长白山红松阔叶林的净碳交换变化及基于时间卷积神经网络的模拟

【目的】分析长白山红松阔叶林净生态系统碳交换量（NEE）的季节性差异及其气象因子响应,在月尺度下揭示气象因子对NEE的动态影响,为调节研究地区的碳收支提供理论指导。同时研究时间卷积神经网络在森林生态系统净碳交换模拟中的应用,探索NEE模拟的新方法。【方法】基于长白山温带红松阔叶林通量观测站2007—2010年间的30 min观测数据,分析NEE和输入模型的5种气象因子的季节性差异,并分析5种气象因子与NEE的相关性。使用随机森林模型,计算影响NEE的各因子重要性得分,选择得分较高的5种气象因子：潜热通量、显热通量、冠层上方空气湿度、冠层上方水汽压和净辐射作为NEE模拟的输入;分别构建基于时间卷积神经网络（TCN）、长短期记忆网络（LSTM）、人工神经网络（ANN）、支持向量回归（SVR）和极限学习机（ELM）的5种NEE模型,采用决定系数（R²）、平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）评价模型的预测精度和稳定性。【结果】长白山温带红松阔叶林通量观测站NEE全年总量为-74.777 3 gCO₂·m^-2a^...     

闽北毛竹林土壤有机碳含量特征及其影响因素

以闽北毛竹林为研究对象,通过野外调查获取林分、地形和土壤相关基础数据,分析毛竹林土壤有机碳含量与林分因子及地形因子间的关系,探讨毛竹林土壤有机碳含量的主要影响因子。结果表明:闽北毛竹林土壤有机碳含量随土层深度的增加而逐渐减小,总体均值为(25.55±12.05)g·kg~(-1),变异系数为47.16%;不同土层中,毛竹林土壤有机碳含量与立竹度和海拔呈正相关关系,与叶面积指数和坡度呈负相关关系,且下坡位大于上坡位,阴坡高于阳坡。逐步回归分析和通径分析结果表明,海拔、立竹度和叶面积指数是毛竹林土壤有机碳含量的主要影响因子,并构建利用海拔、立竹度和叶面积指数估算闽北毛竹林土壤有机碳含量的回归方程。该结果对准确估算森林碳储量具有重要意义。     

辽宁省泥炭沼泽湿地NEE变化特征及影响因素分析

选取辽宁省5块泥炭沼泽湿地,并且结合现场调查及实验室分析数据,得出辽宁省泥炭沼泽湿地净生态系统碳交换量(NEE)呈现4月下旬之前为碳源,4月下旬至9月下旬为碳汇,10月后重新转为碳源,随后的时期碳交换降到最低并趋于稳定的变化特征。通过分析表明太阳辐射、植被、温度、水、氮输入是辽宁省泥炭沼泽湿地NEE的主要影响因子。     

湖南岳阳地区杨树人工林生态系统净碳交换季节动态研究

利用涡度相关法对长江流域杨树人工林CO2通量季节变化进行了研究。结果表明:CO2通量的日变化特征与杨树所处生长阶段以及光合有效辐射(PAR)有关,夜间生态系统净碳交换(NEE)与5 cm土壤温度呈指数相关,全年的生态系统净碳交换(NEE)数值波动在-2~2 mg.m-2.s-1之间。生长季NEE的变化特点为:早上7点开始生态系统整体表现为吸收CO2,到午时(11:00—13:00)NEE的值较为稳定,日落(18:30—19:00)开始生态系统呼吸作用占主导,而晚上NEE的值变化不大。CO2的最大吸收出现在早上10点左右。NEE同时表现为较为明显的季节变化,在生长季节(4-9月)NEE多为负值,生态系统整体表现为对CO2的吸收,而在非生长季表现为一定强度的碳释放,值得注意的是在2006年的6月碳固定能力弱于生长季的其他月份,原因是长期降雨导致土壤呼吸加剧和水淹的生理胁迫导致杨树呼吸作用加剧。2006年全年NEE为-579 g.m-2,说明该生态系统具有明显的碳汇功能。     

