黄土高原苹果园不同生长阶段的小气候特征

在黄土高原苹果园内,使用小气候梯度自动测定系统于2011年1月—2013年12月定位观测果园6、3、1.5 m高度的光合有效辐射(PAR)、气温、树体温度、相对湿度以及冠层顶的总辐射和土壤10~60 cm深度的温湿度,分析了苹果园不同生长阶段的小气候特征。结果表明:总辐射、PAR、空气温度和树体温度日变化均呈单峰曲线,总辐射和PAR在12:50、空气温度和树体温度在16:00左右达到最大值;总辐射和PAR在生长盛期最强,生长始期次之;空气温度、树体温度和土壤温度在盛期随辐射变化最大,在始期次之;生长始期温度日较差最大;冠层下部PAR在生长盛期和休眠期小于冠层顶,休眠期空气温度垂直变化最大,盛期次之,除土壤表层外,其余各层土壤温度均随深度增加而升高且日变化较小;空气湿度生长盛期最大,休眠期次之,日变化呈现高-低-高趋势,冠层下部的湿度在夜间高于冠层顶部且盛期相差最为明显,生长始期其日较差最大,盛期次之;生长始期土壤含水量最高,盛期次之,表层和深层含水量较小,20 cm含水量高,但其变化幅度较大。     

不同树形龙安柚冠层特性

以开心形、Y字形、双层分层形和自然圆头形的龙安柚为试验材料,比较不同树形的冠层特性、叶片结构和生理特征,以期为龙安柚果园小环境的调控提供理论基础。结果表明:(1)开心形间隙分数阈值最高,是自然圆头形的4.33倍。开心形与Y字形的冠层光合辐射与透射系数均显著高于其他树形,但二者无显著差异,表明开心形和Y字形的冠层通风透光特性较好。(2)开心形与Y字形叶片厚度增加,叶面积和气孔密度较大,栅栏/海绵组织厚度和组织紧密度较高,叶片组织疏密度较低,且二者无显著差异,表明开心形与Y字形利于提高叶片的光合作用,降低蒸腾作用。(3)Y字形和开心形净光合速率、水分利用率、最大表观电子传递速率、初始斜率和半饱和光强较高,而蒸腾速率较低,二者对强光的耐受能力较强;其中开心形蒸腾速率最低为2.43 mmol m~(-2)s~(-1),且其结果枝光抑制参数最小,为0.629。说明开心形为最佳的高光效树形。(4)冠层微环境因子、叶片结构及光合生理指标之间多呈极显著相关关系,但开心形叶片结构和生理的大部分指标与冠层环境因子之间相关性较低,说明开心形树形不同部位的营养枝和结果枝的叶片性状差异较小,其光渗透性好,整个冠层的光截获能力和有效光辐射的分布差异较小,笔者认为开心形是龙安柚栽培中的适宜高光效树形。     

栓皮栎人工林冠层温度变化特征及其与微气象因子的关系

基于2011年栓皮栎主要生长季(5-8月)的冠层温度数据及同步观测得到的冠层微气象资料,分析了典型晴天和阴天条件下华北低丘山地栓皮栎人工林冠层温度(Tc)的变化特征及其与微气象因子的关系.结果表明:晴天日9:00-16:00,栓皮栎人工林林冠边界层处于不稳定状态,Tc比空气温度(Ta)平均高3.55℃;阴天日Tc的变化较晴天条件下平缓;Tc与Ta、净辐射(Rn)、相对湿度、风速等冠层微气象要素的复相关达极显著水平,其复相关系数为0.825;影响Tc的主要气象因子是Ta和Rn,二者对Tc的影响程度与天气状况有关.     

