干旱区春小麦发育期反照率变化及其不对称性

反照率是影响农田热量平衡的一个关键因子,也是作物生长监测和产量估测的一个重要参数.为了研究反照率随春小麦发育期的变化规律,探讨地表反照率日变化的不对称性及其影响因子,运用辐射仪对春小麦分蘖、拔节、抽穗、灌浆及成熟等不同发育期的地表反照率日变化进行了观测.结果表明,地表反照率变化的整体趋势是随春小麦发育期的变化而先升(分蘖期至抽穗期)后降(灌浆期和成熟期).地表反照率的日变化随太阳高度角变化呈现上、下午不对称特征,当太阳高度角小于40°时,上午地表反照率要明显大于下午同样太阳高度角时的反照率,当太阳高度角大于40°时,上、下午地表反照率则逐渐对称.分析推测早晨春小麦叶片表面存在露珠是造成地表反照率日变化不对称的主要原因.研究结果为准确确定干旱区地表反照率及运用地表反照率进行作物生长临测提供一定参考依据.     

贺兰山油松林冠层的辐射能量截获及传输利用特征

油松作为我国北方地区典型的森林植被类型,研究辐射能量在其冠层中的分配、收支及传输,是构建森林冠层辐射传输模型和生态过程模型的理论基础,对阐明森林植被群落中能量流动和物质循环机理具有重要意义。基于贺兰山生态站油松林通量塔定位观测获取的上、下行长短波辐射、光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)以及气象数据,分析2021年4—9月不同天气和季节条件下油松林冠层的辐射能量截获及传输特征。结果表明：(1)晴天条件下太阳总辐射的日变化表现为光滑的“单峰”曲线,但多云条件下则呈现不规则的“多峰”曲线,且减弱48.3%的太阳总辐射能量到达冠层顶部。(2)太阳总辐射以下行短波辐射为主,晴天的上行短波辐射日变化虽也呈“单峰”形态,但仅占下行短波辐射的8.1%,上行和下行长波辐射随昼夜交替略有波动。(3)太阳短波辐射的季节动态特征表明,上行和下行短波辐射在6月最高,而上行和下行长波辐射在7月最高。(4)在冠层上方(25 m处)呈规则“单峰”形态的PAR日动态曲线,经过冠层截获和传输作用后,在冠层下方(7 m处)变为不规则曲线;PAR的透过率为32.2...     

西北地区近49年生长季参考作物蒸散量的敏感性分析

基于FAO Penman-Monteith公式计算了西北地区126个站点1961-2009年的生长季参考作物蒸散量（ET0）对气温、风速、相对湿度和太阳总辐射的敏感系数,并对敏感系数的时空变化特征进行分析。结果表明：西北地区生长季ET0对太阳总辐射最敏感,其次是气温和相对湿度,对风速的敏感性最低。气象要素分布的不均匀性导致敏感系数的空间差异显著,气温和风速的敏感系数在西风带气候区较大,相对湿度敏感系数在较湿润地带形成高值区,太阳总辐射敏感系数南部明显大于北部。生长季内,各气象因子的敏感系数均存在一定程度的波动,气温和太阳总辐射的敏感系数呈单峰型分布,风速敏感系数呈单谷型分布,相对湿度敏感系数的绝对值持续上升。49a来,太阳总辐射敏感系数显著上升,相对湿度敏感系数明显下降,其趋势系数均通过0.05水平的显著性检验,而气温和风速的敏感系数以波动为主,无明显变化趋势。     

利用常规气象资料模拟计算作物系数的探讨

利用Ｐｅｎｍａｎ-Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式和ＮＷＳＥ（非水分胁迫条件下作物腾发）模型及中国科学院禹城综合实验站的系列气象资料逐日模拟计算了冬小麦返青～收获期间的作物系数。分析表明：作物系数多年变化具有相对稳定性,当表土含水率为田间持水量的６０％时,ＮＷＳＥ模型模拟计算作物系数多年均值与实验值较一致;同时,作物系数年际间的变化存在一定程度的变异性。ＮＷＳＥ模型计算的作物系数的平均标准差为０.１３,平均变差系数为０.１２。气象因素对作物系数变异性的影响分析表明：太阳净辐射、风速和空气湿度的影响较显著,而气温波动的影响不明显;作物系数随风速增大或相对湿度、净辐射降低而增大。     

