淮河流域农田生态系统湍流输送特征

利用涡度相关法与垂直梯度法对安徽寿县农田湍流通量进行了连续观测,分析了不同天气状况与不同下垫面对农田湍流通量的影响。结果显示：农田湍流通量受不同天气条件的影响显著。LE、H、G变化特征在晴、阴、雨条件下均呈单峰型曲线,日峰值、变化幅度：LE＞H＞G;通量值受短时气象条件影响有所波动,其稳定程度：晴天＞阴天＞雨天;雪天湍流通量单峰曲线规律不明显,LE波动剧烈,G为负值。地表反照率：雪地＞裸地＞作物下垫面;雪面反照率最大,导致H、LE最小,G相对较大,为负值;作物下垫面地表反照率随作物生长周期有先增后减的趋势。反照率与湍流通量各值的变化呈负相关。     

内蒙古流动沙丘下垫面水热交换研究

利用2001年夏季的内蒙古东部流动沙丘地区大气边界层试验资料,采用空气动力学方法和涡动相关法计算动量通量、感热通量等湍流通量;分析了非平坦下垫面风速、温度廓线结构对湍流通量获取结果的影响和通量廓线关系的适用性;对比了空气动力学方法和涡动相关法获取湍流通量结果。同时,结合流动沙丘可移动、含水量多等地形和气候特征,讨论了非均匀下垫面下湍流通量获取方法。     

青藏高原草甸和湿地下垫面陆面特征比较分析简

利用青藏高原玛多草句和玉树隆宝湿地的观测资料,比较分析了2种不同下垫面的净辐射通量、感热通量、潜热通量、土壤湿度和地表反照率的逐月日变化特征,并计算了2个地区各月地表反照率。结果表明,玛多草句和玉树隆宝湿地净辐射通量夏秋季高、冬春季低。夏季,草句下垫面感热通量日变化高于湿地下垫面;冬季,草甸和湿地2种下垫面的感热通量日变化相差不大;2种下垫面潜热通量均为夏季高、冬季低。各月湿地下垫面潜热通量高于草句下垫面,各月份湿地下垫面土壤湿度高于草甸下垫面;在一年当中,湿地下垫面10cm深处土壤湿度变化幅度很大,草甸下垫面10cm深处土壤湿度在一年当中变化幅度很小。2种下垫面地表反照率冬季高、夏李低,草甸和湿地2种下垫面年平均地表反照率分别为0．27和0．25。     

基于MODIS的喀斯特地表反照率的时空分布:以贵州为例

为探明喀斯特地区地表反照率的时空分布及变化趋势,利用2001—2015年中分辨率成像光谱仪(MODIS)的地表反照率数据(MCD43B3)和增强植被指数(EVI)数据(MOD13A3)分析贵州喀斯特地表反照率时空分布特征及变化、地表反照率与植被指数的关系及其变化和农田地表反照率的变化趋势。结果表明:贵州大部分地区15年平均地表反照率为0.10~0.15,高值区主要分布在贵州中部、西部边缘和西南部;各市州的15年区域平均为0.12~0.13,无显著差异,与各市州喀斯特分布面积大小关系不大。地表反照率的季节平均差异较大,其中夏季最大,全省大部分区域为0.13~0.16;冬季最小,全省大部分区域在0.12以下;各市州15年季节平均在冬季的标准差最大,均大于0.01,表明地表反照率在冬季最复杂;各市州月平均地表反照率1—7月逐渐增大,7—12月逐渐减小。贵州地表反照率与植被指数呈正相关性,其植被指数呈上升趋势,上升最明显阶段为2006—2008年;地表反照率呈波动上升趋势,但不显著。农田地表反照率2001—2013年每年的年均值在0.126~0.137,上升趋势较小。     

玉树隆宝湿地土壤水热变化特征及对地表反照率的影响

利用青海玉树隆宝湿地2011年10月～2012年11月的观测资料,分析了该地区土壤湿度、土壤温度、土壤热通量、感热通量和潜热通量的年变化特征,以及地表反照率的日变化特征和地表反照率随土壤湿度的变化关系.结果表明,玉树隆宝湿地土壤湿度和土壤温度均呈夏秋季（融化期）高、冬春季（冻结期）低的特点;土壤热通量在10月～次年2月为负值,3～9月为正值;感热通量的年变化幅度较小,潜热通量的值呈现夏秋季高、冬春季低的特点,地表反照率冬季高夏季低,在春季和秋季土壤冻结和融化期间地表反照率的值上午高下午低,12月份地表反照率日平均值最高,为0.44,6月份地表反照率日平均值最低,为0.24,地表反照率年平均值为0.32;冻结和融化期间,地表反照率随土壤湿度的增大而减小.     

