粤西及相邻地区太阳总辐射、光合有效辐射能量和光量子通量时空分布

应用普适全国的计算太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量模型,系统地研究了粤西的高要、封开和临近地区梧州的太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量的年总量、月总量以及相应的年平均日总量和日平均日总量。结果表明,太阳辐射、光合有效辐射和光量子通量的年变化有相似的规律;而地区变化有以下特点：梧州和封开明显类似,而高要与上两地差异稍大。     

玉米群体内太阳光辐射垂直分布规律研究

在实验观测的基础上,对玉米群体内总辐射、光合有效辐射(光量子通量)随高度以及叶面积指数的变化规律进行了分析探讨,结果显示,在玉米群体的顶部和底部,叶面积指数较小,而在中部和中上部,叶面积指数较大,在140～200 cm的高度层内,叶面积指数约占群体叶面积指数总量的53%以上.在160～180 cm的高度内叶面积指数出现峰值;太阳光辐射在玉米群体内垂直分布随高度的减小而减少,表现为“S“型变化曲线;太阳辐射透过率在不同高度层上随叶面积指数的增加而减小,表现为指数关系,即Rt=Ae -BLAI.     

张掖灌区玉米农田生态系统CO_2通量的变化规律和环境响应

采用涡动相关法对张掖灌区玉米农田生态系统生长季(6—9月)CO2通量进行了连续观测,分析了玉米农田生态系统CO2通量变化特征及其对环境的响应。结果表明:CO2通量具有明显的日变化特征,白天以碳吸收为主,夜间以碳排放为主,CO2吸收的最大值出现在灌浆期,峰值为-1.426 mg·m-2·s-1;农田生态系统在4个生育期均表现为碳吸收,但吸收CO2能力存在显著差异,日吸收总量灌浆期拔节期成熟期苗期。利用Michaelis-Menten方程和指数曲线拟合方法,分别分析了光合有效辐射对白天CO2通量的影响,及温度对夜间生态系统呼吸的影响。结果表明:白天CO2吸收强度随着光合有效辐射的增大而增大,在低光阶段,光照是控制光合作用的主导因子,之后随着光合有效辐射的增大,净吸收量增加减缓;玉米的光量子利用效率变化范围为0.00098～0.0022 mg·μmol-1。夜间生态系统呼吸与温度呈显著的指数关系,不同生育期的主导因子不同,苗期土壤温度是主导因子,其余生育期气温是主导因子。     

南京地区太阳辐射资源量子年总量的理论计算

为了从量子角度探讨南京地区的太阳辐射资源,在理想大气条件下对2008年南京地区的光合有效辐射波段的量子辐射进行了计算.在2008年的366天中每隔20分钟计算一次量子照度,然后通过累积计算得到太阳直接辐射年总量.应用相关公式,计算出了散射辐射年总量,总辐射年总量和光合有效辐射年总量.经过与一些相关资料的对比分析,认为计算结果正确合理.     

引种植物定植区近地层光合有效辐射特征

为了探讨西双版纳热带植物园引种植物主要定植区近地层的光合有效辐射特征及其变化规律,利用2008—2009年不同季节的小气候观测资料,分析了西双版纳热带植物园引种植物主要定植区近地层的光合有效辐射的季节和日变化特征。结果表明:西双版纳热带植物园区域的光合有效辐射具有明显的日变化和季节差异,雨季最强,旷地的光合有效辐射日总量可达406.6mol·m-2·d-1,雾凉季最弱,旷地光合有效辐射日总量为236.0mol·m-2·d-1;由于受高大树木遮蔽的影响,在沟谷林、龙脑香林和树木园的光合有效辐射数值较低;受太阳高度角变化和林冠林隙的影响,在雨季近地层光合有效辐射会出现突跃现象。各引种植物定植区近地层的光合有效辐射的数值也不同,存在地域差异和季节差异。在具有高大树木、遮蔽较大的定植区,近地层光合有效辐射的数值较小;而遮蔽较小的定植区,情况则反之,近地层光合有效辐射的季节差异与旷地相似,雨季较大,雾凉季较小。在具有高大树木、遮蔽较大的定植区,近地层光合有效辐射与旷地的比值较小,不足旷地的10%,其中在具有多层多种森林群落结构的沟谷林,其最小比值(雾凉季)仅为1.6%;而遮蔽较小的定植区比值较大(>55%)在干热季其数...     

