北京山区黄栌叶片水分和光能利用效率季节变化及影响因子

未来气候变化将影响光合环境资源供给,尤其是水分和光能。为深入了解植物对气候变化的适应性,使用LI-6800便携式光合仪,于2021年5-10月份(完全展叶期)测定了北京山区广布灌木黄栌(Cotinus coggygria)叶片的光响应曲线,分析其水分利用效率(WUE=最大净光合速率[P_(nmax)]/气孔导度[g_(s)])和光能利用效率(LUE)的季节变化特征及影响因子。结果显示:黄栌叶片WUE在5-6月份呈下降趋势,7-10月份比较稳定;LUE在5-7月份呈上升趋势,8-10月份比较稳定。WUE和LUE的生长季平均值分别为98.25μmol/mol和0.06 mol/mol,变异系数分别为22%和17%,两者呈负相关(R^(2)=0.86;P<0.01)。环境因子中,WUE和LUE主要受土壤含水量(SWC)影响,WUE随SWC增加呈线性降低趋势,而LUE随SWC增加呈线性增加趋势。SWC每增加0.1 m^(3)/m^(3),P_(nmax)和g_(s)分别线性增加4.23μmol m^(-2)s^(-1)和0.07 mol m^(-2)s^(-1),即g_(s)对SWC变化的敏感性比P_(nmax)高。光合有效辐射(PAR)对WUE和LUE的影响不显著。生物因子中,比叶面积(SLA)是影响WUE和LUE的主要因子,WUE随SLA上升而上升,LUE随SLA上升而下降。叶氮含量(LNC)与WUE和LUE均不显著相关。SWC和SLA双因子线性回归模型均可以较好模拟WUE和LUE的季节变化,解释度分别为91%和71%,且其中SWC的标准回归系数较大,说明SWC是影响WUE和LUE变异的主导因子。结果表明SWC是限制黄栌叶片WUE和LUE的主要环境因子,SLA是调控WUE和LUE的关键生物因子,其中SWC起主要调控作用。研究结果利于深入了解北京山区灌木生态功能对未来气候变化的响应。

毛乌素沙地黑沙蒿与赖草凋落物混合分解对增温的短期响应

植物凋落物分解过程受环境和生物因素共同调控,而气候变暖如何改变凋落物分解的物种混合效应仍存较大不确定性。采用开顶式增温箱和分解袋相结合的方法,研究增温对毛乌素沙地黑沙蒿、赖草以及两者的混合凋落物分解前150d质量损失和养分释放的影响。结果表明:增温导致赖草凋落物质量、C、N、P、纤维素和木质素残留率分别下降7%,7.6%、12%、8.8%、20%和10%,黑沙蒿凋落物质量、P和木质素残留率分别上升2.2%、2.2%和0.8%,C、N和纤维素残留率分别下降1.1%、2%和2.5%。与单独分解相比,混合凋落物质量、C、P、纤维素和木质素残留率分别上升7.7%、8.2%、4.1%、3.9%和5.9%,N元素残留率下降4.1%,增温导致混合凋落物质量、C、N、P、纤维素和木质素残留率分别上升16.9%、18.8%、11.4%、18.5%、21.5%和21.1%。黑沙蒿和赖草凋落物混合在前期分解过程中产生了拮抗效应,即相比于单种凋落物分解具有更低的质量损失;此外,增温处理下拮抗效应更强。本研究表明,在气候变化和植被恢复背景下,预测毛乌素沙地灌丛生态系统的生物地球化学循环时,应该考虑气候变暖和物种混合的交互因子对凋落物分解的影响。

毛乌素沙地黑沙蒿群落多尺度呼吸的季节动态和影响因素

【目的】比较不同观测尺度呼吸对环境因素的响应,特别是对温度和水分的响应,理解多尺度呼吸作用的影响机制,以期提升跨观测尺度呼吸模型模拟精度。【方法】在宁夏盐池选取典型黑沙蒿群落,于2022年5—10月,在固定样地原位连续监测黑沙蒿叶片、土壤与生态系统呼吸速率(即Rl、Rs与Re),拟合呼吸与温度、水分之间的关系,了解多尺度呼吸的季节动态特征及其环境影响因素。【结果】(1)观测期内,Rl主要受温度调控(R^(2)为63.5%),温度敏感性(Q10)为1.48,Rl日均值最大为5.96μmol/(m^(2)·s),出现在7月;Rs和Re季节变化均受水分调控(R2分别为44.4%和50.9%),Q10分别为1.23和1.08,Rs和Re最大日均值均出现在8月,分别为2.94μmol/(m^(2)·s)和4.07μmol/(m^(2)·s)。(2)温度–水分双变量经验模型对Rl、Rs和Re的解释能力相较于单变量模型提升程度有限,平均R2分别增加了0.09、0.05和0.02。(3)水分条件是不同观测尺度呼吸温度敏感性是否趋于一致的关键因素。当土壤水分条件较差时(相对土壤含水量WRE<0.4时),Rl、Rs和Re对温度的响应有显著差异,Q10分别为1.34、0.63和0.84;当土壤水分条件较好时(WRE≥0.4),Rl、Rs和Re对温度的响应趋于一致,Q10约1.8。【结论】不同观测尺度呼吸季节变化的调控因素存在差异,而双变量模型对提升不同观测尺度呼吸模拟的精确性作用有限,充分考虑不同观测尺度以及同尺度水分条件的差异是未来准确模拟干旱或半干旱地区呼吸作用的关键。

