Glacier mass balance in High Mountain Asia inferred from a GRACE release-6 gravity solution for the period 2002–2016

We provide estimates of glacier mass changes in the High Mountain Asia (HMA) area from April2002 to August 2016 by employing a new version of gravity solutions of the Gravity Recovery and ClimateExperiment (GRACE) twin-satellite mission. We find a total mass loss trend of the HMA glaciers at a rateof –22.17 (±1.96) Gt/a. The largest mass loss rates of –7.02 (±0.94) and –6.73 (±0.78) Gt/a are found forthe glaciers in Nyainqentanglha Mountains and Eastern Himalayas, respectively. Although most glaciers inthe HMA area show a mass loss, we find a small glacier mass gain of 1.19 (±0.55) and 0.77 (±0.37) Gt/a inKarakoram Mountains and Western Kunlun Mountains, respectively. There is also a nearly zero massbalance in Pamirs. Our estimates of glacier mass change trends confirm previous results from the analysisof altimetry data of the ICESat (ICE, Cloud and Land Elevation Satellite) and ASTER (AdvancedSpaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) DEM (Digital Elevation Model) satellites inmost of the selected glacier areas. However, they largely differ to previous GRACE-based studies which weattribute to our different post-processing techniques of the newer GRACE data. In addition, we explicitlyshow regional mass change features for both the interannual glacier mass changes and the 14-a averagedseasonal glacier mass changes. These changes can be explained in parts by total net precipitation (netsnowfall and net rainfall) and net snowfall, but mostly by total net radiation energy when compared to datafrom the ERA5-Land meteorological reanalysis. Moreover, nearly all the non-trend interannual masschanges and most seasonal mass changes can be explained by the total net radiation energy data. The massloss trends could be partly related to a heat effect due to increased net rainfall in Tianshan Mountains, QilianMountains, Nyainqentanglha Mountains and Eastern Himalayas. Our new results for the glacier mass changein this study could help improve the understanding of glacier variation in the HMA area and contribute tothe study of global change. They could also serve the utilization of water resources there and in neighboringareas.     

不同氮素水平下双季稻株型与冠层内光截获特征研究

本文旨在阐明双季稻株型与冠层内光合有效辐射截获的时空分布特征。选用4个不同株型早、晚稻品种,设置4个不同施氮水平,系统观测其植株形态和冠层内光合有效辐射截获率(IPAR)的时空分布状况。结果表明,施氮水平对早、晚稻株高、穗长、叶长和叶基角均有显著影响,均表现为随施氮水平的增加而增大;早、晚稻孕穗期的分层叶面积指数(LAI)和向上累积LAI大于抽穗后12 d,分层LAI呈冠层中部大于上部和下部的分布特征,最大分层LAI出现在0.58相对高度处;冠层上中部分层LAI和向上累积LAI随施氮水平的增加而增大;向上累积LAI随相对高度呈S型曲线分布,可用Logistic方程定量描述(R~2 0.99);早、晚稻孕穗期的冠层IPAR大于抽穗后12 d,且随施氮水平的增加而增大,其日变化表现为正午较小,早晚较大;株型紧凑的早、晚稻品种,冠层IPAR低;冠层IPAR与向下累积LAI之间的关系可用方程IPAR=a (1-e~(-b×LAI))定量描述(R~2 0.88);冠层内IPAR的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上IPAR较低,光斑变化大,冠层下部水平面上IPAR较高,光斑变化较平缓,同一冠层高度水平面上的IPAR呈不均匀分布。研究结果可为双季稻高产栽培及理想株型的优化设计提供支撑。     

