亚热带地区蔬菜地甲烷净交换通量研究

农田土壤是大气甲烷(CH_4)的重要源和汇,以往关于农田CH_4净交换通量的研究多关注水稻、小麦、玉米等作物,而蔬菜地的观测研究不足。本研究采用静态暗箱-气相色谱法对亚热带地区一块种植包菜的典型露天蔬菜地开展将近1年的田间原位CH_4通量观测,以揭示蔬菜地CH_4净交换通量的周年变化特征及其影响因素,估算CH_4年累积净交换通量,并定量评估CH_4净交换通量的误差。本试验在包菜地的垄上和垄间同时布设观测点进行CH_4通量观测,并对环境因子进行同步测量,观测期为2016年1月1日至12月8日。结果表明,所研究的蔬菜地为大气CH_4的微弱汇,年平均通量为(-9.9±7.0)μg(C)×m~(-2)×h~(-1),全年累积通量为-0.84kg(C)×hm~(-2),较高的土壤水分条件和高施氮量可能是导致本研究蔬菜地CH_4吸收较弱的主要原因。全年CH_4累积通量的总体误差为-48%~-16%,其中,由于通量计算方法引起的系统误差会使估算的通量偏低32%,年尺度上的随机误差大小为16%,主要来自CH_4通量的空间差异,因此可适当增加空间重复,以减小空间随机误差。研究还发现垄上的CH_4吸收通量显著高于垄间(P0.01),因此在开展农田温室气体通量观测时应兼顾垄上和垄间、种植行和行间等农田管理措施存在显著差异的区域,均布设观测点,避免对通量观测结果造成系统性偏差。     

中国陆面短波净辐射模型参数确定与分析

利用国家气候资料中心在网上提供的气象数据，建立全国各地区短波净辐射模型，提出了在东北和新疆北部非沙漠地区反射率的非线性回归模型。对影响短波净辐射的日照百分率和绝对湿度的统计计算和分析表明：影响短波净辐射的主要因子是日照百分率。所建立的模型中，高海拔地区模型精度要比低海拔地区的高。     

几种常用净辐射计算方法在黄淮海平原应用的评价

Penman修正式和FAO Penman-Monteith公式是利用气象资料计算参考作物蒸散量方法中应用最广泛的。这些公式中净辐射是根据温度、日照时数、湿度以及一些当地的参数来计算的。用实测数据评价净辐射计算方法的研究还很少。该文作者利用中国科学院禹城综合试验站实测数据对两个公式中净辐射计算方法在黄淮海平原的应用进行了评价。在Penman修正式中，别尔良德法、彭曼法、布朗特法和邓根云法是常用的净长波辐射计算方法。结果表明：在Penman修正式净辐射公式中，采用别尔良德净长波计算方法误差最小，而且与FAO Penman-Monteith公式中净辐射计算精度一致，但都存在相对误差在11～1月份比其他月份偏大的现象。进一步建立了适合本地区的用总辐射推算净辐射的经验公式。     

基于通量观测数据的玉米水碳交换量及水分利用效率分析

揭示玉米生长期内水分、二氧化碳交换量及水分利用效率的变化规律,对于认识玉米生长规律,指导农业灌溉具有重要意义。该文采用美洲通量网(Ameri Flux)3个农田通量站的数据,计算玉米生育期内的水分消耗量ET(evapotranspiration)、总初级生产力GPP(gross primary productivity)和生态系统净交换量NEE(net ecosystem exchange)及水分利用效率,并采用统计分析方法分析饱和水汽压差和光合有效辐射对水分利用效率的影响。结果表明,该区域玉米整个生育周期约为156~180 d,ET为440~520 mm,GPP为1 320~1 640 g/m2,以C计,NEE为-560~-620 g/m2,以C计;水分利用效率,NEE/ET为1.2~1.4 g/kg,GPP/ET为3.0~3.5 g/kg。水分利用效率与饱和水汽压差(VPD)成负指数关系,存在常数k使得GPP/ET正比于VPD-k,最优k值为0.42~0.63。水分利用效率与光合有效辐射无显著相关性。     

农用GPS测试精度分析及提高精度方法的研究

通过对GPS测试误差的分析，提出了GPS定点测量坐标是由位置漂移数据与正态分布数据相互叠加而成的。为了分离位置漂移与正态分布相互叠加的数据，用正态剔除法和中心点计算规则，提出了在一定阀值λ下计算定点误差半径的方法。针对单点定位误差比较大的特点，提出了用两点相对定位的测量方法来减小定位误差。试验结果表明：当阀值λ=0.7时，单点定位误差在10 m以上，而用两点相对定位来测量时，其误差为1.2 m左右，大大提高了其测量精度。应用表明，在精度要求不是很高的情况下，可采用单点定位测量，在精度要求较高的情况下，可采用两点相对定位来测量。这两种方法均可用在GPS的土地测量、定位和规划。     

Evaluation of measurement accuracy and comparison of two new and three traditional net radiometers

