太湖生态系统能量闭合特征及其影响因素

地表能量不闭合不仅限制了涡度相关观测数据在陆面模型发展和验证等应用性研究中的价值,还给生态系统CO2源汇特征辨析带来不确定性。基于太湖避风港站2012年涡度相关通量、辐射、气象和水温梯度观测数据,分析了太湖能量闭合的多尺度(小时、日和月)时间变化特征,阐述了大气稳定度、摩擦风速和湖风对太湖能量闭合状况的影响。结果表明:太湖小时尺度的能量闭合度为0.59,且昼夜差异较小;日尺度的能量闭合度为0.73,在内陆水体观测结果中处于中等水平;月平均能量闭合度呈现冬季高、夏季低的季节变化特征;年平均时太湖仍有27%的能量不闭合。因摩擦风速减小,太湖能量闭合度在大气极不稳定条件下要比弱不稳定条件下结果低0.3;对于太湖这类大型浅水湖泊,其能量闭合度全天都受动力湍流交换强度制约,能量闭合度随摩擦风速增大而显著提高;虽然湖风发生使太湖小时尺度的能量闭合度降低了0.1,但其影响在日尺度上并不明显。     

冬小麦农田中净辐射的研究

本文对陕西泾阳地区冬小麦田净辐射进行了分段和分层模拟,取得了较好的拟合效果,相对误差在１０％以内。确定了麦田相对叶面积函数最大值的出现高度为４．５／７Ｈ,介于高粱（４／７Ｈ）和谷子（５／７Ｈ）之间。计算了不同发育期、不同层次至冠层顶部累积叶片的消光系数,结果表明,消光系数因发育期和叶片层次而异,拔节期,由旗叶向下,消光系数增大,乳熟期旗叶的消光系数最大,比拔节期大一倍,倒二叶以上两个层次叶片消光系数较小。就平均而言,冬小麦消光系数拔节期为０．５１,乳熟期为０．５６。本项成果为进一步开展麦田小气候研究提供了有意义的数据和方法。     

物候模型研究进展

近年来随着全球气候变暖,物候提前,物候学的研究越来越受到人们的关注.通过建立物候模型使物候期的预知成为可能,从而为生产实践活动提供依据和指导.本文探讨了物候模型研究的意义,总结了影响植物和昆虫物候的温度、水分、光和养分等主要环境因子的作用.根据国内外物候模型的研究现状,重点介绍了作物、树木、植被和昆虫4类物候模型的研究内容和进展.作物物候模型注重生理生态过程;树木物候模型以统计方法为主,但近期也有尝试将激素水平作为物候的决定因素;植被物候模型以遥感技术的应用为发展趋势;昆虫物候模型则进一步对发育起点的确定和对温度因子的修正,GIS的引入将昆虫物候模型的应用范围扩大.最后指出了目前物候模型研究中存在的问题.     

中国西北潜在蒸散时空演变特征及其定量化成因

潜在蒸散是区域干湿状况评价、作物需水量估算和水资源合理规划的关键因子。基于FAO推荐的Penman-Monteith公式和126个台站1961—2009年逐日气象观测资料估算西北干旱半干旱区的潜在蒸散量ET0,并对其空间分布特征进行了讨论。通过非参数化Sen趋势分析法和M-K统计检验法方法分析潜在蒸散的时间演变规律,并定量探讨了西北地区影响ET0变化的主导因素。结果表明:49 a来,西北地区ET0的年平均值约为980.63 mm,其中夏季的值最大,冬季的值最小。年平均ET0的大值区位于西北日照时数的高值中心,低值区主要位于海拔高,气温低的山区。西北地形和气候的多样性导致多年平均潜在蒸散的变化及其原因具有明显的时空差异。ET0的变化主要归因于风速和气温,而相对湿度和日照时数的作用较小。由于风速的负贡献超过气温的正贡献,导致年平均ET0整体上呈下降趋势。四季中,春冬两季的ET0缓慢上升,冬季的变化率是春季的两倍;夏秋两季的ET0有所下降,但只有夏季的变化趋势显著。春、夏、秋三季ET0变化的首要主导因子是风速,而冬季的首要主导因子是气温。空间上,西风带气候区ET0降低主要归因于风速的减小,陕南地区ET0下降主要归因于日照时数的减少,其它地区ET0上升的主要原因是气温的增加。     