遮阳网对西北地区夏季围栏牛场环境和肉牛生理特征的影响

为了研究遮阳网在中国西北地区应用于围栏育肥牛场以缓解夏季肉牛热应激的效果,该试验对现场环境指标进行实测,同时对肉牛的皮肤温度、呼吸频率进行了记录,通过数据分析,对不同时段牛场的温热环境进行了评价。结果表明:遮阳网在各个时段都能改善肉牛生长环境,在午时可减少87%的太阳辐射,使温度降低3.95℃,黑球温度降低19.9%,从而将环境从严重热应激状态转变为中度热应激状态;中午肉牛的躺卧行为百分比从14.21%升高至59.9%(P0.01),而站立行为的百分比从64.5%降至29.7%(P0.01),且各个时段肉牛饮水行为占比较低;非遮蔽区的黑球温度与肉牛皮温和呼吸频率的相关性最高,相关系数分别为0.53和0.20。以上结果通过环境和肉牛生理特征的变化,反映了遮阳网主要通过减少太阳辐射来降低肉牛热应激水平,改善肉牛的生长环境,从而在维持其生产性能的同时提高了动物福利。该研究可为遮阳网在中国肉牛行业中的应用效果提供参考。     

多次间歇LED光照射对铁观音风味组分的影响

光照是决定乌龙茶高香醇厚品质的重要因子。为了探究多次间歇LED光照射对铁观音品质的影响,该文以铁观音为研究对象,采用LED白光进行多次光照射处理试验,以全程无光照为对照(CK),通过设计3个不同次数LED光照射试验组,第1次摇青前进行第1次光照射为(S-1),第2次摇青前进行第2次光照射为(S-2),第3次摇青前进行第3次光照射为(S-3),分别进行不同处理的铁观音毛茶的儿茶素、氨基酸、香气组分测定以及感官品质审评。试验结果表明:与CK相比,S-2和S-3处理铁观音毛茶中的呈苦涩味儿茶素组分总量分别降低了29.6%、24.4%,游离氨基酸组分总量分别提高了20.5%、15.4%,毛茶酚氨比减小;适度增加LED光照射次数有利于铁观音毛茶呈花果香气味的α-法呢烯和橙花叔醇相对含量的积累,其中S-2处理效果最佳,相对于CK分别提高了56.28%、62.51%;基于香气主成分分析得出S-2处理的香气综合评价得分最高(9.88),CK得分最低(-3.48),与4个不同处理的铁观音毛茶感官审评结果排序相同。研究结果可为将来开展建设乌龙茶全天候工厂化连续化加工生产提供理论和科学参考。     

长江中游地区水旱复种轮作模式资源利用率比较研究

为了实现农田资源高效利用,维护农业生态良性循环,优化长江中游地区传统种植模式,本研究于2013年10月—2015年11月,以冬闲连作为对照,分析比较了不同水旱复种轮作模式(冬闲-早稻-晚稻→冬闲-早稻-晚稻、马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻、蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻、绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻、油菜-花生-晚稻→马铃薯-玉米‖大豆-晚稻)的光、温、水、土资源利用效率。结果表明:水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的光能利用率均比冬闲连作处理高,周年光能利用率两年间分别高8.26%~82.50%和2.63%~121.42%,其中均以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最高。水旱复种轮作模式的年有效积温利用率均高于冬闲连作模式,两年间分别高12.87%~21.26%和11.17%~25.88%,以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式最佳。两年间水旱复种轮作模式的冬季、晚季和周年的水分利用率均比冬闲连作处理高,其中周年水分利用率分别高45.36%~83.50%和40.00%~118.75%,以"马铃薯-玉米‖大豆-晚稻→蔬菜-花生‖玉米-晚稻"轮作模式的晚季和周年水分利用率最高,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"模式的冬季水分利用率最高。两年间土地利用率均以"绿肥-早稻-晚稻"复种模式最高,平均利用率达96.11%,"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"轮作模式的土地利用率表现最好。因此,各水旱复种轮作模式的周年光能利用率、年有效积温利用率、水分利用率和土地利用率均高于冬闲对照,其中以"蔬菜-花生‖玉米-晚稻→绿肥-早稻-晚稻"和"绿肥-早稻-晚稻→油菜-花生-晚稻"轮作模式表现较好,适宜在长江中游地区推广应用。     

