长武塬区光合有效辐射的基本特征及气候学计算

利用长武农业生态试验站2010年气象观测资料,分析了长武塬区光合有效辐射及其占太阳总辐射比例系数的日变化、季节变化特征和影响因素。结果表明:就日变化过程而言,光合有效辐射和总辐射趋势一致,晴天呈单峰型,起伏平滑;阴天的形状则不稳定,最大值出现在12∶30~15∶00之间。光合有效辐射具有明显的季节变化特征,春夏较大,秋季次之,冬季最小,从春到冬其平均日总量分别为6.32、7.23、5.63MJ/m2和3.58MJ/m2。光合有效辐射系数阴天大,晴天小;就月平均值而论,6月份最大,为0.423,1月份最小,为0.327。根据观测数据,论文给出了适合该地区的光合有效辐射计算的经验模型。     

高寒湿地生态系统水分利用效率研究

高寒湿地生态系统水分利用效率的研究,有助于明晰高寒地区碳水耦合程度和优化水资源管理。基于涡度相关系统,研究分析了2015年和2016年生长季青海湖高寒湿地生态系统水分利用效率的变化特征和主要环境因子对其的影响。结果表明:生态系统各月水分利用效率日变化都呈先减小后增大的趋势,且生长季中期大于前期和后期的水分利用效率。生态系统水分利用效率季节变化呈生长季中期高,初期和后期低。2015年和2016年总体水分利用效率分别为5.42 g·kg~(-1)和4.65 g·kg~(-1)。与环境因子的分析表明,生态系统水分利用效率与温度、叶面积指数、月降水量和土壤体积含水量相关性显著,而与光合有效辐射和饱和水汽压差的相关性较差。     

青海湖流域NPP动态变化及驱动力

对青海湖流域植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)以及驱动因子进行分析可以为流域生态管理与可持续发展提供一定的参考。本研究基于Carnegie-Ames-Stanford Approach(CASA)模型估算了青海湖流域NPP值，通过趋势分析、Hurst指数、地理探测器等方法，定量评估了2000—2018年青海湖流域NPP的动态变化及驱动因子。结果表明：从空间分布来看，青海湖流域多年平均植被NPP为218.88 g C·m^-2，年平均NPP的高值分布在青海湖北部和南部，最高达到375.85 g C·m^-2，低值分布在青海湖东岸，最低为0.11 g C·m^-2。从时间变化看，2000—2018年流域年平均NPP表现为上升趋势，增幅为1.61 g C·m^-2·a^-1,2018年达最高值为247.30 g C·m^-2。季节变化表明7月NPP最高，1月NPP最低。在NPP未来变化趋势上，Hurst指数小于0.5的区域占比为75...     

阿拉善白刺生长季光合速率及蒸腾速率特征研究

为了探究阿拉善白刺生长季光合速率及蒸腾速率特征,文中采用LI-6400便携式光合作用测定系统对阿拉善地区白刺群落生长季叶片尺度下的光合速率及蒸腾速率日变化进行测定,并分析其特征。结果表明:1)白刺的净光合速率日变化为典型的单峰型;2)光合作用速率最大的7月份,日变化为0.3μmol CO_2·m~(-2)s~(-1)~43.9μmol CO_2·m~(-2)s~(-1),在10:00达到最大值,5、10月份光合速率最小,且5月份光合作用速率峰值略大于10月份;3)白刺蒸腾速率的日变化趋势呈现明显的双峰型;4)整体上光合作用速率上午比较强,而蒸腾速率上午是呈现上升的趋势,随着气温的升高,辐射的增强,植物蒸腾速率在中午达到最大值,下午二者都呈现递减的趋势,即光合作用减弱,蒸腾减弱;5)白刺生长季节各月叶片水势与蒸腾速率变化呈现明显的相反趋势。     

塔克拉玛干沙漠腹地净辐射变化特征

利用塔克拉玛干沙漠大气环境监测站(塔中站)直接探测的辐射资料,计算了流动沙漠区近地层净辐射值,并对其变化特征进行分析。结果表明:净辐射的连续日变化对天气现象有不同程度的反映,1月天气现象较少,逐日净辐射上下变动的离散度较小,4月最大。沙漠区净辐射值并不大,要比同一季节中纬度裸地低。净辐射早晚两次改变符号,通过零值的时间约比日出落后40~60 m in,比日落提前60~90 m in。净辐射的极大值一般均出现在12:00时,有些月份出现在10:00时,极大值出现时,天空大多为云覆盖,但太阳未被遮蔽,大气透明度良好;负的极小值一般出现在少云天气的夜间。不同天气条件下净辐射有很大变化,但平均特征与晴天接近,白天晴天净辐射的值最高,而夜间晴天的值最低。     

