浙江省水蜜桃物候、品质和产量对气候变化的响应

基于2003—2017年奉化地区中、晚熟水蜜桃的生物学和气象资料,利用GA-BP神经网络构建水蜜桃物候、品质和产量模型,结合浙江省67个基本气象站1971—2017年观测资料,反演和建立浙江省各地物候、品质和产量序列,分析水蜜桃物候、品质和产量对气候变化的响应。结果表明:集合模型对物候期模拟的绝对误差基本≤1.5 d,对品质及产量模拟的相对误差分别为5%和5%～7%;近47年,浙江中、晚熟水蜜桃始花期、成熟期和落叶期呈提前趋势,中熟水蜜桃营养生长历期显著缩短,晚熟水蜜桃生殖生长的历期显著延长;20世纪80年代起,中、晚熟水蜜桃物候期年际波动增大;中熟品种生殖生长历期呈北涨南降,营养生长历期呈下降趋势;晚熟品种生殖生长历期呈增长趋势,其中,显著增长区主要集中于宁波—金华—衢州一带,营养生长历期整体波动相对较小;中熟水蜜桃品质整体呈下降趋势,气候倾向率为-0.01·10 a~(-1);晚熟品种品质增长趋势极显著,气候倾向率为0.032·10 a~(-1);中熟水蜜桃气候品质显著下降区集中于宁波—绍兴—金华—衢州一带,气候倾向率小于-0.015·10 a~(-1);晚熟水蜜桃品质中北部增幅大于南部,其中,宁波和嘉兴地区气候倾向率大于0.04·10 a~(-1);中、晚熟水蜜桃产量的气候倾向率分别为0.17 t·hm~(-2)·10 a~(-1)和-0.093 t·hm~(-2)·10 a~(-1)。东部沿海及杭州、绍兴、金华交界地区单产增长趋势显著,气候倾向率大于0.18 t·hm~(-2)·10 a~(-1);浙江东北部地区晚熟水蜜桃单产降低显著,其中,嘉兴中部及宁波北部地区气候倾向率小于-0.2 t·hm~(-2)·10 a~(-1),增长区主要集中于浙江南部地区和西北部分地区。     

杭州西湖富营养化模型的不确定性分析

运用结合了灵敏度分析的Monte Carlo方法对西湖富营养化生态模型不确定性进行了定量分析．通过模型不确定性分析,为管理决策者提供了有价值的信息,包括模型输出值的统计分布信息以及各种管理策略和整治措施所能实现目标的可能性方面的信息．根据这些信息,管理者可以客观评价并选择合适的管理策略和整治措施,在可接受的风险水平上进行决策．     

单木生物量模型估计区域尺度生物量的不确定性

采用系统抽样体系江西省固定样地杉木连续观测数据和生物量数据,通过Monte Carlo法反复模拟由单木生物量模型推算区域尺度地上生物量的过程,估计了江西省杉木地上总生物量。基于不同水平建模样本量n及不同决定系数R~2的设计,分别研究了单木生物量模型参数变异性及模型残差变异性对区域尺度生物量估计不确定性的影响。研究结果表明:2009年江西省杉木地上生物量估计值为(19.84±1.27)t/hm~2,不确定性占生物量估计值约6.41%。生物量估计值和不确定性值达到平稳状态所需的运算时间随建模样本量及决定系数R~2的增大而减小;相对于模型参数变异性,残差变异性对不确定性的影响更小。     

人参潜在地理分布以及气候变化对其影响预测

本文以人参为研究对象,基于人参分布点位数据和22个气候环境因子数据,运用BioMod2平台10个物种分布模型对当前我国东北地区人参潜在生境分布进行预测.以受试者工作特征曲线(ROC)为权重集成10个模型的模拟结果,构建组合模型,并基于该模型预测了IPCC 第五次评估报告中RCP 8.5、RCP 6.0、RCP 4.5和RCP 2.6等4种排放情景下21世纪50和70年代人参潜在分布范围.结果表明: 在基准气候条件下,人参适宜生境面积占研究区总面积的10.4%,此类地区主要分布于研究区东北部长白山地区以及小兴安岭东南部区域的森林地带.在未来不同的排放情景下研究区人参的适宜生境变化显著,总体上分布范围将有一定程度的缩小.同时参与建模的10种模型在统计学精度、预测结果以及变量权重上都有差异.模型精度计算结果表明,MAXENT模拟效果最好,GAM、RF和ANN次之,SRE模拟精度最低.本文构建的组合模型在一定程度上提高了现有物种分布模型的预测精度,从而使模拟效果更优.     