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%。     

Modelling the effects of changes in solar radiation on gross primary production in subtropical evergreen needle-leaf plantations

太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO₂具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系, 结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据, 模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明: 千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%, 太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化; 太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同, 2003、2004和2005年太阳辐射分别变化-5.44%、-1.83%和6.26%, 可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值; 在季节上, 太阳辐射的增加会导致5-6月GPP上升, 7-9月GPP下降, 使年GPP变化程度降低; 在天尺度上, 晴空指数在0.43时, 太阳辐射变化对GPP的影响最小。     

典型森林生态系统总辐射和光合有效辐射长期观测中的仪器性能衰变和数据校正

利用中国通量网( ChinaFLUX)4个森林台站(长白山、千烟洲、鼎湖山和西双版纳)2003-2008年总辐射和光合有效辐射(PAR)观测资料,研究了CNR1总辐射表和Li-190SB光量子仪在长期观测中可能出现的不确定性和仪器性能变化等问题.结果表明:98％以上的CNR1总辐射观测精度满足技术标准,但在西双版纳站,CNR1观测的总辐射(QCNR1)比高精度短波辐射仪CM11观测的总辐射(QCM11)平均低7％;虽然温度对CNR1观测的总辐射有一定影响,但其影响大都在仪器允许的精度范围内,在西双版纳站,CNR1除了受温度影响外,还受到热带雨林特有的季节性雾的影响;通过分析光合有效辐射数据(特别是其与总辐射比值)的长期变化发现,光量子仪Li-190SB的性能衰减较明显,平均年衰减率达4％左右,为了校正PAR仪器性能衰减产生的系统误差,本文尝试给出了PAR的后期补偿校正方法,该方法可基本消除由于野外长期使用所造成的Li-190SB性能衰减.     

太阳辐射变化对亚热带人工常绿针叶林总初级生产力影响的模拟分析

太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO₂具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系, 结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据, 模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明: 千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%, 太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化; 太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同, 2003、2004和2005年太阳辐射分别变化-5.44%、-1.83%和6.26%, 可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值; 在季节上, 太阳辐射的增加会导致5-6月GPP上升, 7-9月GPP下降, 使年GPP变化程度降低; 在天尺度上, 晴空指数在0.43时, 太阳辐射变化对GPP的影响最小。     

帽峰山常绿阔叶林辐射通量特征

常绿阔叶林作为南亚热带气候条件下森林的典型代表,在森林辐射研究中扮演着重要的角色.基于广州帽峰山常绿阔叶林1 a的辐射观测数据,分析了其时序变化和分配等规律.结果表明:太阳总辐射(K ↓)、反射辐射(K↑)和净辐射(Rn)通量日变化呈典型的单峰曲线,大气逆辐射(L↓)、森林长波辐射(L↑)呈余弦曲线,长波有效辐射(Ln)呈波浪形.各辐射总量均为雨季大于旱季,Ln除外;帽峰山常绿阔叶林K ↓年总量为4201.22 MJ/m2,Rn、K↑和Ln占其比例分别为63％、11％和26％.Rn通量分配率日变化呈倒“U”型曲线,Ln和K↑呈“U”型曲线.林冠上光合有效辐射(PARa)日平均值旱季小于雨季,林冠下(PARb)则相反;PARa变异系数旱雨季均小于PARb;PARa日变化呈典型的单峰曲线,PARb整体和PARa一致,仅在中午时刻出现微弱双峰.PAR透射率日峰值出现时间范围与K↓基本一致,尤其是在雨季,PAR透射率日平均值雨季大于旱季.帽峰山常绿阔叶林PAR/K↓比率为20％左右.     

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.     

西藏高原田间冬小麦旗叶光合作用研究

 西藏高原冬小麦旗叶光合速率日变化曲线为平坦或单峰型,没有明显“午睡”现象。净光合速率日最高值可与平原接近。光合日总量最高值出现在灌浆中期,其值比平原低4％～34％。净光合速率达20μmolCO2·m-2·s-1以上的环境因子组合是光合有效辐射光量子通量密度2000μmol·m-2·s-1以上,气温25～29℃,近地层大气CO2密度0.41mg·dm-3以上,0cm地温18～23℃、5cm地温15～19℃。这样的因子组合在高原同时满足的机率不高,由于CO2浓度与光温因子高值出现时间不同步,更由于CO2密度比内陆平原低1/3,严重制约了光合日总量值,高原冬小麦旗叶光合作用的特点是净光合速率日最高值可与平原接近,但光合日总量却明显低于平原。     