白蜡虫寄生蜂对颜色的选择性及活动规律

在云南省昆明市白汉场白蜡园中采用不同颜色对白蜡虫寄生蜂进行了颜色趋性实验,利用寄生蜂对颜色的趋性进行了红色、黄色、蓝色、蓝绿色、绿色、灰褐色、白色和黑色8种颜色、6:00-9:00am,9:00-12:00am,12:00am-15:00pm和15:00pm-18:00pm4个时段、寄主林树冠上部、中部、下部3个位置高度和东、南、西、北4个方位以及在阴天、雨天和晴天3种天气下的白蜡虫寄生蜂活动规律观察。结果表明,白蜡虫花翅跳小蜂(Microterys ericeri Ishii)、白蜡虫阔柄跳小蜂(Metaphycus ericeri Xu et Jiang)和中华花翅跳小蜂(Microterys sinicus Jiang)3种寄生蜂优势种对黄色有明显的趋向性,对颜色的选择性依次为黄色>蓝色>蓝绿色>绿色>白色>灰褐色>红色>黑色。在白蜡园寄主林,寄主植物中部诱集的白蜡虫寄生蜂数量最多,占52.21%;其次是下部,占39.80%;顶部最少,仅占7.99%。白蜡虫寄生蜂的活动与白蜡虫在寄主植物上的分布密切相关。白蜡虫寄生蜂在不同方向上的活动差异不显著。在一天中的不同时段里,白蜡虫寄生蜂在6:00-9:00am有一个活动高峰期,在15:00-18:00pm出现一个次高峰期。白蜡虫寄生蜂在晴天活动较活跃,在阴天和雨天活动较少。     

开放式空气CO2浓度增高对水稻冠层微气候的影响

利用位于江苏省无锡市安镇的我国唯一的农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)系统平台,于2001年8月26日至10月13日(水稻抽穗至成熟期)进行水稻作物冠层微气候连续观测,以研究FACE对水稻冠层微气候特征的影响.结果表明,FACE降低了水稻叶片的气孔导度,FACE与对照水稻叶片气孔导度的差异上层叶片大于下层叶片,生长前期大于生长后期.FACE使白天水稻冠层和叶片温度升高,这种差异生长前期大于生长后期;但FACE对夜间水稻冠层温度的影响不明显.在水稻旺盛生长的抽穗开花期,晴天正午前后FACE水稻冠层温度比对照高1.2℃;从开花至成熟期,FACE水稻冠层白天平均温度比对照高0.43℃.FACE对冠层空气温度也有影响,白天水稻冠层空气温度FACE高于对照,这种差异随太阳辐射增强而增大且冠层中部大于冠层顶部;冠层中部空气温度FACE与对照的差异(T_face-T_ambient)日最大值在0.47～1.2℃之间,而冠层顶部的T_face-T_ambient日最大值在0.37～0.8℃之间.夜间水稻冠层空气温度FACE与对照差别不大,变化在±0.3℃之内.而FACE对水稻冠层空气湿度无显著影响,表明FACE使水稻叶片气孔导度降低,从而削弱了植株的蒸腾降温作用,导致水稻冠层温度和冠层空气温度升高,改变了整个水稻冠层的温度环     

开放式空气CO2浓度增高对水稻冠层微气候的影响

利用位于江苏省无锡市安镇的我国唯一的农田开放式空气CO2 浓度增高 (FACE)系统平台 ,于2 0 0 1年 8月 2 6日至 10月 13日 (水稻抽穗至成熟期 )进行水稻作物冠层微气候连续观测 ,以研究FACE对水稻冠层微气候特征的影响 .结果表明 ,FACE降低了水稻叶片的气孔导度 ,FACE与对照水稻叶片气孔导度的差异上层叶片大于下层叶片 ,生长前期大于生长后期 .FACE使白天水稻冠层和叶片温度升高 ,这种差异生长前期大于生长后期 ;但FACE对夜间水稻冠层温度的影响不明显 .在水稻旺盛生长的抽穗开花期 ,晴天正午前后FACE水稻冠层温度比对照高 1.2℃ ;从开花至成熟期 ,FACE水稻冠层白天平均温度比对照高 0 .4 3℃ .FACE对冠层空气温度也有影响 ,白天水稻冠层空气温度FACE高于对照 ,这种差异随太阳辐射增强而增大且冠层中部大于冠层顶部 ;冠层中部空气温度FACE与对照的差异 (Tface-Tambient)日最大值在 0 .4 7～ 1.2℃之间 ,而冠层顶部的Tface-Tambient日最大值在 0 .37～ 0 .8℃之间 .夜间水稻冠层空气温度FACE与对照差别不大 ,变化在± 0 .3℃之内 .而FACE对水稻冠层空气湿度无显著影响 ,表明FACE使水稻叶片气孔导度降低 ,从而削弱了植株的蒸腾降温作用 ,导致水稻冠层温度和冠层空气温度升高 ,改变了整个水稻冠层的温度环     

