水稻植株对稻田CH4排放日变化的影响

2005年采用静态箱法,在水稻分蘖期天气晴朗的条件下,全天观测了有、无水稻植株两种情况下稻田CH4的排放.结果表明:无论水稻种植与否,稻田CH4排放通量的昼夜变化均表现为单峰模式,极大值出现在下午14点;稻田CH4排放的昼夜变化与5cm处土温存在显著正相关关系(p＜0.05);有水稻植株处理稻田CH4日平均排放通量显著高于无水稻植株处理(p＜0.05);有水稻植株处理的稻田CH4排放通量最佳观测时间在上午8～10点,无水稻植株处理的最佳观测时间则在傍晚18点左右.     

北方日光温室北墙和后坡热通量日变化的谐波特征

为了确定日光温室北墙和后坡热通量日变化的谐波组成与相应周期,采用谐波分析法,以辽沈Ⅰ型日光温室为研究用温室,分别进行了有无作物条件下的试验.结果表明,无作物区日变化曲线由以π/72、π/36和π/24为周期的正弦曲线组成;作物区日变化曲线由以π/72、π/36为周期的正弦曲线组成,作物明显影响了日光温室北墙和后坡热通量日变化的谐波成分和相应周期.其中选定谐波所占比重均达到90％以上,说明日光温室北墙和后坡的热通量日变化可以用相应周期的谐波组合表达,并且可以利用谐波分析法进行日光温室热通量的日变化特征的研究.     

安吉毛竹林生长季土壤热通量的变化特征

2011年4月~2011年9月运用常规气象观测仪器和土壤热通量板对浙江安吉毛竹林土壤热通量和气象因子进行观测,探讨了生长季土壤热通量的变化特征以及土壤温度、净辐射与土壤热通量的关系。结果表明:土壤热通量日变化均呈"S"型曲线,毛竹林生长季土壤热通量为58.914 WJ m-2,土壤为明显的热汇;越接近地表,土壤温度月变化越剧烈;不同时间尺度上,土壤5 cm温度与土壤热通量的回归分析,相关性均达显著水平,说明土壤温度变化是以热通量为基础的;在0.5 h尺度上,土壤热通量与净辐射的相关性达极显著水平(P0.001),且延滞1 h后的相关系数最高,说明安吉毛竹林生长季土壤热通量对净辐射的反馈要延滞1 h。     

基于能量平衡的华北平原农田蒸散量的估算

通过测定冬小麦主要生育期农田冠层能量平衡的各分量、少风晴天时冠层温度和气温日变化及每周叶面积指数,分析了农田冠层能量平衡日变化规律、各分量季节变化特征,并以波文比系统实测蒸散值为相对标准,基于遥感冠层表面温度和能量平衡原理,采用Brown-Rosenberg公式对农田蒸散进行了估算和验证。结果表明：考虑夜间能量平衡各分量变化时,土壤热通量只占净辐射的3%左右,且夜间潜热交换值均很小,都在零左右波动;采用Brown-Rosenberg公式引入遥感冠层温度后估算的蒸散量较波文比系统实测值稍大,但忽略土壤热通量和考虑土壤热通量相比,二者相对平均偏差分别为16%和10%左右,差别不大,说明拔节-灌浆期（LAI≥3）估算蒸散时可近似忽略土壤热通量和夜间农田蒸散量,利用Brown-Rosenberg公式估算区域蒸散可行,该方法适用于华北平原农田蒸散计算。研究结果为将Brown-Rosenberg公式引入作物模型、基于热红外遥感冠层表面温度计算区域蒸散和水分胁迫系数进行区域估产提供了地面试验依据。     

江汉平原稻-油连作系统冠层CO2通量变化特征

采用涡度相关法,于2010年和2011年对江汉平原水稻-油菜连作田冠层CO2通量进行周年观测,研究该系统CO2源、汇的季节和日变化规律。结果表明,CO2通量的日变化特征明显,各生育期平均CO2通量日变化幅度较大。将观测期通量数据插值后得到CO2净交换通量(NEE)的逐日变化过程,油菜收割后闲置期-中稻移栽期、分蘖期、拔节-抽穗期、乳熟期的平均NEE分别为1.63、-11.86、-20.61、-4.65g.m-2.d-1;水稻收割后的闲置期、油菜苗期-现蕾期、抽薹期、开花期、绿熟期平均NEE值分别为2.18、0.43、-5.00、-11.70、-13.91g.m-2.d-1。全年稻-油连作农田生态系统净CO2吸收量为19.26 t.hm-2。     

