基于Biome-BGC模型和集合卡尔曼滤波方法的阔叶红松林生态系统水碳通量模拟

数据同化为模型与遥感观测结合提供了一条有效的途径,通过在模型运行过程中融入遥感观测数据,调整模型运行轨迹从而降低模型误差,提高模拟精度。本文利用集合卡尔曼滤波(En KF)算法同化生长季中分辨率成像光谱仪(MODIS)叶面积指数(LAI)与Biome-BGC模型模拟的LAI模拟长白山阔叶红松林的水碳通量。同时,通过改进模拟的雪面升华与土壤温度计算方法的参数,旨在降低冬季生态呼吸的模拟误差。结果表明,相对于原始模型,数据同化与模型改进后使得生态系统总初级生产力(GPP)的模拟值与观测值之间的相关系数提高0.06,中心化均方根误差(RMSE)降低0.48 g C·m~(-2)·d~(-1);生态系统呼吸(RE)的相关系数提高0.02,中心化均方根误差降低0.20 g C·m~(-2)·d~(-1);净生态系统碳交换量(NEE)相关系数提高0.35,中心化均方根误差降低0.50 g C·m~(-2)·d~(-1)。同时,数据同化对蒸散发(ET)的模拟精度没有显著影响,改进的模型提高了其相关系数。基于En KF算法的数据同化提高了长白山阔叶红松林碳通量模拟精度,对于精确估算区域碳通量有着重要的意义。     

WOFOST模型在内蒙古河套灌区模拟玉米生长全程的适应性

在河套灌区引入成熟的作物模型并进行适应性验证,可为进一步开展玉米生长监测及估产提供依据和基础。本文利用河套灌区巴彦淖尔农业气象试验站2012年玉米观测数据,结合当地气象、土壤资料对荷兰瓦赫宁根大学开发的WOFOST模型进行参数校准,并利用2013年玉米观测数据和2001—2011年农业气象观测资料对模型的区域适用性进行验证,获得了玉米的基本作物参数,包括各发育阶段比叶面积、最大CO2同化率、单叶光能利用率等。结果表明:通过校准作物参数,WOFOST模型可以较好地模拟LAI扩展、生物量的动态积累过程,LAI、各器官生物量及最终产量的模拟值与实测值吻合较好;独立样本检验中,模型模拟LAI的绝对偏差平均值为0.75,叶生物量、茎生物量、贮存器官生物量、地上部总生物量、产量的归一化均方根误差分别为33%、26%、17%、18%和13%;模拟2001—2011年玉米产量的归一化均方根误差为7.5%。参数校准后的模型对LAI、各器官生物量、产量的模拟结果较为符合实际,WOFOST模型能够适用于河套地区玉米生产过程生理、生态因子诊断、评估等。     

日光温室黄瓜生长发育模拟模型

实现日光温室黄瓜生长发育动态模拟预测,可为日光温室黄瓜智慧生产管理提供技术支撑.本研究依据黄瓜生长发育的光温反应特性,以‘津优35’为试验品种,利用2年4茬分期播种试验观测数据建立基于钟模型的温室黄瓜发育模拟模型.依据温室黄瓜叶片生长与关键气象因子(温度和辐射)的关系,以辐热积(TEP)为自变量构建了黄瓜叶面积指数(LAI)模拟模型;依据单位叶面积光合作用对叶面积指数和日长的二重积分,结合黄瓜不同器官的呼吸消耗,构建了黄瓜干重生产分配模拟模型,结合器官含水量,构建了黄瓜器官鲜重模拟模块.基于各子模块构建了温室黄瓜生长发育模拟模型,确定了模型品种参数并进行检验.结果表明: 日光温室黄瓜移栽期-伸蔓期、移栽期-初花期、移栽期-采收初期和移栽期-拉秧期的模拟值与观测值的均方根误差(RMSE)在3.9～10.5 d,归一化均方根标准误差(nRMSE)在6.5%～28.6%,符合度指数(D)在0.79～0.97.LAI与TEP呈S型曲线变化关系,LAI模拟值与实际观测值的RMSE为0.19,nRMSE为17.2%,D值为0.90.根、茎、叶、花和果干重模拟值与实际观测值的RMSE在0.39～8.94 g·m^-2,nRMSE在10.9%～17.7%,D值均为0.98以上.表明模型能够较准确地模拟黄瓜关键发育期、叶面积和各器官干鲜重,定量化日光温室黄瓜生长发育过程.     

