基于生态过程模型的哈尔滨市净初级生产力模拟和分析

净初级生产力(NPP)是衡量陆地生态系统碳源(汇)的重要参数,为准确模拟城市NPP及研究城市NPP空间分布特征。以哈尔滨市为研究对象,以Landsat-5 TM遥感数据、MODIS的叶面积指数(LAI)数据和气象要素等资料为基础数据,采用基于过程的北部森林生态系统生产力模拟模型(BEPS),模拟获得哈尔滨市NPP空间分布特征图,并对NPP时空变化进行分析。结果表明:哈尔滨北部及西南部NPP整体比较高,哈尔滨西部及东北部NPP整体比较低,主要与研究区土地覆盖类型有关。哈尔滨市2011年NPP积累总量为2.427×1013g·a-1,NPP年平均值为511 g·m~(-2)·a~(-1)。哈尔滨市NPP积累主要在7、8月份,NPP年积累值在7月份达到最高值。通过采用通量数据及MODIS的NPP产品验证可知,BEPS模型能够较好地估算哈尔滨市植被NPP。为揭示城市NPP变化的影响因素(气候、地域等)提供技术支持,也可为城市生态建设提供参考。     

干旱胁迫条件下臭柏的气孔蒸腾与角质层蒸腾

为了探讨臭柏Sabina vulgaris的耐旱机理，运用切枝蒸腾法，室内实验和野外调查相结合，测定了干旱胁迫条件下臭柏的气孔蒸腾和角质层蒸腾。室内实验是将臭柏插穗带往日本冈山大学扦插，生根扦插苗移植于砾耕栽培装置中，设置对照区、弱干旱胁迫区和强干旱胁迫区(培养液渗透势分别为0MPa、-0．1MPa和-0．3MPa)3种处理进行长期的干旱胁迫室内模拟实验。野外调查是在中国毛乌素沙地土壤水分条件不同的沙丘上部和沙丘下部选择供试样品进行测定。结果表明，气孔蒸腾是臭柏水分消耗的主要形式。在干旱胁迫条件下，臭柏的气孔更加敏感，迅速地关闭，降低蒸腾速率，以减少水分的散失。图6参15     

用彭曼—蒙特斯模式估算作物蒸腾量的研究

本文论述了彭曼—蒙特斯(Pcnman—Montcith)模式的推导过程,分析了产生计算误差的四个原因。对模式中参数的取值进行了讨论,分别比较了考虑和不考虑气压订正与空气层结稳定性订正时计算值的差异,结果表明不考虑气压订正时的计算值比实测值偏小10％～20％,而空气层结稳定性订正对计算结果的影响不如气压订正的显著。     

基于APSIM的旱地小麦叶面积指数模拟模型构建

为了解旱地小麦叶片生长规律,建立基于APSIM的小麦叶面积潜在生长率模型和叶面积水、氮协同生长率模型,并在田间试验修订参数的基础上,连接到APSIM平台,模拟小麦叶面积指数动态变化过程,采用相关性分析方法定量分析小麦叶面积指数的变化规律。结果表明：基于APSIM的小麦叶面积潜在生长率模型和叶面积水、氮协同生长率模型对旱地小麦生长指标LAI的模拟有较高精度。小麦全生育期内叶面积指数模拟值与实测值呈显著正相关,相关系数(R)为0.996,归一化均方根误差(NRMSE)范围在3.08%～9.38%,模型有效性指数(M_E)为0.594～0.956,均大于0.5。     

Penman-Monteith模型中主要参数推求及应用简化

通过数学分析得出修正后的Penman-Monteith模型中公式计算结果的准确性与消光系数k、叶面积指数LAI测量的准确性无关,k和LAI对于蒸腾速率的影响体现在林冠截留净辐射Rnl中;利用茎流计测量结果推算得出的冠层整体气孔阻力rst可以较好地模拟植物蒸腾,此时,rst的推算值中包含了Penman-Monteith模型所有其他参数值在测量或求解时产生的误差,同时它也是对其他参数误差的一个修正,对rst计算回归的准确性是影响模型计算结果准确性的最重要的因子。     

