改善热舒适性视角的行道树微气候调节能力研究

为了探究行道树的微气候调节能力，以肇庆市城东新区部分城市主干道为研究对象，通过实地调查和观测，统计分析行道树株高、冠高、枝下高等生物学特性，研究其对温度、湿度、太阳辐射强度等微气候的调节作用。并进一步采用RayMan Pro 3.1计算出热舒适性指标，以此为依据评价热舒适性，分析行道树与热舒适性的相关性及其对行人热舒适性的影响。结果表明，从改善热舒适性的角度出发，树种间的生物学特性与树木遮荫能力和调节微气候能力密切相关。细叶榕、非洲楝、天桃木、小叶榄仁、菠萝蜜为调节微气候能力良好的树种，树体高大、树冠宽大浓密的行道树能更好发挥遮荫性能并调节道路空间微气候，有效提升行人的热舒适性水平。     

不同绿化改造方案对小区微气候环境影响的ENVI-met模拟研究

【目的】利用数值模拟不同绿化布局方案对居住区微气候的影响,以期获取最优绿化方案。【方法】以广州某老旧小区为研究对象,选取典型湿热天气条件,对研究区的室外微气候要素进行测量;利用模拟软件ENVI-met构建实况数值模拟模型,将模拟结果与实测值进行对比分析,验证模型精度和质量;对研究区预设的3种绿化方案微气候特征进行模拟分析。【结果】清理灌木后温度较现状平均升高0.1℃,湿度平均降低0.51%,可适当改善低处通风情况;去除乔木后温度升高近0.4℃,湿度降低1.18%,整体风速明显增大;屋顶简单式绿化具有一定的降温增湿效果,温度降低0.16℃,湿度增加1.17%,风速较现有绿况变化不大。【结论】ENVI-met能够较好地预测温度和湿度的日变化趋势,能有效地评估老旧小区空间的营造与绿化改善效果。     

南京市寒冷季节景观树种对人体热舒适度影响的数值模拟研究

开展景观植物对人体热舒适度影响的研究对于优化景观设计和园林绿化植物配置具有一定的理论指导意义。在验证ENVI-met模拟精度的基础上，以南京市寒冷季节为气候背景，选取南京市6个不同规格常绿及落叶乔木、灌木树种进行微气候效应模拟，通过Rayman平台计算其热舒适PET值，分析与空地对照组的差异性及影响规律。结果表明，寒冷季节植物对PET有不同程度提升作用。其中乔木对PET影响白天强于夜间，常绿小乔木强于其他乔木，但乔木对PET的影响整体上不显著。寒冷季节灌木对PET影响强于乔木，整体上白天强于夜间，常绿灌木强于落叶灌木。常绿灌木对PET的影响程度与灌木高度呈负相关，与叶面积密度（LAD）和郁闭度呈正相关。     

应用ENVI-met模型模拟三维植被场景温度分布

为深入研究地表温度异质性机理,引入三维小气候模式ENVI-met 开展三维植被场景的温度场模拟。以离散 分布的山杨、侧柏和油松人工林场景为例,在实测的气象要素、土壤水分、植被结构、叶面积指数和组分温度等的基 础上,进行了敏感性分析和试验验证。敏感性分析结果表明:土壤相对湿度对模拟土壤温度场最为敏感,太阳辐射 比例因子对模拟植被温度场最为敏感。验证结果表明:ENVI-met 能准确模拟三维植被温度场的分布规律,模拟值 与实测值较为接近(最高R20.9,最小RMSE0.6 K)。      

树冠空间结构对微气候影响的模拟

随着城市化水平的提高,人们对于健康舒适的公共空间的要求也日益增加。为了更加科学地从空间结构的角度对微气候环境提出改善策略,运用ENVI-met模拟软件,以理想状态下的纯乔木林环境为研究对象,针对南京市的气候条件,分析5种常见的乔木树冠形态（圆柱形、圆球形、倒卵形、三角形和倒三角形）和3种平面布局形式（规则散点式、集中块状式、自然集群式）对微气候环境的温度、湿度及人体热舒适度（PMV指数）的影响。研究表明:树冠形态和布局形式对群落的降温增湿效应具有显著影响（P < 0.05）。“上大下小”型的倒卵形和倒三角形树冠的乔木群落降温增湿强度最高、人体热舒适度体验也最好。集中块状式布局的群落降温增湿强度要明显高于规则散点式和自然集群式,但自然集群式布局时人体热舒适度体验更好。     