环境因子对胡杨树干液流动态的影响

[目的]分析胡杨生长期内各环境因子对树干液流速率的影响程度,为干旱区自然植被耗水量的计算提供了新的方法和科学依据。[方法]对塔里木河下游2012单木胡杨整个生长季内树干液流以及空气温度、风速、有效光合辐射强度、空气湿度、土壤温湿度等环境因子进行连续观测。[结果]胡杨在整个生长季内的液流呈单峰波动曲线,有明显的昼夜变化规律;在生长期内,不同的观测尺度下,影响胡杨液流速率的环境因子不同。回归分析结果表明,对于瞬时液流流速,相关性较大的环境因子主要是大气温度、10cm深处的土壤温度;对于日液流量,主要影响因子为太阳净辐射;对于月液流量,主要影响因子为大气温度和太阳净辐射。[结论]研究区内胡杨生长受大气温度和太阳净辐射影响程度较其他因素大,并且回归方程具有很高的拟合精度。     

异质下垫面显热通量动态变化及对环境因子的响应

利用2010年7月至2011年6月大孔径闪烁仪的观测数据分析了显热通量的变化规律,通过主成分分析和相关性分析,筛选出影响显热通量的主要控制因子,探讨了鹫峰站点复杂下垫面水热通量对环境因子的动态响应.结果表明:(1)鹫峰站点显热通量日变化规律与平坦(或均匀)下垫面相似,即显热通量与天气条件密切相关,具有明显的季节性变化规律.4个典型晴天均有峰值出现,从年初至年末显热通量峰值从中午11:00左右向上午偏移;秋分日显热通量波动最明显,冬至日波动较为平缓;夏至日显热通量值最大,处于波峰期,冬至日显热通量值最小,处于波谷期.(2)土壤温度、土壤含水量、空气温度、下垫面蒸散发、风速、风向以及太阳净辐射是影响显热通量传输的主导因子,且不同典型晴天的主导因子不同.(3)土壤含水量和土壤温度与显热通量具有极显著相关性,受下垫面植被组成复杂,地形起伏大等因素的影响,风向与风速与显热输送也表现出了显著的相关性.研究结果有助于加强对复杂山区显热通量规律的认识.     

水稻植株对稻田CH4排放日变化的影响

2005年采用静态箱法,在水稻分蘖期天气晴朗的条件下,全天观测了有、无水稻植株两种情况下稻田CH4的排放.结果表明:无论水稻种植与否,稻田CH4排放通量的昼夜变化均表现为单峰模式,极大值出现在下午14点;稻田CH4排放的昼夜变化与5cm处土温存在显著正相关关系(p＜0.05);有水稻植株处理稻田CH4日平均排放通量显著高于无水稻植株处理(p＜0.05);有水稻植株处理的稻田CH4排放通量最佳观测时间在上午8～10点,无水稻植株处理的最佳观测时间则在傍晚18点左右.     

大型光伏电站对共和盆地荒漠区微气候的影响

[目的]揭示光伏电站内外局地小气候的差异,评估大型光伏电站的布设对共和盆地荒漠区小气候的影响。[方法]利用自动气象站的观测数据,通过对比对照点和光伏电站内观测点观测得到的基本气象要素(气温、相对湿度、风速和风向、辐射)和土壤温湿度评估大型光伏电站的布设对共和盆地荒漠区小气候的影响。[结果]光伏电站的布设使得共和盆地荒漠区相对湿度增加3.93%,这种影响在较干日和夜间表现的更明显。在布设光伏电站后风向由原来的东北风转为以东风为主,光伏电站的布设使得局地风向更加单一。对于风速而言,在布设光伏电站后大风速出现的比例显著降低。大型光伏电站使得共和盆地荒漠区风速减小了53.92%。大型光伏电站使得共和盆地荒漠区10,20,40cm平均土壤温度分别降低17.20%,16.75%和16.09%,对浅层的影响大于深层。光伏电站对共和盆地荒漠区10cm土壤湿度的影响较其他要素更显著,大型光伏电站使得共和盆地荒漠区10cm平均土壤湿度增加了71.61%。[结论]大型光伏电站使得共和盆地荒漠区的湿度增加;风向变得单一,风速减小;土壤温度降低和土壤湿度增加。     

新疆策勒县新开垦农田地表蚀积变化

用插钎法结合气象数据对新疆维吾尔自治区策勒县开垦年限分别为2和1a农田地表进行风蚀风积观测,结果表明,沿主风向,防护林带前后0—3H(树高)内表现为风积,林前风积量明显大于林后风积量,防护林带之间中部主要以风蚀为主。红枣幼苗旁种植的冬小麦在一定程度上能有效地抵御红枣根部风蚀。未开垦的植被盖度3个不同的下垫面内,植被盖度和高度越大,其阻沙积沙能力越强。由于新开垦未种植裸荒地地表疏松无植被覆盖,表现出同阶段内最大的地表风蚀量。新开垦农田地表蚀积变化不仅与植被覆盖度、防护林结构、风速大小与风向紧密相关外,还与地表的微地形有关。     