人工湿地园中泽泻沼泽植物蒸腾特性日变化的研究

试验研究了人工湿地园中泽泻沼泽植物蒸腾特性的日变化。结果表明：在晴朗的天气泽泻叶片的蒸腾速率日进程呈双峰曲线变化，出现“午休”现象，上午的峰值要高于下午。这种现象是由于受气孔阻力的影响所致。蒸腾速率日变化不受叶片温度、相对湿度、大气温度和光量子通亮密度单一因素的影响，是由泽泻自身的生理特性所决定的。     

苹果树蒸发蒸腾量的测定和计算

采用热脉冲技术-微型蒸渗仪和水量平衡原理,测定和计算了树体大小不均匀的苹果树蒸发蒸腾及其组成,利用冠层分析仪测定了叶面积指数动态变化.两种不同的方法测定和计算的蒸发蒸腾量之间的偏差很小,最大偏差不超过10%.在夏季,蒸发蒸腾主要由果树蒸腾组成,而在春季和秋季,刚好相反.作物系数(Kc)和叶面积指数成线性关系,依据这一关系可以用普通的气象资料计算苹果树的蒸发蒸腾量.     

基于FAO56P-M模型对避雨栽培下番茄蒸腾过程的模拟和验证分析

为了实现避雨栽培旱渍胁迫下番茄蒸腾量的高精度计算,在考虑气象、作物、土壤水分等变量因子对蒸腾量影响的基础上,建立了番茄蒸腾过程因素模型;为了验证模型在不同灌溉下模拟值的精确度,采用正常灌水（CK）及苗期不同干旱花后不同渍水的12个水分处理的数据进行验证分析。结果表明：模拟番茄日蒸腾量模型的检测精度达到85%以上,能较好地反映番茄日蒸腾量;CK及不同水分状况的12个处理数据的验证结果表明,模型的标准误差介于0.22～0.33 mm之间,相对误差介于10.2%～17.9%之间。综合而言,番茄蒸腾量模型模拟精确度较高,能够较好地反映番茄日蒸腾量。     

西葫芦LAI动态模拟模型的初步建立与检验

对春提早、秋延后和越冬茬西葫芦的叶面积指数(LAI)及生育期的有效积温进行归一化处理,分别将最大的LAI和出苗至开花的有效积温定为1,以相对LA(I0～1)和相对有效积温(0～1)为参数,进行LAI动态模拟,筛选、建立了一个适用于这3个茬口西葫芦的相对LAI动态模拟模型:y=(a+bx)(/1+cx+dx2)。其中,春提早为y=(-0.040 0+0.087 5x)/(1-1.473 8x+0.588 2x2)(r=0.992 2**,n=50);秋延后为y=(0.035 5+0.060 0x)(/1-1.390 5x+0.543 1x2)(r=0.991 9**,n=22);越冬茬为y=(-0.046 4+0.146 4x)(/1-1.377 9x+0.559 0x2)(r=0.988 7**,n=70)。准确度(以k表示)分别为0.999 6,1.000 7和1.000 5,精确度(以R2表示)分别为0.983 9,0.982 3和0.976 9。西葫芦LAI动态模型从三叶一心期就能够比较准确地进行西葫芦LAI动态预测。     

10个树种光合和蒸腾性能对水分胁迫的响应

研究了10个树种一年生实生苗主要光合和蒸腾性能对根际水分胁迫的响应.在水分胁迫条件下,其生理过程均受到显著影响,不同树种对水分胁迫的响应不同,树种间响应值的变化表明其抗旱性的差别,将其响应值用模糊数学隶属函数统计方法进行综合评判得出:金链树、紫穗槐、香椿、木瓜抗旱能力较强;沙枣、杜仲、柠条、国槐次之;葛藤、合欢抗旱能力较差.     