冬小麦田土壤热通量变化特征及计算方法

<正> 地表土壤热通量是农田活动层热量平衡中的一个分量。早春或晚秋地表热流量的多寡直接影响土壤耕层的温度变化。以前,土壤热通量一般采用“规范法”~#用地温资料计算。近年来,许多人用热流板直接测量土壤热通量。我们于1981、1982和1984年在河北省栾城县和中国科学院北京大屯生态站的冬小麦田和裸露地,用热流板测量了土壤热通量,现将观测结果分析讨论如下。     

亚热带毛竹林土壤热通量变异特征

选取2010年12月1日—2011年11月30日的土壤热通量实测数据,通过研究,分析了亚热带（浙江省）毛竹林土壤热通量与三层土壤温度、三层土壤含水量以及净辐射的关系。结果表明：土壤热通量有明显的季节变化特征,而日变化均为“S”形,有一个峰值和一个谷值,月均值差异较明显。年尺度上土壤是热源,土壤热通量为-7.52 MJ m-2,占全年净辐射的-0.289%,正向最大值出现在7月（18.71MJ m-2）,负向最大值出现在1月（-19.33MJ m-2）。不同时间尺度和不同土壤深度进行回归关系分析,在月尺度上,土壤热通量与土壤5 cm温度的相关性最好,达极显著水平;在日尺度上,土壤热通量与土壤5 cm含水量相关性达极显著水平,但相关系数不高;在月尺度上月均值土壤热通量与净辐射极显著相关,在半小时尺度上相关性也为极显著水平,且时间上无延滞现象。     

塔克拉玛干沙漠地表浅层土壤热扩散率、温度和热通量计算方法的比较研究

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测站2008年7月30日至8月4日的土壤温度、湿度和土壤热通量观测资料,定量分析了沙漠土壤热扩散率、温度、热通量的变化规律。采用谐波法、振幅法、相位法和热传导对流法分别计算了5~20 cm沙漠土壤的热扩散率,在此基础上,以5 cm深度的土壤层为上边界条件,计算了10和20 cm深度的土壤温度和8 cm深度的土壤热通量。结果表明:谐波法计算沙漠土壤温度的精度最高,10和20 cm深度的土壤温度计算值与观测值的标准误差分别为0.167℃和0.127℃;热传导对流法对土壤温度的计算结果好于振幅法和相位法。同样,谐波法计算的沙漠土壤热通量值与观测值的误差最小,计算值与观测值的相关系数R2达到0.976,热传导对流法次之,振幅法和相位法的误差最大。     

麦田感热通量和潜热通量的测定与计算方法探讨

根据麦田微气象测定资料,用梯度法和地表面能量平衡方程计算感热通量和潜热通量,与热通量测定仪的实测值相比较,其结果非常一致.麦田能量传输主要表现在潜热通量和感热通量,而以潜热通量的方式为主,在有植被覆盖的麦田里潜热通量数值普遍大于麦茬田.这为计算田间能量平衡提供一个有效途径.     