玉米冠层凝露的观测与模拟

对模拟植物冠层温度的能量平衡单层模型进行了某些方法上的改进。并使用实测小气候资料,用数值方法,模拟了玉米冠层顶部的温度,模拟结果与实测的冠层温度相符合。利用冠层温度下的饱和水汽压估算了玉米冠层顶部结露的持续时间和结露量。结果表明：在中纬度低平原地区秋季的晴天,大约下午１７：００开始结露,清晨６：００￣７：００结束,结露的持续时间约１３￣１４ｈ。露形成的时间进程为开始和结束急剧,中间维持稳定。呈倒“     

大豆和玉米冠层光合有效辐射各分量日变化

通过实测大豆和玉米冠层光合有效辐射各分量并计算其反射率、透射率,分析了各分量日变化规律及其影响因素。结果表明:光合有效辐射分量(FPAR)在一天中均接近于常数,特别是在8:00—11:00和14:00—16:00相对稳定;晴天大豆冠层入射光合有效辐射变化曲线较阴天平滑,反射率和透射率曲线没有阴天平滑;由于云层的吸收和散射作用,阴天中光合有效辐射(PAR)最大值的出现时间比晴天晚1h左右;植被冠层空间异质性对光合有效辐射各分量影响较大,不同作物类型的各分量之间有较大差异;大豆冠层空间异质性较玉米小,其光合有效辐射各个分量曲线较平滑;线性光量子传感器与太阳入射方向垂直投影线成30°时,冠层入射光合有效辐射平均偏离度值最小,为0.657%。     

沿黄稻区水稻灌浆期遮阴对产量和品质的影响及耐弱光粳稻品种筛选

水稻灌浆期经常遇到阴雨寡照天气,从而导致水稻减产和品质下降。本研究通过分析沿黄稻区近6年水稻灌浆期的气象数据发现,灌浆期日照时数减少是在该时期影响沿黄稻区水稻生产的主要气候因子;以生育期适合沿黄稻区种植的80个粳稻品种为材料,在灌浆期用65%的黑色遮阳网遮阴30 d,检测了水稻冠层顶部晴天、阴天和雨天3种天气下光、温度和湿度等生态环境,分析了灌浆期遮阴对水稻千粒重、加工品质和垩白性状的影响,并进行了耐弱光品种的筛选。结果表明遮阴后水稻冠层顶部阳光在能量和信号两个层面都发生了变化,即辐射量减少和R/FR比值降低;灌浆期遮阴后千粒重降低、糙米率、精米率和整精米率下降、垩白粒率和垩白度增加,其中对千粒重和垩白性状影响最大;以遮阴后千粒重降幅、垩白粒率和垩白度增幅为指标,通过聚类分析从中筛选出了方四落、新丰5号、早香3和小香共4个优质耐弱光品种。     

水稻冠层光合有效辐射的时空分布特征

以2个不同株型水稻品种为材料,设置高、中、低3个施氮水平,利用SunScan冠层分析仪于灌浆期系统测定了不同施氮水平下不同株型水稻品种植株形态和冠层内光合有效辐射（PAR）的时空分布状况.结果表明：施氮量对水稻株高、穗弯曲度和茎叶夹角有明显影响;群体叶面积的垂直分布呈中部>上部>下部的分布特征,最大分层叶面积指数（LAI）出现在0.60相对高度处.冠层内平均PAR透光率从顶部向下递减,且在冠层上中部递减迅速,下部递减缓慢;平均PAR透光率随施氮量的增加而递减;平均PAR透光率日变化表现为早晚较低,中午较高;平均PAR透光率随向下累积LAI的增加呈指数递减,群体消光系数K的日变化表现为早晚较高,中午较低,灌浆期的K值介于0.35～0.50.水稻冠层内PAR的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上PAR透光率高,光斑面积大;下部水平面上PAR透光率低,光斑少;同一冠层高度水平面上的PAR光强呈不均匀分布.株型紧凑的水稻品种,冠层透光率高,透光率日变化大,群体消光系数小.     