水分胁迫对冬小麦冠层辐射截获率和利用效率的影响

冬小麦地上部生物量和最终产量都取决于冠层截获光合有效辐射(Photosynthetically active radiation,PAR)的能力以及辐射利用效率(Radiation use efficiency,RUE)的大小。目前主要的作物生长模型都是利用作物冠层PAR截获率与RUE的关系来模拟作物的干物质积累和产量形成过程。为了探讨不同生育期受旱对冬小麦冠层PAR截获率和RUE的影响,本研究开展了2个生长季(2015—2016年和2016—2017年)的冬小麦田间试验。试验设置返青+拔节受旱(Early stress,ES),抽穗+灌浆受旱(Later stress,LS)以及全生育期不灌水(Whole stress,WS)3个不同处理,另外设置充分灌水处理作为对照(CK),灌水定额为80 mm。冠层接收到的太阳辐射通过每个小区中心处安装的PAR传感器全天候、不间断测得。结果表明土壤相对含水率能够有效反映冬小麦在不同受旱处理下的缺水状态。在受旱条件下,ES、LS和WS处理的最大叶面积指数分别比CK处理低31%、15%和58%。受叶面积指数影响,CK、ES、LS和WS处理的最大冠层PAR截获率分别为90%、88%、79%和42%,WS处理显著低于其他3个处理,同时,各处理叶面积指数和冠层PAR截获率的差异导致不同的冠层消光系数,其中ES处理的消光系数低于LS处理。CK、ES、LS和WS处理2年的平均地上部生物量分别为1 532、1 410、1 403、537 g/m~2。冬小麦的作物生长速率(Crop growth rate,CGR)呈现出和地上部生物量相似的规律,二者之间具有良好的相关性(R~2=0.99)。冠层辐射截获率和地上部生物量决定了冬小麦的RUE,本研究中CK处理的RUE为3.55 g/MJ,ES和LS处理的RUE要比CK处理低22%和5%,而WS处理仅比CK处理低22%。冬小麦的RUE在整个生育期呈先增大后减小的趋势,在开花期达到峰值。营养阶段受旱引起的冬小麦RUE降低幅度更大,全生育期受旱下冬小麦RUE呈现不同的干旱响应机制,有待于进一步研究。本研究认为将消光系数和RUE作为生育期或者积温的函数来对待而非单一常数,可以帮助改善作物模型中干物质的估算精度,降低模拟结果的不确定性。     

Assessing the utility of topographic variables in predicting structural complexity of tree stands in a reforested urban landscape

The transformation of natural landscapes into impervious built-up surfaces through urbanization is known to significantly interfere with the ecological integrity of urban landscapes and accelerate climate change and associated impacts. Although urban reforestation is widely recognised as an ideal mitigation practice against these impacts, it often has to compete with other lucrative land uses within an urban area. The often limited urban space provided for reforestation therefore necessitates the optimization of the ecological benefits, which demands spatially explicit information. The recent proliferation of tree stands structural complexity (SSC) and topographic data offer great potential for determining the ecological performance of reforested areas across an urban landscape. This study explores the potential of using topographic datasets to predict SSC in a reforested urban landscape and ranks the value of these topographic variables in determining SSC. Tree structural data from a reforested urban area was collected and fed into a tree stand structural complexity index, which was used to indicate ecological performance. Topographic variables (Topographic Wetness Index, slope, Area Solar Radiation and elevation)- were derived from a Digital Elevation Model (DEM) and used to predict SSC using the Partial Least Squares (PLS) regression technique. Results show that SSC varied significantly between the topographic variables. Results also show that the topographic variables could be used to reliably predict SSC. As expected, the Topographic Wetness Index and slope were the most important topographic determinants of SSC while elevation was the least valuable. These results provide valuable spatially explicit information about the ecological performance of the reforested areas within an urban landscape. Specifically, the study demonstrates the value of topographic data as aids to urban reforestation planning.     

