辽宁省作物生长季参考作物腾发量变化分析

利用1961—2020年辽宁省56个国家级气象观测站生长季的逐日气象观测数据,采用Penman-Monteith公式计算辽宁省参考作物腾发量(ET_(0)),利用ArcGIS的克里格插值法、M-K检验分析辽宁省生长季ET_(0)的时空分布特征,对影响ET_(0)变化的气象因子进行了分析。结果表明:近60年辽宁省生长季参考作物腾发量呈现由西北向东南递减的变化趋势;ET_(0)在1961—2010年呈下降趋势,2011—2020年呈升高趋势,生长季多年平均ET_(0)变化趋势表现为波动下降;生长季内ET_(0)对相对湿度的响应最为敏感,为负效应;ET_(0)对风速和温度变化敏感性相对较小,为正效应。湿度的敏感系数绝对值明显高于风速和温度,7月达到峰值;多年相对变化率绝对值最大的是风速,其次是温度和相对湿度;对ET_(0)贡献最大的是风速,温度和湿度对ET_(0)的正贡献不及风速的负贡献,综合敏感性和贡献两方面因素分析,风速的变化趋势为ET_(0)呈下降趋势的主导因子。

盘锦地区不同品种水稻品质及其冠层高光谱反射率特征分析

对2022年盘锦地区8种水稻进行品质特征分析,并探讨不同品种水稻籽粒加工品质、外观品质、蒸煮品质、营养品质与水稻成熟期冠层原始光谱、一阶导数光谱及连续统去除光谱的相关关系。结果表明:盐粳939的加工品质较好,锦稻106(9系)的外观品质较好,锦稻香103的蒸煮品质较好,盘粳968(3系)的营养品质较好。原始光谱反射率与糙米率指标的相关关系较好,在731~1131 nm和1150~1360 nm两个波段内,相关系数高达0.767;糙米率与一阶导数光谱的相关关系最好,在1459 nm处达到极显著相关,相关系数为0.867;垩白度和垩白粒率均在1804 nm处与连续统去除光谱的相关关系较好,并达到极显著负相关,相关系数分别为-0.979和-0.983;长宽比与原始光谱的相关关系较好,相关系数在659 nm处达到最大值,为0.849;蒸煮品质所包含的食味值、直链淀粉含量和营养品质所包含的蛋白质含量均与连续统去除光谱有较好的相关关系。

辽河保护区生态恢复遥感分析

利用2009年和2011年分辨率为10 m的法国SPOT卫星和日本ALOS卫星遥感资料,以ArcGIS 9.3软件ArcMap模块为平台,采用人机交互目视解译对辽河保护区地类特征进行提取,并监测分析保护区生态恢复状况。结果表明:2009年保护区土地利用类型以旱田、芦苇型湿地和水域为主,三种土地类型所占比例为72.9%;2011年土地利用类型主要以水域、芦苇型湿地和草地为主,三种土地利用类型所占比例为62.9%。2011年保护区土地利用变化主要表现为旱田大幅度转出,转化为水域、草地和林地,与2009年相比,耕地显著减少,植被覆盖度增加了15.4%。

1961—2015年辽宁地区参考作物腾发量变化特征

利用1961—2015年辽宁地区50个气象站点的逐日气象观测数据,采用Penman-Monteith公式计算辽宁地区参考作物腾发量,利用数理统计、R/S分析法和M-K检验分析辽宁地区参考作物腾发量的变化趋势及突变特征。结果表明:近55 a辽宁地区参考作物腾发量全年平均和四季均呈下降趋势,20世纪60—70年代参考作物蒸发量下降幅度较大,辽宁地区参考作物蒸发量总体上呈由东至西逐渐增加的空间变化特征。影响辽宁地区参考作物腾发量的主要气象要素为平均风速和日照时数,气象要素和参考作物腾发量均存在赫斯特现象,未来的气候变化趋势与过去的气候变化趋势一致,未来风速和日照时数的减小将影响参考作物腾发量持续降低。