H广义线性模型中的参数估计的比较

本文研究H广义线性模型中未知参数的两种估计方法,一种是边际似然函数法,另一种是Lee和Nelder提出来的L-N法．对于一类具有两个随机效应的典型的Poisson-Gamma类模型,在一些正则性条件之下,我们已经证明了其中固定效应卢的L-N估计的强相合性及渐近正态性,并得到了其收敛于真值的速度．针对这类模型,本文进一步给出了其边际似然函数的解析表达式,并且通过Monte Carlo模拟,对模型中固定效应β的边际似然估计和L—N估计进行了比较,模拟表明L—N估计比边际似然估计在拟Poisson-Gamma模型中有着更加优良的表现,具有更高的精度。     

用于Monte Carlo模拟的复杂生物组织模型

Monte Carlo（MC）模拟被广泛应用于光子在生物组织中的传输研究。通常模拟时将生物组织近似为均匀的平板分层介质,当层状生物组织中含有异常物质（如肿瘤细胞等）或正常生物组织为非平板的复杂结构时,其模拟中的组织模型将会有相应的改变。通过探讨这几类生物组织的MC模拟模型,总结并分析模型建立的关键问题,对基于MC模拟的各种生物组织光学检测研究提供了指导。     

龙眼果实品质评价理化指标体系的构建

为了解龙眼果实成熟品质的构成因素及其相互关系,构建科学的品质评价体系,本研究以30个龙眼品种为试材,观察、测定了43个品质相关的理化指标,综合运用多种统计方法,对果实不同类型品质进行评价,构建预测模型,提出综合品质类型可用的判别公式。结果表明,(1)筛选出构成龙眼果实表观性状、经济性状、内在品质和综合品质的公因子成分及其解释指标。(2)建立了4种类型品质的评价模型及其评价指标库,据此计算出的品质预测值与其因子分析综合评分均极显著相关,具有较好的预测效果。(3)依据综合品质评分将30个品种分成3类:低糖大果型、高糖中果型、高糖小果型,依据自然属性和应用价值2类评价指标,对分类结果分别进行了自身验证和交叉验证判别分析,结果表明都具有较高的判别准确率,价值评估方法基本能够满足自然分类和应用分类的共同需要。总之,龙眼果实综合品质评价指标包括果肉葡萄糖含量、可溶性固形物(TSS)含量、果肉流汁、肉厚率、果肉质地、可食率和单果重,达到7个指标全优可以作为龙眼新品种选育的一个重要目标。     

茯砖茶感官特征分析及其产地判别模型构建研究

为客观准确地评价不同产地茯砖茶感官特征品质,结合感官审评、化学组分检测、化学计量学等研究茯砖茶感官品质特征及不同产地茯砖茶判别模型构建。结果表明：湖南、浙江、陕西等19个茯砖茶因原料物质基础的不同其感官品质有非常明显的差异。其中,茯砖茶滋味得分(taste score, TS)与咖啡碱(caffeine, CAF)、水浸出物(water leachate, WL)、儿茶素(catechin, CAT)和表儿茶素(epicatechin, EC)呈现出显著相关性,其相关系数(P<0.05)分别为0.81、0.62、0.55、0.50。同时,基于化学组分的主成分(PCA)表明,前4个主成分的累计方差贡献率为79.48%,并以前4个主成分的线性回归方程和贡献率构建了茯砖茶感官品质综合评价模型与产地判别模型。正交偏最小二乘法判别分析(OPLA-DA)显示,19个不同产地的茯砖茶样品被明显地划分为3组,评价模型对不同产地茯砖茶识别度较高。采用交叉验证法对模型进行验证,模型对自变量的拟合指数(R²X)为0.879,对因变量的拟合指数(R²Y)为0....     

浙江省茶叶气候品质等级评价

茶叶品质形成与气象条件密切相关,因此开展茶叶气候品质研究具有重要意义。本文基于浙江省2013年基本气象站和区域自动站的逐日气象资料,结合田间试验获取的茶叶品质数据和茶叶生产实际,提出了影响茶叶品质的3个气象指标。应用加权指数求和法,建立了茶叶气候品质评价模型。结果表明:2013年浙江省茶叶生长季茶叶气候品质表现为单峰型变化,气候品质指数在春季3—4月处于相对平缓高值区,指数2.2~2.8,等级1级;5月起开始逐渐下降,最小值出现在盛夏7月—8月中旬,指数0~0.4,等级4级;8月下旬开始逐渐上升,秋季指数0.8~1.6,等级2~3级;2013年浙江省茶叶气候品质空间分布具有区域性,春茶除少数高山地区外,大部地区指数2.2~3.0,等级1级;夏茶大部分地区指数0~0.8,等级3~4级;秋茶,品质指数0.6~1.8,等级2~3级;无论是时间上,还是空间上,茶叶气候品质等级评价与茶叶生产实际基本一致,表现为春茶1级,茶叶品质最优;秋茶其次,品质较优;夏茶品质最差。研究成果可为优化特色农业生产布局提供科学依据。     