壶瓶枣果实生长动态与气象因子的关系

为了研究枣果实生长发育动态及其与气象因子的关系,以10年生密植壶瓶枣为试材,利用DD-S植物生长动态仪测定了果实的纵横径,对果园内各气象因子进行了同步检测,并分析了果实的生长变化规律及其与气象因子的相关关系。结果表明:枣果实生长期内其纵横径与果形指数日均值的变化密切相关,两者均呈波浪形变化;果实膨大期枣果纵横径日变化曲线呈"N"型,成熟期枣果纵横径日变化曲线呈"V"型;果实生长期枣果受到的不同气象因子的影响都较大。     

甘肃沿黄灌区6个枣园果实重金属和农残污染分析

为了解甘肃沿黄灌区枣果实重金属及农药残留污染状况,该研究以单因子污染指数为评价方法,对6个枣园果实样品的6种重金属元素(As、Hg、Cd、Cu、Zn、Pb)含量进行了测定和分析。结果表明:仅有一个样品中的铅含量存在轻微污染,其余的均低于国家食品安全标准中污染物限量值。所测重金属的单因子污染指数排序为Pb>Zn>As>Cu>Hg>Cd。对7种农药残留进行检测,除了极个别检出少量农药残留以外,绝大部分未检出,没受到农药残留污染。     

枣缩果病发病过程及其致病因素的探讨

对太谷县的6处枣园的枣缩果病的发病过程及其致病因素进行专题研究。结果表明:枣缩果病的发生与枣果发育期、树龄、枝龄、树势、气象因子、立地条件、虫害、栽培条件及栽培品种有密切关系。     

尾叶桉生长与气象因子关系的研究

本文运用灰色系统理论的关联分析方法，定量研究了尾叶桉生长与各气象因子的关联程度。结果表明，树高生长与气象因子的关联度依次排序为：日照、降雨量、气温、积温、湿度；直径生长与气象因子的关联度排序为：１年生依次是降雨量、气温、积温、湿度、日照；２年生依次是降雨量、气温、日照、积温、湿度。     

“西林3号”核桃果实生长与气象因子相关性

以6年生"西林3号"核桃为材料,通过果实生长动态测定,分析了"西林3号"核桃果实三径(纵径、横径及线径)生长规律及不同时期果实三径增长量与主要气象因子的相关性。结果表明:"西林3号"核桃果实生长过程可分为果实膨大期和果实成熟期2个阶段。在果实膨大期,气温和土壤温度与果实三径增长量之间呈正相关关系,而降水量、土壤湿度及空气相对湿度与果实三径均呈负相关关系。在果实成熟期,5个气象因子与果实三径增长量之间均呈负相关关系。     

秦岭地区植被覆盖对气候因子与人类活动强度的时空响应

植被覆盖时空序列特征体现了气候变化和人类活动对植被的影响,基于归一化植被指数(NDVI)和气象数据、国内生产总值(GDP)等数据,采用线性回归分析、Mann-Kendall检验、相关性分析、地理探测器模型等方法,系统分析了1999～2019年秦岭地区NDVI、气候因子、人类活动强度的年际时空变化特征;NDVI与各影响因子的相关性;NDVI变化主要驱动力及各影响因子间的协同性。结果表明：(1)秦岭地区NDVI年际变化逐年递增,温度、降水、相对湿度、风速的年际变化呈上升趋势,日照强度呈下降趋势。NDVI与气候因子在时间序列中变化趋势显著性降低,空间序列中区域化特征明显;(2)人类活动强度指数显著下降,与NDVI呈极显著负相关,秦岭地区人类干预活动逐年递减;(3)秦岭地区NDVI与各影响因子相关性顺序依次为：人类活动指数>风速>日照强度>降水>温度>相对湿度;(4)各影响因子之间存在协同性,温度与降水的协同作用对NDVI影响最大,日照强度与风速的协同作用对NDVI影响最小;(5)长时间序列数据的非平稳性和非线性,以及人类活动对植被覆盖的影响,导致气候因子与NDV...     