中子模拟微区法测农田棵间蒸发

采用中子微区模拟装置测量旱地玉米农田棵间蒸发的结果表明,本实验装置实用可行。晋西棵间蒸发量占降水量(510mm)的55%以上;棵间蒸发与蒸散的比值同叶面积指数呈负相关,玉米产量与作物蒸腾呈正相关。     

樟子松在西北干旱沙区的蒸腾日变化

在典型干旱沙区的甘肃省民勤治沙站分别测定人工栽植的4 a、9 a和20 a樟子松8月份蒸腾强度的日进程.结果表明,9 a以上樟子松的蒸腾强度在午前随光强和气温而上升,午后下降.以当天的日平均蒸腾强度计,20 a(16.30 mmol·m-2·s-1)>4 a(14.14 mmol·m-2·s-1)> 9 a(12.51 mmol·m-2·s-1).4 a、9 a和20 a樟子松的日均水分利用效率分别为0.168 1 μmol·mol-1、0.392 6 μmol·mol-1、0.092 9 μmol·mo     

Assimilation of Remote Sensing and Crop Model for LAI Estimation Based on Ensemble Kalman Filter

Data assimilation in agricultural remote sensing research is of great significance to integrate with remote sensing observations and model simulations for parameters estimation.The present investigation not only designed and realized the Ensemble Kaiman Filtering algorithm (EnKF) assimilation by combing the crop growth model (CERES-Wheat) with remote sensing data,but also optimized and updated the key parameters (LAI) of winter wheat by using remote sensing data.Results showed that the assimilation LAI and the observation ones agreed with each other,and the R2 reached 0.8315.So assimilation remote sensing and crop model could provide reference data for the agricultural production.     

温室番茄营养生长期叶片蒸腾速率的模拟模型研究

建立节水条件下作物叶片的蒸腾速率模拟模型将为温室作物节水灌溉提供理论依据。本研究以温室盆栽番茄营养生长期叶片为研究对象,在温室内进行了不同定植期和水分处理试验。以光合速率光响应曲线模拟值为基础,建立了不同水分条件下的气孔导度模型以及基于气孔导度模型的Penman-Monteith叶片蒸腾速率模型,并采用不同播期试验下的试验数据对建立的模型进行检验。结果表明,气孔导度模型模拟番茄叶片气孔导度的均方根误差(RMSE)和相对回归估计标准误差(rRMSE)分别为0.0109mol/(m2·s)(H2O)和12.83%,叶片蒸腾速率模型的RMSE和rRMSE分别为0.18mmol/(m2·s)(H2O)和15.55%。建立的番茄叶片蒸腾速率模型实现了通过基本温室气象参数和土壤水分参数模拟叶片蒸腾速率,模拟精度较高,参数便于获取,是对短时间尺度蒸腾速率模拟研究的有益探索,具有一定的理论意义和良好的应用前景。     

Measurements and Modeling of the Impacts of Different Pruning Degrees on Transpiration of Apple Orchard in Hilly Regions