祁连山海北地区两种高寒草甸植被类型的土壤热通量比较

对祁连山海北地区矮嵩草(Kobresia humilis)草甸和金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸两种植被类型土壤热通量观测和比较分析发现:晴天两种植被类型区土壤热通量日变化均表现为单峰型,夜间低午后高;阴雨天土壤热通量变化复杂,随降水或云层厚薄波动剧烈。金露梅灌丛草甸土壤热通量的日变化较矮嵩草草甸更为平稳。两种草甸土壤热通量的月际变化同样表现为单峰型,12月最低(矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸分别为-40.27MJ/m2和-16.85MJ/m2)、6月最高(矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸分别为20.47MJ/m2和18.98MJ/m2)。矮嵩草草甸与金露梅灌丛草甸土壤热通量的年总量差异明显,分别为-24.72MJ/m2和48.10MJ/m2。表现出前者由土壤深层向地表散热,而后者由地表向土壤深层输送热量。两种植被类型区不同时间尺度上的土壤热通量与冠层净辐射均有显著的线性相关关系。由于冠层厚度的影响,金露梅灌丛草甸土壤热通量所占净辐射的比例较小,同步性较差,反馈延时约2.5h,而矮嵩草草甸的土壤热通量与净辐射的相关性更加密切。     

日光温室甜椒起垄内嵌式基质栽培根区温度日变化特征

针对我国北方地区日光温室冬春季低温胁迫、土壤连作障碍、单产低和水肥资源利用率低等问题,本文设计了一种新型的栽培方法——起垄内嵌式基质栽培方法(soil ridge substrate-embedded cultivation,SRSC),并在早春季节,研究了两种模式的SRSC[嵌槽式垄(SRSC-P)和嵌膜(铁丝网槽支撑)式垄(SRSC-W)]及土垄(SR)和单一基质槽垄(NPG)栽培下的甜椒幼苗根区温度的日变化特征。结果表明,日光温室内栽培垄根区温度与温室内、外的气温变化呈显著正相关,室内和栽培垄根区的平均温度分别比室外提高8.07℃和10.93℃,夜间分别提升9.90℃和14.81℃。在夜间低温阶段,SRSC-W维持根区较高温度的能力相对优于SR和SRSC-P,其根区平均温度分别比SR和SRSC-P高1.34℃和0.52℃;在白天高温阶段,SR、SRSC-P、NPG、SRSC-W最高温度平均值分别为28.06℃、27.21℃、29.93℃、26.05℃,SRSC-W抗高温效果最佳,NPG抗高温效果最差。阴天条件下,栽培垄的蓄热保温性能比晴天条件下差。SR白天和夜间的中心根区平均温度皆高于外侧,但SRSC-P和SRSC-W白天外侧温度高,夜间中心根区温度高。栽培垄北部根区温度高于南部根区温度,具有空间差异性,其中SRSC-W栽培模式的南部中心根区温度和北部中心根区温度差异相对于其他处理最小。此外,SRSC-W中心根区温度变化滞后时间最长,温度缓冲能力强。总之,SRSC-W栽培方法维持早春季节夜间甜椒根区温度能力和对低温及高温胁迫的缓冲性最强,且成本低,在日光温室抗低温生产中具有较好的应用前景。     

固化沙蓄热后墙日光温室热工性能试验

结合西北非耕地地区多沙的特点,在因地制宜、就地取材的基础上,该课题组设计了1种以多孔砖和固化沙为后墙结构主要材料的新型复合墙体日光温室。该日光温室有被动蓄热后墙和主动蓄热后墙2种类型,被动蓄热后墙以固化沙为主要蓄热体,主动蓄热后墙在被动蓄热墙体的基础上增设了蓄热循环系统。通过在内蒙古乌海地区进行试验,分析其热工性能,并与当地普通砖墙日光温室性能进行比较分析。试验结果表明,晴天条件下,固化沙被动蓄热后墙温室、固化沙主动蓄热后墙温室、普通砖墙温室的夜间平均气温分别为13.7、17.0、12.8℃。阴天条件下,3座温室的夜间平均气温分别为10.6、13.8、10.0℃。固化沙被动蓄热后墙温室墙体内部恒定温度区域处于500~740 mm之间,蓄热体厚度近500 mm,其中固化沙蓄热体厚度近380 mm。固化沙主动蓄热后墙温室的墙体内部恒定温度区域处于740~1 000 mm之间,蓄热体厚度超过740 mm,其中固化沙蓄热厚度超过620 mm。综上,固化沙主动蓄热后墙日光温室的热工性能明显优于固化沙被动蓄热后墙日光温室及当地普通砖墙日光温室,可满足喜温作物的越冬生产,在西北多沙地区具有一定的实用推广价值。     

