晴空条件下光合有效辐射中散射辐射的测量模型

为了解决散射辐射地面测量中难以摆脱遮光装置的问题,本研究通过调整传统的直接测量方法,拟建立晴空条件下的散射辐射估算模型。具体方法是,选择晴朗无云的天气条件,在美国华盛顿州普罗瑟市郊无绿色植物覆盖的空旷场地上测试07:30—19:30(间隔15 min)的北向局部散射辐射数据(PAR_f-N)和总体散射辐射数据(PAR_f)。测试同时拍摄天空图像,并计算其灰度特征值(H)和颜色特征值(B)。结果分析表明:1)PAR_f-N与PAR_f之间呈指数函数关系,决定系数r²为0.768;2)天空图像的H值与PAR_f之间呈三次函数关系,r²为0.688;3)结合PAR_f-N、H和B值,及常见气象因素,构建多元线性回归模型,最优模型引入了7个变量,其校正和预测相关系数及校正和预测均方根误差分别为0.951、0.958和27.897、25.526。研究表明该估算模型可在较大程度上提高预测性能及其稳定性。     

温室盆栽金鱼草生长发育的光温热效应模型

为优化温室盆栽金鱼草光温调控精度,以‘红姬’品种为研究对象,通过不同定植期和密度试验,以辐热积（Product of thermal effectiveness and PAR,TEP）为尺度,建立了温室盆栽金鱼草生长发育的模型,并用独立试验数据检验了模型预测精度。结果表明,模型对萌芽期、展叶期、花蕾期和采收期的时间预测符合度较高,模拟值与实测值基于1：1直线间的决定系数R²为 0.95,回归估计标准误差RMSE分别为 1.3、1.7、2.3和1.8 d,预测精度明显高于以有效积温为尺度的发育模型（RMSE分别为 2.6、2.5、3.9和3.2 d）。模型对株高、茎粗、叶片数、花苞数和干物质量的模拟值与实测值的决定系数R²分别为 0.94、0.92、0.96、0.97和0.91,RMSE分别为6.9 cm、0.4 cm、5.8、2.2和1.27 g·株^-1。该研究建立的模型能够较准确地预测温室盆栽金鱼草各生育期出现时间、植株形态和干物质生产的动态。建立的模型参数少且易获取,且预测精度较高,可为温室金鱼草生产中种植期、种植密度及环境的优化调控提供理论依据和决策支持。     

鼎湖山针阔混交林光合有效辐射的时空格局

光合有效辐射(PAR)是影响生态系统能量转化和物质生产的重要生态因子,对其时空格局的研究,有助于深入理解生态系统的生理生态因子变化和光合行为.该文分析了2003年鼎湖山南亚热带针阔混交林生态系统PAR通量的时空分布特征及相互关系.结果表明,在日尺度上,PAR在进入冠层内部的过程中,其强度不断减弱,变异系数(CV)则不断增大;各层次PAR月总量的年变化均呈单峰形,并分别于7月和3月达到最大值和最小值.雨季和旱季,各层次PAR的日均变化均呈单峰曲线,其中冠层上方（PAR1）和乔木第1亚层（PAR2）呈规则的单峰曲线,而乔木第3亚层（PAR3）和灌木及草本层（PAR4）则为不规则的单峰曲线;旱季各层次PAR的平均值为雨季的68.99%～71.48%;旱季各层次PAR日通量的CV非常接近,而雨季PAR3和PAR4的CV则明显增加.全年PAR1、PAR2、PAR3和PAR4总量分别为1 842.27、1 374.37、471.38和288.39 MJ/m2,各占下行短波辐射(RSd)的40.07％、29.89％、10.25％和6.27％.全年PAR2、PAR3和PAR4的相对光合有效辐射分别为74.6％、23.6％和15.7％.在日尺度和月尺度上PAR1与RSd均呈极显著直线相关,而RSd的系数远小于通常的范围(0.44～0.50).      

基于棉花冠层FPAR的LAI和地上鲜生物量估算研究

【目的】研究棉花生育期冠层光合有效辐射截获量(FPAR)与其叶面积指数(LAI)和地上鲜生物量的相关关系,建立FPAR对LAI和地上鲜生物量的估算模型,探讨获取LAI和地上鲜生物量的新方法,为动态监测棉花的生长状况提供科学依据。【方法】利用线性光量子传感器,测试新陆早19号和新陆早13号2个棉花品种4种配置种植方式下,冠层在6个关键生育期的光合有效辐射数据,获取FPAR,并同步实测棉花冠层LAI和地上鲜生物量,建立FPAR与LAI和地上鲜生物量的相关方程,同时比较LAI和地上鲜生物量的估测值与实测值的差异。【结果】2个棉花品种的FPAR随生育进程呈现类似变化规律:在盛蕾期至开花期迅速增加,于花铃期或盛铃期达最大值,随后逐渐下降;棉花FPAR与LAI和地上鲜生物量均达到极显著正相关关系,其中均以幂指数相关关系为最佳(RFPAR-LAI=0.8513**,RFPAR-地上鲜生物量=0.7469**,n=80);用FPAR分别估算的LAI和地上鲜生物量,与其实测值的相关关系均达到1%极显著正相关(R实测LAI-估算LAI=0.8180**,R实测地上鲜生物量-估算地上鲜生物量=0.7396**,n=80)。【结论】棉花FPAR对LAI的估算精度较其对地上鲜生物量的高,表明利用棉花冠层FPAR可以简单、快捷、非破坏性地估测棉花的LAI和地上鲜生物量。     

