江西大岗山不同密度杉木林林冠截留特征研究

[目的]研究不同密度杉木林林冠截留特征.[方法]选取江西大岗山生态系统定位研究站不同密度杉木林作为研究对象,分析了不同密度杉木林林冠截留量与降雨量、降雨强度、降雨历时之间的关系,比较不同密度人工杉木林的截留特征.[结果]观测期间,试验区总降雨量为501.4mm,6个密度人工杉木林林冠截留量在55.8 ～153.6mm,截留率在11.1％～30.6％,其中N1750林分截留率最大,N2700林分截留率最小,二者截留量相差97.8 mm.1993年营造的3个密度（N970、N1220、N1750）杉木林林冠截留量在117.9 ～153.6 mm范围内,1981年营造的3个密度N2700、N3500、N4700杉木林林冠截留量在55.8 ～78.9 mm范围内.在同一个降雨量和降雨强度下,N970、N1220、N17503个林分平均截留量均大于另外3个林分.[结论]不同林龄截留量是有差异的.林冠截留量与降雨量存在着极紧密的正相关,截留率与降雨量呈负相关.在中雨降雨量相近的情况下,降雨强度对截留的影响非常明显,降雨强度越大,截留量越小;在小雨情况下,反而降雨强度越大,截留量越多.     

生物炭土壤结皮覆盖垄沟集雨种植对红豆草根系和根瘤特征的影响

本试验为寻求垄沟集雨种植适宜覆盖材料,探究生物炭土壤结皮增产机理,以传统平作为对照,研究了不同垄覆盖材料和不同沟垄比对红豆草（Onobrychis viciifolia Scop）根系特征值（根干重、根长、根表面积、根体积）和根瘤特征值（根瘤数量和重量）的影响。结果表明,红豆草根系和根瘤集中分布于表层（0~20 cm）土壤,红豆草根系特征值和根瘤特征值随垄宽度增加而增加,随土壤深度增加而减少,沟边的根系和根瘤特征值明显大于沟中。与对照相比,土垄、玉米秸秆炭垄和牛粪炭垄的红豆草总根干重分别增加18%,113%和56%,总根瘤数分别增加180%,860%和313%,总根瘤重分别增加86%,489%和198%;但红豆草总根长分别减少37%,33%和27%,总根表面积分别减少53%,27%和44%,总根体积分别减少54%,14%和34%。适宜土壤湿度促进红豆草根干重、根瘤数量和根瘤重量提高;适宜土壤水分胁迫有利于红豆草根长、根表面积和根体积增加。     

豫西山丘区构建径流聚集工程体系研究

通过对豫西土石山区的汝阳县和黄土丘陵区的嵩县历年开展雨水水土保持调控工程的调研,提出了在豫西山丘区构建以水平梯田、隔坡梯田、水窖（池）为主要措施的坡面径流调控工程和以集流坝为主要措施的沟道径流调控工程以及山泉溪流开发工程等综合性的降雨径流聚集工程体系,目的在于有效缓解豫西山丘区水资源缺乏、雨季降水多以山洪形式流失、雨水资源利用率低下等问题。     

土地利用方式及土壤特性对土壤调节雨水效率的影响研究

One of the most important functions of soils is to regulate rainwater and mitigate flooding and associated damages; this function can be estimated by the rainwater regulation ratio （η）, i.e., percent of regulated rainwater. Fifteen experimental plots were set up on the hills in Yingtan of Jiangxi Province, southern China. These plots were under three land use patterns, cultivated cropland, noncultivated land, and orchard interplanted with cash crops. With aid of an artificial rainfall simulator and Guelph method, rainfall, runoff, soil infiltration, and so on were measured in situ. Results showed that the orchard interplanted with cash crops was more effective in regulating rainwater than the other two land use patterns. When the maximum infiltration intensity was three times higher than the observed mean,η was higher than 70% for all plots. 77 was related to land use, slope gradient, and soil properties such as soil infiltration, organic carbon, bulk density, and texture. There is still more room to improve capacity of rainwater drainage （underground percolation） than that of rainwater storage in soils. Therefore, enhancing soil permeability is vital to improve the rainwater regulation efficiency in soils.     

亚热带丘岗山区雨水资源开发利用

以亚热带丘岗山区的典型区域——衡阳盆地为研究对象，分析了其雨水资源利用的必要性、可行性。提出了衡阳盆地雨水资源化的初步设想：一是强化雨水就地利用，构建衡阳经济社会发展的生态屏障；二是积极推广庭院雨水集蓄，发展庭院经济；三是适当发展雨水集蓄小型灌溉工程，提高农业生产的水分保证率。     

小冠开心形和细型主干形‘玉露香’梨光能截获与光合作用差异

小冠开心形和细型主干形是黄土高原梨树生产中的主要树形模式。为阐述这两种树形对冠层光能截获和叶片光合功能的影响，以山西芮城县4年生的‘玉露香’梨为试材，2017年和2018年连续两年测定了冠层截获的光合有效辐射PAR、叶片光合的光响应特性、荧光淬灭动力学特性以及光午休期间叶片的热耗散特性和光呼吸。结果表明：小冠开心形冠层不同方位和不同时刻截获的PAR均高于细型主干形，平均提高47.6%；与细型主干形相比，小冠开心形叶片光响应的最大净光合速率Pnmax,p与光饱和点LSP显著升高；光合碳同化过程的3个限制因子中，磷酸丙糖利用速率Vtpu对冠层光环境变化最敏感。正午强光胁迫下，小冠开心形叶片光呼吸速率Pr与总光合速率Pg的比例（Pr/Pg）比细型主干形叶片提高58.5%，NPQ中可恢复组分r(qE)提高了8.9%，而不可恢复组分r(qI)降低了75.0%。两种树形相比，小冠开心形梨树冠层可截获更多的光能，叶片的光合能力更强，强光胁迫时能够通过更高效的热耗散和光呼吸进行自我保护，可作为黄土高原产区梨树适宜树形。     