南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的冷凝、蓄热与除湿效应

根据2003年1月、2月的相关观测资料,研究了冷凝温室内空气循环式蓄热除湿系统的冷凝、蓄热与除湿效应。结果表明：冷凝温室在2003年1月的晴天里,集水池平均每天蓄积冷凝水76810m^3,折合温室产生冷凝水量32g／m^2和12．1g／m^3;平均每天冷凝水吸收的汽化热为18858kJ。在典型晴天,冷凝温室下、中、上各层的日平均相对湿度分别比对照温室降低2．7个百分点、3．5个百分点、2．6个百分点,日平均绝对湿度分别比对照温室降低2．7g／m^3、4．1g／m^3、4．5g／m^3;在1月份,2座温室内同日同层次的相对湿度与绝对湿度,均呈现出冷凝〈对照,但以晴天差异尤为明显,阴雨天差异较小。空气循环式温室蓄热除湿系统的冷凝、蓄热、除湿效果明显。     

辽沈Ⅰ型日光温室环境及保温性能试验研究

东北型节能日光温室——辽沈I型日光温室在采光设计、保温设计、结构设计等方面性能优越,具有较齐备的配套设施。该文通过试验对沈阳农业大学工厂化中心9#日光温室的温、光、湿等环境及保温性能进行了综合分析。测试分析表明,测试期间,室内最低温度8.2℃、最高温度32.3℃,室内平均温度15.0℃,室外平均温度-17.3℃,室内外平均温差32.3℃;土壤1、3.5、50 cm的平均温度基本相同,分别为14.2、14.2、14.8℃。墙体的平均蓄热为8.35 MJ/(m²·d),夜间向室内放热1.69 MJ/(m²·d),通过墙体向外散失的热量2.61 MJ/(m²·d);后坡平均蓄热3.45 MJ/m²·d,夜间向室内释放的热量较小,仅为0.07 MJ/(m²·d),后坡的热损失较大,平均2.04 MJ/(m²·d);通过地下5 cm处土壤热流量分析,土壤的平均蓄热0.75 MJ/(m²·d),夜间平均释放热量0.48MJ/(m²·d);前坡的平均散热量为7.55 MJ/(m²·d),散热量较大。     

下沉式日光温室南侧边际区域土壤温度变化特征

为进一步优化日光温室结构,对下沉深度为80cm的日光温室内距南立面0～5 m(深度0.1 m)、温室外距南立面0～1 m(深度0～60 cm)范围内的土壤温度进行实测,以确定日光温室南侧边际区域土壤温度的变化特征,并与非下沉式日光温室的南侧边际效应区域对比,分析两者的优劣之处。结果表明:在最冷的1月份下沉式日光温室内南侧土壤边际效应界点位于距南立面160 cm处,在3月下旬仅位于距南立面20 cm处;1月中旬,1d内温室内的土壤边际效应界点与南立面的最远距离为180 cm,最近距离为60 cm,界点出现的时段分别为≥03:00～09:00、≥15:00～18:00。与非下沉式日光温室相比,下沉式日光温室南侧的边际区域明显缩小。温室外距南立面0～1 m(深度0～60 cm)范围内,在垂直南立面和垂直地表方向上均存在温度相对稳定的界面。作为日光温室优化设计的指标之一,边际区域的缩小显现出河南地区下沉式日光温室的优越性。     

蔬菜大棚种植区土壤与地下水中典型有机污染物健康风险评价

在对石家庄某蔬菜大棚种植区进行采样测试分析的基础上,针对其表层土壤及地下水有机污染特征,依托美国环保局(U.S.EPA)所提健康风险评价四步法,以菜农为敏感人群,尝试开展蔬菜大棚种植区的健康风险评价工作。在评价过程中,主要考虑经口摄入土壤和饮用地下水两种暴露途径,而鉴于蔬菜大棚内表层土壤与大棚周围表层土壤中污染物种类和含量存在明显差异这一事实,又将经口摄入土壤途径细分为经口摄入大棚内表层土壤和经口摄入大棚外表层土壤。评价结果显示,菜农的非致癌风险和致癌风险目前均处于可接受风险水平;邻苯二甲酸二正丁酯是最主要的非致癌污染物,其非致癌风险贡献率高达84.2%,狄氏剂是最主要的致癌污染物,其致癌风险贡献率为51.35%;饮用地下水途径是最主要的非致癌风险贡献途径,其非致癌风险贡献率高达94.42%;经口摄入棚外表层土壤途径是最主要的致癌风险贡献途径,其致癌风险贡献率为47.14%。     

