基于机器学习算法的冬小麦不同生育时期生物量高光谱估算

为探索适用于冬小麦不同生育时期的高光谱估算方法,基于4年大田试验,以江苏省主要冬小麦品种为材料,以8种对常用生物量敏感的高光谱指数为基础,分别采用偏最小二乘算法、支持向量回归算法、随机森林算法在冬小麦4个主要生育时期(抽穗期前、抽穗期、开花期和灌浆期)进行了高光谱生物量估算和预测能力比较。结果表明,在冬小麦不同生育时期,高光谱估算生物量精度差异显著;利用随机森林构建的生物量估算模型在4个生育时期均表现出很好的效果,决定系数(r^2)和均方根误差(RMSE)在抽穗期前分别为0.79和44.82 g·m^-2,在抽穗期分别为0.71和62.07 g·m^-2,在开花期分别为0.70和97.63 g·m^-2,在灌浆期分别为0.71和106.98 g·m^-2;随机森林模型在4个生育时期的预测能力都高于或接近于支持向量回归模型,高于偏最小二乘回归模型,r^2和RMSE在抽穗期前分别为0.60和72.54 g·m^-2,在抽穗期分别为0.60和75.07 g·m^-2,在开花期分别为0.68和109.9 g·m^-2,在灌浆期分别为0.61和127.93 g·m^-2。这说明随机森林算法在冬小麦不同生育时期生物量高光谱遥感估算方面具有较高的精度和稳定性。     

盘锦水稻田碳通量变化特征研究

为了揭示我国北方水稻田生态系统的碳通量动态特征及其对气象因子的响应,利用盘锦市水稻田生态系统观测站2018—2020年净碳交换量(NEE)观测数据,分析盘锦市水稻田NEE年变化、日变化特征,以及植被总初级生产力(GPP)日变化和季节变化;对比NEE与风向、净辐射关系,最后按季节对比地温对植被呼吸(Reco)的影响,计算生态系统呼吸温度敏感性(Q₁₀)。结果表明,NEE的年总量都为负值,其中2018年NEE总量最大,为-574.09 g C/(m²·y);NEE的年变化与风速呈正相关,与日照呈负相关;NEE的日变化为“U”型,GPP的日变化为倒“U”型,中午达到峰值,日变化值在夏季最大;NEE高值对应的风向是W、WSW、SW和NE、ENE;NEE低值对应的风向是SSE、S和NNW、NW;NEE绝对值随净辐射的增加而增大,有时出现NEE峰值滞后于净辐射的情况。GPP年值呈下降趋势,Reco年际变化较小。夏季Reco比其他季节高2.0～6.0倍。2019夏季呼吸强度随地温增值达到0.85 g C/(m²·d)。计算2019年夏...     

海南岛橡胶林生态系统碳通量及其影响因子研究

以位于海南岛西北部儋州地区的橡胶林为研究对象,采用涡度相关技术进行长期CO2通量观测,获得海南岛橡胶林生态系统碳通量的动态特征,并分析其对各影响因子的响应情况。结果表明:(1)橡胶林生态系统净碳交换量(NEE)日动态均为"U"型曲线,白天均为碳吸收(NEE为负值),夜间均为碳排放(NEE为正值);全年各月除2月外,NEE月总值均为负值,吸收碳,雨季4~10月各月NEE值均较大,旱季1~3月、11~12月,各月NEE值均较小;橡胶林年固碳能力强大,超过11.0 t C/(hm2·a)。(2)橡胶林生态系统NEE与光合有效辐射(PAR)、冠层内大气平均温度(Ta)、地下5 cm土壤温度(T_-5 cm)和饱和水汽压差(VPD)及地下5 cm土壤含水量(VWC_-5 cm)等均负相关,但影响强度不同,其中PAR影响最为显著;另外NEE还与橡胶林本身林分状况及周围大气环境CO2浓度等相关。     

