植被对于气候的反馈作用

根据地球表面两个平衡方程：热量平衡方程和水量平衡方程初步探讨了植被对于气候的反馈作用。研究结果指出,植被对于全球气候变化有减缓作用,植被的存在将使一地的径流量减少,增加了保水能力,对于一地降水量无显著影响,而对于气候变化的作用是增温还是降温须视具体地点的情况而定。对于中纬度地区,当某一区域的径流量的变化与下垫面反射率的变化满足关系：Δｆ ＝ ５Δα×１０－ ４ｇ／（ｃｍ ２·ｍ ｉｎ）时,地表温度并不因为下垫面反射率或径流量的变化而变化。这一研究结果还表明在制定全球变化对陆地生态系统影响对策时必须因地制宜,以保证地球成为一个适于人类生存与持续发展的生命支持系统     

森林生态系统与大气边界层相互作用的数值模拟

基于大气边界层和植被冠层微气象学基本原理,建立了一个森林生态系统与大气边界层相互作用的数值模式．应用该模式模拟了森林生态系统的热量平衡、植被温度、植被冠层内空气温度、地表温度日变化特征,及森林生态系统下垫面大气边界层风速、位温、比湿、湍流交换系数的时空分布和廓线的日变化特征．该模式还可应用于不同下垫面,模拟陆面物理过程与大气边界层相互作用机制及其区域气候效应的研究,这将为气候模式与生物圈的耦合研究奠定一个良好的基础．     

长白山阔叶红松林生长季反射率特征

根据长白山阔叶红松林气象观测塔上太阳总辐射和反射辐射资料 ,计算了 2 0 0 1年 5月 2 2日～10月 14日森林下垫面的每日整点反射率 .结果表明 ,森林的反射率与太阳高度角有关 ,在太阳高度角很小的日出和日落附近反射率较高 ,太阳高度角大于 30°时反射率变化不大 ,反射率的日变化曲线为U形 .森林的反射率与天空状况有关 ,晴天条件下低太阳高度时的反射率高值明显 ,U形曲线突出 ,昙天时曲线两端高值相对较低 ,U形曲线也相对平坦 ,阴天的日变化曲线则没有明显的规律 ,在某范围内波动 .生长季反射率的变化特点为 6月上旬较高 ,6月下旬稍有下降 ,7～ 9月较稳定 ,10月上旬则逐渐下降 ,反映了冠层叶片物候变化特征 .     

哀牢山亚热带常绿阔叶林与林外草地太阳辐射比较

太阳辐射是森林生态系统的主要能量来源,为探讨亚热带常绿阔叶林对太阳辐射的影响,本研究利用哀牢山亚热带森林生态系统研究站太阳辐射观测数据,对林外草地、林冠上的太阳辐射平衡各分量的年、季节变化特征进行了分析.结果表明:森林辐射的季节变化因随植被的变化而与林外草地辐射有所差异.森林有效辐射占总辐射的比率、反射率均低于林外草地,导致净辐射占总辐射比率高于后者.与我国各地的辐射分配率相比,哀牢山亚热带常绿阔叶林的净辐射占总辐射比率较高,反射率较低.总辐射与相近纬度同植被类型的鼎湖山、鹤山相比,分别高207.7和357.5MJ·m-2,这对生长在海拔2200m以上、温凉潮湿环境下的亚热带常绿阔叶林来说,显得异常重要.     

景观格局视角下晋西三川河流域径流变化归因分析

黄土高原大规模人类活动造成下垫面剧烈变化,流域景观格局改变,影响产汇流过程。学科融合视角下,基于Budyko水热耦合方程、景观指数计算以及回归分析等多学科方法,以晋西黄土丘陵沟壑区三川河流域为例,分析不同尺度景观格局变化造成流域径流量变化的原因,判别地理景观空间对产汇流过程的影响。结果表明：(1)1980年至今是研究区径流锐减阶段,其中下垫面变化对径流贡献率为60.81%;(2)1980年至今的下垫面变化造成流域景观斑块破碎、形状趋于规整,景观格局分割度、蔓延度提高;(3)利用逐步线性回归模型可将径流减少的景观格局变化定位到具体地理空间,流域东部、北部主要支流上游与两条支流汇流处的林地核心斑块面积减少以及城市建设区域对于水体连通性的破坏。通过跨学科方法探究景观格局与径流变化之间的潜在空间关联,揭示径流对景观格局变化的响应,可为黄土高原水资源管理与生态规划提供决策依据。     