农田生态系中作物构成与节肢动物群落多样性关系的初步研究

对10种农作物田间节肢动物群落结构进行分析,结果表明:不同作物田间节肢动物群落的丰富度、多样性和均匀度均表现出较大差异。调查并研究了农田生态系中不同作物构成水平对节肢动物群落特征的影响。农田生态系中节肢动物群落丰富度、多样性与作物构成呈显著正相关,而均匀度与作物构成则无显著相关。在某一作物构成水平上,节肢动物群落多样性指数大小的顺序为H′中>H′害>H′天。     

东北地区地表反照率时空分布研究

利用1982～2000年NOAA-AVHRR卫星遥感数据资料和1982-1998年的温度和降水资料,分析了东北地区地表反照率的空间分布与变化特征及其与综合植被指数(NDVI)、温度和降水之间的关系.研究结果表明:东北地区地表反照率有明显的地带性分布特征,其变化趋势在空间分布上也存在明显的地区差异,不同下垫面地表反照率的季节变化差异比较明显.对东北地区月均地表反照率与相关气象因子之间的关系进行了分析,给出了其与NDVI、温度和降水之间的统计关系.     

地形对地表反照率影响的模拟研究

地表反照率是决定地表能量收支平衡十分重要的参数,对地球-大气间太阳辐射能量收支以及全球气候变化都有着重要影响。地表反照率由于下垫面不同会产生明显差异,因此中国区域地表反照率空间分布也存在明显区域差异。影响地表反照率因素比较多,其中地形对地表反照率影响因素有坡度、坡向、地形遮蔽等。简单介绍反射率、双向反射因子、双向反射分布函数等与地表反照率相关的物理量及其之间的关系。同时简述反照率观测方法,包括常规观测、卫星遥感反演等,其中遥感反演方法是大范围乃至全球具有较高时空分辨率地表反照率的一条有效途径。另外,还特别介绍了RossThick-LiSpare核驱动的线性BRDF模型。     

土壤水分热力学函数研究

研究了几种土壤在不同含水量条件下土壤水分热力学函数(相对偏摩尔自由能△G,相对偏摩尔焓△H,相对偏摩尔熵△S)的结果表明;在不同含水量和温度条件下,供试样品各土壤水分热力学函数均为负值,且随水分含量增加绝对值趋于减小。温度与土壤水△分G呈显著正相关。吉布斯—亥姆霍茨方程在实验温度范围内适用于土壤水分△G的计算。在相同含水量条件下,供试样品土壤水分的△G,△H和△S值,均是黑垆土、垆土>红油土,并呈规律性变化。     

棉花作物系数的遥感获取——以新疆石河子棉花垦区为例

作物系数是计算作物需水量和农田蒸散量必要的参数,作物系数的遥感获取对于农田生态系统的水分平衡研究具有重要意义。利用Landsat ETM 遥感影像及Penman-Montieth方程,通过计算不同生长状况下棉花的作物需水量和参考作物蒸散量,实现棉花作物系数的遥感获取;在此基础上进一步分析作物系数对反照率、气象因子和植被生长参数等的敏感性。结果表明:1)利用遥感获取作物系数的空间分布是有效可行的;2)作物系数主要受植被生长状况的影响,反照率和气象因子对作物系数的影响相对次要;3)作物系数随气温、大气压、空气湿度和风速等气象因素的增大而增大,并且这种正效应随着植被覆盖度的增大而增大;4)作物系数与作物生长状况直接相关,仅仅根据作物生长阶段确定作物系数存在不合理性。     

基于MODIS的黄河中游地表反照率时空变化特征

[目的]研究基于MODIS的黄河中游地表反照率时空变化。[方法]利用2001～2010年MODIS地表反照率产品(MCD43B3)以及气象站降水和气温数据,采用简单相关分析和偏相关分析方法,研究了黄河中游地区地表反照率时空分布特征及其与降水、气温的相关关系。[结果]研究区地表反照率年内年际波动变化,不同地表覆盖类型地表反照率年平均值大小顺序为耕地建设用地草地林地。不同地形、地表覆盖类型地表反照率与降水和气温的相关关系不同。[结论]该研究为中长期气候预报水平的提高提供理论依据。     