高产玉米群体光和CO_2分布特征研究

以先玉335为试验材料,对比研究高产栽培和一般栽培灌浆期群体内光和CO2的分布特征。结果表明:高产群体中层有较高的光强,高产群体冠层截获光的能力大于对照,在穗位处截获率达到94.67%,120 cm以上高产群体的叶面积指数大于对照群体,高产群体内CO2浓度上午大于对照,下午小于对照。高产玉米群体的光能利用率较高,光合能力较强,从而达到高产的目的。

“北斗”卫星导航频率保护现状及对策

对卫星导航信号易受干扰的原因及其对系统正常运行产生的影响进行了分析,并介绍了国际电联对卫星导航系统频率的划分和目前各主要系统对频率资源的使用情况。通过对国际卫星导航系统委员会(ICG),尤其是美国卫星导航频率保护方法的深入分析,结合对我国"北斗"系统在运行中发现的几个干扰案例的原因分析,指出了我国卫星导航系统频率保护所面临的严峻形势和主要问题,并根据我国的现实情况,探讨了"北斗"卫星导航系统保护对策,为今后"北斗"卫星导航频率保护政策的制定提供了有益参考。

基于线性回归算法的春玉米叶面积指数的冠层高光谱反演研究

利用辽宁锦州地区2013年生长季不同土壤水分控制条件下的春玉米冠层高光谱数据,及对应的植株叶面积指数(leaf area index,LAI)数据,分析在不同发育期内不同生长状况下的春玉米冠层高光谱特征及其与植株叶面积指数的关系。采集并计算共313组有效样本,包括350~2 500nm波段范围光谱的反射率、反射率倒数的对数、反射率一阶导数及LAI,应用多元逐步线性回归法和偏最小二乘回归法,对剔除了受大气水分影响较为严重光谱波段的其他波段数据进行降维,构建叶面积指数的全波段冠层高光谱数据模型,并进行精度检验与比较。结果表明,春玉米LAI与光谱反射率在可见光波段(350~680nm)、红外波段(1 430~1 800和1 950~2 450nm)均呈显著的负相关;反射率倒数的对数在对应区间为显著的正相关;反射率一阶导数则在可见光和近红外波段(350~1 350nm)存在较显著相关波段。三种全波段冠层高光谱数据在春玉米LAI的线性回归中,偏最小二乘法在以冠层反射率为自变量的模型构建中,比多元逐步线性回归拟合度好,其总均方根误差为0.480 7;以冠层光谱反射率的倒数的对数及一阶导数为自变量,应用逐步线性回归法建模,拟合度较好,其总均方根误差分别为0.333 5和0.348 8;三种光谱数据的春玉米LAI两种回归算法中,以冠层反射率倒数的对数为自变量,应用逐步线性回归方法建模的拟合度最佳。

S频段RDSS业务全球扩展分析

随着全球卫星导航系统(GNSS)的发展,现有的卫星无线电导航频率划分已无法满足日益增长的需求。根据ITU规则,S频段2483.5～2500MHz频率范围在部分区域和部分国家为卫星无线电测定服务(RDSS)业务的首要分配,且该频率范围与地面移动通信服务2.5GHz以上的频率范围接近,易于实现导航系统与移动通信系统实现硬件复用,使得该频段受到欧盟"伽利略"系统的重视,并提出了RDSS业务全球扩展的议题。在简要介绍S频段RDSS业务全球扩展背景的基础上,分析了S频段RDSS业务全球扩展的可行性,并针对我国S频段RDSS业务的使用情况和卫星导航系统频率资源占有情况,分析了我国开展S频段RDSS业务全球扩展研究的必要性,基于频率和轨位申报的需求,提出了需要研究的内容。