河流流量对流域下垫面特性的响应

以美国切斯比克湾地区为例,对该区域150个小流域的下垫面特性(包括土地利用类型、地面不透水系数和土壤物理属性)进行了提取,根据1984—2004年间逐日流量观测数据计算出了33个水文指标,运用逐步回归方法在不同地理区分析了9种下垫面特性对其中17个重要水文指标的影响。结果表明:随着草地和林地比例的增加,流量趋于减小、流量变化趋于稳定,随着建设用地和不透水层的增加,流量增加、流量变化剧烈,随着土壤水文组等级的升高,流量减少;在整个切斯比克湾流域,对流域下垫面特性响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时,在阿巴拉契亚高地地区响应最为显著的水文指标是年极值流量、高脉冲个数及历时,在皮德蒙特山地响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时,在沿海平原地区响应最为显著的水文指标是高脉冲个数及历时、流量变化的速率与频率。     

基于Budyko假设的洮河与大夏河径流变化归因识别

受气候变化和人类活动的影响,世界许多河流水文过程发生了显著的变化。研究河川径流变化特征及其原因对流域水资源管理和规划有十分重要的意义。以黄河上游支流洮河、大夏河为研究对象,采用Mann-Kendall趋势检验法、突变分析等方法探究河川径流的趋势变化、阶段特征,并采用Budyko水热耦合平衡方程定量评估径流变化影响因素的贡献率。研究发现洮河与大夏河流域年径流深均呈显著减少趋势,减少速率为：-1.85 mm/a、-1.36 mm/a （P≤0.01）。通过突变检验可将洮河的径流序列分为基准期1961-1987年,剧烈人类活动期1988-2017年,而大夏河的基准期为1961-1985年,人类活动期1986-2017年。洮河、大夏河流域下垫面变化对径流变化的贡献率超过60%,降雨次之,潜在蒸散发最弱,约贡献10%。流域下垫面改变是引起研究区河川径流变化的主要因素。     

森林动物在森林生态系统中的作用

森林动物是森林生态系统的一个必不可少的组成部分,研究森林动物在森林生态系统中的作用与影响,对于建立和维护一个好的森林生态系统,以及对于森林的更新、演替进而对于整个地球和人类都具有极为重要的现实意义。一、森林动物的组成和分布     

基于有限元模拟的咖啡粉充填密度对咖啡胶囊内冲泡流场影响研究

目的：研究咖啡粉孔隙率对咖啡胶囊内冲泡流场及其达到稳态时间的影响,寻找咖啡胶囊内最佳咖啡粉充填密度。方法：基于自由流动和多孔介质流动理论,应用Comsol Multiphysics软件耦合Navier-Stokes方程和Brinkman方程,对咖啡胶囊不同孔隙率下胶囊内冲泡流场进行有限元模拟,研究流场分布规律。利用示踪法计算冲泡流场达到稳态的平衡时间,并构建咖啡粉不同孔隙率对平衡时间的经验公式。采用相同方法模拟手冲咖啡机中的冲泡流场,通过比较意式咖啡机出口流量和模拟出口流量验证方法准确性。结果：意式咖啡机出口流量和模拟出口流量基本一致,误差小于6.10%,表明本研究使用的方法能够用于表征咖啡粉冲泡流场分析。对咖啡胶囊内冲泡流场的模拟结果显示,咖啡胶囊孔隙率越小,咖啡胶囊稳态冲泡流场整体流速越小,且流场达到稳态时间越长。在注水孔、通孔膜小孔和出口附近流速和速度梯度显著增大,靠近杯壁方向流速减小。构建的咖啡粉孔隙率对平衡时间的经验公式能够准确预测不同孔隙率下咖啡粉中流场的平衡时间。结论：通过Comsol软件耦合Navier-Stokes方程与Brinkman方程能够用于模拟咖啡冲泡过程中的流场分布,通过咖啡孔隙率与平衡时间的经验公式有助于确定咖啡胶囊冲泡风味最佳的孔隙率,为咖啡胶囊风味改进中咖啡粉充填密度的选择提供科学依据。     