气象因素对芒果蓟马种群数量动态的影响

明确芒果园中蓟马复合种种群动态与气象因子之间的关系。用粘虫板定期定点监测芒果园中蓟马的种群消长情况;通过相关分析、主成分分析和灰色关联分析,分析其与气象因素的关系。芒果花期蓟马种群数量为全年发生高峰。相关分析结果表明,监测日蓟马种群数量与日平均气温(℃)、日最大风速(m/s)显著正相关,与日最低气温(℃)显著负相关。芒果花期蓟马种群数量与2月降水量(mm)、3月平均风速(m/s)、1-2月平均气温(℃)、2月月均最高、最低气温(℃)、2-3月平均相对湿度(%)及1-3月平均最小相对湿度(%)显著相关。主成分分析表明,月平均温度(℃)和月最低气温(℃)是影响蓟马种群动态的主要因素,对蓟马种群动态的影响达56.0%。灰色关联分析表明,月均最低气温(℃)对芒果蓟马种群数量影响最大。月最低气温(℃)和月平均温度(℃)是影响芒果园中蓟马复合种种群数量动态的主要气象因素。芒果蓟马复合种种群数量受食物、种群扩散、天敌、自身繁殖和气候因素的共同影响。     

华北平原地区麦田土壤呼吸特征

2008年4-6月利用LI-8100及LI-6400-09测定了华北平原典型冬小麦田土壤CO_2通量,并分析了麦田土壤呼吸变化规律及其影响机制.结果表明:土壤呼吸日变化呈明显的单峰曲线,最高值出现在12:30-14:30,最低值出现在5:00-6:30;在不同的天气条件下,土壤呼吸速率晴天最高,多云其次,阴天最小;观测期间冠层内各高度CO_2浓度与麦田土壤呼吸速率白天呈显著线性负相关,夜间正相关;土壤呼吸速率与5 cm地温的季节变化趋势基本一致,二者显著指数相关;在田间持水量范围内,土壤呼吸速率与土壤湿度正相关,当土壤相对湿度低于30%时,土壤呼吸受到抑制而通量降低;综合考虑土壤温度与湿度的双因素指数回归模型能较好地解释土壤呼吸的变化情况,土壤温度低于15 ℃时效果更好.

Abstract：

By using LI-8100 and LI-6400-09, the soil CO_2 flux of a winter wheat field in North China Plain was determined from April to June 2008, with its change patterns and affecting fac-tors analyzed. The soil respiration had a single-peak diurnal variation, with the maximum at 12: 30-14:30 and the minimum at 5:00-6:30, and the respiration rate was higher in sunny days than in cloudy or overcast days. There was a significant negative correlation between the CO_2 con-centrations at all canopy heights and the soil respiration rate at daytime, but a significant positive correlation at night. The soil respiration rate presented a seasonal variation similar to the soil tem-perature at 5 cm depth, and had a significant exponential relationship with the soil temperature. Significant correlation was also found between the soil respiration rate and soil humidity when the soil moisture content was within the range of field capacity. Soil humidity less than 30% would limit the soil respiration, inducing a decrease of soil CO_2 flux. A multiple exponential regression model of soil temperature and moisture could better explain the variation of soil respiration, espe-cially when the soil temperature was below 15 ℃.     

Soybean looper (Lepidoptera: Noctuidae) oviposition on cotton and soybean of different growth stages: influence of olfactory stimuli

Soybean looper, Pseudoplusia includens (Walker), oviposition in cotton, Gossypium hirsutum L., and soybean, Glycine max (L.) Merr., of various stages of plant phenological development was evaluated in field cages in 1994, 1995, and 1996. Overall, females preferred to oviposit on soybean over cotton when both crops were compared in vegetative or prebloom stages, when both crops were blooming, and when soybean was blooming or in early pod stage compared with prebloom cotton. Females preferred to deposit eggs on the lower leaf surface in the upper two-thirds of the plant canopy in cotton and soybean. Oviposition in upper and middle canopy levels varied with plant growth stage. Females tended to lay more eggs in the upper canopy compared with the middle canopy in prebloom cotton and vegetative soybean; more eggs were laid in the middle canopy of blooming cotton and reproductive stages of soybean. Females responded to both cotton and soybean volatiles in an olfactometer. There was no significant difference in response to the two sources of volatiles.     