实际地形下地表太阳总辐射的简化算法及应用

为快速准确估算实际地形下地表太阳总辐射,针对辐射观测资料不足现状,通过考虑天文、大气和地理地形等因子对地表太阳总辐射的影响,构建了融合起伏地形天文辐射模型、地表太阳总辐射气候学公式和日照百分率优化插值方案的太阳总辐射简化算法。并以安徽省为例,对简化算法实施参数化和应用,采用2个辐射站观测资料统计回归得到气候学公式参数,参数化后的公式计算相对误差为7.65%。利用80个站点的日照百分率数据分析了不同插值方法适用性,逐点交叉检验结果表明,薄盘样条法对安徽省日照百分率具有更好的插值效果。基于简化算法计算得到实际地形下安徽省地表太阳总辐射平均为4500MJ·m~(-2)·a~(-1),总体呈北部高、南部低,山区南坡高、北坡低的分布特征,部分开阔南坡的太阳辐射超过同纬度水平地面。季节特征上地形对太阳辐射的影响随月份而异,在冬半年影响幅度更为明显,夏半年地形影响相对较弱,并多以削减为主。安徽省太阳能资源以3级为主,大别山和皖南山区的北坡多为4级,而在皖北低山丘陵的南坡存在零星的2级资源区。近年来由于日照百分率的下降,导致全省地表太阳总辐射普遍减少。     

APSIM玉米模型中辐射估算的误差传输

以华北地区3个典型站点(山东省莒县站、河南省郑州和南阳站)为研究对象,分析计算玉米生长期间Angstrom-Prescott模型、Ogelman模型、Bahel模型、日照百分率和气温日较差综合模型(简称综合模型)和刘可群等太阳总辐射估算模型的相对误差,分别将该5个模型估算结果和太阳辐射实测值(依次命名为模拟方案1-5和模拟方案0)输入APSIM玉米模型,计算各模型驱动APSIM玉米模型模拟产量的相对误差,分析由于太阳辐射估算误差对模型产量模拟结果造成的误差传输。结果表明,5个日太阳辐射模型在生长期内的平均估算误差(εi)在莒县站以A-P模型最小,在郑州和南阳站点以综合模型最小;各辐射估算模型对APSIM模型的产量模拟结果均有明显影响,综合模型模拟结果最好,其驱动APSIM模拟的玉米产量误差最小;5个辐射模型估算误差对APSIM模型模拟玉米产量的误差均有放大效应,Angstrom-Prescott模型、Ogelman模型、Bahel模型、综合模型和刘可群等模型辐射误差分别以2.23、2.28、1.63、1.85、1.90倍传输到APSIM玉米模型模拟的产量误差,可见,一定要重视辐射模型的选取和辐射模型经验系数的确定;评价5个辐射模型的误差传输到产量的误差,要综合考虑辐射模型本身的误差和辐射误差传输到产量误差中放大的效应两方面的影响,综合模型传输到产量的误差最小。因此,在华北地区无太阳总辐射实测值的地区使用APSIM模型时,本研究推荐辐射方案4即综合模型为首选模型。     

~(60)Co-γ射线辐照对桂花枝条生长和生理指标的影响及耐辐照性评价

为研究不同桂花扦插枝条的辐照诱变作用及其耐辐照性,以~(60)Co-γ射线对柳叶苏桂(金桂)、波叶银桂(银桂)和满条红桂(丹桂)的扦插枝条进行辐照,辐照剂量分别为15、25、35、45 Gy,计算生根数量和新根长度,检测新生叶的可溶性糖、可溶性蛋白质含量和遗传物质DNA,并计算桂花枝条半致死剂量(LD_(50))和综合评价值D。结果表明,3个桂花品种的根形态特征、新生叶的可溶性糖和可溶性蛋白质含量与辐照剂量均呈负相关;辐照引起新生叶遗传物质DNA的改变;柳叶苏桂、波叶银桂和满条红桂的综合评价值D分别为0.696、0.636和0.011,LD_(50)分别为39.77、32.19和27.96 Gy,表明金桂耐辐照性最强,银桂其次,丹桂最弱。本研究结果为桂花辐照育种适宜剂量的选择提供了依据,也为桂花不同品种群的辐照育种奠定了基础。