4-Scale几何光学模型冠层反射率模拟的空间尺度适用性

明确4-Scale模型模拟森林冠层反射率适用的空间尺度,有助于提高其应用于不同植被类型冠层反射率模拟时的精度,进而提升其开展叶面积指数、郁闭度和其他参数的反演精度。以黑龙江省尚志市帽儿山实验林场2块100 m×100 m森林样地(阔叶林与混交林各一块)为研究对象,分别分割为10、20、30、40和50 m空间尺度,使用4-Scale模型模拟森林冠层反射率,采用局部平均法、最邻近法、双线性内插法和立方卷积法对空间分辨率为10 m的Sentinel-2影像升尺度转换至其他尺度并评价,对比分析模拟冠层反射率和遥感像元反射率,明确混交林和阔叶林适合4-Scale模型高精度反演参数的空间尺度。结果表明：4-Scale模型整体低估了像元森林冠层反射率,混交林和阔叶林冠层反射率在20 m尺度的模拟效果均最差,红光波段和近红外波段的均方根误差(RMSE)和平均绝对偏差(MAE)均较大;>20 m尺度的模拟效果开始变好,混交林40 m、阔叶林30 m时模型的适用性最佳,红光波段和近红外波段下,模拟值与遥感像元反射率之差的均值和标准差最小,RMSE和MAE同样最小;10 m尺度混交林和阔叶林模拟结果...     

土壤—植物下垫面对微生物环境的影响

综述了土壤－植物下垫面对辐射平衡,热量条件,土壤侵蚀,土壤肥力,光能利用率等微生态环境的影响。结果表明,有植被下垫面的反射率,有效辐射,土壤热能量的日变幅和感热通量均小于荒坡裸地,坡地植草和减少翻耕次数有利于水土保持;下垫面栽种牧草可提高土壤肥力和光能利用率,这对合理开发和利用土地资源具有一定的参考价值。     

南京城市森林干扰及恢复自动制图

使用1987—2011年Landsat TM/ETM⁺稠密时间序列数据,以南京市老山林场和紫金山森林为研究对象,通过Ledaps预处理系统生成地表反射率数据集,采用植被变化追踪模型(VCT)得到南京城市森林的干扰及恢复历史数据库产品,并对产品进行验证.结果表明： 空间一致性为65.4%～95.0%,VCT产品监测森林干扰具有较高的空间一致性.2个研究区的森林干扰和恢复随着时间变化波动明显,干扰变化规律相似,但森林恢复规律明显不同.紫金山的森林覆盖率小于老山林场,但总体上,老山林场的森林干扰率和恢复率大于紫金山.     

土壤-植物下垫面对微生态环境的影响

综述了土壤植物下垫面对辐射平衡、热量条件、土壤侵蚀、土壤肥力、光能利用率等微生态环境的影响．结果表明,有植被下垫面的反射率、有效辐射、土壤热通量的日变幅和感热通量均小于荒坡裸地;坡地植草和减少翻耕次数有利于水土保持;下垫面栽种牧草可提高土壤肥力和光能利用率．这对合理开发和利用土地资源具有一定的参考价值     

硝苯吡啶与维生素K3对家兔输尿管动作电位和尿流量影响的实验研究

目的：探讨硝苯吡啶与维生素K3对输尿管动作电位和尿流量的影响。方法：采用在体电活动记录观察实验前后输尿管平滑肌动作电位变化及尿流量变化。结果：硝苯吡啶与维生素K3均能显著降低输尿管电活动的频率,而对尿量的影响两药则有相反作用,维生素K3可使尿流量增加,而硝苯吡啶使尿流量减少。结论：硝苯吡啶与维生素K3对免输尿管平滑肌有明显的舒张作用．而这些有助于输尿管结石的排出。     

