基于辐热积法模拟烤烟叶面积与烟叶干物质产量

烟叶叶面积增长与干物质累积是烤烟产量形成的主要部分,对品质的形成也有影响。本研究根据气温和光照对烤烟叶片生长和干物质累积的影响,基于辐热积理论建立了适用于不同烟区的烤烟叶面积模型和干物质累积模型,分别使用独立的试验数据建模及对模型进行检验,再通过多年次烟叶干重试验数据对模型进行检验。结果表明,与传统的预测方法相比,用辐热积模型获得的叶面积模拟值与实测值间1:1线的决定系数（R2）和RMSE值为0.9634和0.1653 m2/株,预测精度比SLA法和GDD法分别提高了93%和82%。模型对叶干重模拟的RMSE值为27.1 g/m2,用历年玉溪试验数据检验的RE值为24.5%,说明模型的拟合度和可靠性较好。本研究所建立的模型能够利用气温、日照等常规气象观测数据,动态预测烤烟叶面积增长和干物质累积,且模型参数少,符合度好,实用性强,可以为烤烟生产中的产量预测提供理论依据和决策支持。     

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.     

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.     

植被叶面积指数遥感监测模型

叶面积指数是植被定量遥感的重要参数,区域的时序列叶面积指数揭示了区域生态的演化过程,反演方法上主要是通过植被指数建立相关模型实现的,对于不同地区或不同气候带而言,模型的通用性以及各种植被指数在模型中的灵敏度都需做进一步的探讨。以江苏省宜兴市作为研究区,采用2002年8月22日获得的Landsat-5TM图像数据和2003年8月23～26日采用LAI-2000进行的野外实测植被叶面积指数(LAI)数据,分别探讨了植被指数(VI)与LAI的一元、多元线性回归模型和非线性回归模型,其中的非线性回归模型包括对数、指数、乘幂和多项式回归模型。结果表明,VI与LAI之间的最佳回归模型为多元线性回归模型,R2达0.864;采用逐步选择剔除法,遴选出了用于回归模型的植被指数为RVI、PVI、SAVIL=0.35、MSAVI、ARVIγ=1、ARVIγ=0.5和SARVI。经模型LAI=-ln((VI-VI∞)/(VIg-VI∞))/KVI检验,预测值(y)与实测值(x)的拟合度较好y=0.5345x 1.3304,R2为0.7379。RVI与LAI的三次多项式回归模型也较好,R2为0.7806。再次为RVI与LAI的一元线性回归模型,R2为0.7726,比值植被指数RVI在反演叶面积指数模型中具有较高的灵敏度。     

基于PROSAIL模型的水稻田缨帽三角-叶面积指数模型及其应用

缨帽三角(tasseled cap triangle,TCT)-叶面积指数(leaf area index,LAI)等值线模型是一种反映植被叶面积指数等值线在红光(Red)-近红外(NIR)波段反射率组成的光谱空间中分布规律的模型,在此基础上建立LAI遥感反演模型比常用的统计关系模型更加精确.本文利用水稻田实测数据,验证了PROSAIL模型对水稻冠层反射率模拟的适用性,并对模型的输入参数进行率定,最终确定了PROSAIL模型模拟水稻冠层反射率的输入参数的取值范围.在此基础上构建了水稻田TCT-LAI等值线模型,建立了LAI遥感反演所需的查找表,将其分别用于Landsat 8和WorldView 3数据进行水稻田LAI反演.结果表明: 利用基于TCT-LAI等值线模型建立查找表反演的LAI与实测LAI具有良好的线性相关关系,R²=0.76,RMSE=0.47;与Landsat 8的LAI反演结果相比,WorldView 3反演的LAI值域范围更大,数据分布更离散.将Landsat 8、WorldView 3反射率数据重采样至1 km后进行LAI反演, MODIS LAI 产品的反演结果存在明显低估现象.     