果园微气候及土壤养分对灰枣果实矿物元素含量的影响

为了遴选出影响灰枣果实矿物元素形成的关键因子,分别设计了树体阴阳面、遮阳、喷水及地表覆盖物等果园微气候处理方式,就不同处理下的气象因子及土壤碱解氮(N)、速效磷(P)、速效钾(K)、有机质(OM)及酸碱度(p H)对灰枣果实中的钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锌(Zn)、锰(Mn)和铜(Cu)等矿物元素的影响情况进行了试验,并采用显著性、通径系数及线性回归等分析方法,探究了枣果中矿物元素含量与气象因子及土壤养分因子之间的关系。结果表明:在一定范围内,p H值的升高,有利于枣果中Mg和Mn含量的增加;平均湿度相对较高,对枣果中Fe的含量有促进作用。土壤N含量能有效增加枣果中Cu的含量;枣果Ca含量的影响因素依次为平均湿度差、OM、N、平均最低温度及平均最小湿度,Ca含量与OM和平均最低温度间均有负相关,而与其他指标间均呈正相关;影响枣果Zn含量的因素依次为N、平均最低温度、平均湿度差、平均温度差和OM,其中Zn含量与N和OM间均存在负相关,而与上述其余各指标间均呈正相关。     

幼龄枣树叶幕形成规律观察

通过对5年生幼龄枣树叶幕形成全部过程的观察,初步掌握了在咸阳市渭北地区的自然条件下,枣树叶幕形成受外界气温和枣股的发育营养状况影响,及不同年龄枣股上抽生冬吊及着叶特点,从而为幼龄枣树早果、丰产栽培技木提供了参考依据。     

骏枣果实中的内源激素含量与其生理落果的关系

为给枣花果管理和生长期调控等提供理论依据和实践指导,以骏枣为研究对象,利用高效液相色谱法测定了骏枣果实发育过程中其正常果与脱落果中内源激素赤霉素(GA3)、生长素(IAA)、玉米素(ZT)和脱落酸(ABA)的含量,并结合骏枣生理落果规律探讨了骏枣果实中的内源激素含量与其生理落果的关系。结果表明:在幼果期和果实膨大后期,骏枣分别出现了2个落果高峰期,第1次生理落果高峰的形成与枣果中GA3、IAA含量的过低有关;第2次落果高峰发生在果实膨大后期,此期枣果即将成熟,枣果中的GA3、IAA和ZT已大量减少,而ABA却急剧上升;文中比较分析了正常果与脱落果中促进与抑制生长两类激素比值的变化曲线,结果发现,在枣果的整个发育时期,其抑制生长激素ABA一直维持在较高水平上,脱落果中的含量相对较多,正常发育果中ABA/(GA3+IAA+ZT)之值则始终处于相对平稳的状态中,枣果中抑制生长与促进生长两类激素的比值,对骏枣生理落果有着调控作用,当其ABA/(GA3+IAA+ZT)的比值不平衡时,ABA含量过高,而促进生长物质(GA3+IAA+ZT)的含量降低,这也会导致骏枣生理落果现象的发生。     

枣果质地发育动态分析

为了探究不同品种枣果在成熟发育过程中的质地变化动态,从而为鲜食或制干枣果的适宜成熟度与最佳采收期的选择提供科学依据,分别选取骏枣、灰枣、马牙枣白熟期至完熟期6个果熟时期的果实样品,采用质地剖面分析(TPA)法,对其质构指标进行了测定与分析。结果表明:不同成熟期枣果质构指标中有若干指标的变化较大,且枣品种不会影响其变化趋势;不同成果期、不同品种枣果质地指标间的相关性基本一致,也存在一定的差异;综合质地得分最高的是脆熟全红期枣果,完熟期枣果的得分最低;脆熟半红期马牙枣的质地最佳,最适合鲜食,完熟期灰枣的质地最佳,最适于制干及加工食用。综合分析认为,枣果实在成熟发育过程中其质地变化显著,鲜食枣果最佳采收期为脆熟半红期,制干枣果适宜于完熟期前采收。     

枣树各器官中主要矿质营养元素相关性研究

以8年生嫁接骏枣、木枣、团枣为试材,分别研究了枣树根、枝、叶、果中钾、钙、铁、锰、铜等元素的相关性。结果表明：1）与其他器官相比,3个品种枣果实中元素间相关性的正负和显著性表现较为一致,其中,钙与锰呈显著正相关;2）根、枝、叶、果中锰和铜相关系数都较大,且为正相关,骏枣的都达极显著水平。     

陕北低产枣树增产技术研究

根据陕北枣树低产的原因，选择枣树土肥水管理、修剪和病虫防治三项关键技术，进行了研究。结果表明，三项关键技术是低产枣树增产的主因，一般增产３０％￣６０％。其中枣树土肥水管理技术是低产枣园改造的基础，修剪是调节树体营养，增大结果空间的有效途径，病虫防治是减少枣果损失的有效措施，在滩水地枣园可减少４０％以上的产量损失，三项关键技术的应用，还可显著增加吊股比，果吊比，单果重和枣果的商品率。     