南方岩榆光合作用日变化及其影响因子研究

以引自美国的南方岩榆1年生大田苗为研究对象,测定叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等日变化及其与生理生态因子的关系。结果表明,不同部位叶片的Pn日变化均呈单峰曲线,峰值出现在11:00,影响Pn的主要生理生态因子为叶面水气压亏缺(Vpdl)、温度和光强;不同部位叶片的Tr日变化均呈明显的单峰曲线,中部叶和基部叶峰值出现在13:00,顶部叶峰值出现在15:00,且中部叶> 基部叶> 顶部叶;不同部位叶片的WUE日变化均呈单边下降的单峰曲线,中部叶和基部叶均低于顶部叶;影响榆树Tr和WUE的主要生理生态因子均是温度和Vpdl。     

华北低丘山区栓皮栎人工林冠层CO2浓度和δ13C变化及其影响因素

采用离轴积分腔输出光谱技术测定华北低丘山区栓皮栎人工林冠层上缘(11 m)和下部(6 m)大气CO₂浓度和δ¹³C值,在小时尺度上分析冠层CO₂浓度和δ¹³C变化及其影响因素.结果表明： 冠层CO₂浓度呈先高后低再升高的日变化趋势,而δ¹³C值没有明显一致的日变化规律.白天大气不稳定状态出现的频率为70.2%,在光合作用和林内湍流的共同作用下,栓皮栎冠层下部CO₂浓度高于冠层上缘约1.70 μmol·mol^-1,而δ¹³C值低于冠层上缘约0.81‰.晚上大气稳定状态出现的频率为76.2%,湍流弱,冠层叶片呼出的CO₂不易流动,导致冠层下部CO₂浓度高于上缘约1.24 μmol·mol^-1,δ¹³C值低于冠层上缘约0.58‰.白天和晚上冠层上下缘的CO₂浓度差值与δ¹³C差值均呈显著的相关关系.逐步回归分析表明,白天太阳辐射和相对湿度是影响冠层CO₂浓度和δ¹³C值差异的主要环境因子,晚上温度显著影响冠层下部与上缘δ¹³C值的变化,这些环境因子通过增强或减弱光合和呼吸作用来影响冠层大气中CO₂浓度和δ¹³C值的变化.     

长白落叶松冠层光合作用的空间异质性

以2014年黑龙江省帽儿山林场14年生人工长白落叶松为研究对象,对比分析了各项光合指标、环境因子及光合生理参数在冠层内的空间差异性,并探讨了净光合速率(P_n)与其他指标的关系.结果表明: 在树冠垂直方向,上层P_n、气孔导度(g_s)和蒸腾速率(T_r)显著高于中层和下层,胞间CO₂浓度(C_i)表现为下层>中层>上层;光合有效辐射(PAR)从上层外部到下层内部呈显著降低趋势,水汽压差(VPD)和叶片温度(T_l)表现为上层显著高于中层和下层,相对湿度(RH)则无显著差异;最大净光合速率(P_{n max})、暗呼吸速率(R_d)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)均表现为上层>中层>下层,下层比上层分别降低32.7%、55.8%、80.2%和51.6%,表观量子效率(AQY)表现为下层>中层>上层,下层分别是中层和上层的1.2和1.3倍.水平方向,光合指标和环境因子的差异性主要体现在树冠上层,P_n、g_s、T_r、PAR和VPD表现为树冠外部显著高于树冠内部,而C_i和RH差异不显著;P_{n max}、R_d、LCP和LSP表现为外部>内部,内部比外部分别降低0.4%、37.7%、42.0%和16.4%,而AQY在内部比外部高0.7%.C_i是限制P_n的主要生理因子,PAR是影响P_n的主要环境因子,尤其在弱光区域PAR对P_n的影响十分明显.因此,在模拟和预估树木冠层光合作用时,考虑空间异质性有一定的必要性.     

