掌握冠層導度定義式

6. 掌握波文比和冠層導度的關系

7. 掌握冠層-大氣的溫差計算

8. 了解營養物質和CO2通量的關聯性

(六)水量平衡

1. 掌握水量平衡方程

2. 掌握地表徑流的兩種機制

3. 掌握潛在(無脅迫)蒸騰量、水分脅迫下的蒸騰

4. 了解裸土蒸發

5. 了解水分脅迫下蒸騰量的計算

6. 了解滲透速率及毛細管上升速率的計算

7. 掌握地表持水蒸發的假定

8. 掌握生長期的平均水量平衡公式

9. 了解“狀態變量”M和kV*的檢驗

10.了解臨界水分狀態

(七)最優冠層導度

1.了解補償光強的定義

2.了解閉合冠層的阻抗比，稀疏冠層的阻抗比、假設條件，中等冠層蓋度的阻抗比的推導

3. 掌握蓋度、阻抗比定義

(八)最優生物氣候

1. 了解光合作用的定義、子過程，根據植物在光合作用中固定碳元素的方式對植物進行分類

2. 掌握C3曲線三個特征值的研究

3. 掌握單葉的光合作用速率與光強的關系

4. 了解單葉生產力CO2控制、干物質與輻射之比、物種控制、水分控制

5. 了解隨著平均可用土壤水分的變化，M和ISW之間的關系

6. 掌握穩定的生物氣候狀態水文學的重要結論

(九)自然生境與頂級群落

1. 掌握熱定理

2. 掌握光定理

3. 掌握水分定理

(十)凈第一生產力和群落交錯區

1. 了解凈第一生產力、群落交錯區定義

2. 掌握碳平衡、總第一生產力表達式，單位單面葉片面積的光合作用能力式

3. 掌握冠層的水分及營養供給和需求

4. 掌握大氣碳供給的假定、結論

(十一)總結、討論與展望

1. 了解大氣和植被覆蓋地表的物質、動量和能量交換過程中的假設條件

2. 掌握 自然選擇壓力下的最優性

3. 了解樹木對大氣CO2含量增加的適應性

三、主要參考書目

1. [美] 伊格爾森(Eagleson,P.S)主編，楊大文、叢振濤譯， 中國水利水電出版社，2008年

編制單位：中國科學院大學

編制日期：2018年7月20日