【Objective】 Water deficiency is the major obstacle to restrict the development of apple industry of the Loess Plateau. This study was conducted to investigate the effects of pruning on apple transpiration, aiming to provide helpful information for water management and sustainable development of apple orchards. 【Method】 The study sites was located in Zizhou County, Shaanxi Province, where the apple trees were grown under rain-fed conditions. Sap flow under four pruning intensities, including CK (no pruning), PI-1 (light pruning), PI-2 (moderate pruning) and PI-3 (severe pruning), were measured with thermal dissipation probes. Combining with model simulations (MAESPA), the effects of pruning on transpiration of apple trees were studied.【Result】 The results showed that pruning could effectively reduce the leaf area index (LAI) of apple trees. The total branches, LAI and crown diameter of PI-3 decreased by 28.2%, 30.5% and 9.5%, respectively, compared with the CK. Pruning reduced the transpiration of apple trees significantly. At the intraday scale, when the pruning intensity increased, the peak value of sap flow decreased accordingly. Furthermore, the monthly transpiration gradually decreased from the fruit swelling period to fruit ripening period with the peak value in July and the lowest value in September. Transpiration of intensity II (PI-2) and intensity III (PI-3) was significantly lower than that of CK. During the study period, the transpiration of pruning intensity I (PI-1), intensity II (PI-2) and intensity III (PI-3) decreased by 11.1%, 24.1% and 37.9%, respectively, compared with CK (July-September). Meanwhile, the relationship between pruning intensity and transpiration was analyzed through MAESPA model. MAESPA model simulated the diurnal variation characteristics and daily transpiration of apple trees with a good accuracy. The normalized mean square error was between 0.163 and 0.293; the Nash coefficient was between 0.616 and 0.830 and the consistency coefficient was between 0.907 and 0.960. The results also showed that the model had a relatively poor performance when the photosynthetically active radiation (PAR) and saturated water vapor pressure deficit (VPD) were low. 【Conclusion】 Pruning effectively reduced the transpiration of apple trees. Under the context of light water stress in the Loess Plateau, PI-1 could be applied to orchard to reduce water consumption slightly; under the severe water deficit condition, PI-3 could be used as a promising measure to regulate water consumption of apple trees and promote the green healthy development of orchards.     

修剪对山地苹果蒸腾的影响及模拟

【目的】探究不同修剪强度对旱作山地苹果蒸腾的调控效应,为山地苹果园田间水分管理与可持续发展提供科学依据。【方法】以黄土丘陵区山地苹果为对象,设置不同修剪强度（对照CK：无修剪;强度I：轻度修剪,去除10%的侧枝长度;强度II：中度修剪,去除25%的侧枝长度;强度III：重度修剪,去除40%的侧枝长度）,采用观测（TDP插针式茎流计）和数值模拟（MAESPA模型）结合的手段研究修剪对苹果树蒸腾耗水规律的影响。【结果】修剪显著降低了苹果树叶面积指数,强度III修剪处理的枝量、叶面积指数,冠幅直径平均较对照处理减少 28.2%、30.5%、9.5%。修剪显著改变了苹果树蒸腾耗水特征,随着修剪强度的增加,日液流峰值下降,液流强度变弱;逐月蒸腾耗水量从果实膨大期到着色成熟期逐渐降低,表现为7月最高,9月最低,修剪强度II、强度III处理各月蒸腾耗水显著低于对照;各处理在整个研究期间的蒸腾耗水量较对照分别降低了11.1%、24.1%、37.9%,修剪强度II、强度III蒸腾耗水量与对照存在显著差异。MAESPA模型能够较好模拟不同修剪强度下果树蒸腾耗水规律,不同修剪强度7—9月份蒸腾耗水量模拟的归一化均方差为0.163—0.293,纳什系数为0.616—0.83,一致性系数为0.907—0.960。模型在光合有效辐射和饱和水汽压差较低时,对蒸腾的模拟效果较差。【结论】随着修剪强度的增加,苹果蒸腾耗水量基本呈等比例下降趋势,在没有严重水分亏缺时,山地果园可采取去除10%侧枝的修剪强度;当发生严重水分亏缺时,去除25%侧枝的修剪强度能以较小的产量损失显著降低蒸腾耗水量,缓解水分供需矛盾,促进果园的绿色健康发展。     

火炬松林生物量与叶面积指数模型的研究

根据不同密度林分的资料,对下蜀森林生态定位站9年生火炬松人工林的生物量估测方程进行了比较,对比了不同密度火炬松林分的叶面积指数,并结合定位站研究的历史资料及其它报道,对不同年龄火炬松生物量及其在各组分的分配进行了研究.结果表明:基本相同立地条件下,利用胸径这一因子就能使估测火炬松生物量方程达到相当的精度;树干的生物量占地上部分生物量的比重随年龄的增大而增大;枝和叶的变化趋势与干相反,都随着年龄的增大而减小;相似的立地条件下,不同林龄阶段的火炬松林分的生物量可以用统一的生物量方程表示.