基于RS和GIS技术的贵州省植被生态环境监测分析

为阐明贵州省植被生态环境变化的整体状况,基于RS和GIS技术,应用美国国家航空航天局最新的全球植被指数变化研究数据（GIMMS）,通过计算月归一化植被指数（NDVI）变化率,并对研究区一元线性回归模拟,分析了贵州省1982年-2003年的地表植被覆盖。结果表明：22年来,研究区植被覆盖呈增加趋势,表明贵州省植被生态环境向好的方向发展;贵州省平均植被覆盖在春季和秋季呈上升趋势,夏季和冬季呈下降趋势,其中春季对植被覆盖总变化量的贡献最大;植被覆盖程度增减因区域不同而异,变化程度呈增加的区域主要位于贵,ki-I省的中部地区;变化程度呈减小的区域分布在贵州省的四周边缘。     

干旱综合风险指标的构建及风险区划——以河北省冬麦区为例

以河北省冬小麦种植区为例,基于自然水分亏缺率指数、降水距平百分率指数和抗旱指数,构建了干旱风险综合指标,并开展了风险区划;同时,利用冬小麦单产减产百分率和该区域历史旱灾发生频次资料,比较并验证了干旱风险综合指标和风险区划结果。结果表明,所构建的干旱风险综合指标适用于冬小麦的干旱风险区划,对于冬小麦因旱灾造成减产的风险评估和预测具有一定的参考价值。     

江苏省风电场的气象灾害风险评估

在分析江苏省风电场气象灾害特征的基础上,建立了以江苏省为例的风电场气象灾害风险性评价模型,确定台风密度、龙卷风密度、雷暴密度、风机密度、单机发电功率、人均GDP这6个因子作为评估指标。结合GIS技术和层次分析法对江苏省长江以北各县市风电产气象灾害风险度进行了区划。结果表明,江苏省长江以北的沿海城市:南通和盐城区域为风电场气象灾害的极高风险区和高风险区,而同样为沿海城市的连云港与苏中地区的泰州市、扬州市和苏北地区的淮安为风电场气象灾害的中风险区,宿迁和徐州均为风电场气象灾害的低风险区。     

江苏省里下河地区一次暴雨过程的模拟研究

采用WRFV3.4模式中9种微物理过程方案对1991年7月6日02时-7日08时(北京时)里下河地区的一次暴雨天气过程进行了模拟试验,着重分析了不同微物理过程方案模拟的降水的数量特征、时空分布及雨区范围等方面,并将模拟结果与降水显著的6个测站的实测值进行了相关的对比分析。结果表明,不同微物理过程方案模拟的24 h累积降水量的降水带均呈西南—东北走向,强降水中心主要位于里下河地区,各方案基本模拟出了雨带的走向、降水落区,但降水强度以及降水中心均有不同程度的偏差。模拟结果的对比分析表明:Kessler方案对建湖和宝应地区降水的模拟效果较好,WSM5方案对高邮和扬州地区降水的模拟效果较好,WSM3方案对兴化地区降水的模拟效果较好,WDM6方案对泰州地区的降水模拟较好。     

UV—B辐射增强对苹果采后炭疽病发病情况和抗病相关酶活性的影响

模拟UV-B增强的实验条件,在人工接种的情况下,比较了苹果采后炭疽病的发病情况,测定了一些与抗病相关酶的活性.UV-B增强后,苹果炭疽病斑直径、病斑扩展速率降低,发病指数较对照下降了58.83%.POD活性在处理后第7天时达最大值,为处理前的1.76倍,PPO活性在处理后第6天增加到对照的1.5倍.PAL活性在第6d提高1.74倍,几丁质酶和β-1,3葡聚糖酶活性都有所升高,且它们的变化时程一致.结果表明:UV-B增加限制了苹果采后炭疽病的发展,诱导果实中防御酶活性.     