玉米/大豆轮作下不同施肥处理对土壤微生物生物量及酶活性的影响

本试验探讨了玉米/大豆轮作下不同施肥措施对土壤酶活性以及微生物生物量的影响。试验设置7个处理:(1)对照(不施肥,CK);(2)有机肥7.5 t·hm~(-2)(M1);(3)有机肥15 t·hm~(-2)(M2);(4)有机肥22.5 t·hm~(-2)(M3);(5)化肥(N 160 kg·hm~(-2)+P_2O_575kg·hm~(-2)+K_2O 75 kg·hm~(-2))(T1);(6)有机肥7.5 t·hm~(-2)+化肥(N 81 kg·hm~(-2)+P_2O_50kg·hm~(-2)+K_2O 67 kg·hm~(-2))(T2);(7)有机肥15 t·hm~(-2)+化肥(N 120 kg·hm~(-2)+P_2O_57kg·hm~(-2)+和K_2O 71 kg·hm~(-2))(T3)。2017年有机肥与2016年施入相同,化肥施用量为2016年的80%。在不同生长时期采集0~20 cm的耕层土样,测定土壤微生物生物量碳、氮及土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶活性。两年的试验数据分析表明,不同处理间土壤微生物生物量碳、氮存在显著差异,各施肥处理均能显著增加土壤微生物生物量碳、氮。在玉米成熟期,T2、T3处理较M1、M2处理的微生物生物量碳分别增加32%和21%,微生物生物量氮分别增加38%和28%,大豆成熟期与玉米成熟期相比,微生物生物量碳增加了13%~51%,微生物生物量氮增加了85%~174%。土壤蔗糖酶活性在作物不同生育时期以T3处理的效果最为显著,过氧化氢酶、脲酶活性以有机无机肥料配施处理较为显著。相对于玉米田,大豆土壤微生物生物量碳、氮及酶活性均有不同程度的提高。各处理间土壤微生物生物量碳、氮及酶活性与土壤有机质、硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾水平显著相关。单施有机肥及有机无机肥配施可显著提高土壤养分、脲酶、蔗糖酶活性及土壤微生物生物量碳、氮,但过氧化氢酶活性与施肥量无显著相关性。     

气候变化对东北地区玉米生产潜力的影响与调控措施模拟——以吉林省为例

本研究以我国吉林省为例,采用5个典型研究站点1981—2010年的气象观测数据、土壤数据、田间管理资料及玉米产量实测值,应用作物生长模型CERES-Maize对5个不同品种玉米生产潜力进行了模拟,在分析气候因素对生产力影响的基础上,模拟、校准与验证遗传参数,实现应对气候变化、提高作物生产力的调控技术模拟,以期指导作物生产.结果表明: 玉米播种-开花、开花-成熟两个生长阶段天数模拟值和单产的模拟值与实际值极为吻合,归一化均方根误差分别为2.96%、3.40%、9.37%,偏离指数范围为-10.6%～15.2%,玉米光温生产潜力模拟值年均为7799.60～12902.83 kg·hm^-2,每10年下降128.6～880.3 kg·hm^-2;相关性分析表明,影响该地区玉米光温生产潜力下降的主导因素是气候变化,即玉米生育期内温度升高造成的生长期缩短和太阳辐射总量的显著下降.据此模拟的主要调控技术分别是改良玉米品种的耐热性与推迟玉米播种期.遗传参数调控模拟结果表明,玉米光温生产潜力随品种敏感参数P5(灌浆期特征参数,指吐丝至生理成熟大于8 ℃的热量时间)值的增大而呈线性增加趋势,P5值每增加10 ℃·d,玉米光温生产潜力提高154.44～261.10 kg·hm^-2.推迟玉米播期模拟结果表明,除梅河口外,敦化、辽源站点在玉米播期推迟5 d时,光温生产潜力增幅最大,分别为0.47%、1.32%;桦甸、榆树站点在玉米播期推迟15 d时,光温生产潜力增幅最大,分别为1.10%、4.06%.     