区域气候模式与作物模型联接的影响评估模拟实验及不确定性分析

利用英国Hadley中心开发的区域气候模式RCMPRECIS(网格分辨率50km×50km),与经过田间试验资料和历史气候资料验证和校准过的CERES系列作物模式相结合,就区域气候模式与作物模式联接的影响评估方法及其不确定性进行了评估。结果表明,相对于大气环流模型来说,区域气候模式与作物模型的结合省去了随机天气发生器的中间环节,减小了不确定性产生的因素。在站点模拟上,该方法在平原地区的模拟效果较好,而山区的模拟效果较差,但如果能用实测天气数据对模拟的天气数据进行验证,模拟效果明显提高。在区域模拟上,该方法可以较好地体现出产量变化的空间分布规律,但由于空间数据的限制,模拟产量与实际产量的偏差较站点水平要大。     

气候变化与太湖蓝藻暴发的关系

对太湖区域40多年来气温、降水量、日照时数随时间变化的特征进行了分析,并对太湖蓝藻的爆发时间、次数、等级进行了统计,采用对比分析法对气候变化与太湖蓝藻暴发的关系进行了分析。结果表明:太湖区域1961—2007年总的气候倾向率,年平均气温为0.35℃.10a-1,年累计降水量为31.33mm.10a-1,年累计日照时数为-69.00h.10a-1;而突变点,气温在1989年,降水量在1979年,日照时数在1999年,在突变点年份后,气温升高、降水量增加和日照时数减少的趋势更加明显。2000—2007年气候变得异常,主要表现为气温上升速度加快,约为1961—2007年的3.7倍,5月和10月的这种气候倾向性更明显;降水量减少,比1961—2007年减少了178.10mm.10a-1,日照时数增加,比1961—2007年增加了244.23h.10a-1。气候变暖速度加快为太湖蓝藻的生长发育提供了热量条件;降水量减少,加速了太湖水质恶化,为蓝藻暴发提供了有利的水质环境条件;日照时数增多,充足的光照为蓝藻生长发育提供了优良的光合条件;温度偏高、降水量偏少、日照时数偏多的气候变化趋势对应太湖蓝藻暴发的次数也偏多,造成了太...     

小鼠大脑纹状体诱发多巴胺信号分析——Monte Carlo模拟

突触前释放的多巴胺以容积式释放（volume transmission）来传递多巴胺信号,而碳纤电极（carbon fiber electrode,CFE）所记录的胞外电化学信号是大量多巴胺分子氧化电流的平均统计结果。这些特征为使用Monte Carlo方法来直观而细致地描述多巴胺在胞外“自由行走”的行为提供了可能。作者尝试使用Monte Carlo建模的方法来研究动作电位（AP）刺激的频率对纹状体内多巴胺浓度（[DA]）变化的影响。结果显示,与实验记录多巴胺信号相比,在生理强度（低频≤20 Hz,或≤12个 APs高频 80 Hz）刺激模式下,基于单一囊泡库的突触模型可以较好地模拟实验结果。此外,作者还分析了大脑神经网络结构等对实验数据的影响。研究说明,Monte Carlo模拟为研究大脑内多巴胺信号的产生机制提供了一种有效的辅助研究方法。     