不同铺装材料地面停车场的热效应

地面停车场作为城市重要的下垫面,其铺装选材影响着城市生态环境。通过对沥青、水泥、混凝土地砖、植草格4种地面停车场常用铺装材料的地表温度、气温、太阳直接辐射进行了连续12个月的观测,系统研究了4种铺装材料地表温度和气温的变化特征及影响因素,并进行了4种铺装材料地表温度与气象因子的相关性分析,旨在为地面停车场铺装选材提供热效应方面的参考依据。结果表明:(1) 4种铺装材料对地面停车场地表温度的影响由大到小的次序为:沥青> 混凝土地砖> 水泥> 植草格; (2)气温和太阳直接辐射与地面停车场地表温度呈显著正相关,其中气温起主导作用; (3)建立了各因子线性回归模型,可利用该模型计算地表实时温度,为气象服务提供更好的数据理论支持。     

冀北山地油松树干液流特征及其对环境因子的响应

依据组织热平衡原理,运用热扩散探针法,于2015年3月1日—2016年3月1日对冀北山地小五台山自然保护区油松的树干液流速率进行连续监测,并同步观测气温、相对湿度、净辐射、总辐射、风速等环境因子的变化,研究油松树干液流对环境因子的响应。结果表明:(1)小五台地区,油松树干液流启动于4月下旬,结束于10月下旬,前后历时184d。晴天条件下,油松不同月份树干液流速率日变化均呈典型的单峰曲线。不同月份油松树干液流的启动、到达峰值、结束时间以及液流升降速率存在差异。(2)油松树干液流速率日均值变化,除4月和10月较低外,其余各月都达到0.02kg/(h·cm)以上,尤以5月和8月最高,分别达到0.028,0.027kg/(h·cm)。各月峰值变化与日均值变化基本一致。(3)油松树干液流速率与空气温度、净辐射、总辐射、水汽压亏缺、风速呈极显著正相关,与空气湿度呈极显著负相关。各环境因子对油松树干液流速率影响大小顺序为空气温度净辐射总辐射空气湿度风速。(4)油松整个生长季单株总耗水量为(2679.58±579.83)kg,以5月、8月耗水量最大,分别为(585.14±110.92)kg和(510.08±87.96)kg。     

Evaporation and energy balance for bare and stubble covered soil

Daily solar, reflected, and net radiation, air and dew-point temperature, wind speed, and soil heat flux were compared with daily evaporation for a bare and stubble covered soil surface for 45 days during spring 1984. Surface temperatures and radiation fluxes were monitored every 15 min from sunrise to sunset on five of these days. Daily net radiation was always greater for the bare soil surface, averaging 11 443 kJ m⁻² compared to 10 483 kJ m⁻² for the stubble covered soil. Temperature of the bare soil surface was always greater than the stubble covered surface except for overcast conditions with wet surfaces when they were about equal. Maximum differences were 14.5°C. Evaporation was always greater from the bare surface until it was dry (<8% water). Evaporation was then greater from the stubble covered surface because of its greater available water. There was no correlation between daily evaporation from either surface and the net or solar radiation. Daily evaporation was correlated only with the number of days after precipitation and with wind speed. Reduced evaporation from the stubble covered soil was related to reduced wind speed and lower surface temperatures in the stubble.     

毛乌素沙地沙蒿凝结水形成规律及其对水均衡的影响

凝结水是干旱半干旱区重要的补给水源,为了探究毛乌素沙地典型植被沙蒿凝结水的形成过程,定量化凝结水量,分析气象因素对凝结水的形成贡献,评价沙蒿凝结水量对水均衡的影响,该研究在毛乌素沙地基于大型称重式蒸渗仪开展了沙蒿凝结水的实时动态观测研究。研究结果表明,沙蒿年凝结水生成量为47.1 mm,占年降水量的19.6%,且寒冷的月份凝结水量高于温暖月份。空气温度与地表温度之差及相对湿度的大小是凝结水形成的重要影响因素。通过增强回归树模型的结果发现,相对湿度对凝结水形成的贡献率最高,为43.4%。考虑沙蒿凝结水量,水均衡方程的误差能够降至5.7%,可提高水资源评价时的精度。该研究可为干旱半干旱地区精确评价水资源量提供重要依据,同时也将深化沙蒿条件下凝结水对水循环影响的认识,为旱区植被生态系统的保护提供了科学依据。     