旱地全膜双垄沟玉米生产的AquaCrop模型模拟及管理措施优化

为研究AquaCrop模型模拟旱地全膜双垄沟栽培模式的适用性,寻求最佳农艺管理措施,本研究选择2014和2015年玉米施氮梯度试验数据对模型中品种和胁迫参数进行率定和验证,并模拟不同管理措施水平下产量变化趋势.结果表明: 所有处理实测和模拟产量的平均根方误差(RMSE)、标准化均方根误差(NRMSE)和符合度指数(d)分别为717 kg·hm^-2、10.0%和0.96,总生物量的RMSE、NRMSE和d分别为951 kg·hm^-2、6.5%和0.98,能够较好的反映旱地全膜双垄沟玉米的栽培特性;在冠层覆盖度和生物量动态模拟分析中得出施氮270 kg N·hm^-2时的拟合度最好,随着氮肥的胁迫增加,模拟精度逐渐降低;甘肃中部地区全膜双垄沟玉米栽培模式中最佳播种期在4月下旬至5月上旬,播种密度为45000～65000株·hm^-2,生育期时长在130～145 d,施氮量为240～280 kg·hm^-2.本研究结果对AcquaCrop模型在甘肃干旱区域的应用具有一定参考价值,而且有助于农业栽培技术的转化和推广.     

紫花苜蓿和菊苣比叶面积和光合特性对不同用量保水剂的响应

为研究紫花苜蓿(Medicago sativa)和菊苣(Cichorium intybus)叶片生长和光合生理对不同用量保水剂的适应能力和生理响应机制,以不施保水剂作为对照(CK),测定了施用不同用量保水剂(15 kg · hm~(-2),30 kg · hm~(-2))条件下大田种植的紫花苜蓿(Medicago sativa)和菊苣(Cichorium intybus)的比叶面积和光合特性.结果表明,保水剂对紫花苜蓿的比叶面积无显著影响(P>0.05),但对菊苣的比叶面积具有显著影响(P<0.05).对紫花苜蓿而言,保水剂施用量为15 kg · hm~(-2)时,其P_n、g_s和WUE均显著高于对照(P<0.01),但施用量为30 kg · hm~(-2)处理时,其P_n、和g_s均显著低于对照处理(P<0.01),但是却维持较高的WUE;对菊苣而言,施用保水剂降低了其P_n和T_r(P<0.01),但WUE与对照无显著差异(P>0.05),这表明紫花苜蓿和菊苣采取两种不同的生理适应策略来适应变化了的水分环境条件.紫花苜蓿P_n与g_s、P_n与T_r的相关性均以保水剂施用量为30 kg · hm~(-2)处理最紧密(P<0.01),而P_n与WUE的相关性则以对照最为紧密,依次为15 kg · hm~(-2)处理和30 kg · hm~(-2)处理;菊苣P_n与g_s、Tr和WUE的相关性强弱均表现为15 kg · hm~(-2)处理<30 kg · hm~(-2)处理<对照,表明保水剂影响叶片气体交换参数之间的关系.研究表明,不同植物叶片参数和光合特性对保水剂的响应并不具有一致性,植物可以根据环境条件的变化调节其形态和生理过程,以维持其正常生长.     

基于PROSAIL辐射传输模型的毛竹林叶面积旨数遥感反演

采用PROSAIL辐射传输模型建立毛竹林叶面积指数(LAI)-冠层反射率查找表,并结合Landsat TM卫星遥感数据,实现了毛竹林LAI的定量反演.结果表明:PROSAIL模型各输入参数的敏感性由高到低依次为LAI＞叶绿素含量(Cab)＞叶片结构参数(N)＞平均叶倾角(ALA)＞等效水厚度(Cw)＞干物质含量(Cm),并以LAI、Cab两个主要敏感因子用于构建毛竹林LAI-冠层反射率查找表;基于PROSAIL模型的毛竹林LAI遥感反演结果与实测LAI具有很好的一致性,二者相关系数为0.90,均方根误差和相关的均方根误差也较小,分别为0.58和13.0％,但也存在反演LAI平均值高于实际值的问题.     