东北玉米根系生物量模型的构建

开展根系生物量的观测和研究,建立通用性的根系生物量模型对于开展生态系统生物量的监测和评估具有重要意义。为得到根系生物量的实时信息, 2016年9月末利用挖土法和根系扫描系统,获取玉米根系的生物量及生态指标,分析了玉米根系生物量的垂直分布特征并建立了根系生物量与根系生态指标之间的模拟方程。结果表明:玉米根系生物量主要集中于0～30 cm,占玉米根系垂直分布量的94.44%。利用普通最小二乘法建立根系生物量模型均存在异方差问题,增加根长作为自变量建立的根系生物量模型显著提高了模拟精度,决定系数(R2)达0.91以上。采用对数转换消除方程的异方差及比较不同的模拟方程后发现,玉米根系生物量与根径和根长的组合变量(D2H)建立的指数函数是模拟玉米根系生物量的最优方程,决定系数(R2)最高,为0.90,平均绝对误差(MAE)、估计值的标准误差(SEE)、平均预估误差(MPE)均最小,满足了模拟方程的精度要求。对该方程进一步验证发现,模拟值和实测值之间的相关系数为0.92,说明此模型能较好地模拟根系生物量。利用根系生物量模型结合微根管法,可解决根系生物量实时观测难的问题。

芦苇湿地大气负氧离子变化特征及影响分析

利用盘锦芦苇湿地1 a的逐小时大气负氧离子浓度及同期的气象资料,分析盘锦芦苇湿地大气负氧离子的变化特征及气象条件对负氧离子的影响。结果表明,大气负氧离子年平均值为1 932个/cm^3。不同季节大气负氧离子日变化趋势一致,呈单峰型。春季、夏季、秋季和冬季大气负氧离子日变化最大值分别出现在14∶00、15∶00、14∶00和12∶00;大气负氧离子逐日的年变化呈单峰趋势,其中8月份达到最大值。大气负氧离子与气温和相对湿度均呈显著正相关(P<0.01),相关系数分别为0.80和0.56。进一步分析发现大气负氧离子与气温呈指数函数关系,与相对湿度呈二次曲线函数关系。

中国典型生态系统GPP的季节变异及其影响要素

总初级生产力(GPP)是陆地生态系统碳汇的重要组分之一,明晰GPP的变化规律及其影响机制,对深入认知生态系统碳循环过程有着重要意义。然而,目前鲜有研究基于多站点通量监测阐明不同类型生态系统GPP的季节变化特征及其主要影响因素。基于ChinaFLUX,沿着东西水热梯度分布的草地样带选择内蒙古温带草原(内蒙古站)、高寒灌丛-草甸(海北站)和高寒草地(当雄站)作为研究对象,沿着南北森林样带选择长白山温带针阔混交林(长白山站)、千烟洲亚热带常绿针叶人工林(千烟洲站)和鼎湖山亚热带常绿针阔混交林(鼎湖山站)作为研究对象,结合机器学习等统计方法,探讨GPP的季节变化特征、主要影响因素以及甄别不同生态系统间的差异性。研究发现,(1)3种典型生态系统GPP的季节动态整体呈单峰分布,且森林生态系统GPP高于草地和灌丛。(2)全子集回归等分析发现,草地生态系统GPP与土壤含水量(C_(SW))、叶面积指数(LAI)和气温(t_(a))呈正相关,与饱和水汽压差(D_(vp))呈负相关,而灌丛和森林生态系统GPP的影响因子主要为t_(a)和光合有效净辐射(R_(PA)),与水分因子的关系较弱。在季节干旱期间,千烟洲站GPP与C_(SW)和D_(vp)存在显著的相关关系。(3)方差分解和随机森林结果表明,水分是草地生态系统GPP季节变异的主导因子,其解释比重高于30%;温度是高寒灌丛(海北站)和温带落叶针叶林(长白山)生态系统GPP变异的主导因子,其解释比重接近或高于50%;辐射是亚热带森林生态系统(鼎湖山和千烟洲站)GPP变异的主导因子,其解释比重高于50%。在季节性干旱期间,水分因子对千烟洲站GPP变异的解释比重高于对其他灌丛和森林站点的。因此,在中国不同类型生态系统中,生长季GPP变异的驱动要素存在明显的异质性,其中在干旱和半干旱草地生态系统中,水分(C_(SW)和D_(vp))是GPP变异的主要影响要素,而在森林和灌丛生态系统中,温度或辐射为GPP的主要驱动要素。该研究有助于深入认识GPP的变化趋势及其影响要素,也可为中国碳循环的准确模拟提供数据基础和参数依据。