小麦叶面积指数与冠层反射光谱的定量关系

在分析不同氮素水平下小麦叶面积指数（LAI）和冠层光谱反射率随生育期变化模式的基础上,确立了LAI与冠层光谱反射率及光谱参数的相关关系,提出了小麦LAI的敏感光谱参数及预测方程.结果表明,小麦LAI和近红外短波段（760～1 220 nm）反射率都随施氮量的增加呈上升趋势,可见光波段反射率则相反;从拔节期到成熟期,LAI和近红外短波段反射率均表现为先上升后下降的趋势,而可见光波段（460～710 nm）反射率随生育期的推进先降低后升高,以孕穗期反射率最低,近红外长波段区域（1 480～1 650 nm）反射率的变化与可见光部分相同.LAI与可见光波段反射率呈负相关,与近红外短波段反射率呈极显著正相关,其中以810 nm相关性最好.可以选择RVI(810,510)和DVI(810,560)作为反演小麦LAI的光谱参数.另外,在证明垂直植被指数PVI和转换型土壤调整指数TSAVI对LAI预测能力的同时,发现利用RVI(810,510)、DVI(810,560)和PVI 3个植被指数共同推算小麦LAI的准确度更高.     

成年龙眼园平衡施肥示范试验

示范试验结果表明,成年龙眼的平衡施肥对提高土壤肥力,保护树体适宜营养水平以及增加果实产量有明显作用,从而证实平衡施肥方案的可行性。作者推荐,闽南丘陵地成年龙眼园的年施肥方案：Ｎ２０￣２５ｋｇ;Ｎ：Ｐ２Ｏ５：Ｋ２Ｏ：ＣａＯ：ＭｇＯ＝１．０：０．５：￣０．６：１．０￣１．１：０．８：０．４。     

PROSPECT5耦合4SAIL模型的亚热带典型森林冠层反射率时间序列模拟

冠层反射率在森林植被类型精确解译、森林碳同化关键参数如叶面积指数(LAI)、叶绿素等遥感反演等方面具有重要意义.本研究以亚热带毛竹林、雷竹林和常绿落叶阔叶混交林3种典型森林类型为研究对象,通过耦合PROSPECT5和4SAIL模型模拟其冠层反射率时间序列.首先,对PROSPECT5和4SAIL模型参数进行敏感性分析,探讨模型参数对冠层反射率的影响;其次,利用实测反射率对不敏感参数进行优化,并确定其参数值;最后,耦合PROSPECT5和4SAIL模型模拟3种亚热带森林冠层反射率,并与MODIS反射率进行对比.结果表明:LAI对第1、2、3、5、7波段最敏感,各波段的总敏感指数分别为0.80、0.83、0.94、0.66、0.47;叶绿素含量对第4波段最敏感,总敏感指数为0.59;叶片含水量对第6波段的敏感性最大,总敏感性指数为0.54;叶子结构参数、类胡萝卜素、热点参数、干物质含量和土壤干湿比等参数对各个波段都不敏感或敏感性较小.优化后的PROSPECT5和4SAIL模型模拟得到的冠层反射率能够真实反映3种典型森林的季节性变化规律,通过与MODIS反射率对比分析发现,模拟冠层反射率和MODIS反射率之间具有较高的决定系数,分别为0.86、0.90、0.93,均方根误差(RMSE)也较小,分别为0.09、0.07、0.05,且模拟反射率能在一定程度上解决MODIS反射率数据冬季易受雨雪、混合像元影响等问题.     