玉米、花生及其间作茬口与施磷对冬小麦光合特性及产量的影响机制

该试验在玉米单作茬口、玉米-花生间作茬口(间作茬口)、花生单作茬口共3种茬口,以及0 kg P_2O_5·hm~(-2)(P_0)和180 kg P_2O_5·hm~(-2)(P_1) 2个磷水平下,研究了间作茬口与施磷对冬小麦分蘖、叶面积指数(LAI)、干物质积累、光合特性及产量的影响机制,为玉米花生间作与小麦-玉米复种轮作提供理论依据。结果表明:(1)间作茬口较玉米茬口显著提高了冬小麦有效分蘖数、LAI、净光合速率和干物质积累量,并提高了冬小麦旗叶的SPAD值、CO_2饱和点、光饱和点及最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)、最大羧化速率(V_(cmax))、最大RUBP再生的电子传递速率(J_(max))和最大磷酸丙糖利用速率(V_(TPU)),且CE、V_(cmax)、V_(TPU)的增幅均达到显著水平(P0.05),有效改善了冬小麦产量构成,显著提高籽粒产量(P0.05)。(2)间作茬口较花生茬口提高了冬小麦乳熟期的P_(nmax)、AQY、CE,增加了穗粒数和粒重,提高了产量。(3)与不施磷相比,施磷180 kg P_2O_5·hm~(-2)显著促进间作茬口冬小麦生长,显著提高冬小麦旗叶的SPAD值、P_(nmax)、AQY、CE、V_(cmax)、J_(max)、V_(TPU)和籽粒产量(P0.05)。研究发现,间作茬口较玉米茬口能有效增强冬小麦旗叶表观量子效率和CO_2羧化能力,显著提高小麦花后光合能力,促进冬小麦生长,从而增加穗粒数、粒重和籽粒产量,且间作茬口结合施磷180 kg P_2O_5·hm~(-2)效果更好。     

不同氮钾配比对玉米茎秆形态力学特性及籽粒产量的影响

为探明不同氮钾配比和玉米茎秆抗倒伏性能及产量特性的内在联系,在松嫩平原西部采用田间裂区设计(主区为施氮量,副区为施钾量),研究了不同氮钾水平(N:195、210、225、240 kg·hm~(-2); K_2O:70、85、100、115 kg·hm~(-2))配比对灌浆期玉米茎秆形态力学特征及籽粒产量的影响。结果表明:氮肥单因素对株高、钾肥单因素对重心高度的影响明显,而氮钾肥互作对于株高、穗位高和重心高度均未达显著水平;氮、钾肥单因素及其互作对节间长度、茎粗、截面面积、节间充实度、抗折力、穿刺强度、断面模数、秆型指数、弯曲力矩、抗断弯距、弯曲应力均表现出显著(P0.05)或极显著(P0.01)的影响,在不同组合处理中,以210 kg N·hm~(-2)+85 kg K_2O·hm~(-2)处理的抗倒伏指数最大,其次为225 kg N·hm~(-2)+100kg K_2O·hm~(-2)和210 kg N·hm~(-2)+100 kg K_2O·hm~(-2)处理,显著高于其他处理组合31.59%～80.86%,同时氮、钾肥对玉米抗倒伏指数的互作效应显著(FN×K=19.577**);综合玉米茎秆形态力学特性与产量水平,松嫩平原西部玉米丰产抗倒伏的氮钾肥优化配施方案为:施210～225 kg N·hm~(-2)+85～100 kg K_2O·hm~(-2),氮钾配比为1.75～1.88∶0.71～0.83。本研究结果可为松嫩平原玉米密植丰产提质增抗的养分高效运筹模式提供科学依据和技术途径。     