陆地生态系统碳水通量贡献区评价综述

综述了通量贡献区研究的基本理论、最新进展、研究热点与难点,旨在促进中国区域碳水通量数据空间代表性的定量评价.通量贡献区是通量观测点上风向的空间代表区域,能够反映代表区域对应下垫面的源区内每一点对观测点的通量贡献权重影响,主要受观测高度、空气动力学粗糙度和大气稳定度等因素的影响.通量贡献区通常随着观测高度的增加、空气动力学粗糙度的降低和大气稳定度的增加而变大,反之则变小.通量贡献区的评价模型包括解析模型、拉格朗日随机模型、大涡模拟和闭合模型四类.通量贡献区的评价结果可以广泛应用于通量数据质量评价、实验设计的指导、与遥感技术结合的区域尺度的总初级生产力的估算、城市CO2通量变化的评估以及能量闭合的评价等研究.最新研究表明,对流边界层的通量贡献区存在负的通量贡献区域;有裸地存在的情况下解析模型通常会低估裸地对观测通量的贡献;与水平地面处的通量贡献区相比,山谷处通量贡献区变小而山脊处的通量贡献区变大.通量贡献区模型研究应进一步考虑大气中的平流效应、湍流的非高斯扩散以及建立冠层内部的通量贡献区模型.解决森林冠层内流场的不均匀性、冠层重叠问题、冠层湍流的不稳定性是建立适合冠层内部通量贡献区模型的前提条件.在理想条件的气体释放验证试验的基础上,需要开展复杂条件下的相关试验.     

珠三角城市绿地CO2通量的环境响应特征

城市绿地的净生态系统CO2交换量(NEE)受多种环境因素控制,定量分析NEE的环境响应机制对评估绿地生态系统固碳效益、优化城市绿地布局有重要意义。本文应用2009、2010年位于东莞市植物园内的涡度相关CO2通量定位观测资料,分析了光合有效辐射(PAR)、土壤温度(Ts)、饱和水汽压差(VPD)、降水及周边不同下垫面类型对NEE的影响。结果表明:NEE绝对值随PAR的升高而增加,PAR超过光饱和点(约为1500μmol photons·m-2·s-1)后,NEE绝对值呈回落趋势;生态系统呼吸(Reco)随Ts升高而增加,在温度较低时,Reco对Ts的敏感性较强(10℃时,Lloyd-Taylor方程的Q10=1.8),随着温度升高,敏感性下降(30℃时,Q10=1.43);VPD通过影响植物气孔导度对CO2交换产生作用,相同温度下,随着VPD升高,气孔导度增大,呼吸释放与光合固定的CO2量均增加;降水能增加土壤湿度进而使Reco增大,25℃时,降水后的Reco比降水前增加15.8%;测站东北和西南方的绿地范围较大,当东北和西南部是主要贡献区时,NEE绝对值较大,表明增加城市绿地能有效提高城市固碳效益。     

气候变暖对中国褐飞虱越冬北界的影响

基于GIS技术,利用1951—2010年中国南方地区289个气象站点观测资料和褐飞虱历史越冬考察资料,通过采用典型年褐飞虱越冬实况调查资料进行检验,对前人研究的褐飞虱越冬北界指标进行优选,最终选择1月10℃等温线作为中国褐飞虱越冬北界位置确定的指标,分析了最近60年来气候变暖背景下中国褐飞虱越冬北界年代际变化以及前后30年的变化。结果表明:在气候变暖背景下,由于暖冬年份频次的增加,使得每隔10年、30年褐飞虱越冬北界平均界限均不同程度北移,与冷冬年相比,暖冬年褐飞虱越冬北界位置可向北推移2～3个纬度;年代际变化以20世纪80年代最为明显,80年代之后的30年较之前的30年北移显著;空间北移较明显的地区为云南中部和福建南部,其中云南境内最大位移处60年约向北移动了近90km。     