西双版纳热带季节雨林晴天CO2交换的日变化和季节变化特征

应用2003年11月-2004年10月晴好天气涡度相关通量观测资料,对西双版纳热带季节雨林CO2交换的日变化和季节变化进行分析。结果表明：雾凉季、干热季和雨季的净生态系统CO2交换（NEE）均呈现出单峰型曲线的日变化趋势,昼间其变化规律较强,夜间呈波动状态。昼间NEE（取绝对值）雾凉季和雨季均显著大于干热季;夜间NEE雨季显著大于干热季,而干热季显著大于雾凉季。光合有效辐射是影响NEE日变化的主要因素,但不是造成季节差异的主要因素;饱和水汽压差和气温对NEE的季节差异有较大贡献。另外,应用Michaelis-Menten模型对昼间不同饱和水汽压差和气温下NEE对光合有效辐射的响应进行分析,结果表明：各季节较高饱和水汽压差下的表观最大光合速率（Pmax）、表观暗呼吸速率（Re）比较低饱和水汽压差下的Pmax、Re大,而表观光量子产额（α）则相反。各季节较高气温下的Re比较低气温下的Re大;雾凉季气温的差异对Pmax和α的影响较小;干热季和雨季较高气温下的α较小。     

长白山阔叶红松林太阳辐射分光谱特征

根据对林冠上方和林下太阳辐射的观测及气象站资料,分析了长白山阔叶红松林太阳辐射分光谱特征。结果表明,长白山阔叶红松林区太阳总辐射、直接辐射、散射辐射的光合有效辐射系数有一定的日变化和年变化,年平均值分别为０．４６、０．４３、０．５６。阔叶红松林中不同树种的单叶对于太阳总辐射的反射率、透射率、吸收率的平均值分别为２７．０％、２３．４％、４９．６％。单叶的分光谱反射、透射和吸收的特点是,单叶对紫外辐射     

黄山松群落林隙光能效应与黄山松的更新

研究安徽黄山海拔１４００～１６００ｍ垂直带自草甸发育的黄山松林分的林隙,采用林隙周边树木年轮生长序列分析方法来推测林隙形成的时间,结果表明林隙形成与更新发生的时间基本相近。通过对林隙太阳辐射日变化的动态观测,建立了林隙中不同接受辐射总量及光合有效辐射与林冠空隙面积、扩展林隙面积、扩展林隙上方树冠郁闭状况的相关模型。结果表明,在观测时间段内,林隙中心点的总辐射量与光合有效辐射分别为全光照条件的９０％     

钝顶螺旋藻形态、生长及光合作用对不同波段太阳辐射的响应

为探讨中不同波段的光合有效辐射对钝顶螺旋藻(Arthrospira platensis)形态、生长及光合作用的影响,实验将钝顶螺旋藻D-0083藻液转入带塞的石英管中, 石英管水平置于阳光下并在其上覆盖不同的截止型和带通型滤光片, 以使藻丝接受不同波段的太阳辐射; 并检测其生长、形态与光合活动的变化。结果发现: 所有波段 (320500、395700、510700和610700 nm) 光合有效辐射下的藻丝均螺旋变紧且生物量增加。其中以包含少量紫外辐射A (Ultraviolet-A)的蓝光波段 (320500 nm)和红光波段(600700 nm) 对藻丝形态变化、生长及光合速率的诱发效率较高。在320500、395700、510700和 610700 nm波段上的单位能量光照引起钝顶螺旋藻螺距变化的效率分别为0.070、0.015、0.021、0.045 m/(Wm2)。 波段320500 nm虽然会轻微抑制钝顶螺旋藻D-0083的有效光化学效率(Fv'/Fm')、电子传递速率(ETR)和藻蓝蛋白的荧光发射, 但是却能够有效诱导其藻丝变紧促进生长。此外, 钝顶螺旋藻D-0083的藻丝变紧程度、比生长速率变化与不同波段太阳辐射下藻丝体的光合性能相一致。该研究表明任何波段的光合有效辐射都能使螺旋藻藻丝螺旋变紧并引发生长和光合作用, 其中以蓝光和红光的效率最高。     