苹果树冠层空气温差变化及其与环境因子的关系

于2002—2005年,采用红外测温仪观测得到苹果树主要生长季节冠层温度数据,结合同步观测得到冠层净辐射(Rn)、风速(V)、空气温度(Ta)和湿度(RH)等冠层微气象要素数据及0～80cm土壤含水量(SW),分析苹果树冠层-空气温差(△T)变化规律及其与环境因子的关系.结果表明:苹果树主要生长季节(萌芽期—果实迅速膨大期)晴天△T日变化呈多峰曲线分布,△T最高值都出现在12:00—13:00左右;阴天△T日变化呈多峰曲线分布,但△T绝对值明显低于晴天日.2003年和2004年晴天日14:00△T与Rn、V、RH及SW具有较好的复相关关系:ΔT=7.159-0.002Rn-0.061V-0.7RH-46.0SW(r=-0.825),与Rn、RH、V及SW的偏相关系数分别为0.125、-0.078、-0.036和-0.874,逐步回归方程式为ΔT=5.317-43.1SW,说明土壤水分对△T的影响程度相对最大.经2002年和2005年观测数据验证,△T观测值与计算值吻合关系较好,二者线性相关系数可达0.9083.这说明采用晴天日14:00时刻数据分析△T的影响机制,预测土壤水分含量具有很好的可行性.     

树高对马占相思整树水分利用的效应

利用Granier热消散探针,于2004年观测了华南丘陵坡地常见绿化先锋树种马占相思(22年生)的树干液流,同时监测林冠上方的光合有效辐射、气温、相对湿度和0～30 cm的土壤体积含水量.结合树木的形态特征、液流密度和简化的Whitehead & Jarvis公式,分别计算了整树蒸腾、冠层气孔导度和叶面积/边材面积比值,分析了树高对整树蒸腾、冠层气孔导度和叶面积/边材面积比值的影响.结果表明：土壤水分充足时,马占相思整树蒸腾随树高呈二次多项式增加(P<0.01),冠层气孔导度日变化均呈“单峰”格型;在所有光合有效辐射范围内,高树的参比冠层气孔导度和冠层气孔导度对水汽压亏缺的敏感性均高于矮树;叶面积/边材面积比值为（1.837±0.048） m²·cm^-2,并与树高呈幂函数关系.随着树木高度的增加,马占相思没有发生明显的水力限制和补偿.     

Carbon dioxide exchange and canopy conductance of two coniferous forests under various sky conditions

Sky conditions play an important role in the Earth’s climate system and CO₂ uptake by plants. We used eddy covariance and meteorological data, including global and diffuse photosynthetic photon flux density (PPFD), recorded over the 2008 and 2009 growing season at two Sitka spruce [Picea sitchensis (Bong.) Carr.] forest sites in northern Britain, in order to establish relationships between physiological properties under diverse sky conditions, i.e. (1) sunny, (2) cloudy, and (3) overcast, and several canopy activity-related properties. These properties are: (1) response to PPFD, (2) photosynthetic light use efficiency, and (3) canopy stomatal conductance. We found that Sitka spruce forests utilise PPFD in a more efficient way when solar radiation is dominated by diffuse radiation. Furthermore, our results show that diffuse radiation enhances canopy stomatal conductance, an effect which may be the result of both blue light enrichment within the canopy and the reduction in vapour pressure deficit during cloudy and overcast weather. Diffuse radiation does not only influence short-term (hourly, daily, monthly) canopy activity but also long-term forest growth.     

夏谷群体呼吸特性及其与群体光合的关系

中秆大穗型和矮秆紧凑型2种不同类型的夏谷群体呼吸速率在整个生育时期的变化呈单峰曲线,且随密度的增大而提高,抽穗开花期达最大值,紧凑型品种后期呼吸速率高于中秆大穗型品种,后期呼吸消耗大是低产的重要原因,群体呼吸日变化为一随温度而变化的单峰曲线,群体呼吸速率在冠层中的分布,依此是上3叶＞茎鞘＞中3叶＞穗＞下部叶,群体呼吸／光合的比值,两品种相近,在47％左右。