日光温室番茄叶温的模拟及与环境因子的关系

日光温室内温度是温室微气候控制的常用参数,但是植物本身的温度(主要是叶温)影响着植物的生理活动,温室内温度要根据叶温的变化来调控。建立叶温的模拟模型可为日光温室内气温的调控及将能量平衡模型结合到温室环境控制系统中提供理论依据。该研究根据植物叶片能量平衡原理建立了一个以日光温室内环境条件(净辐射、气温、空气相对湿度)为主要驱动变量,以气孔阻力和空气动力学阻力为参数的番茄植株叶温模拟模型,并通过阴天、晴天土壤水分亏缺和土壤水分充足条件下叶温实测数据对模型进行了试验验证。结果表明,阴天、晴天土壤水分亏缺和土壤水分充足条件下番茄植株叶温模拟值与实测值的变化趋势一致。模型很好地模拟了晴天土壤水分充足条件下叶温的变化,其模拟值与实测值的决定系数R2=0.845,模拟方程的斜率k=0.961,截距f=-0.121,估计标准误差RMSE=2.1℃,相对误差RE=9%。     

ORYZA2000模型中辐射模块的评估及改进

利用大田实测数据对ORYZA2000模型中的辐射模块进行了评估与改进。结果表明:水稻产量和地上部分干质量对散射辐射比例变化敏感。但是模型模拟的1 d不同时刻太阳辐射中散射辐射比例与实测值相比存在较大误差,傍晚时刻的均方根误差可达0.15。而该模拟偏差(模拟值与观测值的差值)与大气透射系数呈二次曲线的关系,利用模拟偏差与大气透射系数之间的关系改进了模型对散射辐射比例的模拟。改进的辐射模块对1 d 3个时刻散射辐射比例模拟的均方根误差分别缩小了0.01、0.02和0.02。该结果可为ORYZA2000模型的改进提供参考。     

基于CFD的LED补光灯模型构建与验证

为明确植物工厂CFD环境模拟中LED补光灯的边界条件设置,构建单层LED补光栽培架(原型),并根据原型在CFD软件中建立规格一致的栽培架三维模型,对三维模型进行模拟分析,将得到的模拟值与原型实测值进行对比分析,验证LED灯边界条件设置的可行性。在模型中将LED补光灯分为反应器和灯罩两部分,反应器为LED补光灯的灯板,设置为热源边界条件,根据红、蓝灯珠数量及其对应的电光转化效率计算其单位体积散热量,灯罩为LED补光灯表面的塑料壳,起保护灯珠的作用,设置为导热材料,将三维模型的风速、温度模拟值与栽培架原型的实测风速值、温度值进行对比,结果表明:1)栽培架三维模型中LED补光灯的散热量为34 166 W/m3;2)通过模拟值与实测值对比,30个测点实测风速值与CFD模拟风速值的均方根误差为0.06,46个测点实测温度值与CFD模拟温度值的均方根误差为2.63,模拟值与实测值吻合良好。在植物工厂CFD模拟中,可以将LED补光灯反应器设置为热源、灯罩设置为导热材料。     

绿洲-荒漠交错带潜水-土壤-植被-大气连续体水热传输模型研究

该文以干旱区绿洲-荒漠交错带为研究对象,以质量守恒原理与能量平衡原理为基础,建立了潜水-土壤-植被-大气系统中水分与热量传输模式,并提出了求解潜水-土壤-植被 大气系统的数值模拟分解 协调新方法,用天山北麓三工河流域绿洲-荒漠交错带的实测资料验证了水热传输模型的可靠性.结果表明,植被冠层蒸腾量模拟值与实测值比较接近,其最大误差为11.3%,土壤含水率的模拟值与实测值的最大误差仅为5.9%,土壤温度模拟值与实测值的最大误差为8.3%,用该模型模拟绿洲-荒漠交错带潜水-土壤-植被-大气连续体水热动态传输过程、植被蒸腾量、地表蒸发量和植被的根系吸水率具有较高的精度.      