上海市近地面CO2浓度及其与下垫面特征的定量关系

城市化所带来的土地利用变化和化石燃料燃烧对全球碳循环和气候变化产生了深远影响.明确城市区域CO₂浓度的空间变化特征,对于认识和控制温室气体排放、减少人类活动对全球气候变化的影响具有重要意义.本研究以高强度人类扰动和快速城市化背景下的上海市为研究对象,于2014年春季利用近红外气体分析仪Li 840A开展近地面CO2浓度样带监测,结合遥感数据获取的城市下垫面特征信息,在明确上海市近地面CO₂浓度空间分布格局的基础上,进一步定量分析其对城市下垫面特征的响应机制.结果表明： 上海市近地面CO₂浓度为(443.4±22.0) μmol·mol^-1,城市中心CO₂浓度比郊区平均高12.5%(52.5 μmol·mol^-1).近地面CO₂浓度空间异质性显著,呈现西北高、西南次之、东南低的趋势,总体表现为随着下垫面城市化水平的降低而降低. 城市下垫面植被覆盖率(C_Veg)是城市近地面CO₂浓度的重要指示因子,两者呈现负相关;不透水层覆盖率(C_ISA)次之,两者呈正相关.CO₂浓度（C_CO2）与C_ISA及C_Veg的相关性(R²)在缓冲距离为5 km时同时达到峰值,三者之间的定量关系可通过建立逐步回归方程表征：C_CO2=0.32C_ISA-0.89C_Veg+445.13 (R²=0.66, P<0.01).
     

基于塔载辐射监测帽儿山落叶阔叶林

基于通量塔常规辐射测量的宽带植被指数(BVI)具有高时间分辨率的优点,有利于获得更详细的森林冠层叶面积指数(LAI)动态信息.本文以帽儿山通量观测站的温带落叶阔叶林为例,研究宽带归一化差值植被指数(NDVI_B)、宽带增强型植被指数(EVI_B)、近红外反射率与光合有效辐射反射率比值(SR_NP)和太阳辐射反射率与光合有效辐射反射率比值(SR_SP)4种BVI时间序列的控制因子及其滤波方法,并以凋落物收集法为参考,评估采用BVI估测冠层LAI的可行性.结果表明: Huemmrich、Wilson和Jenkins 3种方法计算的同一BVI值略有不同,但其季节变化趋势高度一致.BVI主要受太阳高度角和太阳高度角与坡度夹角的影响而呈现明显的日变化,太阳高度角与坡度夹角最大时刻(12:30)前后的BVI相对稳定.晴空指数可以作为BVI日值滤波的有效参数,不同时刻数据构成的日BVI时间序列的晴空指数阈值以及滤波后的有效数据率存在差异,应综合考虑平滑效果和有效数据率选择合适的时间点代表BVI日值.NDVI_B与凋落物收集法测定的LAI呈显著的线性关系,而EVI_B、SR_NP和SR_SP与LAI均呈显著的对数关系.因此,NDVI_B在表征冠层LAI季节动态和LAI外推中更为精确、方便.鉴于大部分森林碳水通量观测塔配备能量平衡观测系统,如果同时测定光合有效辐射反射率,即可实现冠层LAI长期连续联网监测.     

黄土高原冬小麦田光谱特征变化及其与二氧化碳日收支的相关分析

根据光谱辐射仪对黄土高原冬小麦整个生育期光谱反射率的连续观测数据及CO₂通量观测数据,对冬小麦田光谱特征变化及其与CO₂日收支的相关性进行了分析.结果表明：冬小麦田不同波长光谱反射率和归一化植被指数（NDVI）呈现明显的日变化和季节变化.同一天内,反射率随太阳高度角的变化而变化,变化最大的波段（550 nm左右、700～1 050 nm）表现为峰.不同生育期同一时刻,可见光波段（350～670 nm）反射率变化不大,近红外波段（700～1 050 nm）出现较大差异,在出苗期、分蘖期和越冬期后红边位置向长波方向“红移”;越冬期前出现向短波方向“蓝移” 的现象;但成熟期“蓝移”现象不明显,表现为突变;其他生育时期没有观测到波谱位移.NDVI的日变化呈U型,13：00左右最低,16：00后出现较大波动,与抛物线有较好的拟合效果,小麦生长旺盛时期,对其地面遥感观测应选择在NDVI变化不大的13：00左右进行;整个冬小麦生长季11:00反射率及NDVI以播种后第140天为中心对称,NDVI的季节变化表现为M型,可用四次多项式拟合;在整个小麦生育期中NDVI与CO₂的日收支呈极显著负相关,但正午左右的相关性稍差.