冠层结构对亚热带常绿林光能利用效率估算的影响

利用遥感方法可以使用光化学植被指数（PRI）在叶片尺度表征光能利用效率（LUE）的动态变化,但在冠层尺度上,森林植被冠层结构是影响LUE估算精度的关键因素之一。利用2014-2015年中国科学院广东省鼎湖山森林生态试验站自动多角度高光谱观测系统的光谱反射数据,分别计算常绿阔叶林PRI、归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和优化比值植被指数（MSR）。基于通量观测计算的LUE,分析不同表征冠层结构的植被指数对于LUE与PRI拟合精度的影响,并利用不同类型植被指数的组合,构建多元线性回归模型。研究结果表明：（1）亚热带常绿阔叶林冠层结构型植被指数与冠层尺度PRI具有显著的相关性,其中MSR与PRI相关性较为显著（R²=0.40,P<0.01）;（2）在植被冠层密度较大、LAI较高（即高NDVI和MSR）时,PRI对于表征LUE的动态变化更具优势;（3）利用NDVI、EVI、MSR和PRI所构建的估算LUE的多元回归模型,能将LUE估算精度提高18.14%,对于冠层结构变化活跃期（1-5月）,能将LUE估算精度提高54%。研究认为利用冠层结构参数能够进一步改进PRI对LUE的估算精度,提升遥感精确评估亚热带常绿林生产力的能力。     

纵向岭谷区高速公路干扰强度对沿线植物主要生理生态特征的影响

选定西南纵向岭谷区的大保(大理-保山)和思小(思茅-小勐养)2段高速公路,在分析公路建设对植物生理特征影响方式的基础上,采用方差分析和LSD检验等方法研究了高速公路干扰强度对沿线主要建群种植物光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)等指标的影响.结果表明:1)高速公路建设对植物生理生态指标的干扰强度随着与公路距离的增大而逐渐减弱;2)随着公路干扰程度的加剧,选定乔木的Pn和WUE整体呈下降趋势(p＜0.05),Tr呈上升趋势(P＜0.05),灌草植物Pn、WUE和Tr在整体上均呈增大趋势(p＜0.05),但Ⅰ级、Ⅱ级和部分Ⅲ级干扰对各指标的影响不大(p＞0.05);3)2条公路沿线各选定植物的生理生态指标变化幅度不同,大保公路沿线选定的乔木和灌木植物Pn、WUE和Tr,草本植物Pn的变化幅度大于思小公路沿线;不同植物类型比较,选定的灌木和草本植物Pn和Tr的变化幅度大于乔木,WUE变化幅度小于乔木.     

The Structure of the Shear Layer in Flows over Rigid and Flexible Canopies

Flume experiments were conducted with rigid and flexible model vegetation to study the structure of coherent vortices (a manifestation of the Kelvin–Helmholtz instability) and vertical transport in shallow vegetated shear flows. The vortex street in a vegetated shear layer creates a pronounced oscillation in the velocity profile, with the velocity near the top of a model canopy varying by a factor of three during vortex passage. In turn, this velocity oscillation drives the coherent waving of flexible canopies. Relative to flows over rigid vegetation, the oscillation in canopy geometry has the effect of decreasing the amount of turbulent vertical momentum transport in the shear layer. Using a waving plant to determine phase in the vortex cycle, each vortex is shown to consist of a strong sweep at its front (during which the canopy is most deflected), followed by a weak ejection at its rear (when the canopy height is at a maximum). Whereas in unobstructed mixing layers the vortices span the entire layer, they encompass only 70% of the flexibly obstructed shear layer studied here.     

我国中亚热带人工林水热通量对干旱差异响应的模拟研究

季节性干旱现象在我国中亚热带地区时有发生,为了研究该区域大气-生态系统之间的相互作用关系及其碳水收支状况,2002年起在江西省千烟洲(26.7°N,115.1°E)人工林生态系统建立了通量观测塔。2003年7月该人工林生态系统遭遇了历史上少有的高温少雨天气,本研究应用基于生理生态学过程的EALCO(Ecological Assimilation of Land and Climate Observation)模型及2003和2004年通量观测数据对该生态系统的水热通量进行了模拟,同时分析了干旱胁迫对它们产生的影响。结果显示,模型能够很好的模拟该生态系统的能量通量的日变化,净辐射、显热和潜热通量模拟值与实测值相关系数的平方(R2)及标准差分别为0.99和8.05 W.m-2;0.81和41.02 W.m-2;0.90和31.49 W.m-2,模型可以解释87%的日蒸散量的变化。从模拟结果看,2003年7月下旬(发生较严重干旱胁迫)较2004年同期(干旱程度轻)相比,冠层及土壤水势下降约2倍,植物蒸腾的日变化形式改变,根系吸水滞后冠层蒸腾的时间缩短约半小时,冠层导度下降40%～60%。模拟与观测结果均表明,200...     

城市形态参数对边界层气象条件影响的模拟

利用耦合城市冠层方案的气象模式WRF,选取高密度城市深圳,通过在模式中设置不同建筑物高度和密度的敏感性试验,研究城市形态参数对边界层气象条件的影响.结果表明：建筑物高度和密度增加会使日间城市冠层对热量的截留作用增强,城市储热分别增加约6W/m²和9W/m²;在城市冠层遮蔽效应和截限作用的共同影响下,建筑物高度增加会使日间地表温度降低约0.3℃,而建筑物密度增大则会引起地表温度增加0.6℃以上,2m温度和地表温度的变化有很好的一致性.城市建筑物高度和密度增加均会引起地表粗糙度增加,造成风速分别降低约0.4m/s和0.6m/s,同时在夜间,由于湍流运动增强,使得夜间边界层高度分别增加约30~40m和20~30m.反之,建筑物高度和密度减小使日间储热减小6~7.5W/m²,10m风速增加约0.3m/s和0.4m/s,夜间边界层高度降低约30~50m和10~30m.     