高原气候下西藏不同熟期甘蓝型春油菜光温资源利用效率比较分析

为了充分协调产量潜力与气候资源高效利用的关系,研究高原气候下不同熟期甘蓝型春油菜的光温利用效率,选用3个不同熟期甘蓝型春油菜品系,设置4个播期,分析不同播期下西藏甘蓝型春油菜的生长发育及产量形成规律。结果表明：随着播期的推迟,参试油菜生育期间的温度升高,达到有效积温的天数较少,参试油菜生育期缩短;其中苗期、蕾薹期和花期较早播呈缩短趋势,角果成熟期有延长趋势。晚播油菜的茎秆伸长期雨热充足,参试油菜的株高较早播有增加,而茎粗有降低;晚播造成参试油菜前期营养生长不足,成熟期干物质积累较早播下降。晚播油菜生育后期遇持续降雨造成成熟期油菜的有效分枝数、单株有效角果数和单株粒重的降低,较早播油菜明显减产。播期改变了参试油菜的光、温利用效率,早熟品系NY16在B2播期（2021年3月15日）下光、温利用效率较高,分别为0.081 g·MJ^-1和1.017 kg·hm^-2·℃^-1;中熟品系NY28和晚熟品系NY52均在B1播期（2021年3月8日）下光、温利用效率较高,分别为0.1 g·MJ^-1 、1.282 kg·hm^-2·℃^-1和0.134 g·MJ^-1、1.712 kg·hm^-2·℃^-1。同一播期下中晚熟品系的光、温利用效率大于早熟品系。因此,适时早播可促进甘蓝型春油菜光温利用效率的提高,促进产量形成,早熟品系在3月15-22日,中晚熟品系在3月8-15日播种适宜。西藏一年一熟种植制度下,为充分协调生态条件与生产潜力关系,一定无霜期范围内,中晚熟品系的选育和利用可有效提高甘蓝型春油菜产量。     

18种常见灌木绿化树种光合特性及固碳释氧能力分析

采用Li-6400便携式光合仪对广州市区18种常见园林绿化灌木树种的净光合速率日变化进行测定,估测其日净固碳释氧量;以日净固碳量为指标,运用离差平方和对不同灌木树种的固碳释氧能力进行聚类分析。结果表明：不同树种的光合特性有差异,光合速率日变化曲线呈单峰型和双峰型2种类型。大多数植物净光合速率的日最高值出现在上午10：00～12：00,少数植物出现在下午14：00～16：00。不同树种固碳释氧能力也有所差异,其中固碳释氧能力最强的4种灌木分别为马缨丹、假连翘、黄叶榕和红桑,最弱的为棕竹。依据日净固碳量将灌木树种聚为3类,日净固碳量高的如马缨丹、假连翘、黄叶榕、红桑[固碳量为7～10 g/(m2·d),释氧量为5～7 g/(m2·d)],日净固碳量中等的如叶子花、朱槿、九里香、米仔兰、鹅掌藤、含笑花、狗牙花[(固碳量为5～7 g/(m2·d),释氧量为3～5 g/(m2·d)],日净固碳量低的如朱蕉、变叶木、红背桂花、茉莉花、江边针葵、基及树、棕竹[(固碳量为2～5 g/(m2·d),释氧量为1～3 g/(m2·d)]。本研究将为碳汇林业指导下的园林绿化树种选择提供一定的参考价值。     

草浆地膜覆盖配施菌剂对大豆生长发育和杂草群落的影响

为明确草浆地膜对大豆在盐碱化土壤中的生产性能，采用对比法，研究其在草浆地膜覆盖及菌剂拌种处理下对盐碱土壤的保水状况、植株长势与杂草群落特征的影响。结果表明：JM(菌剂拌种和草浆地膜覆盖)与KM(草浆地膜覆盖)处理的含水率分别较CK高1.18%和1.06%,差异显著(P<0.05),草浆地膜覆盖减少了土壤中水分的蒸发，增加含水率，而菌剂拌种对其影响不大。KM处理在不同时间内株高呈增加趋势(P<0.05),J0(菌剂拌种)、JM处理对株高影响不大；不同处理对植株叶片SPAD值和氮含量影响不大，但对其地上部干鲜重及干物质积累量有影响，尤其是在后期(7月22日—8月15日)JM和KM处理干物质积累量最多，分别是0.52和0.56 g。此外，JM(78.94株·m^-2)和KM(147.37株·m^-2)处理的杂草种类和密度均低于CK(231.58株·m^-2)和J0(173.68株·m^-2)处理。KM处理的杂草生物总量最多，平均为82.76 g·m^-2。综上所述，草浆地膜覆盖具有...     