先玉335适宜栽培密度与性状指标研究

[目的]寻求先玉335合理的种植密度,明确种植密度对玉米性状指标的影响。[方法]以优质高产紧凑型玉米品种先玉335为试材,采用大垄双行种植方式,设4种种植密度(6.75万、7.50万、8.25万、9.00万株/hm2),研究不同密度对产量及其相关性状指标的影响。[结果]在大垄双行种植条件下,先玉335的产量随种植密度的加大呈降低趋势,在6.75万株/hm2密度时,产量较高,玉米群体具有合理的株高和冠层结构,棒三叶叶绿素相对含量也较高。对株高、穗位高度以及LAI垂直分布的研究表明,该试验条件下,种植密度的增加会使玉米群体的抗倒伏能力降低,单株叶面积减少,群体LAI有所增加,LAI最大值出现的层次有所上升,玉米群体适宜高产的LAI在5.7左右。[结论]在试验条件下,先玉335适宜的种植密度为6.75万株/hm2;LAI最大值出现的层次随着密度的增加上移。

辽河三角洲稻区近地层CH_4浓度与通量特征

为准确获取辽河三角洲水稻湿地CH4浓度与通量特征,分析水稻生长发育对CH4浓度与通量的影响,进一步估算稻田CH4排放量,基于采用涡度协方差法(Eddy Covariance Method,EC)获取的2013年4─10月辽河三角洲稻区近地层CH4监测资料,结合水稻生育期,分析了稻田CH4浓度与通量的时间变化规律。结果表明:水稻(Oryza sativa Linn)生长季内,近地层CH4的平均浓度是0.242 mmol·m-3,期间出现3个峰值,分别与泡田期、拔节-抽穗期和成熟期3个生育期相对应;CH4浓度较高时期,其日变化活跃,表现为日间浓度较低夜间浓度较高,日较差大,在其它浓度较低时期,日变化不大。CH4的月排放量在5月最大,为0.700 mol·m-2。CH4通量在水稻生长季内日平均为0.080μmol·m-2·s-1,通量峰值出现规律与浓度一致,其中泡田-移栽期较高,最高值出现在5月11日,为0.707μmol·m-2·s-1,返青期-分蘖期基本无CH4排放,拔节期-抽穗排放量再次升高,之后逐渐降低,在CH4通量较高时期,通量的日变化随气温升高而升高,温度达最大值之后逐渐降低。浓度与通量的日变化呈负相关关系。

森林凋落物组分的气象影响分析

凋落物是连接植被与土壤的＂纽带＂,直接影响森林生态系统的物质循环和能量流动。基于1977年以来森林的凋落量及气象资料,分析中国天然林和人工林凋落量不同组分的气象影响状况。结果表明,无论是天然林还是人工林,叶、枝和花果凋落量之间达到显著或极显著相关（P〈0.05,P〈0.01）。天然林凋落量各组分与气象因子的相关系数明显高于人工林。天然林叶、枝和花果凋落量与年平均最低气温相关性较高,相关系数分别为0.51、0.45、0.58（P〈0.01）;树皮凋落量与年平均风速呈显著负相关,相关系数为-0.76（P〈0.05）。气温明显影响着人工林叶、枝、花果凋落物的凋落,相关系数在0.26-0.37之间（P〈0.05,P〈0.01）。通径分析发现,年平均气温、年平均最低气温和年平均最高气温是影响叶、枝和花果凋落量的主要气象因素。森林类型来源不同,凋落物不同组分受气温的影响存在差异。