“雨课堂+对分课堂”在“经济地理学”课程教学中的应用

随着信息技术的迅速发展,教学与信息技术的全面融合成为未来教学方式的主流。传统教学方式融合信息技术的优势,不仅是对教学信息化实践的有益尝试,也对提升课程教学质量尤为重要。“经济地理学”是地理学科的基础课程,具有较强的综合性与应用性。雨课堂是信息化的智慧型线上教学工具,对分课堂融合了讲授、吸收与讨论环节,是一种创新型教学方式。将基于雨课堂的对分课堂引入“经济地理学”课程线上教学实践,提出了“雨课堂+对分课堂”的教学过程设计,并采用问卷调查的方式对其应用效果进行了评价。应用实践表明,“雨课堂+对分课堂”的教学方式增加了线上师生互动,增强了学生课程学习热情,提升了线上课程教学的学习效果,是教学信息化实践的有益尝试。

毛乌素沙地植被物候变化及其对气候的响应

【目的】探讨毛乌素沙地植被物候长期趋势特征和年际波动及其与气象因素的关系。【方法】本研究利用2001-2020年的MODIS MOD13Q1归一化植被指数(NDVI),在TIMESAT3.3软件中利用动态阈值法提取毛乌素沙地植被物候指标,包括生长季开始日期(SOS)、生长季结束日期(EOS)和生长季长度(LOS),分析SOS与EOS的长期趋势与年际波动的时间特征和空间分布特征,并利用偏相关性分析法探究其与气温和降水量的关系。【结果】(1)物候指标的多年均值表现出显著的空间变异:SOS平均在第(140±15)天(儒略日),从西到东以及从北向南逐渐提前;EOS平均在第(291±6)天,从北向南逐渐推迟;LOS平均在(151±18)d,从西到东以及从北向南长度逐渐延长。(2)物候指标在研究期内整体趋势:SOS呈现提前趋势(0.58 d/a);EOS呈现推迟趋势(-0.25 d/a);LOS呈现显著延长趋势(0.83 d/a)。物候长期趋势也表现出显著的空间变异,总体上由西向东逐渐变慢。(3)毛乌素沙地植被物候(SOS、EOS)的长期趋势与年际波动都受同样的气象因子影响。毛乌素沙地SOS的长期趋势与年际波动都与季前第一个月的温度与降水呈负相关,EOS的长期趋势与年际波动都与季前第一个月的温度与季前累计降水呈正相关。【结论】随经度和纬度的增加,毛乌素沙地SOS与LOS分别呈现提前和延长的趋势。SOS的提前和EOS的推迟导致LOS呈现延长的趋势,且西部区域LOS延长的速率高于东部区域;SOS与EOS的长期趋势与年际波动在降水较多的中东部地区主要受温度影响而分别提前和推迟,而在降水偏少的西部地区,SOS和EOS的长期趋势与年际波动主要受降水影响而分别提前和推迟。