茶树新品种桂绿1号光合特性初步研究

采用Li-6400便携式光合测定系统对茶树新品种桂绿1号的光合-光响应曲线和光合日变化进行了测定分析。结果表明,在夏季晴天条件下,桂绿1号净光合速率（Pn）日变化呈单峰曲线,峰值出现在11:00,约为9.36βμmol·m^-2·s^-1;蒸腾速率（Tr）的日变化也为单峰曲线,但其最大值出现在15:00,约为4.06βmmol·m^-2·s^-1。该品种的光饱和点与光补偿点分别为354.60βμmol·m^-2·s^-1和7.13βμmol·m^-2·s^-1,表观量子效率（Φ）为0.088βmol·mol^-1。逐步多元回归分析表明,光合有效辐射和空气相对湿度是直接影响桂绿1号茶树净光合速率日变化的主要因子。该研究为桂绿1号的引种、速生丰产和制定栽培管理措施提供理论依据。     

石碌含笑光合及固碳特性

本文以石碌含笑二年生嫁接苗为研究对象,采用LI-6400便携式光合仪对其光合参数特征进行测定分析,并对其固碳释氧量进行估算,综合评价其适应性及生态效应。结果表明：石碌含笑的四季净光合速率（Pn）日变化并非呈现单一的双峰。1月、4月、7月的变化曲线为双峰型,10月为单峰型。石碌含笑不同月份Pn日均值由大到小依次为：10月>7月>4月>1月。其生长旺盛期在10月,石碌含笑在大气温度较低和光强较弱的秋季反而有更高的光合速率。石碌含笑的光补偿点低而光饱和点较高,说明能够适应不同的光照环境,在强光环境和弱光环境都有较强的光能利用能力。石碌含笑全年日均净固碳量为10.07 g/(m ²·d),拥有较强固碳能力。石碌含笑对强弱光均有较强的利用能力,在华南地区炎热气候条件下也具有“午休”的适应性自我调节机制,并且拥有较强的碳汇能力,兼具良好的景观效益与优良的生态效益,因此适合在华南地区推广种植。     

西双版纳橡胶林与其他类型林分生物量及碳储量的比较

为探明橡胶林的生物量和碳储量,以更好地了解橡胶林在区域生态系统中的碳汇作用,研究了西双版纳地区成龄橡胶林及另外2种主要类型人工林——澳洲坚果林和茶园的生物量与碳储量及其分配特征。采用完全收获法采集平均标准木全株,划取样方采集土壤、林下植被和枯落物,并对所有样品进行实际称重和含碳量测定,进而计算生物量和碳储量。结果表明：橡胶林的总生物量为(289.18±15.15)t/hm²,其中林木生物量占比97.06%;橡胶林的总碳储量为(285.02±15.12)t/hm²,其中土壤碳储量占比54.18%、林木碳储量占比45.30%。橡胶林的总生物量远高于茶园[(56.82±12.10)t/hm²]和澳洲坚果林[(44.46±3.83)t/hm²],但三者生物量分配特征相同,均是林木生物量占绝大部分而枯落物和林下植被占比很小;橡胶林的总碳储量也远高于澳洲坚果林[(162.70±3.83)t/hm²]和茶园[(112.03±8.52)t/hm²],且三者都是土壤碳储量占比最大、林木碳储量其次,但澳洲坚果林和茶园都是土壤碳储量的占比（88.18%和77.64%）远高于林木碳储量的占比（10.76%和21.70%）。尽管橡胶林的生物量和碳储量与热带雨林（生物量约420 t/hm²,碳储量约310 t/hm²）相比低很多,但比其他类型人工林高,而橡胶林复合种植模式可进一步显著提高林分生物量的积累和储碳固碳能力,提升橡胶林生态系统的生产力和碳汇功能。本研究为评估橡胶树种植对区域生态系统碳平衡的影响提供了基础依据。     

海南岛东北部5种森林土壤有机碳分布特征

为揭示海南岛东北部森林土壤有机碳分布特征,本文对该区湿加松林（Pinus elliottii×P. caribaea）、木麻黄林（Casuarina equisetifolia）、椰树林（Cocos nucifera）、次生林和混交林等5种典型森林土壤有机碳含量和储量进行了比较研究。结果表明,5种森林0~100 cm土壤有机碳平均含量差异显著（P<0.05）,其中次生林最高,为3.78 g/kg,木麻黄林最低,仅有0.90 g/kg;5种森林0~100 cm土壤有机碳储量分别为次生林46.06 t/hm ²、混交林40.52 t/hm ²、湿加松林39.08 t/hm ²、椰树林31.26 t/hm ²和木麻黄林15.22 t/hm ²。浅海沉积土上的次生林、滨海沙土上的混交林均具有相对较高的土壤有机碳储量,分别显著地高于同一母质上的椰树林和木麻黄林（P<0.05）。综上,该区不同类型森林的建立深刻地影响了土壤有机碳库储量,次生林和混交林的建立可能有助于该区增加土壤固碳。     