臭氧胁迫对冬小麦叶绿素荧光及气体交换的影响

为给O3等大气污染物胁迫下我国粮食生产和安全评估提供依据,利用开顶式气室(OTC)开展了3种O3熏蒸水平的大田试验(空气,CK;100 nL.L-1,T1;150 nL.L-1,T2),采用D iving-PAM叶绿素荧光仪和LC pro+光合仪测定了冬小麦(扬麦13)不同生育期的叶绿素荧光及气体交换参数.结果表明,T1的Fv/Fm均高于0.8,Pm、qP、(1-qP)/NPQ及Y(NO)与CK相似,NPQ及Y(NPQ)分别较CK上升13.5%~29.0%和13.3%~22.7%,实际光化学效率在自然光下(快速光曲线,RLC)和暗适应后(诱导曲线达稳态时,IC)分别下降4.6%~7.6%和11.3%~19.3%,Pn与Gs分别下降8.0%~9.8%和11.0%~23.1%,Ls在抽穗期和扬花期高于CK,在灌浆期和成熟期低于CK;T2的Fv/Fm均略低于0.8,Y(NO)、(1-qP)/NPQ及ci分别较CK增加37.9%~75.6%、157.1%~325.8%和3.4%~18.1%,实际光化学效率在RLC和IC条件下分别下降10.2%~13.6%和21.4%~29.1%,Pn、Ls、qP、Pm、NPQ及Y(NPQ)分别下降28.1%~39.9%、5.2%~21.3%、15.8%~30.4%、27.6%~45.6%、33.3%~52.9%和5.7%~17.9%.O3胁迫显著降低了冬小麦的光合能力,其胁迫效应和作用机制在生长季内呈动态变化;T1的Fv/Fm下降是对NPQ增加的响应,Pn与实际光化学效率降低是保护性调节的结果,其抗氧化系统及热耗散机制足以保护PSⅡ反应中心免遭光伤害;T2的CO2同化与QA重新氧化受限,热耗散机制受损,其光合能力下降是光合系统受到O3与过剩光能双重伤害的结果;O3损伤冬小麦PSⅡ的临界值在100~150 nL.L-1之间,接近100 nL.L-1,Fv/Fm难以指示O3对冬小麦的胁迫.尽管冬小麦对高浓度O3具有一定适应能力,地表O3浓度升高仍然是我国粮食生产中面临的一个重要的问题.     

太阳辐射减弱对灌浆期冬小麦光合特性及膜脂过氧化水平的影响

以扬麦13为供试材料,通过大田试验方法研究了太阳辐射减弱对冬小麦灌浆期光合生理特性、保护酶系统及膜脂过氧化水平的影响. 设置了5个太阳辐射减弱处理,各处理的太阳辐射强度分别为自然光照的100%(CK),60%,40%,20%和15%. 结果表明:太阳辐射减弱导致冬小麦叶片的光合生理特性发生明显变化,表现为净光合速率(P_n)减少,气孔限制值(L_s)和蒸腾速率(T_r)显著降低,但胞间CO₂浓度(C_i)却逐渐上升;随着太阳辐射减弱程度的增加,冬小麦叶片的CAT(过氧化氢酶),SOD(超氧化物歧化酶)和POD(过氧化物酶)活性均显著增加,表现出较高的抗性,但MDA(丙二醛)含量及EC(电导率)降低,说明太阳辐射减弱未使作物膜系统受到明显伤害;在太阳辐射减弱条件下,冬小麦光合色素的含量增加较明显,但w(Chla)/w(Chlb)下降,对太阳辐射中偏向短波部分波段的吸收能力增强. 综上所述,在太阳辐射减弱条件下,冬小麦灌浆期通过提高保护酶系统的活性避免细胞膜系统的膜脂过氧化伤害,同时提高w(Chlb)以增强光能的利用能力. 尽管如此,由于太阳辐射能量的不足,作物的P_n仍持续下降,且主要是由非气孔因素引起.      