基于叶面积与冠层辐射的果树蒸腾预测模型

为了揭示特色经济果树叶面积、冠层辐射与其蒸腾的关系,采用液流技术连续监测了北京昌平北流果园试验地15年生杏树(Prunus armenica L.)、16年生樱桃(Prunus avium L.)5～7月份蒸腾动态变化,同步监测了气象与土壤水分数据.引入代表土壤、气象等环境因素的时间特征参数(K),代表不同果树吸收能量差异的叶面积(LA)与表示参照作用的参考蒸腾量(T0),采用双系数方法建立了蒸腾预测模型(T=K·LA·T0).通过叶面积、净辐射与蒸腾的相关分析,确立了5、6、7月份的时间特征参数分别为0.14、0.09、0.06.通过与仅考虑辐射的一元回归方程比较分析,提出的模型精度显著提高,5、6、7月份的R2(0 9、0 85、0.75)提高1倍,RMSE(2.50、1.92、1.57),ARD(12.51%、20.76%、19.62%)则是后者的1/2.进一步采用Priestley-Taylor(PT)计算值作为参考蒸腾量,利用本模型计算了 3个月2种果树共177d蒸腾量.将其与液流法实测蒸腾量进行拟合,得到回归方程y=1.01x(R2=0.92).可见本模型精度高,形式简单,便于应用.     

基于分类知识利用神经网络反演叶面积指数

叶面积指数（LAI,Leaf Area Index）是陆面过程中一个十分重要的输入参数,其遥感反演方法研究一直是国内外遥感应用研究的热点问题。基于统计的遥感反演方法由于缺乏物理基础,其可靠性和普适性差。基于物理的冠层反射模型的LAI反演方法克服了上述弊端,但是由于反演过程是病态的,模型反演结果一般不唯一。神经网络算法的介入可在一定程度上改善这一问题,但是模型反演的病态问题至今仍无法很好地解决。在PROSAIL模型敏感性分析的基础上提出了一种基于影像分类的神经网络反演方法,引进了土壤反射指数用于替代原模型中难以确定的土壤背景反射参数,分别针对不同植被类型建立各自的神经网络,对经过大气纠正后的Landsat ETM＋影像进行了模拟实验并同野外实测LAI数据进行比较。结果表明,对于LAI小于3的植被区该方法的反演精度比较可靠,而LAI大于3的植被区,反演的LAI偏小,原因归结为密植被的冠层反射在LAI大于3以后趋于饱和而无法敏感地表征LAI的变化所导致的。     

基于叶面积指数改进的直角双曲线模型在玉米农田生态系统中的应用

一般认为,生态系统的总初级生产力(GPP)对光合有效辐射(LAI)的响应曲线可以用直角双曲线来描述.研究表明,在不同的生长季进行模拟,模拟的直角双曲线的两个参数Amax和α值不同.为消除模型参数季节变化对模拟结果的影响,直角双曲线模型通常应用于较短的时间尺度(如半月、10d或5d),然而,这种在较短的时间尺度上进行模拟的方法过于繁琐,并且当通量数据缺失过多时,在短的时间模拟窗口上,少量的数据不足以拟合直角双曲线模型.在这种情况下,无法利用直角双曲线模型对生态系统的GPP进行准确的模拟,或者对缺失的碳通量数据进行插补.以玉米农田生态系统为例,旨在阐明生态系统的环境因子和生物因子在不同生长季对直角双曲线模型中两个参数Amax和α值的影响.结果表明,Amax与LAI具有显著的直线关系:Amax=a LAI+b(a=0.64,b=0.15,R=0.74,P=0.002).据此我们对直角双曲线模型进行了改进,用以预测半小时尺度的玉米农田生态系统GPP.与未改进的直角双曲线模型进行比较,在整个生长季进行模拟,改进的直角双曲线模型明显提高了模拟的精度;当在较短的时间窗口上进行模拟(半月时间尺度),改进的直角双曲线模型与之有着相似的精度.利用改进的双曲线模型不仅可以非常简捷地对生态系统GPP进行模拟,而且可以解释直角双曲线模型参数Amax值的连续变化,尤其是,当涡相关观测数据大量缺失时,可以很方便并且较为准确地插补缺失数据.     