温光驱动甜瓜壮苗指数模型研究

【目的】探讨甜瓜幼苗壮苗指数与环境温度、光辐射的关系。【方法】通过多次分期播种试验及回归分析,模拟建立甜瓜壮苗指数受有效积温、日温差积累及光辐射积累驱动的JohnsoSchumacher数学回归动态模型,同时对模型参数进行了估算,对壮苗指数变化过程进行了分析。【结果】所建立的模型能较为真实、客观地反映了实际壮苗指数与环境的关系。【结论】该模型可应用于环境条件与壮苗指数关系的分析及甜瓜育苗的生产管理。     

基于海表温度和光合有效辐射的西北太平洋柔鱼冬春生群体栖息地热点预测

柔鱼是大洋洄游性头足类种类,具有重要的生态地位和经济价值,目前是日本、韩国和中国等国家在西北太平洋捕捞的主要对象。柔鱼属于短生命周期生物,其栖息地适宜性受气候和海洋环境变化的显著影响。本文根据中国远洋渔业数据中心提供的2006—2015年9—11月中国鱿钓捕捞数据和海表面温度(SST)以及光合有效辐射(PAR)两个关键环境因子,构建基于捕捞努力量和算术平均算法的柔鱼综合栖息地热点预测模型,并对比分析柔鱼栖息地适宜性在超强厄尔尼诺和强拉尼娜条件下的变动规律及其成因。结果表明:基于SST和PAR的栖息地模型能够有效地预测西北太平洋柔鱼栖息地热点海域;9—11月柔鱼各月适宜的SST和PAR范围具有显著月间变化且逐渐减小;柔鱼产量、捕捞努力量和单位捕捞努力量渔获量(CPUE)随栖息地指数值的增加呈现线性增加趋势。对比2007年强拉尼娜年份和2015年超强厄尔尼诺年份,研究发现,2007年柔鱼CPUE和栖息地适宜性显著高于2015年,其主要原因可能是2007年强拉尼娜现象导致柔鱼渔场内适宜的SST和PAR面积显著增加,而2015年超强厄尔尼诺现象导致两者适宜面积急剧下降,从而导致柔鱼栖息地适宜性变差,柔鱼CPUE降低。     

日光温室多头切花菊品质模拟

通过不同品种和定植期试验,根据温光对菊花Dendranthema × grandiflora品质的影响,初步建立了以生理辐热积（PTEP）为尺度的日光温室多头切花菊外观品质预测模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验。结果表明：模型对日光温室多头切花菊株高、展叶数、单株叶面积、茎粗和花径的模拟值与实测值的符合度较好,模拟值与实测值基于1 ∶ 1线的决定系数（R²）和相对预测误差（E_RP）分别为0.99,0.99,0.94,0.87,0.92和7.2%,6.9%,10.2%,5.6%,18.2%,模型预测精度较高。图2表3参14     

玉米间隔耕作秸秆条带还田增密集成技术光热资源利用效率评估

本研究以2019年辽宁省铁岭县蔡牛镇玉米间隔耕作秸秆条带还田增密集成技术示范区和普通农户种植区玉米为研究对象,分析了两个区域玉米的光温资源利用率、光能利用率和热量利用效率,并从叶片和冠层尺度净光合速率、光合生产能力与光合参数、地上生物量累积等角度分析了集成技术光热资源利用效率提高的原因。结果表明,玉米间隔耕作秸秆条带还田增密集成技术与农户技术相比,光温资源利用率、光能利用率和热量利用效率分别提高了8.6、0.25个百分点和19.4%。示范区各层叶片光合生产能力和光合作用参数均显著高于农户技术;吐丝期至籽粒形成期示范区冠层日净同化量累积较农户技术高35.5%;开花吐丝期前后示范技术地上生物量累积显著高出农户技术19.4%,利于籽粒形成,提高株籽粒数和产量。因此,玉米间隔耕作秸秆条带还田增密集成技术冠层结构设计合理,叶片和冠层尺度光合能力均优于传统农户技术,产量关键期（开花吐丝期前后）地上生物量累积速度快,是一种能有效提高玉米光热资源利用效率的技术模式。