生物多样性与生态系统服务评估指标与方法

评估、模拟和预测全球生物多样性和生态系统服务的状态、趋势及其对人类福祉的影响,是当前生物多样性和生态系统服务研究领域的重要任务。指标和数据、模型和情景是推动生物多样性与生态系统服务评估研究理论建设和方法集成的重要工具。但是,目前对生物多样性和生态系统服务评估的指标体系和技术方法的综合对比研究相对缺乏。因而,系统评述了生物多样性和生态系统服务评估的概念框架、评估指标以及各类评估模型和方法的最新进展。生物多样性—生态系统功能—生态系统服务—人类福祉的级联框架是极具逻辑性的生物多样性和生态系统服务评估框架。现有的评估指标体系和模型方法还存在很多的问题和挑战,难以充分揭示生态系统服务的形成和影响机制、服务之间的联系和作用机理,有效地指导生态系统服务管理和决策制定。然而,这些评估指标和方法可为构建生物多样性与生态系统服务综合集成模型研究的框架提供重要的切入点。基于此,提出了生物多样性与生态系统服务综合集成模型研究的核心内容:i)目的:基于自然—社会综合特征的情景分析确定所解决的科学问题,输出生态系统服务管理和决策制定方案;ii)内容:尺度、生态系统服务类型、生物多样性的层次结构、组分间相互关系、驱动要素、多源数据的综合分析;iii)方法:对现有的各类模型和模型组合进行比较和不确定性分析,建立符合区域实际需求的生物多样性与生态系统服务综合制图模型库。在此基础上,建议我国应尽快发展适合中国区域特点的标准化指标体系和综合评估模型系统,定期对生物多样性和生态系统服务进行综合评估,掌握生物多样性和生态系统服务的变化趋势,提升我国在生物多样性和生态系统服务研究领域的国际地位和话语权。     

河西走廊不同产地‘赤霞珠’酿酒葡萄果实品质评价

为了确定河西走廊地区‘赤霞珠’酿酒葡萄核心品质指标,建立‘赤霞珠’酿酒葡萄品质综合评价模型。从张掖、武威、嘉峪关3个酿酒葡萄主产市的代表性果园采集6份‘赤霞珠’葡萄样品进行品质测定,通过主成分分析和聚类分析法确定‘赤霞珠’葡萄核心品质指标,运用层次分析法确定指标权重并建立‘赤霞珠’葡萄品质综合评价模型。结果表明:(1)不同产地‘赤霞珠’酿酒葡萄品质指标存在明显差异性,张掖市国风葡萄酒庄园的‘赤霞珠’葡萄果糖、蔗糖、草酸、柠檬酸含量均高于其他地区,且可溶性固形物、可溶性糖、总酚、苹果酸含量在各产地中也均保持在最高水平。(2)相关性分析发现,葡萄果实葡萄糖含量与可溶性固形物含量、果糖与可溶性糖含量之间呈极显著正相关,固酸比和糖酸比均与可滴定酸含量呈极显著负相关关系。(3)综合主成分分析、聚类分析和相关性分析结果,确定维生素C(Vc)、单宁、果糖和固酸比是‘赤霞珠’葡萄核心品质指标,应用层次分析法建立了‘赤霞珠’葡萄品质综合评价模型为Y=0.0960×Vc含量+0.1611×单宁含量+0.2771×果糖含量+0.4568×固酸比(各指标含量均经过标准化处理)。研究发现,河西走廊地区‘赤霞珠’葡萄果实品质最佳产地是张掖市,果实Vc、单宁、果糖和固酸比是‘赤霞珠’葡萄的核心品质指标,以其建立的评价模型可用于‘赤霞珠’葡萄品质的综合评价。     

松嫩平原潜在蒸散量的时空变化特征

利用松嫩平原及周边地区72个气象站1961—2003年逐日气象资料,应用Penman-Monteith方程计算潜在蒸散量,采用气候倾向率、Mann-Kendall突变检验、累积距平法,对松嫩平原地区潜在蒸散量变化进行定量分析,并应用ArcGIS软件的空间分析功能对研究区潜在蒸散量的空间分布特征进行分析.结果表明:1961—2003年,松嫩平原年均潜在蒸散量在330~860 mm,总体呈减小趋势,空间分布总体特征为西南高、四周低,呈环带状向西南方向增加;年潜在蒸散量的气候倾向率为-0.21 mm.a-1;年潜在蒸散量在1982年达最大值,形成突变点,而后下降,至1995年降至最低,此后呈增加趋势;春、夏、秋、冬季潜在蒸散量的气候倾向率分别为-0.19、0.01、-0.05、0.03 mm.a-1,表明春、秋季潜在蒸散量呈微弱减小趋势,夏、冬呈微弱增加趋势.     