不同类型茶园土壤N2O排放速率及其影响因素

对不同生产力（高、中、低产）和种植年限（10、45、100 a）的茶园及与其相邻林地土壤N₂O的排放速率进行了田间原位测定,并探究其与土壤pH、有机碳、总氮、水溶性有机碳氮、微生物生物量碳氮（MBN）、铵态氮和硝态氮等土壤理化性质的关系。结果表明,不同类型茶园间的土壤理化性质有显著差异,且各土壤理化性质之间有一定相关性;不同类型茶园的平均N₂O排放速率（以N计）为3.14 mg·m^-2·h^-1,其中100 a茶园N₂O的排放速率（以N计）为4.47 mg·m^-2·h^-1,显著高于其他茶园;茶园N₂O排放速率是林地的3.1~7.2倍。Mantel检验表明N₂O的排放速率与水溶性有机碳、有机碳、总氮及微生物碳氮呈显著正相关（P<0.05）,线性回归和结构方程模型表明MBN是茶园土壤N₂O排放速率的最显著影响因子。     

Plastic film mulching reduces net greenhouse gas emissions in a rice–rapeseed rotation field

With the aim of assessing differentiation of greenhouse gas emissions as manipulated by plastic film mulching (PFM) from paddy field from a year-round perspective, we determined net ecosystem CO₂ exchange (NEE, CO₂ flux), CH₄ and N₂O fluxes from a rice–rapeseed rotation field. PFM and non-mulching (NM) treatments were set from 2014 to 2017 (May 2014 to April 2015, May 2015 to April 2016 and May 2016 to April 2017 were set as Annual 1, Annual 2 and Annual 3, respectively) in Southwest China. Compared with NM, CH₄ emissions were increased by 60.00% (P?<?0.05), 111.54% (P?<?0.05) and 62.07% (P?<?0.05) under PFM in Annual 1, 2 and 3, respectively. Additionally, PFM delayed the peaks of CH₄ fluxes by 5–10 days during rice season. However, PFM did not affect N₂O emissions on the annual basis. PFM reduced the net carbon loss from soil during rice season while had insignificant influence on soil carbon sequestration capacity during fallow and rapeseed seasons. Overall, the mean annual net ecosystem greenhouse gas exchange among three annuals was 32.11% lower under PFM than under NM. Moreover, PFM slightly increased crop yields of both rice and rapeseed. Accordingly, PFM recommended the suitable agricultural management in the rice–rapeseed rotation field for simultaneously alleviating global warming and maintaining crop yields.

     

不同林下栽培方式对灵芝生长和培养料碳素转化的影响

通过设置露天（T1）和遮阴（T2）两种林下栽培灵芝试验,研究分析不同林下栽培方式对灵芝子实体产量、绝对生物学效率、主要活性成分以及培养料碳素转化的影响,并监测子实体发育阶段CO₂排放通量的变化。结果表明：与T1栽培方式相比,T2栽培方式灵芝的子实体产量和绝对生物学效率平均高出36.76%,总三萜酸含量平均高出17.67%,而多糖含量平均低25.30%,并且其间的差异达显著性水平。同时,T2处理的灵芝子实体碳素转化率平均高出48.56%,碳素损失率平均高出28.96%,菌渣残留率平均低25.62%。在子实体发育阶段T2栽培方式下CO₂平均排放通量平均高出46.23%,与环境空气湿度呈显著负相关,其相关系数为0.24。     

中国东北地区玉米农田生态系统生长季碳交换研究

利用中国气象局锦州农田野外观测站的碳通量观测数据分析玉米农田生态系统生长季CO2通量变化.结果 表明,2008～2011年生长季的夜间呼吸速率、白天净碳交换速率年际差异不大,8天累积净碳交换量呈U型分布,碳吸收强度在生长季中期最大.夜间呼吸作用Reco与EVIs×Ws(EVIs和Ws分别为增强型植被指数EVI、陆地表面...     