Net radiation (R_n) is the sum of the radiant energy at the Earth's surface and is a major component of the surface energy balance. However, R_n is difficult to measure accurately, and multiple instruments are available to measure it. Two new instruments (Hukseflux Thermal Sensors B.V., model NR01; Kipp & Zonen B.V., model CNR 2) have been released within the past two years. We compared these models, two less-expensive older models (Kipp & Zonen B.V., model NR-Lite; Radiation and Energy Balance Systems, Inc., model Q*7.1), and a more expensive older model (Kipp & Zonen B.V., model CNR 1) over a uniform turfgrass surface for 33 days in mid-summer. Three replicates of each radiometer were included in the study (except for the CNR 1). The instruments that independently measure the four components of R_n (models CNR 1 and NR01) were typically the most accurate. Incoming shortwave measurements from the four component instruments were compared to a reference pyranometer, and outgoing longwave measurements were compared to infrared measurements of surface temperature. The differences from the reference pyranometer and surface temperature measurements were typically 2% or less. There was a difference of approximately 5% in incoming longwave measurements between these two radiometer models. This is likely due to differences in calibration approaches, which are discussed. This emphasizes the need for standardization of longwave calibration methods and establishment of a world reference for longwave radiation. The instruments that do not separate shortwave and longwave radiation into component measurements (net all-wave radiometers, models NR-Lite and Q*7.1) were generally the least accurate, and had offsetting day and night differences that reduced daily total R_n differences relative to the reference. The CNR 2 measures net shortwave and net longwave, and is an intermediate between a four component instrument and a net all-wave instrument. The R_n measurement accuracy of the CNR 2 typically fell between that of the two groups. Differences among radiometers tended to be larger at night than during the day, indicating higher variability in longwave measurements. An inversion (flip) test in the field showed the NR-Lites and Q*7.1s had well matched detectors, however two of the three replicate CNR 2s had mismatch errors greater than 5%. This becomes important for measurements over non-vegetated surfaces. The data presented here should be helpful in selecting the most cost effective instrument for a given application.     

稻田温度与甲烷排放通量关系的研究

稻田温度与CH4 排放通量有密切关系 ,通过灰关联分析发现稻田 5cm深处温度与CH4 排放通量关系最密切 ,水稻抽穗期CH4 排放通量达极大值 ,而完熟期CH4 排放通量达极小值。温度对CH4 排放通量的增效应明显 ,减效应较弱。稻田温度与CH4排放通量的关系呈S型曲线相关关系。     

亚热带毛竹林土壤热通量变异特征

选取2010年12月1日—2011年11月30日的土壤热通量实测数据,通过研究,分析了亚热带（浙江省）毛竹林土壤热通量与三层土壤温度、三层土壤含水量以及净辐射的关系。结果表明：土壤热通量有明显的季节变化特征,而日变化均为“S”形,有一个峰值和一个谷值,月均值差异较明显。年尺度上土壤是热源,土壤热通量为-7.52 MJ m-2,占全年净辐射的-0.289%,正向最大值出现在7月（18.71MJ m-2）,负向最大值出现在1月（-19.33MJ m-2）。不同时间尺度和不同土壤深度进行回归关系分析,在月尺度上,土壤热通量与土壤5 cm温度的相关性最好,达极显著水平;在日尺度上,土壤热通量与土壤5 cm含水量相关性达极显著水平,但相关系数不高;在月尺度上月均值土壤热通量与净辐射极显著相关,在半小时尺度上相关性也为极显著水平,且时间上无延滞现象。     

呼伦贝尔草甸草原不同显热通量观测方法比较

显热通量（sensible heat flux,H）是反映地表湍流运动的重要参数,准确获取该参数对于区域内热量交换规律的认识和农业生产及水资源的有效管理具有重要意义。涡动相关仪（eddy covariance system,EC）和大孔径闪烁仪（large aperture scintillometer,LAS）是目前生态系统水热通量的主要测量手段,但两者观测范围的空间尺度存在差异。该研究以呼伦贝尔草甸草原生态系统为对象,通过对比分析两种方法观测的显热通量（H_LAS和H_EC）变化特征,对两者之间的差异（ΔH）及产生原因进行探究,并且定量研究了不同因子对ΔH的影响程度。结果表明,在不同时间尺度内,H_LAS和H_EC的变化趋势基本一致,显热通量主要受到净辐射的驱动作用,同时ΔH与净辐射存在正相关性;对应时刻H_LAS和H_EC之间线性回归方程斜率为1.13,拟合优度R²为0.81,说明大孔径闪烁仪在草甸草原区有着很好的适用性;EC能量平衡闭合程度会影响H_LAS和H_EC之间差异,剔除能量平衡闭合率（energy balance ratio,EBR）小于0.8的数据后,H_LAS和H_EC之间线性回归方程斜率减小至1.05,说明能量平衡闭合程度越高ΔH越小;净辐射（net radiation,R_n）、风速（wind speed,WS）、波文比（Bowen ratio,Bowen）和饱和水汽压差（saturated water vapor pressure difference,VPD）与ΔH之间相关性显著,是ΔH的主要气象环境因子;ΔH单个影响因子的解释能力从高到低依次为净辐射、风速、EC能量平衡闭合率、饱和水汽压差、波文比,任意两个不同影响因子之间均呈现双因子增强作用,解释能力较高的交互影响因子为净辐射/风速和风速/波文比。研究结果有利于准确理解LAS与EC显热通量观测过程中的空间尺度效应,同时可为区域尺度扩展和遥感地面验证过程中通量数据的质量控制提供科学参考依据。     