黑龙江省东部地区风能资源数值模拟误差分析

利用MM5＋ CALMET模型对黑龙江省东部地区2009年6月～2010年5月进行风能资源数值模拟,并与3座测风塔实测风速进行误差对比分析.结果表明,在10 m处,各测风塔年平均风速模拟值小于实测值,10 m以上,年平均风速模拟值大于实测值;模拟风速频率在2 ～5 m/s小于实测风速频率,在6～ 10 m/s大于实测风速频率,＜10 m/s与实测风速频率基本相当;模型对风向的模拟效果不如对风速的模拟效果,虽然70 m高度模拟主导风向与实测风主导风向基本一致,但模拟值与实测值相差较大;模型对风能频率的模拟效果优于对风速频率与风向频率的模拟.     

采用叶绿素成像技术测定细叶榕(Ficus microcarpa L.)叶片对聚乙二醇模拟的水分胁迫的响应

[目的]采用叶绿素成像技术测定细叶榕(Ficus microcarpa L.)叶片对聚乙二醇模拟的水分胁迫的响应。[方法]人工模拟水分胁迫下检测细叶榕、垂叶榕和极端耐旱的欧洲夹竹桃离体叶片,并用叶绿素荧光成像技术同时提取单片叶多个部位进行检测和分析。[结果]细叶榕、垂叶榕和夹竹桃对脱水响应的结果表明:①叶片各测定部位之间的光合反应中心最大光能转换效率(Fv/Fm)和非光化学猝灭(NPQ)的值较小,而电子传递速率(ETR)、PSII真实光化效率(ΦPSII)、光化学猝灭(qP)则有较大的差异;②水分胁迫下叶片不同部位的这种离散性更加明显;③抗逆性强的离散程度明显变小。[结论]为叶绿素成像技术进一步应用于植物对干旱胁迫的响应研究奠定了基础。     

黄河小浪底库区不同恢复阶段群落小气候特征研究

采用“空间代替时间”的方法,对小浪底库区不同恢复阶段群落的小气候特征进行研究.研究表明,随着植被恢复时间增加,太阳辐射、土壤温度、气温及其变动幅度逐渐减小,大气相对湿度逐渐升高;随着恢复演替阶段的上升,群落小气候逐渐得到改善;对不同恢复阶段小气候要素进行回归分析,发现大多数裸地气象要素与各恢复阶段群落气象要素之间存在显著的相关关系,以气温和相对湿度的相关性最好.     

采用叶绿素成像技术测定细叶榕(Ficus microcarpa L.)叶片对聚乙二醇模拟的水分胁迫的响应(英文)

[目的]采用叶绿素成像技术测定细叶榕(Ficus microcarpaL.)叶片对聚乙二醇模拟的水分胁迫的响应。[方法]人工模拟水分胁迫下检测细叶榕、垂叶榕和极端耐旱的欧洲夹竹桃离体叶片,并用叶绿素荧光成像技术同时提取单片叶多个部位进行检测和分析。[结果]细叶榕、垂叶榕和夹竹桃对脱水响应的结果表明:①叶片各测定部位之间的光合反应中心最大光能转换效率(Fv/Fm)和非光化学猝灭(NPQ)的值较小,而电子传递速率(ETR)、PSII真实光化效率(ΦPSI)I、光化学猝灭(qP)则有较大的差异;②水分胁迫下叶片不同部位的这种离散性更加明显;③抗逆性强的离散程度明显变小。[结论]为叶绿素成像技术进一步应用于植物对干旱胁迫的响应研究奠定了基础。     

北方春季塑料大棚小气候月变化分析

[目的]了解北方地区整个春季温室大棚内的小气候特征。[方法]选择佳木斯城郊的一农户家为观测地点,于2009年3月10日-5月30日观测棚内气温、湿度和光照强度,进而研究北方春季塑料大棚小气候的月变化。[结果]3-5月,与棚外最低气温相比,在夜间覆盖塑料大棚的棚内最低气温升高了7℃多。3-5月,大棚内的湿度明显高于外界,其中,3月,从17：00开始至次日6：00,棚内相对湿度基本都维持在100%;4-5月,棚内湿度虽然有所降低,但仍远高于外界。3-5月塑料大棚的平均光强透过率达50%以上,棚内光强高于喜温蔬菜的光补偿点和喜凉蔬菜的光饱和点的时间为6-8 h。[结论]该研究为北方农民合理安排春季塑料大棚农事活动提供了可靠依据。     