基于东北温带落叶阔叶林通量数据的BEPS模型参数优化

控制其他参数为经验常数,利用迭代方法对主要光合作用参数最大羧化速率(V_(c max))及最大电子传递速率(J_(max))进行不同数值组合,将得到的多组模拟结果的逐日总初级生产力(GPP)分别与东北帽儿山落叶阔叶林的通量观测数据进行比较,实现对小时步长BEPSHourly模型V_(c max)和J_(max)的参数优化.结果表明:对于东北温带落叶阔叶林,当V_(c max)为41.1μmol·m~(-2)·s~(-1)、J_(max)为82.8μmol·m~(-2)·s~(-1)时,模拟的2011年逐日GPP与观测数据比较的均方根误差(RMSE)最小,为1.10 g C·m~(-2)·d~(-1),R~2最高,为0.95.经过光合作用参数V_(c max)和J_(max)优化后,BEPSHourly模型能更好地模拟GPP的季节变化.     

不同供氮量对二月兰产量、土壤无机氮残留及氮平衡的影响

研究华北冬绿肥二月兰对不同供氮水平的响应特征,确定实现绿肥高产高效的土壤适宜供氮量,可为华北集约化农田最大化发挥绿肥生态效应和优化春玉米/冬绿肥轮作体系氮素管理提供理论依据和技术参考.选取多年不施肥试验地设置供氮梯度试验,研究了不同供氮水平对冬绿肥二月兰翻压前地上部生物量累积、氮素吸收、土壤无机氮残留和冬绿肥季土壤氮素平衡的影响.结果表明: 在土壤无机氮含量较低(0～90 cm土层15 kg·hm^-2)条件下,施氮显著提高二月兰生物量和吸氮量.其中,施氮90 kg·hm^-2处理表现最高,绿肥生物量(干质量)和吸氮量分别为2031.0和42.0 kg·hm^-2;土壤无机氮残留量随施氮量增加而增加,且在施氮量高于60 kg·hm^-2后呈现快速增加趋势;随施氮量增加二月兰生长季的表观氮平衡表现出由亏缺到盈余的变化特征,在施氮量为60～90 kg·hm^-2条件下氮收支基本平衡.土壤供氮量(绿肥播前0～90 cm土壤无机氮含量与施氮量之和)与二月兰生物量、吸氮量和绿肥翻压前土壤无机氮含量的关系可以分别用二次、线性加平台和指数方程进行模拟,依据模型计算二月兰生物量最高值(2010 kg·hm^-2)时的播前土壤供氮量和绿肥翻压前土壤无机氮残留量分别是136和78 kg·hm^-2;而在二月兰吸氮量最高值40 kg·hm^-2时,二月兰生物量为1919 kg·hm^-2,相当于最高生物量的95%,绿肥翻压前土壤残留无机氮降低至57 kg·hm^-2,与之对应的播前土壤供氮量为105 kg·hm^-2,该值与目前华北地区优化施氮下玉米收获后土壤残留无机氮推荐含量(100 kg·hm^-2)基本相当.综合考虑绿肥的农学和环境效应,春玉米/冬绿肥轮作体系中二月兰播前土壤供氮量应控制在100～105 kg·hm^-2.     

利用鱼眼摄像机测量植被叶面积指数动态变化

叶面积指数(LAI)的快速准确测量可以为相关生态过程研究提供关键参数.本研究采用光学鱼眼相机拍摄了黄土高原北部典型植被柠条、沙柳、紫花苜蓿、荒草、大豆和玉米不同生长时期冠层照片,在玉米、大豆和柠条样地固定安装鱼眼摄像机定时拍摄冠层照片,并运用图像处理软件分析获取LAI.结果表明: 鱼眼相机法(DHP)获取的多种植被类型的LAI与LAI-2200测量结果存在显著线性相关关系(R²=0.85,P<0.05),均方根误差为0.256.太阳辐射值直接影响专业软件处理照片时的关键参数,镜头朝下情况下,计算LAI的关键参数——绿色指数随着拍摄照片时太阳辐射强度的增加而增加.但是镜头朝上情况下,亮度参数随着太阳辐射值的增加而减少.通过关键参数的调整,玉米、大豆和柠条样地LAI变化与LAI-2200测量结果一致,很好地反映了这些植物生长期的LAI动态变化,柠条样地镜头朝下测量结果更好.鱼眼摄像机可以用于定位监测LAI动态变化.     