新疆地面太阳辐射及其CERES/SSF卫星资料适用性研究

采用2017年辐射数据,研究新疆11个地面观测站点的太阳总辐射时空分布特征,发现总辐射辐照度日变化呈单峰分布,日照时数夏季最高,约17 h,春秋季次之,分别为14 h、15 h,冬季最小,仅为12 h;季节平均最大值出现在和田站的春季,为589.61 W·m~(-2),最小约为102.29 W·m~(-2),出现在乌鲁木齐站的冬季。卫星反演辐射空间分布特征显示:春季南疆辐照度明显高于北疆,夏季平均辐照度分布与全年最为相似,冬季次之,秋季南北疆差异不大,季节差异在阿克苏最小。从卫星和地面辐射数据的拟合分析可见,方差分析中南疆F值均较高,最高达6 215.53,即晴空条件下,CERES/SSF(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System/Single Satellite Footprine)卫星资料在南疆的反演效果优于北疆及吐—哈盆地。     

基于Bp神经网络和Ball-Berry模型的胡杨气孔导度模拟

以2014年5月至9月胡杨气孔导度和环境因子的实测数据,分析了胡杨气孔导度的季节变化特征,并基于Bp神经网络和Ball-Berry模型对胡杨气孔导度进行了模拟研究.结果表明:胡杨气孔导度峰值的出现时间春季要早于夏、秋季节.在不同季节,光合有效辐射均是影响胡杨气孔导度最敏感的环境因子.利用Bp神经网络模型对春季、夏季和秋季胡杨气孔导度的模拟值与实际观测值基于1∶1直线的决定系数最高可达0.9078;利用Ball-Berry模型对春季、夏季和秋季胡杨气孔导度预测值的决定系数最高为0.5807.在不同光合有效辐射水平下也对春季、夏季和秋季的胡杨气孔导度进行了模拟,Bp神经网络对气孔导度模拟值与观测值基于1:1直线决定系数最高为0.6739,Ball-Berry模型的决定系数最高为0.5477,在光合有效辐射较弱时,Ball-Berry模型的模拟效果较Bp神经网络效果好,但随着光合有效辐射的增强,Bp神经网络的模拟精度要高于Ball-Berry模型.     

胡杨林净生态系统CO2交换特征

文中使用2014年生长季两个胡杨林通量观测样地的数据,分析了黑河下游荒漠河岸胡杨林净生态系统CO2交换(FNEE)的变化特征、影响因素以及冠层内CO2储存通量(FS)对FNEE的贡献.结果表明:(1)2014年生长季总的FNEE为-198.85g·C·m-2,5-10月FNEE分别为-24.45,-46.10,-60.48,-50.70,-34.30和17.18g·C·m-2·mon-1.日最小FNEE为-2.97g·C·m-2·d-1,日最大FNEE为1.69g·C·m-2·d-1.(2)各月FNEE的日变化过程明显不同,白天吸收和夜间释放CO2的强度随生长过程而变化,7月FNEE的日变化幅度最大.(3)各月冠层内CO2储存通量(FS)的日变化过程基本一致且季节变化不明显,半小时尺度上Fs对FNEE的影响较大,然而在月、季节尺度上Fs对FNEE的贡献太小,可以忽略不计.(4) FNEE主要受光合有效辐射(PAR)和叶面积指数(LAI)的影响:日尺度上FNEE与PAR在0.01的显著性水平上呈显著负相关关系,月尺度上FNEE的值随着LAI的增大(降低)而降低(增大).     

西北干旱区绿洲葡萄园净碳交换及其影响因素

研究干旱区绿洲农业生态系统碳收支动态和其碳源汇形成机制对于指导绿洲农业固碳减排至关重要。基于敦煌干旱绿洲葡萄园涡度相关系统观测的CO_2通量和相关环境因子数据,估算2019年生长季(5—10月)葡萄园的碳收支总量,同时探究净生态系统碳交换(NEE)的日、季动态及其对叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)、水汽压差(VPD)和空气温度(Ta)等的响应。结果表明:(1)生长季期间,葡萄园净生态系统碳交换(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总初级生产力(GPP)的累计量分别为-647.3、883.2 g C·m~(-2)和1530.5 g C·m~(-2),Re/GPP值为57.7%,表明其碳消耗强度较低,为强烈的碳汇过程。(2)生长季NEE量变化呈单峰型(7月峰值),与空气温度的季节变化相似。这表明在水分供应充足的基本条件下,空气温度对于NEE具有显著影响。(3)生长季NEE受到LAI、PAR、VPD、Ta等生物物理因素的综合作用,在整个生长季PAR是与其相关性最高的环境因子,通过驱动光合作用增加固碳量;生长季LAI先增加后减少,光合固碳量也相应受到影响,进而造成NEE呈先下降后上升趋势。同时,保持VPD处于适宜的范围(20～35 hPa),可有效地提高其固碳能力。     

