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。     

基于Landsat TM的哈尔滨市土地利用格局及NDVI响应特征

为量化30 m尺度植被覆盖指数(NDVI)对土地利用的响应特征,选择快速城市化地区,基于国家资源环境遥感信息平台土地利用数据,采用Google Enjine云平台计算2000—2015年NDVI逐年最大数值,开展土地利用变化的数量与格局分析,探究NDVI的变化趋势,厘清NDVI对土地利用的响应状况。结果表明:(1)2000—2015年黑龙江省哈尔滨市耕地、林地、草地、未利用地分别减少56.83、80.74、7.82、141.60 km~2,城乡和水域用地增加259.08、27.93 km~2。(2)NDVI现状区间主要为[0.5,0.8],占全域面积的73.02%,以乡村农田分布区为主,NDVI趋势的变化区间为[-0.50,0.40],负值占34.62%,正值占65.38%,表明大部地区植被趋于增加。(3)随着土地利用格局的变化,NDVI对耕地、草地、城市用地的响应为正,分别增加0.037 3、0.030 8、0.017 4;对农村用地的响应为负,降低0.021 8;对林地、水域用地、未利用地响应微弱。总体而言,研究区土地利用变化剧烈,城乡建设用地大幅扩张,NDVI变化趋势具有较好的规律性,对不同地类的响应特征差异明显。     

浅埋滴灌水氮运筹对春玉米产量及水分利用效率的影响

采用二因素二次饱和D-最优设计，于2016-2017年在辽西半干旱区移动遮雨棚内进行了水氮精量控制试验，设灌溉量和施氮量2个因素，灌溉量分别设145.4、271.7、348.2、436.2 mm 4个水平，施氮量分别设0、84.6、136.1、195.0 kg·hm^-2 4个水平，共6个处理。试验分析了水氮交互作用对春玉米产量和水分利用效率的影响，建立了产量回归模型。研究结果表明：浅埋滴灌条件下，灌溉量在145.4~350.5 mm时，春玉米产量随灌溉量的增加而增高至11 005.60 kg·hm^-2；灌溉量在350.5~436.2 mm时，产量随灌溉量的增加而降低至10 730.09 kg·hm^-2；施氮量在0~146.9 kg·hm^-2时，产量随施氮量的增加而增高至10 983.19 kg·hm^-2，施氮量在146.9~195.0 kg·hm^-2时，产量随施氮量的增加而降低至10 862.39 kg·hm^-2。灌溉量因素的影响大于施氮量，水氮之间有明显的正向交互效应，当灌溉量为373.1 mm，施氮量为165.6 kg·hm^-2时产量最高。作物耗水量在拔节-抽雄期和灌浆-收获期较大，分别为115.64、127.50 mm；水分利用效率随灌溉量的增加呈逐渐降低趋势，降低幅度达到52.21%，随着施氮量的增加则呈先升高后降低趋势，增幅为14.73%~20.08%；其中处理6（灌溉量348.2 mm，施氮量195.0 kg·hm^-2)最利于水分利用效率的提高。综合产量和水分利用效率两方面的因素，初步建立了春玉米浅埋滴灌水氮施用优化模式，参数组合为灌溉量348.2 mm、施氮量165.6 kg·hm^-2。     