节水灌溉下南方双季稻区主栽机插水稻品种的光合特性和产量

为了比较不同品种在干湿交替条件下的品种特性,以11份水稻品种为材料,分析比较了水稻秧苗素质、光合特性、产量及产量构成因素的差异。研究结果表明：不同品种秧苗素质差异显著,主要以苗高、白根数、总根数差异较为明显,其中以24d61（A2）品种秧苗地上、地下部性状最佳,为最适宜机插品种。不同品种抽穗期光合特性有所差异,其中24d44（A 6）品种净光合速率最高,为27.01 μmol/(m ²·s),中早39（A7）品种气孔导度与蒸腾速率最高,分别为1.69 mmol/(m ²·s)和12.10 mmol/(m ²·s),中嘉糯（A1）品种胞间CO₂浓度显著高于其他品种,为376.09 μmol/(m ²·s)。不同品种产量及其构成因素显著,陆两优996（A10）品种株高、单株产量、结实率与每穗着粒数均为最高。抽穗期光合特性与产量构成各指标相关性分析表明,净光合速率与蒸腾速率、单株有效穗数、千粒重呈正相关,与胞间CO₂浓度与结实率呈显著负相关;单株产量与每穗着粒数、结实率呈显著正相关,与株高、千粒重呈正相关,与光合特性各指标呈负相关,但差异均未达到显著性。因此,本研究对节水灌溉条件下水稻机械化种植模式适宜品种的筛选有重要意义。     

氮肥后移对花生氮代谢相关酶活性、氮素利用效率及产量的影响

本研究以农花5号为试材,在施氮肥总量一致的条件下,设3个不同施用时期处理：基施氮肥135 kg·hm^-2（T1）、基施氮肥67.5 kg·hm^-2+苗期追肥67.5 kg·hm^-2（T2）、基施氮肥45 kg·hm^-2＋苗期和开花下针期分别追肥45 kg·hm^-2（T3）、以不施氮肥CK为对照,研究氮肥后移对花生叶片氮代谢相关酶活性、氮素积累量与利用效率、产量及其构成因素的影响。试验结果表明,不同施氮时期处理下,氮代谢相关酶活性和氮素积累量的变化趋势大致相同,但活性和含量的高低因施氮时期的不同发生变化。T3处理能显著提高花生生育后期叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸脱氢酶的活性;花生生育后期植株总氮素积累量、根系和荚果氮素积累量以T3处理最高,但各施肥处理间差异不显著;氮肥农学利用率和氮肥偏生产力亦以T3处理最高,且差异达到显著水平（P＜0.05）;T3处理产量最高,为5361.11 kg·hm^-2,比CK 、T1和T2处理分别增产20.79%、3.27%和5.66%。从产量构成因素分析,T3处理产量的提高主要依赖于花生的单株果重和饱果率的提高。     

不同水肥耦合处理下毛竹光合特性

以不同树龄毛竹（Phyllostachys edulis）为研究对象,采用裂区试验设计,设置3个田间持水量(85±5)%、(65±5)%、(50±5)%和3种施肥梯度12.50、6.25、3.13 kg/m²,通过测定和分析不同处理下不同生长月份毛竹的叶绿素及光合参数的变化,运用综合评价法来判断不同水肥耦合处理下毛竹林最优的水肥耦合模式,达到水肥高效的毛竹林,进而为毛竹林的水肥供应机制提供参考。研究结果表明：（1）在所有的水肥耦合处理中,T4处理[田间持水量(65±5)%,施肥量100%]下的叶绿素含量[Chl(a+b)]最高。且在所有生长月份中,8月份各处理毛竹叶片的Chl(a+b)最高。（2）9种水肥处理中,各时期毛竹叶片的净光合速率（P_n）、气孔导度（Cond）、胞间二氧化碳浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）最高为T4处理[田间持水量(65±5)%,施肥量100%]。说明高肥适水灌溉能够使毛竹生长获得最优效果。（3）在整个生长阶段,不同水肥耦合处理间的Chl(a+b)、P_n、C_i和T_r的差异最大值出现在8月。说明8月为毛竹需水需肥的最关键时期。因此,T4处理[田间持水量(65±5)%,施肥量100%]高肥适水是毛竹进行水肥处理的最优处理。