草地生态系统中植被冠层截留的研究进展

草地植被冠层截留是草地生态系统对降水再分配的主要过程，属于草地生态系统蒸散发的组分之一。由于草地植被冠层截留常在草地生态系统水量平衡研究中被忽略而导致蒸散发组分的划分中存在误差。因此，讨论草地植被冠层截留对草地生态水文学的研究具有重要的理论意义和实用价值。本论文通过对目前草地植被冠层截留研究的现状和存在问题，从草地植被冠层截留的测定方法和主要的影响因素（环境因子和植被特征）2方面论述草地植被冠层截留的研究进展。分析发现，草地植被冠层截留的影响因素研究主要集中在降水特征、气象条件、放牧和植被特征等方面，各因素的综合影响研究仍然非常缺乏，测定方法的准确性有待评估。     

基于数字化植物表型平台（D3P）的田间小麦冠层光截获算法开发

冠层光截获能力是反映作物品种间差异的重要功能性状，高通量表型冠层光截获对提高作物改良效率具有重要意义。本研究以小麦为研究目标，利用数字化植物表型平台（D3P）模拟生成了100种冠层结构不同的小麦品种在5个生育期的三维冠层场景，记录了从原始冠层结构中提取的绿色叶面积指数（GAI）、平均倾角（AIA）和散射光截获率（FIPAR_dif）信息作为真实值,进一步利用上述三维小麦场景开展了虚拟的激光雷达（LiDAR）模拟实验，生成了对应的三维点云数据。基于模拟的点云数据提取了其高度分位数特征（H）和绿色分数特征（GF）。最后，利用人工神经网络（ANN）算法分别构建了从不同LiDAR点云特征（H、GF和H+GF）输入到FIPAR_dif、GAI和AIA的反演模型。结果表明，对于GAI、AIA和FIPAR_dif，预测精度从高到低对应的点云特征输入为GF+H > H > GF。由此可见，H特征对提高目标表型特性的估算精度起到了重要作用。输入GF + H特征，在中等测量噪音（10%）情况下，FIPAR_dif和GAI的估算均获得了满意精度，R²分别为0.95和0.98，而AIA的估算精度（R²=0.20）还有待进一步提升。本研究基于D3P模拟数据开展，算法的实际表现还有待通过田间数据进一步验证。尽管如此，本研究验证了D3P协助表型算法开发的能力，展示了高通量LiDAR数据在估算田间冠层光截获和冠层结构方面的较高潜力。     

A validated mechanistic model of carrot (Daucus carota L.) growth

A mechanistic model of carrot vegetative and root development was constructed. This model determined canopy photosynthesis over a day, assimilates were then partitioned into either roots or leaves via temperature dependent partitioning coefficients. Assimilates were lost via terms describing growth and maintenance respiration. The model was calibrated on data from four different carrot cultivars, originating from the UK (Autumn King), Syria (Carrot_S), Poland (Dolanka) and Russia (Hibinskaja), grown in controlled environment glasshouse compartments at one of six temperatures (9–30 °C) repeated over three sowing dates. Calibration of the model showed that it could account for between 83 and 95% of the variance in carrot plant and root dry weights. The model was then validated using independent data from the same cultivars of carrots grown in the field at Reading. In this instance, the model accounted for 75 and 79% of the variance in plant and root weight, respectively. Two other independent data sets were used to validate the model, including carrot of a different cultivar (Panther) grown in phytotrons at temperatures between 9 and 21 °C, at two different locations and over a three sowing dates. In this instance, the model accounted for between 63 and 69% of the variance in root weight. The model also predicted that if ambient carbon dioxide levels increased from 348 to 551 μmol mol⁻¹, root dry weight would increase by 12%, which is within the margin of error of the experimental value of 16% reported in the literature. The model can therefore be used to study the potential impacts of global climate change on carrot production, as well as to rapidly predict whether germplasm is suited to any particular environment.     

结缕草枯草层对降水的截留特性研究

草坪枯草层对雨水或灌溉水的截流量大小对于草坪水分利用效率具有重要影响.针对结缕草草坪枯草层截留能力、截留降水的过程进行了研究.结果表明:枯草层因吸附大量尘土而致密紧实,截留水分的能力很强,截留的水量相当于5 mm的降雨量.在一次降雨过程中对降雨截留过程的观测发现:草坪枯草层留量随降水的变化曲线可划分为3个阶段,分别为快增期(截留量刚开始随降雨增加而迅速增加)、渐增期(截留量随降雨量增大的趋势减缓)和稳定期(随着降雨量的增大,截留量变化不大,基本稳定).而在不同降雨强度下,较之强度大的降水,短暂而零星的小强度降水更能使水分充分浸湿枯草层,枯草层拦截的水分越多.