基于东北区吉林省监测数据的土壤墒情综合诊断模型验证

综合诊断模型是土壤墒情监测、诊断与预报的新方法,它包括6个独立模型和基于水分来源数量对土壤含水量判断的一些逻辑关系,6个独立模型分别基于墒情监测数据与邻近气象站降水量之间的定量关系诊断或预报土壤含水量。本文应用吉林省4个县/市的6个墒情监测点的数据验证综合诊断模型在东北半干旱和半湿润地区的应用精度和适应性,建模使用2013—2014年的数据,模型验证使用2015年的数据。为了模型更好地应用于实际,本文对每个监测点的模型参数均进行了校正。结果表明:按监测点建模情况下,不同气候和下垫面条件下的模型和参数不同;模型在东北区吉林省半干旱和半湿润地区具有较好的适应性,验证合格率为88%以上;降水量少的监测点的模型预测合格率高。墒情综合诊断模型在吉林省半干旱和半湿润地区应用精度较高,为模型在该地区应用提供了研究案例。     

中高纬度地区TRMM卫星降雨数据的精度评价

卫星降雨产品在降雨空间格局分析中扮演着重要角色,其中TRMM 3B42（3B42）是重要的产品之一,具有适宜的空间和时间尺度,已成为生态、气候、水文模型的重要驱动因子.当前对3B42 V7新版本数据的精度和误差认识仍然有限,尤其缺少中高纬度地区的数据精度评价研究,制约其在生态、气候和水文等领域的应用.本文基于内蒙古自治区1998—2012年3B42 V7产品和53个气象站点数据,评估其在中高纬度地区的精度,揭示了各精度评价指标的空间分布特征及其影响因子.总体精度评价结果表明： 3B42在年、月、日尺度上均高估降雨量,且误差随时间尺度增大而增加,日降雨量的平均误差和平均绝对误差分别为-0.06和0.88 mm;降雨事件侦测能力表现良好,公正预兆评分达到0.23,但对降雨事件总频率存在微弱高估.数据精度受海拔和多年平均降雨量影响,随海拔升高,降雨绝对误差减小,降雨事件探测能力减弱,多年平均降雨量对数据精度的影响则相反.     

利用遥感数据优化物候模型时样本选择的新方法

植被物候模型是生态系统模型的重要组成部分, 其精度对准确地模拟陆面和大气之间的能量和物质交换具有重要意义。利用遥感获取空间物候信息并与气候数据进行耦合分析是在中亚干旱区等地面物候观测数据缺乏的地区构建物候模型的重要方法。为减小混合植被像元和气候数据资料的内在误差及二者在空间尺度的不匹配对物候模型构建产生的影响, 该研究提出一种在气象站点周围选取满足规定规则集的“代表植被类型像元”作为样本点的选择方法, 以代表植被类型像元的遥感物候数据和气象站点数据为基础, 结合经典物候模型和改进物候模型, 在粒子群优化算法支持下, 分别以独立的拟合与评价样本数据, 完成了荒漠草原植被与落叶阔叶林的模型拟合与评价。研究发现中亚干旱区荒漠草原植被的最优模型为温度-降水修正模型, 落叶阔叶林的最优模型为替代模型。通过此方法模型总体精度在8-10 d左右。结果表明此方法在气候数据和植物物候空间匹配方面有改进, 有助于提高物候模型精度。     

A new method of sample selections for optimizing phenology model based remote sensing data

 植被物候模型是生态系统模型的重要组成部分, 其精度对准确地模拟陆面和大气之间的能量和物质交换具有重要意义。利用遥感获取空间物候信息并与气候数据进行耦合分析是在中亚干旱区等地面物候观测数据缺乏的地区构建物候模型的重要方法。为减小混合植被像元和气候数据资料的内在误差及二者在空间尺度的不匹配对物候模型构建产生的影响, 该研究提出一种在气象站点周围选取满足规定规则集的“代表植被类型像元”作为样本点的选择方法, 以代表植被类型像元的遥感物候数据和气象站点数据为基础, 结合经典物候模型和改进物候模型, 在粒子群优化算法支持下, 分别以独立的拟合与评价样本数据, 完成了荒漠草原植被与落叶阔叶林的模型拟合与评价。研究发现中亚干旱区荒漠草原植被的最优模型为温度-降水修正模型, 落叶阔叶林的最优模型为替代模型。通过此方法模型总体精度在8–10 d左右。结果表明此方法在气候数据和植物物候空间匹配方面有改进, 有助于提高物候模型精度。     

浙江丘陵山地茶树生态气候的垂直层和茶叶生产

浙江是全国重点产茶省,而丘陵山地的茶叶产量占全省的大半,且是优质茶的主产地。在中国茶树气候区划中,浙江属气候适宜区。但实践表明,因地域和层域的生态气候的不同,茶叶产量和自然品质及经济效益迥然相异。本文就生态气候因子的优劣和适宜程度,运用综合评分法,试划了浙江丘陵山地茶树生态气候的垂直层,分析了其与茶叶生产的关系。一、影响浙江丘陵山地茶叶生产的主要生态气候因子