温度对东北平原水稻田甲烷排放的影响

水稻(Oryza sativa)田是农业环境中甲烷(CH4)排放的重要来源。在东北水稻主产区三江平原和辽河平原开展典型水稻田CH4排放监测、分析CH4排放与温度之间的关系,对制定合理的减排措施来降低水稻田温室气体CH4排放具有的一定参考意义。该研究将两地2017-2018年水稻田CH4的高频通量、温度、水稻生育期数据相结合,研究CH4的排放过程、不同时间尺度的排放特性及其在不同生育阶段对温度变化响应的敏感性。结果表明,2017年三江平原和辽河平原CH4的年排放量分别是26.77 g·m^−2和16.17 g·m^−2。两地2018年CH4的排放量均比2017年明显增加,年际变化差异显著。三江平原6月和7月排放量最大,分蘖期是CH4排放高峰,最大排放速率为0.127μmol·m^−2·s^−1,非生长季基本无CH4排放。辽河平原拔节抽穗期和成熟期是CH4排放高峰,7月CH4月排放量最高,拔节—抽穗期的排放速率增加至0.102μmol·m^−2·s^−1,然后逐渐减少,生长季末出现第三个峰值,在非生长季存在CH4排放弱日变化。2018年与2017年的气温持平,但5—9月土壤温度比2017年略有升高。三江平原生长季夜间CH4排放与土壤温度符合指数相关关系,孕穗到排水前CH4排放对温度变化最敏感(温度敏感性系数Q10=11.336),辽河平原只有泡田到返青期CH4排放与土壤温度符合指数相关关系(温度敏感性系数Q10=2.846)。三江平原和辽河平原典型水稻田的灌溉制度、淹水条件、种植方式基本相同,而辽河平原水稻田CH4排放比三江平原水稻田低。土壤温度变化对三江平原水稻田CH4排放速率的影响比辽河平原强。

沈阳市区土地利用类型与地表温度关系研究

利用2010年8月Landsat TM数据计算沈阳市三环内地表温度(Land Surface Temperature,LST),基于目视解译与监督分类结合的方法将研究区划分为建筑用地、绿地、农田、弃地、道路和水体6类土地利用类型;以城市中心点为原点,分析城市中心不同距离圆环的LST及其与土地利用类型配置的关系,采用多元线性回归法和偏最小二乘回归法建立LST预测模型,并进行模型验证。结果表明:沈阳市区建筑用地、绿地、农田、道路和中心城区的平均LST均随着距中心原点的距离增加而减小;同一级别缓冲区内,建筑和道路的LST较高,水体的LST最低。城市的"摊饼"式发展,也造成了增强热岛效应的建筑用地和道路面积百分比随着距中心原点距离的增加逐渐降低。研究区范围内最主要的土地利用类型为建筑用地,其次为道路。对比分析表明,多元线性回归法和偏最小二乘回归法建立的模型均能较好的预测LST,采用偏最小二乘回归方法对沈阳地区土地利用类型与LST进行回归分析效果更理想。