基于PROSAIL辐射传输模型的毛竹林叶面积指数遥感反演

采用PROSAIL辐射传输模型建立毛竹林叶面积指数(LAI) 冠层反射率查找表,并结合Landsat TM卫星遥感数据,实现了毛竹林LAI的定量反演.结果表明： PROSAIL模型各输入参数的敏感性由高到低依次为LAI>叶绿素含量(C_ab)>叶片结构参数(N)>平均叶倾角(ALA)>等效水厚度(C_w)>干物质含量(C_m),并以LAI、C_ab两个主要敏感因子用于构建毛竹林LAI 冠层反射率查找表;基于PROSAIL模型的毛竹林LAI遥感反演结果与实测LAI具有很好的一致性,二者相关系数为0.90,均方根误差和相关的均方根误差也较小,分别为0.58和13.0%,但也存在反演LAI平均值高于实际值的问题.     

模拟大气氮沉降对温带森林土壤微生物群落结构的影响

本研究以温带森林土壤为研究对象,设置野外模拟氮沉降实验,分析不同施氮形态和施氮水平对微生物群落结构的影响。试验设置对照(Control,0 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、混合态低氮(NH_4NO_3,50 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、混合态高氮(NH_4NO_3,150 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、铵态氮低氮((NH_4)_2SO_4,50 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、铵态氮高氮((NH_4)_2SO_4,150 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、硝态氮低氮(NaNO_3,50 kg N·hm~(-2)·a~(-1))、硝态氮高氮(NaNO_3,150 kg N·hm~(-2)·a~(-1))7种氮处理,持续施氮3年后,运用磷脂脂肪酸(PLFA)法对土壤微生物群落结构进行测定。结果表明:在不同水平的氮添加下,土壤微生物总量、细菌、土壤革兰阳性细菌(G+细菌)、土壤革兰阴性细菌(G-细菌)和真菌的PLFA含量均随施氮水平的增加而升高;在不同形态的氮添加下,混合态氮添加提高了微生物总量、细菌、真菌和放线菌的PLFA含量。主成分分析(PCA)表明,除铵态氮低氮添加样地外,其他氮添加处理样地中的土壤微生物结构都发生了改变。这些结果表明,模拟大气氮沉降初期,氮添加会增加温带森林土壤微生物生物量,达到一定水平后会改变土壤微生物群落结构。     

三种森林生物量估测模型的比较分析

森林生物量的定量估算为全球碳储量、碳循环研究提供了重要的参考依据。该研究采用黑龙江长白山地区的TM影像和133块森林资源一类清查样地的数据, 选取地学参数、遥感反演参数等71个自变量分别构建多元逐步回归模型、传统BP (back propagation)神经网络模型和基于高斯误差函数的BP神经网络改进模型(Gaussian error function, Erf-BP), 进而估算该地区的森林生物量, 并进行比较分析。结果表明, 多元逐步回归模型估测的森林生物量预测精度为75%, 均方根误差为26.87 t·m^-2; 传统BP神经网络模型估测森林生物量的预测精度为80.92%, 均方根误差为21.44 t·m^-2; Erf-BP估测森林生物量的预测精度为82.22%, 均方根误差为20.83 t·m^-2。可见, 改进后的Erf-BP能更好地模拟生物量与各个因子之间的关系, 估算精度更高。     

APSIM模型对华北平原小麦-玉米连作系统的适用性

利用中国科学院禹城试验站1999—2001年大田试验及2002—2003年水分池处理数据进行APSIM模型参数的调试及验证,检验其对华北地区冬小麦-夏玉米连作系统的适用性.模型调试和验证结果表明:禹城1999—2000年大田试验的作物叶面积指数、生物量和土壤含水量模拟结果的平均误差分别为27.61%、24.59%和7.68%,2000—2001年分别为32.65%、35.95%和10.26%;2002—2003年高水分处理的作物叶面积指数和生物量模拟结果的平均误差分别为26.65%和14.52%,低水分处理分别为23.91%和27.93%.叶面积指数、生物量的模拟值和实测值拟合较好,除2000—2001年叶面积指数的决定系数为0.78外,其他处理均大于0.85.表明APSIM模型在模拟华北地区小麦-玉米连作系统的作物生物量和土壤水分方面具有较好的准确性,对叶面积指数模拟误差稍大.     