红麻和白麻光合特性研究

用CIRAS-1便携式光合测定仪分别测定红麻和白麻的光合参数。结果表明:红麻和白麻的光合日变化均为典型双峰曲线,主峰值出现在上午10∶00左右,次峰出现在下午14∶00,具有明显的光合"午休"现象。红麻和白麻的净光合速率(Pn)随光合有效辐射(PAR)的增加而迅速升高,光补偿点(LCP)分别为84.9μmol/(m2.s)和85.8μmol/(m2.s),光饱和点(LSP)分别为1 860μmol/(m2.s)和1 618μmol/(m2.s)。红麻和白麻CO2补偿点分别为74.8μmol/mol和49.3μmol/mol;CO2饱和点分别为1 597μmol/mol和1 737μmol/mol,这表明白麻对高浓度的CO2适应能力和利用能力比红麻强。     

敦煌戈壁地区净辐射变化特征

利用敦煌双墩子戈壁试验站2008年12月至2009年12月的塔站观测资料,分析该地区净辐射的概率分布、日变化、年变化和典型天气下的变化特征,结果表明：① 净辐射在-100~0 W/m²之间存在一个明显的峰值分布区间,其年平均净辐射为43.88 W/m²;② 净辐射有明显的日变化规律,最大值出现在正午,最小值出现在日落后,净辐射日变化的季节差异明显;③ 在晴天、阴天和沙尘天气条件下,净辐射变化特征差别较大,变化规律、极值大小和到达极值时间均不相同,不同天气下的净辐射有其各自特殊性。     

额济纳绿洲柽柳灌丛辐射特征与热量平衡研究

根据黑河下游额济纳绿洲柽柳灌丛波文比-能量平衡法的实测资料,分析了该地区的辐射特征,研究了热量平衡各分量的变化特征及热量平衡规律。在绿洲内部,其太阳辐射、净辐射具有明显的日进程和季节变化规律;太阳辐射月总量最大值(2133325.0kW.m-2)出现在6月份,最小值(133325.0kW.m-2)出现在10月份;在柽柳灌丛生态系统的热量平衡中潜热通量占能量支出量的62.85%,感热通量占32.85%,土壤热通量占4.44%。在日变化中,潜热在上午大于感热,在下午,由于湍流加剧,感热交换大于潜热。     

天山中段雪岭云杉林区辐射特征分析

利用天山中段雪岭云杉林区全年辐射观测资料,分析了云杉林区辐射平衡各分量的年、季节和日变化特征。结果表明：林区辐射平衡各分量呈现出明显的年变化和日变化特征。6-8月的向下短波辐射高于其他月份,12月份出现最小值。向下、向上长波辐射和净辐射通量的变化趋势与之相同,10月开始逐渐减小,最小值出现在12月,3月开始缓慢增加,至...     

中国1981～2014年太阳总辐射的时空变化

利用1981～2014a逐日总辐射资料和最高气温、最低气温、日照时数资料,确定我国逐日太阳总辐射DSRM-C模型(Daily solar radiation model-C)的时不变参数.利用该模型与气象资料,估算各站逐日总辐射,分析近34a总辐射的空间格局.并利用Mann-Kendall(M-K)方法检验辐射量年和季节的变化趋势.结果表明,我国1981～2014a太阳总辐射量总体下降.华北、东北和西南地区总辐射量显著下降,西北地区辐射量明显增加,华南地区则无明显变化.夏、秋、冬季辐射量呈下降趋势,且以夏季变化幅度最大;春季辐射量略有上升.总辐射量四季变化趋势空间分异明显.东部地区夏季和华北地区春、秋、冬季总辐射量明显下降,将影响夏粮和秋粮的生产.     

降水梯度对青海湖河源湿地温室气体排放日变化的影响

水分是影响高寒生态系统生长发育的主要限制因素,为探明不同水分条件对湿地温室气体排放特征的影响,选取青海湖流域瓦颜山河源湿地为研究对象,利用不同的水分特征湿地,通过静态箱-气相色谱法,监测了湿地24 h温室气体排放特征,探究了2020年和2021年8月（生长旺季）的CK（对照处理）、+25%（增雨25%处理）、-25%（减雨25%处理）、+75%（增雨75%处理）、-75%（减雨75%处理）条件下,对二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）日变化趋势。结果表明：（1）CO₂排放范围为47.52～123.71 mg·m^-2·h^-1,CH₄通量范围为-8.50～6.74μg·m^-2·h^-1,N₂O通量范围为-15.82～6.90μg·m^-2·h^-1。（2）CK、+25%、+75%处理下CO₂、CH...     