基于BEPS模型模拟地表蒸散的干旱监测技术

为构建有效的干旱监测与评估指标,利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据以及NCEP/NCAR再分析资料并基于遥感过程耦合模型BEPS模拟了地表蒸散(evapotranspiration,ET)。同时,利用通量观测网AmeriFlux的站点观测数据验证该模型在ET模拟研究中的可靠性与适应性,在此基础上,构建BMI指数,分析了2007-2009年研究区域干湿状况的时空分布特征,并与其他干旱指数进行对比分析。结果表明:12个站点通量实测值与模型模拟的ET的相关系数为0.8568(p0.01),表明BEPS模型能够较好的模拟美国陆地生态系统的ET。BMI值的空间分布特征较为明显,与降水量与ET经纬向变化较为一致。而BMI值的时间分布特征表明,其具有较为显著的季节变化。这与地形、气候特征以及植被的分布关系密切。从检验效果来看,受降水量的影响,BMI在月尺度以上干旱监测效果相对较好。BMI与USDM的相关系数表明,本文在BEPS模型模拟ET的基础上构建的指标在干旱监测中是可行的。     

O3和UV-B共同作用对大豆干物质和产量的影响

为揭示O₃和UV-B共同作用对大豆干物质和产量的影响,以大豆“八月黄”为供试材料,利用OTC(开顶式气室)和紫外灯模拟O₃和UV-B共同作用环境,研究大豆干物质和产量的变化. 结果表明:与对照组相比,T1(UV-B辐射增强10%左右)、T2(100nL/L O₃与增强10%左右的UV-B复合)和T3(150nL/L O₃与增强10%左右的UV-B复合)处理下,成熟期大豆株高分别降低了12.73%、12.78%和14.15%;w〔Chl(a+b)〕分别减少了-1.16%(P>0.05)、34.20%(P<0.05)和57.38%(P<0.05);净光合速率(P_n)分别下降了11.50%、46.65%和48.58%;单株干物质质量显著降低(P<0.05),分别减少了31.02%、61.35%和67.53%;大豆产量分别减少了4.13%、54.09%和79.34%. O₃和UV-B对大豆的生长和干物质累积均有不利影响,并且存在一定的协同影响,2个因子共同作用对大豆生长和干物质累积更为不利;O₃和UV-B共同作用下大豆产量的降低主要是由粒数和粒质量降低所致.      

臭氧胁迫对冬小麦光合作用、膜脂过氧化和抗氧化系统的影响

在大田试验的条件下,利用开顶式气室(OTC)研究了臭氧胁迫对冬小麦不同生育期(拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期)光合作用、膜脂过氧化以及抗氧化系统的影响.结果表明,在150nmol·mol-1O3浓度范围内,随着O3浓度的升高和熏气时间的增加,冬小麦叶片总叶绿素、叶绿素a和b含量总体降低,但孕穗和扬花期T1处理组总叶绿素和叶绿素a含量较CK组有所升高;气孔导度(Gs)开放受到影响,单位叶片面积活性降低,胞间CO2浓度(ci)和气孔限制值(Ls)呈波动变化.同时,冬小麦启动了自我保护机制,具体表现为SOD(超氧化物歧化酶)活性先快速升高而后逐渐下降,POD(过氧化物酶)活性呈先下降而后快速升高的变化趋势;从拔节期到扬花期以及从灌浆期1到灌浆期2,CAT(过氧化氢酶)活性表现为先快速升高而后"相对降低",MDA(丙二醛)含量则持续升高;类胡萝卜素含量先升高后下降,单位叶片面积热耗散增加.结果表明,抗氧化酶并不能完全消除冬小麦体内过多的活性氧,造成活性氧积累,进一步加剧了膜脂过氧化作用,导致膜透性增加,叶绿素降解,净光合速率降低,加速冬小麦叶片的老化.