无刺构骨秋季光合特性的初步研究

采用Li-6400光合测定系统对无刺构骨的秋季光合特性进行了初步研究.结果表明,无剌构骨净光合速率（Pn）日变化规律为双峰曲线形式,有“午睡”现象,最高峰值于11：00左右出现,次高峰出现在14：00,日最大净光合速率为8.33μmol/m2·s,净光合速率（Pn）与气孔导度（Cond）、蒸腾速率（Tr）呈正相关,与胞间CO2浓度（Ci）呈负相关.无刺枸骨光补偿点为12.146μmol/m2·s,光饱和点为1499μmoL/m2·s.     

垃圾填埋场周边桉树光合生理特性研究

为了解垃圾填埋场环境下植物的光合适应性,利用LI-6400便携式光合测定仪,以呼马山森林公园为对照,对位于昆明市东郊垃圾填埋场和对照区的直杆桉Eucalyptus maideni进行了光响应与光合日进程的测定。结果表明:填埋场直杆桉的净光合速率随光强的增加先增加后稍有下降并趋于稳定,光抑制不明显;对照的净光合速率随光强的增加先增加后缓慢下降;在相同光照强度下,填埋场直杆桉的净光合速率、蒸腾速率始终高于呼马山对照的,说明直杆桉可通过提高自身的光合能力和蒸腾速率来适应填埋场的特定环境。胞间CO2浓度随光强的增加先下降后上升,与净光合速率大体呈相反变化;蒸腾速率随光强变化的趋势与气孔导度变化相一致。另外,填埋场直杆桉净光合速率日变化呈单峰曲线,无明显"午休"现象,其变化趋势与蒸腾速率、气孔导度的大体相同。对照的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率与填埋场的变化趋势相似,但变化幅度较少。在自然条件下,填埋场直杆桉的净光合速率和蒸腾速率仍明显高于呼马山对照的。     

冬夏季桂花净光合速率及其对环境因子的响应

桂花Osmanthus fragrans是我国城市园林建设中的重要树种,在上海居住区绿化中应用频度高达98.88%。目前对桂花的研究主要集中在栽培、种植和养护方面,但对其光合和蒸腾特性的研究较少。在自然条件下使用LICOR-6400光合测定仪测量了冬季和夏季桂花的净光合速率[Pn/（μmol·m^-2·s^-1）],以及蒸腾速率[T/（mmol·m^-2·s^-1）]、胞间CO2浓度[Ci/（μmol·L^-1）]、气孔导度[GS/（mol·m^-2·s^-1）]等生理因子,以及气温（t/℃）、相对湿度（RH/%）、光合有效辐射[PAR/（μmol·m^-2·s^-1）]等环境因子的日变化。对桂花净光合作用与各种生理因子和环境因子的关系进行了分析,对桂花冬季和夏季净光合速率以及对高低温的适应策略进行了探讨。结果表明,随着气孔导度和蒸腾速率的增大,净光合速率也逐渐升高,但由于气孔调节的局限,净光合速率在达到最高值后又有所下降。冬季,桂花的光合作用效率降低,但其通过扩大对光适应范围,充分利用正午最适的光温条件来维持一定的净光合速率和固碳量。夏季,桂花通过午休现象和大量的蒸发降温来避免高温高光带来的伤害。冬季和夏季桂花的光合固碳能力相差不大,但夏季的桂花的水分利用效率远低于冬季。     

方位及冠层对厚朴果实和种子形态变异的影响

为从方位及冠层的角度探讨光照对厚朴(Magnolia officinalis)果实和种子形态变异的影响,分别从植株的不同方位和冠层采集果实、种子,并测定其形态指标。结果表明,方位对厚朴果实和种子的形态变异影响显著,不同方位厚朴果实和种子的表型性状表现为南方位和东方位优于西方位,南、东和西3个方位均优于北方位;冠层对厚朴果实和种子的形态变异影响显著,不同冠层果实和种子性状表现为中冠层优于上冠层,上冠层优于下冠层;方位和冠层对厚朴果实和种子多项形态指标的协同作用不显著。与果实相比,种子的表型性状更稳定。     

城市森林大气PM2.5中水溶性无机离子沉降特征

森林被誉为"地球之肺",在防霾治污方面有其独特不可替代的作用,不同树种沉降PM_2.5的功能有很大差别.本文选取代表性城市森林——奥林匹克森林公园为研究对象,设置垂直监测塔观测大气PM_2.5的浓度垂直分布,以考察不同季节城市森林对PM_2.5中各组分的影响.在冬季、春季和夏季各采集PM_2.5样品,分析并计算PM_2.5中Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg2⁺、Ca2⁺、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-等典型水溶性无机离子的浓度.结果表明,PM_2.5中水溶性无机离子总浓度呈规律性变化特征:冬季((56.90±27.38)μg·m-3)>春季((46.69±12.24)μg·m^-3)>夏季((23.16±8.75)μg·m^-3).其中SO₄^2-和NO₃^-浓度和占PM_2.5主要水溶性无机离子总浓度的50%以上.3个季节中,除冬季外,在春季和夏季,8种离子有明显的垂直方向上的沉降,夏季的沉降速率高于春季,但是春季由于大气颗粒物浓度高,沉降通量高于夏季.NO₃^-和SO₄^2-垂直方向的沉降量在所有可溶性无机离子中最高.植被密度、叶面积指数、气象条件等因素对于PM_2.5的沉降特征有明显影响.