双层模型下艾比湖湿地植物群落蒸散计算

基于双层模型原理,结合生长季的实测数据验证,计算新疆艾比湖湿地植物群落生长季节蒸散量的时空变化,选择胡杨(Populus euphratica)、柽柳(Tamarix ramosissima)、梭梭(Haloxylon ammodendron)3 种不同植物群落的蒸散量进行比较.结果表明:艾比湖湿地生长季植物群落平均蒸散量约为 10 mm/d,最大值在 20 mm/d 以上,出现在 58 月,总体表现出随季节变化先增长后降低的特点;3 种典型植物群落蒸散强度依次为:胡杨群落>柽柳群落>梭梭群落.构建基于能量平衡的干旱区自然系统蒸散量模型时,应考虑地表植被类型和干旱区特性.研究结果对干旱区水量平衡计算、不同植物群落的蒸腾耗水量以及艾比湖湿地自然保护区生态建设规划具有一定的参考意义.     

宁夏黄土丘陵区冬小麦农田土壤呼吸特征及影响因素分析

土壤呼吸是陆地碳循环研究的关键环节,是大气CO2的重要来源,文中以冬小麦农田为研究对象,利用ACE土壤呼吸自动监测系统,研究了冬小麦农田土壤呼吸、土壤温度、土壤水分和光合有效辐射的变化特征、相互关系以及碳释放量。结果表明:1)土壤呼吸日变化呈现"单峰型",最大值出现在13:00左右,最小值出现在夜间;2)土壤呼吸日变化表明土壤呼吸与土壤温度(0-10cm)和光合有效辐射呈显著正相关关系(P<0.01),与土壤水分的关系不确定;3)土壤呼吸季节变化表明土壤呼吸与土壤温度呈显著正相关关系(P<0.01),与土壤水分和光合有效辐射无显著相关关系;4)冬小麦农田碳释放量168gC·m-2·a-1。     

半干旱雨养区小麦光合作用、蒸腾作用及水分利用效率特征

对黄土高原半干旱雨养农业区田间春小麦叶片光合生理生态特征及其对环境因子的响应进行了分析,结果表明:天气晴朗时,净光合速率日变化呈典型的双峰曲线,有"午休"现象,上午明显高于下午,且不同生育期峰值出现的迟早不同;蒸腾速率日变化呈不明显的双峰型,其出现最大值的时间晚于净光合速率出现最大值的时间;在生长季节,叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度都受到多个环境因子的共同影响;不同时期,起主导作用的环境因子不同,且同一个因子对几个生理指标的影响程度和强度都有差异,其中,光合有效辐射是对蒸腾速率影响最强烈的环境因子,有显著的相关关系;空气湿度对光合作用的影响大于温度.受环境因子制约最为显著的生理指标是叶片的蒸腾速率和气孔导度.小麦叶片水分利用效率的日变化呈不明显的双峰型,上午高于下午,乳熟期日平均WUE比灌浆期低46.2%,且黄土高原半干旱雨养农业区WUE的高低变化与降水量的高低分布相吻合.     

基于SWAT模型的开都河流域水文干旱变化特征及驱动因子分析

以开都河流域为例,以SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型和标准化降水蒸散指数(SPEI)为基础,对干旱变化特征进行识别。利用贝叶斯动态线性方程(BDL)模型研究南方涛动(SOI)等气候驱动因子对区域季节性干旱的影响。结果表明:1965—2016年开都河流域的干旱主要集中于冬、春季;在不同季节,流域干旱的变化趋势也有所不同,但趋势并不明显,仅在秋冬季可以检测出显著下降的趋势;不同季节的SPEI指数变化受降水、潜在蒸散发等气候因素的响应较快,多在0值上下波动,导致其变化周期较短,多集中在2～4 a;气候指数对流域干湿变化的影响随着时间的推移而转变,对不同季节的影响也有所不同。     

基于多传感器数据的新疆太阳辐射估算及其时空分布特征分析

融合由Terra/MODIS与FY-3卫星数据反演得到的气溶胶产品,利用基于大气辐射传输原理建立的地面太阳直射辐射的反演模型,计算了2011年新疆地区的逐时太阳直射辐射分布状况.然后,选择乌鲁木齐、阿勒泰、喀什、和田与哈密5个气象站为代表,分析了新疆地区太阳辐射资源的年度时空分布特征.结果表明:利用多遥感传感器数据能较好地反演新疆地区的太阳直射辐射,东疆的直射辐射最强,新疆北部次之,新疆西南部与中部相对较弱,且随季节变化特征明显,表现为夏＞春＞秋＞冬,最高值一般出现在夏季的6月或7月,最低值为12月.