棉花叶片氮含量的空间分布与光合特性

在棉花生长旺季,将冠层按高度分多层测定了田间叶片含氮量和叶片净光合速率对光合有效辐射通量密度的响应(光响应曲线,Pn-PPFD response curve)及相应的生物指标.结果表明,各层叶片氮含量与光合作用关系密切,各层平均值大小依次为上层＞中层＞下层,对应层叶片的最大净光合速率Pmax、表观暗呼吸速率Rd、光补偿点LCP及光饱和点LSP均从上到下依次递减,与氮含量分布一致,而表观光合量子效率AQY则略有不同;氮含量的指数衰减系数 kn =0.762(R2=0.593),根据观测结果,棉田叶片氮含量(N)空间分布可以用相对累积叶面积指数(Lc/Lt)为自变量的指数方程来模拟,从而为建立光合作用机理模型与进行生产力奠定基础.     

土壤水分对冬小麦生育后期叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响

通过防雨棚小区栽培,控制土壤供水系数(Kw)分别为0.8、0.6、0.4、0.2,以自然状况下的小区为对照(CK),研究土壤水分条件对冬小麦生育后期叶片气体交换及叶绿素荧光参数的影响。结果表明:Kw为0.6处理的冬小麦叶片叶绿素含量与0.8处理接近,且显著高于其他处理(P<0.05);Kw为0.6处理对冬小麦叶片的气孔导度和蒸腾速率有轻度抑制,但其光合速率却高于0.8处理,而Kw为0.2处理的光合速率、气孔导度及蒸腾速率均为最低;气孔限制值在Kw为0.4处理下最高,其次为0.2处理,0.8处理下最低;冬小麦叶片的表观量子效率在Kw为0.4处理下最高,光补偿点总体上随着土壤水分含量的降低呈下降趋势,而光饱和点及最大光合速率则以Kw为0.6处理最高,其次为0.8处理,0.2处理最低;冬小麦叶片的天线转化效率Fv’/Fm’、电子传递速率ETR、实际量子效率ФPSII及光化学猝灭qP均以Kw为0.6处理最高,其次为0.8处理,0.2处理下最低;在Kw为0.2处理下,冬小麦光合作用主要受非气孔因素限制,而在0.4处理下,则主要受气孔因素限制。     

1971-2010年中国大陆潜在蒸散变化的年代际转折及其成因

潜在蒸散时间演变的年代际转折研究有助于全面认识潜在蒸散对气候变化的响应。基于修正的FAO56 Penman-Monteith公式和中国580个台站逐日气象观测资料,利用气候变化趋势转折判别模型分析了1971—2010年中国潜在蒸散变化的年代际转折特征,并探讨转折前、后的变化趋势及其主导因素。结果表明:1971—2010年中国年平均潜在蒸散在20世纪90年代初期由显著下降(-2.46 mm/a)转变为显著上升(1.57 mm/a),这与影响潜在蒸散变化的4个气象因子趋势的年代际转折密切相关。90年代之前,全国风速和日照时数普遍下降引起的负贡献超过气温上升引起的正贡献,导致潜在蒸散显著下降;90年代之后,全国大部分地区的增暖加剧和干旱化使得气温和相对湿度的正贡献明显增大,超过由于风速和日照时数下降趋势减缓甚至转折而减小的负贡献,导致潜在蒸散显著上升。潜在蒸散趋势转折现象在全国80%以上的站点普遍存在,且转折前、后主导因子的空间分布格局存在差异。90年代之前,风速和日照时数分别是北方和南方多数站点的主导因子;90年代之后,以气温和相对湿度为主导因子的站点明显增多,尤其是在西北地区、青藏高原和东南沿海部分地区。