CLIGEN非降水参数在黄土高原的适应性评估

 天气生成器(CLIGEN)可以产生以日为时间单元的天气数据,从而广泛应用于土壤侵蚀和作物生长模拟模型,其模拟结果的优劣直接影响这些模型的输出结果。利用散布黄土高原的12个标准气象站点长时间序列的气候数据评估CLIGEN模拟非降水参数(温度、太阳辐射、风速)的能力。结果表明:CLIGEN能较好的模拟日最高温度;对日最低温度与露点温度的模拟次之;模型对太阳辐射和风速的模拟较差,特别是对风速的模拟,模拟值要显著的高于实测值。CLIGEN模拟的温度日较差、第1天最高温度与第2天最低温度之差、第2天最高温度与第1天最低温度之差的均值和标准差普遍偏高,但均值的误差较小,而标准差被过高模拟;模型在产生气候数据时,没有保持逐日渐变性和连续性。CLIGEN能够较好的模拟最高温度与最低温度的季节连续性与相关性;而过高的模拟了太阳辐射的季节相关性以及温度与太阳辐射的季节互相关性;同时,模型没有模拟出各气象要素自身及其之间的逐日相关性。     

Tillage and surface moisture effects on bare-soil albedo of a tropical loamy sand

Effects of four tillage systems on the albedo of a tropical loamy sand were studied under dry and moist surface conditions. The aim was to determine whether tillage-induced roughness and soil wetness significantly affected soil albedo. Changes in smooth reference surface albedo with respect to four roughness conditions were used to assess tillage effects. Surface albedo (), soil moisture content (θ_m) and soil surface roughness (δ) were measured. Two types of pyranometers used for albedometers are CM 3 and SP LITE. Mean albedo of a reference smooth surface (<2 mm sieved soil) was 0.16 and 0.20 for CM 3 and SP LITE under moist condition, and 0.29 and 0.28 under dry condition, respectively. Bare-soil shortwave albedo generally increased with an increase in solar zenith angle, whereas albedo decreased with an increase in surface roughness and soil wetness. Linear relationships of albedo with surface roughness and soil moisture content indicated that albedo was more sensitive to surface roughness under dry condition. The goodness-of-fit of a multiple linear regression model combining the effects of roughness and wetness on surface albedo was 0.96 with a standard error of 0.01. This simple model could be used to estimate albedo of bare soil similar to the tropical loamy sand reported in this study. This study provides useful information for modelling tillage effects on the energy budget at the soil surface.     

鄂尔多斯高原沙地柏液流通量及其影响因子

[目的]分析沙地柏液流通量变化特征及主要影响因子,为沙地植被的保护提供理论依据。[方法]以鄂尔多斯高原沙地植被的优势种沙地柏为研究对象,利用热扩散(TDP)技术监测生长季沙地柏的液流动态,通过相关分析和回归分析等研究其与气象因子的关系。[结果]晴天沙地柏的液流通量为单峰曲线,干旱时为双峰曲线。雨天沙地柏的液流通量为单峰或双峰曲线。晴天沙地柏液流通量的最大值是2.30～23.38 g/(cm~2·h)。沙地柏液流通量对降雨的响应具有1～4 d的时滞。生长季沙地柏液流通量与光合有效辐射、水汽压亏缺、气温和风速均呈显著正相关,而与相对湿度和降雨量呈显著负相关。[结论]鄂尔多斯高原沙地柏的液流通量随天气而变化。太阳辐射和水分是沙地柏液流通量的主要影响因子。建议当地加强对沙地柏灌丛的保护,防止由于过度水分消耗导致的植被退化。     

不同水分胁迫条件下温室番茄茎流和叶片水势的反应

以番茄"金粉2号"(Jingfen 2)品种为试材,设正常灌溉(T1)、轻度胁迫(T2)和重度胁迫(T3)3个土壤水分处理,观测不同土壤水分条件下番茄植株的茎流速率和叶片水势。结果表明,番茄植株茎流速率日变化呈现明显的规律性,晴天,T1和T2的番茄茎流速率呈明显的双峰曲线,中午12:00左右气孔关闭,茎流速率出现低谷。阴天,T1和T2处理番茄茎流日变化趋势总体较为平缓。不同水分处理下番茄的蒸腾量差异明显,水分胁迫处理的番茄蒸腾量均小于正常灌溉,土壤水分胁迫程度越严重,日蒸腾量越低。随着水分处理天数的增加,不同灌溉处理番茄的蒸腾量差异逐渐缩小。叶片水势随灌溉后天数增加而逐渐减少,叶片水势T1>T2>T3。相关分析表明,影响番茄茎流的主要气象因子为太阳辐射、空气温度和空气湿度。研究认为,番茄茎流与太阳辐射、空气温度和土壤水分呈正相关,叶片水势与空气相对湿度呈负相关。研究结果可为设施番茄水分管理提供科学依据。