科尔沁沙地反射特性及AVHRR资料修正研究

研究选取1992—1998年白天NOAA-AVHRR 71条轨道资料,在科尔沁沙地上位于裸露沙占50%以上流动沙丘为主,且连片分布的严重的沙漠化地点,选择26点进行统计分析。结果表明:NDVI、DVI、RVI的周年变化呈水平直线,第1、2通道反照率周年波动很小,年际差异不明显;来自NOAA-11和NOAA-14的1、2通道反照率值有明显差异;在与之毗邻的地区选取8个不同类型植被的区域,发现沙地与植被覆盖区2通道波动有明显相关关系。根据沙地下垫面变化较小的特征,对AVHRR数据进行了修正,增加了可比较性。     

1982～2000年青藏高原地表反照率时空变化特征

[目的]研究青藏高原地表反照率的时空分布和变化特征。[方法]通过对NOAA/AVHRR数据反演的青藏高原地区地表反照率的不同算法进行验证,确认由Stroeve给出的反演结果最接近于观测值。基于Stroeve的反演算法,利用1982～2000年的NOAA/AVHRR数据,反演得到1982～2000年青藏高原地区地表反照率的空间分布。[结果]青藏高原地区年均地表反照率的分布与高原自然地理带的分布特征大致吻合;高原区域年均地表反照率呈缓慢下降趋势,不同地区的变化趋势有所不同;高原地区月均地表反照率有明显的地带性,且随时间的变化比较明显。[结论]该研究有助于改进气候模式中地面反射率的参数化方案,揭示局地和区域气候变化的内在机制,提高中长期气候预报的水平。     

天山北坡融雪期下垫面土壤湿度变化研究

融雪期的土壤湿度是影响融雪径流的主要因子。基于2016年天山北坡军塘湖流域融雪期林地、林间草地和草地下垫面的土壤温湿度数据,利用相关性分析方法研究融雪期不同下垫面土壤湿度变化特征,结果表明:融雪期三种下垫面气温总体呈波动上升趋势;低海拔草地下垫面土壤湿度呈"双峰"状,中高海拔林间草地土壤湿度均成"单峰",中海拔林地土壤湿度呈现"三升三降,同深度三种下垫面的土壤湿度是:林地林间草地草地;三种下垫面土壤温度和土壤湿度相关性均达到显著性水平(P0.01),草地和林间草地下垫面土壤湿度不仅受到对应层土壤温度的影响,还受到下层土壤温度的制约,林地下垫面的土壤湿度除受到对应层和下层土壤温度的影响之外,还受到更深层次40 cm土壤温度的制约;从融雪期土壤湿度的垂深变化来看:草地下层土壤湿度自表层向下呈减小趋势,而林地呈增加趋势,林间草地浅层土壤湿度波动幅度大于深层。土壤湿度与土壤温度变化关系密切,且下垫面不同,其相关性也有所不同。不同下垫面土壤湿度的变化研究,对提高融雪径流模型中土壤湿度参数化、融雪洪水模拟和提高洪水预报精度有着重要意义。     

密西西比地区农田下垫面能量平衡特征研究

近些年来涡旋相关技术被广泛地应用在大陆生态平衡系统和天空大气之间二氧化碳和水汽等大气物质传动与输送和能量平衡交换的研究中。通过分析密西西比2006年6—9月的通量观测资料,分析了农田下垫面上能量收支的特征及变化规律,并运用OLS(Ordinary Least Squares)和EBR(Energy Balance Ratio)方法对湍流通量(感热与潜热通量之和)与有效能量(净辐射与土壤热通量之差)之间的关系进行了研究。结果表明:在不同天气条件下辐射平衡和能量平衡特征有很大变化。大气有效能量和湍流通量之间有很好的相关关系,但是地面湍流通量系统性低于有效能量,存在能量不闭合现象,不闭合率约为24%。在早间和午后这段时间EBR值变化最为强烈,中午前后明显大于早晚,地面能量闭合度在白天的要低于晚上。     