枣树生长发育前期高效叶面肥料的筛选

本试验就叶面肥料对枣树生长发育前期的影响进行了研究,结果表明:叶面施肥可增加枣树叶片厚度、叶面积、百叶重、花序数、枣吊长度及叶片数等。各种叶面肥的效果不尽相同,其中,"植物氨基酸液肥"的效果最好,"植物营养活力液"次之;矿质肥也有一定的效果。本文就枣树年周期中发育前期的发育特点及适宜的叶面肥料进行了讨论,并总结了叶面肥对不同指标的影响顺序。     

Ten years of fluxes and stand growth in a young beech forest at Hesse, North-eastern France

? Water and carbon fluxes, as measured by eddy covariance, climate, soil water content, leaf area index, tree biomass, biomass increment (BI), litter fall and mortality were monitored for 10 successive years in a young beech stand in Hesse forest (north-eastern France) under contrasting climatic and management conditions.

? Large year-to-year variability of net carbon fluxes (NEE) and to a lesser extent, of tree growth was observed. The variability in NEE (coefficient of variation, CV = 44%) was related to both gross primary production (GPP) and to variations in total ecosystem respiration (TER), each term showing similar and lower interannual variability (CV = 14%) than NEE. Variation in the annual GPP was related to: (i) the water deficit duration and intensity cumulated over the growing season, and (ii) the growing season length, i.e. the period of carbon uptake by the stand. Two thinnings occurring during the observation period did not provoke a reduction in either GPP, water fluxes, or in tree growth. Interannual variation of TER could not be explained by any annual climatic variables, or LAI, and only water deficit duration showed a poor correlation. Annual biomass increment was well correlated to water shortage duration and was significantly influenced by drought in the previous year.

? The relationship between annual NEE and biomass increment (BI) was poor: in some years, the annual carbon uptake was much higher and in others much lower than tree growth. However this relationship was much stronger and linear (r ² = 0.93) on a weekly to monthly time-scale from budburst to the date of radial growth cessation, indicating a strong link between net carbon uptake and tree growth, while carbon losses by respiration occurring after this date upset this relationship.

? Despite the lack of correlation between annual data, the NEE and BI cumulated over the 10 years of observations were very close.

? On the annual time-scale, net primary productivity calculated from eddy fluxes and from biological measurements showed a good correlation.

     

利用幼虫粪粒数制定防治指标的研究

１９９２～１９９５年经过对枣步曲排粪规律、食叶量、枣树蓄叶量以及不同失叶水平对枣果产量影响的系统研究,建立了排粪量与平均气温的数量模型：Ｆ∧＝０．５６２９＋０．０１６２Ｔ,枣树蓄叶量估测模型：株蓄叶总面积＝株总枣股数×每股平均枣吊数×每吊平均枣叶数×平均枣叶面积,单位树冠面积下单位时间落粪粒数动态防治指标模型：Ｙ＝（２２６．１９４Ｘ３－３７３．７５４６）Ｘ－２３（０．５６５９＋０．０１６２Ｔ）,经林间验证,准确度在９０％以上。     

山旱塬区花牛苹果树干茎流及其与环境因子的关系

为探明山旱塬区苹果园耗水规律以及影响果树耗水的主导因子,确定水分承载力,合理配置有限的水资源,于2014~2015年采用SF-L树干茎流仪和Watch Dog 2900ET自动气象站对山旱塬区花牛苹果树干茎流及环境因子进行了连续观测,分析了花牛苹果树干茎流速率的变化规律及其与环境因子的相关关系。结果表明,在果树生长周期,各月份根据日均茎流速率由大到小排列依次为5月、6月、7月、8月、9月,随着月份的递增,茎流峰值出现时间逐渐延迟;5~9月份苹果树干茎流速率变化规律表现为昼高夜低,7:00~9:00树干茎流速率开始急速上升,12:00~15:00达到最大值,17:00~18:00开始逐步下降,21:00趋于稳定;不同天气条件下苹果树干茎流速率为晴天大于雨天;对茎流速率与环境因子的相关性分析结果表明,太阳辐射强度、相对湿度、空气温度、饱和水气压差、露点温度与树干茎流速率呈极显著性相关,风速对茎流速率也有一定影响。