华南地区亚热带树木叶面积指数的高光谱反演研究

为构建树种叶面积指数的估算模型,以NDVI、RVI、FREP、CIGreen、CIRed-edge、MSAVI2为高光谱特征变量,通过统计分析,确定反演树种叶面积指数的最佳光谱特征变量,构建华南农业大学校园内50种亚热带树木的叶片反射率和叶面积指数(LAI)模型。结果表明,6种高光谱特征变量与树种叶面积指数间都具有极显著相关性,其中红边位置反射率(FREP)和比值植被指数(RVI)与LAI的拟合方程的R2都大于0.8,决定系数分别为0.820和0.811。经过精度验证,FREP估算的均方根误差(RMSE)只有0.13,该回归模型为估测亚热带典型树种的叶片LAI最佳模型。从高光谱遥感的角度结合亚热带植被的群落结构特点来看,建立的红边位置光谱反射率与叶面积指数的回归模型普遍具有较高的拟合度,所以利用高光谱特征变量反演亚热带树木叶片的叶面积指数等植被参数的应用前景较好。     

辽西半干旱区浅埋式滴灌对春玉米耗水特性及产量的影响

通过在辽西半干旱区开展遮雨棚微区控制灌溉试验,分析了浅埋式滴灌不同灌溉定额对春玉米耗水特性、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明:浅埋式滴灌玉米生育期耗水量呈波动变化趋势,在拔节-抽穗和灌浆-收获期阶段耗水量较大,阶段耗水强度较大值出现在拔节-抽穗和抽穗-灌浆期;随着灌溉定额的增加,不同处理间籽粒产量显著提高,产量构成要素中百粒重和穗粒数的显著增加是籽粒产量提高的主要原因;与常规沟灌对照相比,浅埋式滴灌灌溉定额为2908.0 m~3·hm~(-2)时,较常规沟灌节水30%,籽粒产量仅下降了3.4%,而水分利用效率和灌溉水利用效率显著提高,分别提高了22.1%和27.5%;籽粒产量与灌溉定额之间呈二次型抛物线关系,当灌溉定额小于3816.4 m~3·hm~(-2)时,籽粒产量随灌溉定额的增加而显著增加,直至达到最大产量12161.9 kg·hm~(-2);当大于3816.4m~3·hm~(-2)后,随着灌溉定额的增加籽粒产量有所降低。综合考虑产量、水分利用效率及灌溉水利用效率等因素,推荐辽西半干旱地区浅埋式滴灌适宜的灌溉定额范围为2908.0~3816.4m~3·hm~(-2)。     

基于FLUXNET的CLM模型总初级生产力模拟评价与误差分析

总初级生产力(gross primary productivity,GPP)的准确估计是陆地生态系统碳循环研究以及未来气候变化预测的基础。本文利用全球通量网的通量观测数据评估了CLM4.5的GPP模拟效果,结合叶面积指数(leaf area index,LAI)观测数据分析了CLM4.5模型GPP模拟误差的主要原因,并对CLM4.5模型主要的光合参数进行敏感性分析,探讨改善光合作用模拟精度的可能途径。结果表明:CLM4.5对GPP的模拟效果优于CLM4,月尺度和年尺度GPP模拟值的平均绝对偏差分别降低15%和29%。但与观测值相比,CLM4.5模拟的GPP年总量仍然具有较大偏差,平均偏差为366.06 g C·m-2·a-1。不同植被功能型GPP模拟误差具有不同的季节变化特征,误差主要发生在春季和夏季。冠层顶部比叶面积、叶片碳氮比和叶片氮含量中Rubisco氮含量所占比例是GPP模拟的3个敏感参数。未来应主要从物候期及LAI模拟的改进、磷循环过程的影响、生态系统水平光合参数集的构建等方面实现对GPP模拟精度的提高。