亚热带红壤丘陵区水稻田净全辐射初探

对中国科学院千烟洲试验站水稻田与气象站的辐射观测数据进行初步分析结果表明,我国亚热带红壤丘陵区水稻田净全辐射和太阳总辐射最高值出现在地方时的1100～1300,日出后和日落前1h左右通过0点;夜间总辐射为0W/m     

长三角地区稻麦轮作生态系统净碳交换及其环境影响因子

采用涡度相关技术对我国长三角地区典型稻麦轮作农田生态系统(2011年11月—2012年10月)的CO2通量进行连续观测,分析了农田生态系统净碳交换(NEE)的变化特征及其环境影响因子。结果表明:长三角地区稻麦轮作生态系统NEE具有明显的日变化和季节变化特征,具有很强的固碳能力。NEE月平均日变化总体呈"U"型曲线,不同月份"U"型高度不同;NEE季节变化则呈显著的"W"型双峰特征,分别对应两季作物(小麦、水稻)的生长季节。小麦/水稻月平均最大碳吸收峰出现在4月/8月,分别达到-1.12 mg·m-2·s-1、-1.45 mg·m-2·s-1;日最大累积碳吸收量分别为-12.88 g(C)·m-2·d-1、-10.63 g(C)·m-2·d-1,长三角地区稻麦轮作生态系统年固碳量达到-769.61 g(C)·m-2·a-1。光合有效辐射是影响白天NEE的主要环境影响因子,Michaelis-Menten方程可以很好地表示作物生长季节两者之间的关系(R2=0.37~0.83);在同一光合有效辐射条件下,长三角地区稻麦轮作生态系统白天NEE随着气温的升高而增加,而当光合有效辐射大于1 800μmol·m-2·s-1时存在着一定程度的光抑制。温度是影响夜间农田生态系统呼吸特征的主要环境影响因子,长三角地区稻麦轮作生态系统夜间NEE与不同层次温度之间均存在显著的指数相关关系,但是不同作物夜间NEE的最适温度略有差异,小麦夜间NEE与土壤温度(10 cm)相关性最好(0.60),而水稻夜间NEE与气温相关系数最高(0.49)。     

生态农业技术进步率测定方法研究

生态农业建设的发展迫切需要制定出1套测定其技术进步率的方法。根据生态农业特点,对生态农业技术进步率测定方法进行了研究,提出了生态农业技术进步率测定方法。     

山地果园树盘覆盖气象效应初步研究

通过用不同材料对山地果园中的桃树进行根盘覆盖,并对其气象效应及与桃子产量品质的关系进行研究,结果表明：（１）各处理与对照相比,桃树内膛的总辐照均有所提高,其中以银膜覆盖增幅最大,其增加率约为２４％;（２）覆盖改善了土壤的物理特性,即使土壤的湿度和孔隙度比对照有所加大;（３）与对照相比,覆盖使果子的产量品质有所提高, 银膜覆盖最为显著。（４）各种覆盖措施,以银膜的气象效应最为显著,以覆草最为经济实用     

灰霾导致太阳辐射变化的田间开放模拟装置设计及其效果

灰霾天气导致到达地面的太阳总辐射下降及散射辐射比例增加,从而影响作物生长和产量。为研究灰霾导致的太阳辐射变化对作物的影响,设计了田间开放式灰霾模拟装置。以空气质量等级做为灰霾严重程度的标准,根据不同程度灰霾条件下太阳辐射变化情况,确定了轻度、中度、重度霾下太阳总辐射和散射辐射比例。测定不同聚乙烯(PE)塑料薄膜的光学特性(透光率和散射特性及其覆盖下不同光质的光占总可见光比例的空间分布),选择光学特性满足模拟不同程度灰霾条件下太阳辐射状况的PE塑料薄膜作为覆盖材料。根据作物生长季节太阳高度角和方位角变化范围,确定了保证上午10:00到下午14:00遮荫面积达到4 m2的最小处理小区面积为20 m2,南北向边长为4 m,东西向边长为5 m。在2013-2014年水稻生长季利用所设计的试验装置进行田间模拟不同程度灰霾导致的太阳辐射变化处理试验,对太阳辐射和冠层微气候进行了持续观测。结果表明:该研究设计的灰霾模拟装置可以模拟中度及重度灰霾导致的太阳辐射变化情况。灰霾模拟装置在改变辐射状况的同时,保持了不同光质的光占总可见光比例的空间分布与自然灰霾条件相比没有显著变化。并且处理与对照小区的作物冠层温度及环境温湿度没有显著差异。该研究所设计装置可以较好地模拟不同程度灰霾条件下的太阳辐射变化,为研究灰霾对作物生长和产量的影响提供了有效的田间试验手段和技术支持。