日光温室内光照特点及其变化规律研究

对日光温室内的光照时间、太阳总辐射量、太阳辐射透过率的季节变化和日变化，光照度的空间分布规律进行了较为系统的研究；并对各季节不同天气条件下日光温室内外太阳辐射的关系，日光温室内太阳总辐射量与时间的关系进行了回归相关分析，建立了相应的回归方程。利用该组方程可以对各季节不同天气条件下、不同时间日光温室内的太阳辐射量进行估算分析。     

基于日光温室相变材料的梯形墙体热特性分析

将以石蜡为主的固-液复合相变材料喷涂到日光温室梯形北墙体内表面,对相变涂层温室梯形墙体和普通温室梯形墙体的热流量、北墙内的温度,以及室内外气温进行典型天气和月度变化的测试分析,以探究相变材料应用于日光温室梯形墙体后对室内热环境的影响。结果表明：晴天和阴天,相变涂层温室墙体的日间蓄热量和夜间放热量均显著高于普通温室墙体（P＜0.05）。相变涂层温室墙体与普通温室墙体在同一典型时刻相同部位温度存在一定差异,这种差异随着墙体深度的增加而逐渐减弱,0-300mm墙体内差异最显著（P＜0.05）。相变涂层温室墙体的累积蓄热量日平均值比普通温室墙体高8.1%,累积放热量日平均值比普通温室墙体高14.8%,相变涂层墙体表面和墙体内各层的月平均温度与普通温室墙体温度差异显著（P＜0.05）,相变涂层温室、普通温室和室外的月平均气温分别为9.93、8.63和-8.91℃。说明相变涂层墙体可有效增加墙体蓄放热量,提升温室气温尤其是夜间气温。     

南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的保温效果

为探索南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的保温效果,设置了空气循环式冷凝除湿（冷凝处理）、土壤地面地膜覆盖降湿（覆盖处理）和普通换气除湿（对照）三种处理,观测了不同条件下温室内的气温和地温变化数据。结果表明：在晴天除湿系统运行期间,冷凝处理温室内下层气温明显比对照和覆盖处理的高,分别高0．9—2．7℃和0．2～1．7℃;在阴雨天（不启动除湿系统）,冷凝处理温室内各层的气温均高于或等于对照和覆盖。典型晴天,冷凝处理的5cm、10cm、15cm、20cm地温比对照分别高1．0～2．1℃、1．0～1．5℃、1．2～1．5℃、1．4～1．6℃。全年气温最低的1月份,冷凝处理温室下层的日平均气温均高于对照和覆盖,分别高0．1～2．3℃和0．1～1．5℃,其中高于0．5℃以上的天数分别为17d和18d。说明在南方地区冬季,空气循环式冷凝除湿系统具有明显的保温效果。     

土壤温度预报方程研究进展

土壤温度(尤其是地表温度)是陆地和大气之间相互作用中关键的物理量,在地球系统中扮演了十分重要的角色。土壤温度预报技术一直是陆面模式、数值天气预报和气候预测中核心科学问题。本文系统回顾了土壤温度预报方程的研究进展,从经典的热传导方程到考虑了土壤水分垂直运动物理过程的热传导-对流方程,从用单一正弦波逼近到用傅里叶级数逼近地表温度日变化,从假设对流参数无日变化为常数到考虑其日变化,着重概述了土壤热传导-对流方程的创建、改进及求解。最后,本文对热传导-对流方程在地表能量平衡、土壤水分垂直运动、水通量和地震、冻土热传输研究中的应用进行了回顾。同时指出,全相态的土壤水和植物根系对热传导-对流方程的影响是土壤温度预报方程未来的研究方向。