土壤水分对温室嫁接和非嫁接黄瓜生长与生理特性的影响

观测了黄瓜生长动态与生理特性对土壤水分状况的反应。结果表明,日光温室嫁接与未嫁接黄瓜分别在土壤相对含水量70％和80％时株高,叶面积和产量增长最快,土壤水分过高与过低均不利于黄瓜的生长;随土壤含水量降低;叶片光合速率,气孔导度,水势与根系活力的下降。     

基于辐射传输模型的高光谱植被指数与叶绿素浓度及叶面积指数的线性关系改进

高光谱植被指数以其特有的精细光谱特征,能够获得非常细微的植被生理状况和环境胁迫差异,因而使遥感技术在精细农业中的应用.尤其是在叶绿素浓度和叶面积指数的反演上面有着广阔的应用前景.然而,现有的植被指数往往和这2个参数呈非线性关系,且只对某一区间的数值敏感,无法适用于其它植被覆盖程度的研究.为了寻找合适的波段位置以改善植被指数与叶绿素浓度和叶面积指数的线性关系,去除饱和区域,进而提高这2个参数的实际估算精度,该文选取了叶绿素浓度和叶面积指数,以辐射传输模型PROSPECT和SAIL为基础,模拟了这2个参数变化对3类高光谱植被指数(归一化植被指数(NDVI)、优化的简单比值指数(MSR)和优化的叶绿素吸收率指数(MCARI))的影响.叶绿素浓度变化敏感性分析结果表明,对这3类植被指数而言,750 nm和705 nm的叶片反射率更适合实际的叶绿素浓度反演.以750 nm和705 nm代替800 nm/700 nm和670 nm成功地提高了3类植被指数与叶绿素浓度的线性相关程度,其中MCARI705和叶绿素浓度基本呈线性关系.叶面积指数变化敏感性分析I口j样显示,以750 nm和705 nm组成的植被指数能够获取更可靠的叶面积指数信息,尤其对于高植被覆盖区域.其中MCARI705能较好地降低随叶面积指数变化的饱和程度,相比其它植被指数,当叶面积指数大于8时,MCARI705才出现明显的饱和.由于冠层的尺度效应,波段位置的选择对植被指数与叶面积指数线性关系的改善不及对叶绿素浓度明显.     

南方现代化温室黄瓜冬季蒸腾测量与模拟研究

 温室作物蒸腾直接影响到温室内空气温湿度,是进行温室温度和湿度优化调控所必需的信息。通过冬季温室小气候和蒸腾速率与气孔阻力的实验观测,分析了冬季南方温室黄瓜(Cucumis sativus)蒸腾速率的变化特征及其与温室小气候要素之间的定量关系,确定了南方现代温室冬季黄瓜冠层阻力rc和边界层动力学阻力ra的特征值和作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例,并采用Penman-Monteith方法模拟计算了冬季温室内黄瓜作物蒸腾速率。结果表明,冬季温室内作物蒸腾速率的日变化趋势与净辐射的日变化基本一致,在正午达一天中的最大值。而空气饱和水汽压差（VPD）的日最大值则基本出现在午后1～2 h。在我国南方温室冬季高湿的环境下（VPD<2 kPa）,作物蒸腾速率日变化主要取决于太阳辐射日变化。冠层上方的净辐射和VPD及作物冠层蒸腾速率日最大值分别在350 W·m－2、2.0 kPa和200 W·m－2以下。冬季温室作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例为46%。冬季黄瓜作物的rc和ra特征值分别为100 s·m-1和600 s·m-1。采用实际变化的rc与ra值和rc与ra的特征值计算的作物蒸腾速率和累积蒸腾量均与实测值基本一致。作物蒸腾消耗的潜热占到达冠层上方的净辐射的比例及rc和ra特征值的确定为研制基于作物蒸腾模型的温室环境和肥水灌溉的优化控制系统奠定了基础。但研究所确定的这些特征值在其它地区和其它类型温室是否适用,尚需进一步的实验资料来证明。     