科尔沁沙地4种作物根茬抗风蚀效果风洞试验研究

利用野外风洞设备,以翻耕地为对照,对科尔沁沙地东部农田的4种不同作物茬地抗风蚀效果进行了测试,对风蚀主要影响因子进行了分析.试验结果表明:作物留茬可显著提高地表抗风蚀能力;在相同风速条件下.抗风蚀能力大小依次为燕麦茬地＞玉米茬地＞向日葵茬地＞绿豆茬地＞翻耕地;与翻耕地相比.燕麦茬地、玉米茬地、向日葵茬地和绿豆茬地的起动风速分别抬高了53.3%、17.8%、11.1%、8.9%.结果表明,风蚀量与土壤地表覆盖度、土壤0～5 cm表层含水量、地表粗糙度、土壤容重、土壤坚实度呈负相关关系,其中与前三者呈显著高度负相关关系.采用免耕留茬措施可以有效地抑制农田土壤风蚀,有利于防治农田荒漠化.     

科尔沁沙地地表反照率遥感研究

地表反照率是影响遥感影像信息的重要因素之一,受地球表面覆盖类型等地表特征的影响,因而可利用地表覆盖类型信息结合遥感影像计算地表反照率。以科尔沁沙地为研究试验区,对试验区Landsat-TM进行地形和大气纠正,利用Liang所建立的Landsat-TM数据反演公式计算实验区的反照率分布图;将地表反照率分布图与与研究区监督分类获得的土地利用分布图进行相关分析。结果表明,研究区土地利用类型与地表反照率有明显相关关系;将研究区地表反照率与研究区归一化植被指数进行统计分析,获得研究区地表反照率与归一化植被指数的相关方程。     

区域绿洲农田土壤有机碳分布及其影响因子研究

以干旱区典型绿洲农田区--玛纳斯县中部农田为研究区,以土壤有机碳为研究对象,结合野外土壤调查及实验室分析数据研究了土壤有机碳的垂直分布特征,并分析土壤质地、地形、土地利用、作物类型等不同因子对农田土壤有机碳的影响。结果表明:玛纳斯县中部农田土壤有机碳是自然环境综合因素的结果,土壤有机碳含量随着土壤深度的增加不断减小;不同土壤质地土壤有机碳含量的特征为:粘壤土>粉壤土>沙壤土;不同地形因子中坡向与农田0～30、30～60 cm层的土壤有机碳含量呈显著正相关,海拔与农田60～100 cm层的土壤有机碳含量呈显著正相关;不同土地利用方式下土壤有机碳含量有较大差异,果园的土壤有机碳含量最高,荒地的土壤有机碳含量最低;不同作物类型土壤有机碳含量特征为:玉米地>酒葡萄地>棉花地,且差异显著。     

陕西中北部农田地表粉尘释放影响因素研究

为研究陕西中北部地区农田地表粉尘释放特征,选取裸露农田进行野外观测,探讨土壤表土含水量、摩阻风速、土壤类型和地表粗糙度等对农田地表粉尘释放的影响。结果表明,在无植被覆盖、摩阻风速一定的情况下,不同土壤类型的地表粉尘释放通量是不同的;土壤类型相同,体积含水量在0.5%~1.5%时,粗糙度与地表粉尘释放通量呈幂函数关系,是影响地表粉尘释放的决定性因素;在土壤含水量较小时,土壤表土含水量与地表粉尘释放通量呈线性关系;在土壤表土含水量变化不大,土壤类型相同时,摩阻风速与地表粉尘释放通量呈4次幂函数关系。陕西中北部地区农田地表粉尘释放通量的影响因素包括土壤类型、土壤表土含水量、地表粗糙度和摩阻风速等。     

农田冠层与大气水汽通量耦合分析

退耦因子 (Ω)是表征作物与周围大气水汽交换的重要指标。研究了引入Ω评价冬小麦与大气系统潜热通量的耦合度。一般在早晨和接近傍晚时作物与大气之间有较好的耦合度 ,主要是由于此时冠层导度 (gc)小 ;中午时由于风速很大 ,并且gc 达到全天最大值 ,作物与大气耦合度较差。Ω的季节变化由gc 控制 ,而gc受叶面积指数的影响。在拔节期以前有均衡潜热通量 (LEeq) >实际潜热通量 (LE) >强加潜热通量 (LEimp)的趋势 ,而在拔节期以后则呈强加潜热通量 (LEimp) >实际潜热通量 (LE) >均衡潜热通量 (LEeq)的变化趋势。