芦苇湿地与玉米旱地近地层小气候特征对比

湿地—大气之间通过物质和能量交换并相互作用形成特有的区域小气候特征,本文采用小气候梯度观测法对比分析了2015年辽河三角洲芦苇湿地与同纬度锦州地区玉米旱地的近地层(0—30 m)小气候特征。结果表明:2015年辽河三角洲芦苇湿地年平均气温为9.91℃,比玉米旱地年平均气温低0.58℃,湿地在春季、夏季和秋季具有降温作用,冬季具有保温作用。芦苇湿地和玉米旱地年平均气温的日变化范围分别为7.50—12.92℃、6.16—15.59℃,芦苇湿地平均气温振幅和层次间气温差小于玉米旱地,玉米旱地存在明显的逆温现象;芦苇湿地年平均相对湿度为64.58%,比玉米旱地年平均相对湿度高7.97%,芦苇湿地月相对湿度主要受水文和植被蒸腾作用的综合影响,芦苇湿地和玉米旱地平均相对湿度的日变化范围分别为51.78%—74.38%、41.00%—73.00%,二者均存在逆湿现象但高度不同;芦苇湿地春季风速为玉米旱地的两倍以上,风速随高度升高呈指数增大,芦苇生长季湿地具有较高的粗糙度,随高度降低风速下降明显,挡风作用明显好于玉米旱地。太阳辐射影响地表湍流是玉米旱地风速日变化的主要影响因子,芦苇湿地风速日变化体现了海陆热力差异的特点。芦苇湿地由于地表有水层覆盖,植被蒸散能力较强,叶面积指数较高,减小近地层气温和相对湿度的变化速率,可有效降低风速,调节区域小气候的生态功能比玉米旱地强,本文研究可为辽河三角洲湿地对区域气候形成的影响及其生态环境效益评价提供参考。

东北地区生态与农业气象野外科学试验基地建设规划

生态与农业气象野外科学观测是生态学、气象学研究获得基础数据的一个重要环节,建设生态与农业气象野外基地,持续开展大气、水、土壤、气候及其相关的生物状况等有关因子监测,获取天气气候要素对生态系统的综合影响及其影响的结果,是不断提升对农业气象学、生态学、环境科学等交叉学科科学认知的需要。本文探讨了中国气象局沈阳大气环境研究所东北地区生态与农业气象野外科学试验基地的建设背景与思路、东北地区生态与农业气象主要问题、站点选择的区域代表性、研究目标、功能定位、开展的观测内容和所用仪器、不足之处与未来规划,旨在为提高东北生态与农业气象综合监测和评估预警能力及合理进行试验站选址、开展生态气象观测,为生态建设提供气象保障等提供参考。

锦州地区春玉米物候变化趋势及其与水热条件的关系

利用1980—1984年和2004—2020年锦州市农业气象观测站春玉米物候观测资料和气象观测资料,采用趋势系数、倾向率、相关分析和通径分析等方法,分析了锦州市春玉米生育期长度和水热条件的变化趋势,并探讨了锦州市春玉米生育期长度与水热条件的关系。结果表明:1980—1984年和2004—2020年锦州地区春玉米各生育期长度变化趋势不同,除抽雄期、成熟期和生殖生长期外,其他生育期长度均呈缩短的趋势。营养生长期长度极显著缩短,生殖生长期长度极显著延长,因此全生育期呈弱的延长趋势,变化不明显。春玉米各生育期水热条件变化趋势不同,热量条件变化显著,而水分条件变化不显著,多数生育期≥10℃活动积温(DT10)和生长度日(GDD)呈增加的趋势,其中抽雄期、成熟期和生殖生长期、全生育期热量条件呈极显著增加趋势,表明热量条件对春玉米生长发育影响最大。相关分析和通径分析表明,DT10和GDD对春玉米生育期长度影响最大,水分条件对春玉米生育期长度影响较小,其中出苗期、成熟期和全生育期长度与水分条件相关显著。可见,锦州地区水热因子之间相互制约、相互影响,共同影响春玉米的整个生育期。

盘锦芦苇湿地土壤热通量变化特征研究

以盘锦芦苇湿地为研究对象,分析了2015年3月至2016年2月不同土壤深度土壤热通量的动态变化特征及其土壤温度对土壤热通量的影响。结果表明:不同土壤深度的土壤热通量日和年变化基本呈"S"形。土壤热通量日动态变化幅度随着土壤深度的增加而减小,日均值呈5 cm> 10 cm> 15 cm。不同深度的土壤热通量日均值呈春季>夏季>秋季>冬季。土壤热通量的日动态变化较规律,总体呈晴天>阴天>雨天。15 cm土壤深度的土壤温度显著影响着不同土壤深度的土壤热通量,并且随土壤深度的增加,相关性也越高。