按单叶叶面积估测法评估蒿柳（Salix viminalis L．）第一生长季整株叶面积

本文在蒿柳（ＳａｌｉｘｖｉｍｉｎａｌｉｓＬ．）单叶叶面积（ＡＬ）估测的基础上预测枝条水平上的叶面积．ＡＬ与叶特征度量叶长（Ｌ）、宽（Ｗ）、Ｌ２、Ｗ２、乘积（ＬＷ）,叶干重（ＷＬ）之间相关性分析表明,尽管大多数相关关系本质上为非线性,但线性（Ｙ＝ｂ×Ｘ）和非线性指数方程（Ｙ＝ｂ×Ｘｃ）均有较高的复相关系数ｒ２和较好的预测能力,且以ＬＷ最好。ＡＬ估测方程的建立必须考虑植物生长阶段、枝类型及叶片着生的相对高度的影响．椭圆和抛物面的组合能成功地拟合叶片形状,反映叶形变化和较准确的计算单叶面积．以主技基径Ｄ,枝长Ｈ,Ｄ２Ｈ以及主枝上的叶片数与基径的乘积（ＮＬ·Ｄ）为独立交量来估测主枝叶面积（Ａｐ）的非线性方程好于线性方程,但方程的估计精度因腋生枝的萌生而受影响．腋生枝数与主枝基径的乘积组合（ＮＳＳ·Ｄ）、腋生枝干重（ＷＳ）的非线性方程可用于估测胶生枝叶面积（Ａｓ）,枝水平上叶面积的估测方程都因植物生长阶段的不同而有差异．     

竹叶眼子菜(POTAMOGETON MALAIANUS MIQ.)叶面积测定及与栽培密度的关系初探

通过人为控制种群密度的栽培实验 ,用叶特征度量估测单叶叶面积 ( AL)、用茎特征度量估测整株叶面积 ( AS) ,分析不同栽培密度对叶面积测定的影响。结果表明 :( 1 )叶长×叶宽 ( L× W)与单叶叶面积相关性最大 ;茎长×茎上叶片数 ( LS× NL)测定整株叶面积较为适宜。 ( 2 )随着栽培密度增大 ,叶片相对变长变窄 ,比叶面积则增加 ,平均整株叶面积相应减小。( 3)不同的栽培密度对叶片形状有明显影响 ,反映在不同密度处理条件下叶片的几何拟合图形不同。     

千烟洲针叶林的比叶面积及叶面积指数

根据实测数据计算了湿地松(Pinus elliotii)、马尾松(P. massoniana) 和杉木(Cunninghamia lanceolata)不同年龄、不同类型叶片的生物量和比叶面积,并结合样地调查数据和相对生长方程计算了中国科学院千烟洲试验站20年生湿地松林、马尾松林、杉木林和针叶混交林的叶面积指数。根据拟合结果,选择如下方程计算3个树种的叶生物量:湿地松W=12.074 1D^{2.151 5}、马尾松W=6.972 7D^{2.197 3}和杉木W=5.261 9D^{2.302 7}。湿地松林的叶生物量(0.822 kg·m^-2)最大,其次为针叶混交林(0.679 kg·m^-2),马尾松林和杉木林相差不大(分别为林0.528和0.572 kg·m^-2)。不同树种、不同年龄、不同类型叶片的比叶面积比较发现,新叶的比叶面积大于老叶,三针一束叶的比叶面积略大于两针一束叶,马尾松的平均半比表面积(8.62 m²·kg^-1)大于湿地松(6.04 m²·kg^-1)和杉木(7.91 m²·kg^-1)。胸径与单木叶片半表面积之间的经验方程为:湿地松LA=0.073D^{2.151 5}、马尾松LA=0.060D^{2.197 3}和杉木LA=0.042D^{2.302 7}。据此计算湿地松林的叶面积指数为5.03,马尾松林和杉木林为4.31,针叶混交林为4.77,该结果比利用CI-110植被冠层数字图像仪测得的结果偏大。     