生长年限对苜蓿和柠条光合特征及土壤水分的影响

为了探究生长年限对衰败期苜蓿和中老龄柠条的叶片光合生理特征及土壤水分的影响，在2014年于地处黄土高原水蚀风蚀交错带强烈侵蚀中心的神木六道沟小流域，测定了不同生长年限苜蓿（ALF₁₀、ALF₁₃、ALF₃₃和ALF₄₉）和柠条（KOP₁₀、KOP₂₅、KOP₄₃和KOP₇₃）的叶片光合参数、叶结构性状参数以及0~400 cm土层土壤体积含水量（SWC_0-400）。结果表明：对于衰败期苜蓿，ALF₁₀和ALF₁₃叶片净光合速率（P_n）差异不显著（P>0.05），而后随生长年限的延长逐渐降低，ALF₃₃和ALF₄₉比ALF₁₃叶片的P_n（24.01 μmol·m^-2·s^-1）分别降低了2.32 μmol·m^-2·s^-1和7.76 μmol·m^-2·s^-1。相比ALF₁₀，随生长年限延长SWC_0-400恢复至10.88%（ALF₁₃），而后随着生长年限延长降低至8.81%（ALF₃₃）和6.12%（ALF₄₉）。土壤水分对ALF₃₃的限制作用不明显，水分胁迫使ALF₄₉非气孔限制值比ALF₃₃增大了0.340。对于中老龄期柠条，叶片P_n随生长年限的延长先升高后降低，KOP₂₅和KOP₄₃叶片P_n最大且两者差异不显著（P>0.05），比KOP₁₀（6.62 μmol·m^-2·s^-1）分别增大了6.57 μmol·m^-2·s^-1和7.66 μmol·m^-2·s^-1，KOP₇₃比KOP₄₃叶片P_n降低了4.95 μmol·m^-2·s^-1。对于同为黄绵土生长的KOP₁₀、KOP₄₃和KOP₇₃，SWC_0-400随生长年限延长逐渐上升，分别为8.50%、9.06%和10.71%。土壤水分恢复使KOP₄₃叶片气孔及非气孔限制值比KOP₁₀柠条降低了0.185和2.180。此外，柠条叶片相对叶绿素含量（SPAD）与P_n呈极显著正相关（P<0.001），相关系数为0.514。研究结果表明衰败期苜蓿和中老龄期柠条叶片光合性能呈波动式变化，这与土壤水分的相互作用有关。     

青藏高原高寒荒漠地带与寒冷干旱核心区域

青藏高原高寒荒漠地带位于高原主体西北部地势最高的部分。该区域气候极其寒冷干燥，属于高原亚寒带，高山高原地貌多被横向断陷盆地所切割；多年冻土发育，冰缘作用普遍；自然过程年青，高山寒漠土壤浅薄；生物区系成分交错，高寒荒漠景观突出；生态环境脆弱，需加大自然保护建设与管理。高寒荒漠地带腹地为寒冷干旱核心区域，是全球高原高山区域，具有独特地位的地生态格局。     

不同海拔生态区移栽唐古特大黄株系性状表现

为探究唐古特大黄移栽到不同海拔区域后的性状表现，确定合理的种植海拔，同时对唐古特大黄进行品种选优的初期筛选。选用唐古特大黄10个株系温室育苗移栽到青海5个不同海拔生态区进行适应性研究，利用灰色关联分析法确定10个株系植株的综合表现排名。结果表明，海拔对移栽第1年的株高、叶片数、最大叶叶长、最大叶叶宽、最大叶叶柄长、产生叶裂程度、最大叶叶裂长、最大叶叶裂宽、根茎长、根茎数、根茎粗、根茎鲜质量、根茎鲜质量产量有极显著影响（P＜0.01），表现为随海拔升高各项指标极显著降低；10个株系中较优株系为L2、L9、L1、L5和L10，其次为L3、L6和L8，而L4和L7表现最差。综上所述，海拔影响栽培唐古特大黄的性状表现，在2 016～3 763 m内，海拔越高，植株性状表现越差；较优株系L1、L2、L5、L9、L10可作为品种选育进一步研究材料。     

从开放科学路线图分析到开放科学道路决策方法设计

[目标/意义]一个国家是否进入开放科学、如何选择路径,亟待决策方法。[方法/过程]开放科学作为国家科学政策,可以通过路线图方式进行规划实施。分析当前6个国际开放科学路线图的发布、内容、效果评估等特征,初步提出一个国家开放科学道路的决策方法。[结果/结论]开放科学路线图的形成受国家中长期开放计划、配套基础设施等多因素影响,实施内容覆盖到国家的未来、现状和具体措施,最终将提升一个国家或地区科学研究的开放成熟度水平及其影响力。基于这些特征,初步构建国家开放科学进程决策模型,覆盖开放科学实施前、实施、实施后不同阶段的决策内容,并设计开放科学道路决策的“三步法”。本文简略介绍中国面向开放科学的工作构想,以及其中图书馆发挥的作用。