阳光紫外辐射对褐藻羊栖菜生长和光合作用的影响

为探讨经济褐藻羊栖菜对阳光紫外辐射变化的响应,我们在全波段阳光辐射(280－700 nm),去除UV-B辐射(320－700 nm)以及光合有效辐射PAR (400－700 nm)三种辐射条件下对其进行培养,测定了其光合作用与生长的变化。羊栖菜的生长是通过每两天测量一次藻体的湿重来测定的,光合放氧是用Clark型氧电极测定的,为了测定藻体叶绿素a和紫外吸收物质的含量,从250 nm到750 nm对羊栖菜的甲醇提取液进行扫描,叶绿素a的浓度用Porra的公式计算,紫外吸收物质的计算是根据Dunlap的方法先计算紫外吸收物质和叶绿素a的比率,然后乘以每单位藻体叶绿素a的含量。结果表明,当藻体接收较多的日辐射量时有较高的相对生长速率,当滤除UVR后,较高的太阳辐射也导致了较高的光合放氧。然而太阳紫外辐射能够抑制藻体的光合放氧和生长速率,降低叶绿素a的浓度,并且这种抑制作用随着辐射水平的升高而增强。此外,阳光紫外辐射也诱导产生了一定量的紫外吸收物质,但并不足以抵抗紫外辐射对藻体的伤害作用。     

Characteristics of water and carbon fluxes during growing season in three typical arid ecosystems in central Asia

亚洲中部干旱区地处欧亚大陆腹地, 干旱少雨, 生态环境十分脆弱, 研究该地区大气与地表之间的能量和物质交换对干旱区水资源利用和生态环境保护具有重要意义。该文分析了亚洲中部干旱区荒漠与草地生态系统能量、水汽和CO₂通量的日变化及季节变化特征, 探究了水汽和CO₂通量对主要环境因子的响应。通过分析亚洲中部干旱区3个站点的涡度相关资料发现: 亚洲中部干旱区荒漠和草地生态系统在生长季(4-10月)能量、水汽通量、净CO₂通量和总初级生产力的日变化呈“单峰型”, 而荒漠生态系统呼吸日变化相对稳定; 草地生态系统白天的潜热通量占净辐射通量的比例明显高于荒漠生态系统; 草地生态系统在5-8月呈现较强的碳汇, 而荒漠生态系统表现为弱碳汇。亚洲中部干旱区草地和荒漠生态系统水汽通量和总初级生产力对降水、净辐射通量或光合有效辐射、饱和水汽压差、气温均表现出明显的敏感性。     

亚洲中部干旱区3个典型生态系统生长季水碳通量特征

亚洲中部干旱区地处欧亚大陆腹地, 干旱少雨, 生态环境十分脆弱, 研究该地区大气与地表之间的能量和物质交换对干旱区水资源利用和生态环境保护具有重要意义。该文分析了亚洲中部干旱区荒漠与草地生态系统能量、水汽和CO₂通量的日变化及季节变化特征, 探究了水汽和CO₂通量对主要环境因子的响应。通过分析亚洲中部干旱区3个站点的涡度相关资料发现: 亚洲中部干旱区荒漠和草地生态系统在生长季(4-10月)能量、水汽通量、净CO₂通量和总初级生产力的日变化呈“单峰型”, 而荒漠生态系统呼吸日变化相对稳定; 草地生态系统白天的潜热通量占净辐射通量的比例明显高于荒漠生态系统; 草地生态系统在5-8月呈现较强的碳汇, 而荒漠生态系统表现为弱碳汇。亚洲中部干旱区草地和荒漠生态系统水汽通量和总初级生产力对降水、净辐射通量或光合有效辐射、饱和水汽压差、气温均表现出明显的敏感性。     

基于遥感的植被吸收光合有效辐射估算

植被吸收光合有效辐射（APAR）是指植物实际所吸收的光合有效辐射,是评价植被光合潜力和潜在产量等研究的重要参考指标。基于CASA模型,利用土地利用图和MODIS NDVI 数据,以及改进的日照百分比经验统计公式,研究2010 年河南省APAR状况,进一步分析河南省APAR 的时空分布特征,研究结果较好的反映了河南省APAR 分布。2010 年河南省APAR 总量为8.70×1012MJ。从空间分布上来看,整体上南部和西部比东部和北部高,最大值出现在西部伏牛山地区,与植被的生长周期密切相关,同时受地理纬度影响较大。年内差异较大,5 月至8 月是植被光合作用效率最高的时间,占全年总量49.58%。