干旱胁迫下不同温型小麦农田微气象特征研究

根据旱棚内外农田小气候观测资料,分析了冷型小麦“陕229”和暖型小麦“NR 9405”的农田微气象特征及其成因。结果表明,与暖型小麦“NR 9405”相比,冷型小麦“陕229”灌浆结实期间的株间气温、地温均偏低,株间水汽压和相对湿度升高,株间光照度减小。该结果说明,冷型小麦对干旱的适应性较暖型小麦强。     

Biological Basis & Microclimate Effects of Intercropping in Jujube Field

[目的]探索枣园间作生物学基础与小气候效应。[方法]2009～2011年,在枣园内间作小麦、花生、大豆、大蒜、西瓜、蔬菜等,对照为单一作物种植地,采取固定观测和同步移动观测相结合测量空气温度、地表温度、空气相对湿度、风速等田间小气候因子。[结果]枣树与间作作物之间在光照、肥水方面存在资源利用型竞争关系,但与多种作物在物候期上存在差异,枣树与间作作物在需水、需肥及光照的关键时期也有交错。同时,枣园间作与对照比农田小气候环境变化显著（ P＜0.05）：枣园间作地比对照空气温度降低幅度为0.2～0.7℃、地表温度降低幅度为2.1～2.5℃、空气相对湿度提高幅度为3.7%～6.8%、风速减低幅度为0.2～0.4 m/s。[结论]该研究表明枣园间作可在中原地区,乃至中国北方地区大力推广。     

5个榕树品种叶表面微形态结构与滞尘能力比较

【目的】测定不同榕树品种的滞尘能力,为正确选用榕树作为城市绿化树种提供科学依据。【方法】以细叶榕（Ficus microcarpa）、柳叶榕（Ficus heteropleura）、对叶榕（Ficus hispida）、高山榕（Ficus altissima）、黄褐榕（Ficusvirens）等5个榕树品种的成熟叶片为试验材料,应用扫描电子显微镜和滤纸恒重法观察叶片表面微形态结构,测定叶片滞尘量,并进行5个榕树品种滞尘能力比较。【结果】5个榕树品种的叶表面在表皮细胞、表皮纤毛、气孔等微形态结构上存在明显差异,对叶榕叶表面结构粗糙,具有蜂窝状的凹坑组织和表皮纤毛;细叶榕有不规则的岛状表皮细胞突起和大小不等的坑状组织,没有表皮纤毛;黄褐榕叶表面支脉细胞突起形成一个个的网格结构,无表皮纤毛;柳叶榕和高山榕叶表面较光滑,均无表皮纤毛。5个榕树品种因叶表面结构不同,滞尘能力也表现出明显差异。【结论】榕树叶片的形态特征是决定榕树叶片滞尘量的关键,5种榕树品种滞尘能力大小依次为：对叶榕〉细叶榕〉黄褐榕〉高山榕〉柳叶榕。     

华北树木群落夏季微气候特征及其对人体舒适度的影响

选择北京奥林匹克森林公园8个植物群落为研究对象,对其夏季日间微气候效应进行了定量化研究,并采用不舒适指数作为评价指标,比较了不同植物群落对人体舒适度影响的差异,最后分析了群落冠层特征对微气候和不舒适指数的影响。结果表明:在夏季高温天气里,植物群落可显著降低空气温度和光照强度,提高相对湿度;与对照点相比,植物群落内的日均降温强度为1.6～2.5 ℃,增湿强度为2.9%～5.2%,遮光率为61.0%～96.9%;与对照点相比,植物群落都能降低一定的不舒适指数,降低不舒适指数率为2.5%～4.3%,不同植物群落间降低不舒适指数率的差异达到了显著水平,表明不同树种的微气候效应具有差异。最后通过对微气候因子、不舒适指数及群落冠层特征的相关性分析,显示它们之间存在显著的相关性,即说明树木的冠层特征（叶面积指数和冠层盖度）对群落的微气候因子和不舒适指数具有重要的调节作用。