马尾松林叶面积指数动态变化的遥感监测研究

本文以浙江省江山市的马尾松幼龄林为试材,测定了各种马尾松林分的叶面积指数,并获取了同期的陆地卫星ＴＭ数据,分析和比较了几种常用的植被指数同林分叶面积指数的关系,总结得出利用航天遥感技术完全可以监测单层林分叶面积指数的动态变化过程,只是当林分的叶面积指数大于６．０时,其监测的灵敏度大为降低。虽然这一研究结果仍是初步的,但这一定量指标的出现,使人们更加深刻地了解到遥感技术以其宏观性强、快速客观准确反映地表森林分布的优势,具有广泛用于森林生态系统和森林质量动态监测研究的巨大潜力。     

农桐间作系统辐射传输对农作物产量和品质的影响

农桐间作系统中泡酮对小麦产量的影响主要是千粒重,对其它产量组分影响不大,小麦产量灵：距树行越近,产量越低;与对照相比,５ｍ处减产２．１％,２．０ｍ处减产３．７％,树行处减产１５．６％,在严重遮荫期,当ＰＡＲ减少率大于１７．０％和４．０％时,分别开始影响小麦产量和千粒重。泡酮对小麦产量的显著影响距树行５ｍ以内,对千粒重的显著影响范围则延伸到距树行１０ｍ以内,农桐间作不同结构对夏物（小麦）产量的影响表     

暖温带地区3种森林群落叶面积指数和林冠开阔度的季节动态

以辽东栎(Quercus liaotungensis)为主的落叶阔叶林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林和油松(Pinus tabulaeformis)林是暖温带林区具有代表性的森林群落类型。该研究应用国内外流行的半球图方法,通过对这3种森林群落叶面积指数和林冠开阔度的测定和综合比较,分析了叶面积指数和林冠开阔度的季节动态,揭示了暖温带地区不同类型森林群落叶面积指数和林冠开阔度的特征。研究结果表明,落叶阔叶林(优势种为辽东栎、棘皮桦(Betula dahurica)和五角枫(Acer mono))和华北落叶松林两种落叶森林群落的叶面积指数值均随生长季的到来而呈现增长的趋势,最大值出现在8月;林冠开阔度值随着生长季的到来而下降,最大值出现在11月。落叶阔叶林的叶面积指数和林冠开阔度的季节动态较之华北落叶松林明显。油松是常绿树种,其群落叶面积指数和林冠开阔度的变化程度均不明显,但林冠开阔度的变化趋势也是与叶面积指数的变化趋势相反。通过计算得出叶面积指数和林冠开阔度相关显著,并且呈现指数回归的关系。此研究结果为以遥感途径获取暖温带地区叶面积指数提供了地面校正依据,为研究该地区植被林冠的异质性及其造成的影响,以及进一步对该地区林分、景观和区域尺度上碳、水分和通量等方面的模拟提供了基础数据。     

CO2浓度倍增对10种禾本科植物叶片形态结构的影响

在CO_2正常浓度(350μL/L)和倍增(700μL/L)条件下,对小麦(Triticum aestivum L.)、半野生小麦(T.aestivum ssp.tibeticum)、大麦(Hordeum vulgare L.)、野大麦(H.brevisubulatum(Trin.)Link)、水稻(Oryza sativa L.)、野生稻(O.meyeriana subsp.granulata)、谷子(Setaria italica(L.)Beauv)、狗尾草(S.viridis (L.)Beauv)、高粱(Sorghum vulgare Pers.)和玉米(Zea mays L.)等10种禾本科植物幼苗期叶的形态结构进行比较研究。结果表明,在CO_2浓度倍增条件下,除野大麦和玉米外,其它几种禾本科植物的叶片厚度普遍增加;表皮细胞密度下降(野大麦和谷子的远轴面除外)。其中C_3种类的平均气孔密度和气孔指数下降,C_4种类则呈相反趋势。在CO_2浓度倍增条件下,栽培种类表皮细胞密度和维管束鞘细胞中的叶绿体数明显增加,野生种类则呈相反趋势。气孔密度与气孔指数基本呈正相关。     

叶龄及树冠不同部位光强对黄花梨光合速率的影响

笔者以黄花梨为试材,研究了叶龄及树冠不同部位光强对其光合速率的影响。结果表明:黄花梨叶片在展叶后约11天即有少量光合产物输出,25天时,单叶净光合速率接近最大值;密植梨树高光合叶幕厚度约125cm左右。