北京百花山华北落叶松群落主要木本植物的叶性状变异及适应策略

【目的】探讨华北落叶松群落叶性状间的权衡及叶化学性状、结构性状与光合性状间的关系,为林业经营管理优化造林树种的选择和配置提供科学支撑。【方法】以北京百花山落叶松群落木本植物包括优势种华北落叶松、3种落叶阔叶乔木(白蜡、黄檗和五角枫)、2种灌木(胡枝子和绣线菊)为研究对象,于2021年7—8月测定分析叶片的8个光合性状:最大净光合速率(P_(nmax))、饱和光强(I_(sat))、暗呼吸速率(R_(d))、饱和胞间CO_(2)浓度(C_(isat))、最大羧化速率(V_(cmax))、最大电子传递速率(J_(max))、水分利用效率(WUE)和光合氮利用效率(PNUE),2个化学性状:碳氮比(C∶N)、氮磷比(N∶P),3个结构性状:叶厚(LT)、比叶面积(SLA)、叶组织密度(LTD)。利用单因素方差分析、斯皮尔曼相关性分析、主成分分析和线性回归等方法,分析叶性状之间的权衡及化学性状和结构性状对光合性状的影响。【结果】1)种间变异最大的性状为PNUE和SLA,其为反映光合速率和获取光能的主要性状,变异系数分别为60.88%和56.8%,说明该群落植物更多的是对光资源的竞争。2)灌木为增加群落垂直结构上的光获取能力,通常具有更大的SLA。同时,灌木叶片的N:P为21.10,高于乔木(14.58),证明位于林分垂直结构下层的灌木为获取更多的光以维持自身生长发育,会将更多的氮分配到叶片中。3)阔叶乔木叶C∶N、N∶P和SLA分别为18.19、16.04和193.77 cm^(2)·g^(-1),针叶乔木的对应指标分别为39.6、10.2和82.2 cm^(2)·g^(-1),针叶乔木具有较大的C∶N和较低的N∶P、SLA,说明针叶乔木更倾向于构建叶片的防御组织,对胁迫具有更强抵抗能力,但光的截获能力和利用率较低。4)华北落叶松在叶经济谱中倾向于“缓慢投资-收益”型,2种灌木更倾向于“快速投资-收益”型。华北落叶松具有较高的WUE和较低的PNUE,2个叶性状之间存在明显的权衡关系。5)五角枫和绣线菊的P_(nmax)没有显著差异,但其R_(d)仅为0.54和0.68μmol·m^(-2)s^(-1),显著小于同生活型的其他物种。6)该典型群落木本植物的Isat、R_(d)、WUE和PNUE与C∶N、LT和SLA呈显著线性相关(P<0.05)。【结论】百花山华北落叶松典型群落6种主要木本植物之间存在叶经济谱,群落的种间竞争主要是对光资源竞争。在一定程度上C∶N、LT和SLA可以作为预测植物光合能力的易于观察的叶化学性状和结构性状,即具有较大C∶N、LT,较小SLA的物种,其对强光的耐受能力更高、水分利用效率越高、对弱光的利用能力强且碳消耗较少,但其光合氮利用能力较弱。

北京密云油松林下灌木小叶鼠李叶片资源利用效率季节变异及环境调控

【目的】探究小叶鼠李叶片的光、氮、水资源利用效率(RUEs)在较长时间尺度(季节)上的变化特征,分析环境变化对RUEs季节动态的影响、叶片功能性状与RUEs的关系以及不同RUEs间的权衡关系。【方法】2021年6—10月,在北京密云山区,以当地林下优势灌木小叶鼠李为研究对象,对其光合参数和环境因子进行连续原位观测,使用LI-6800便携式光合测定仪测量小叶鼠李叶片光合光响应曲线的特征参数,同时测量其叶片功能性状,结合观测的环境因子数据,分析小叶鼠李叶片内禀水分利用效率(WUEi)、氮利用效率(NUE)和光利用效率(LUE)季节动态变化的影响因素及RUEs间的权衡关系。【结果】1)小叶鼠李在生长期内WUEi、NUE、LUE的最大值分别为107.3μmol·mol^(-1)、18.35μmol·g^(-1)s^(-1)、0.087 mol·mol^(-1),其季节变异系数(CV)分别为24.91%、39.12%、12.6%。2)在生长季中期,土壤相对可利用含水量充足的湿润条件下(REW>0.4),小叶鼠李具有较大的NUE和较小的WUEi,NUE与WUEi的变化趋势相反(P<0.05),与LUE变化趋势相同(P<0.05)。3)WUEi与比叶质量(LMA)正相关(P<0.05),与蒸腾速率(T_(r))负相关(P<0.05);而NUE与LMA和叶厚度(LT)负相关(P<0.05),与蒸腾速率(T_(r))正相关(P<0.05);空气温度(T_(a))、光合有效辐射(PAR)和散射辐射(R_(dif))增加均会促进增加叶片LUE(P<0.05)。【结论】在土壤湿润、光照条件受限的条件下,林下优势灌木小叶鼠李叶片的WUEi、NUE均与土壤含水量解耦,与比叶质量和蒸腾速率关系密切;辐射强度和空气温度增加均会提高叶片的光、氮利用效率,且散射辐射增加也能提高林下灌木的光合能力。小叶鼠李叶片不同RUEs之间存在权衡关系,在生长季内不会同时出现最大化的WUEi和NUE,在土壤湿润、光照减少的条件下,NUE与LUE变化趋势一致,均在生长季中期波动变化,生长季末期逐渐降低。

毛乌素沙地油蒿叶性状对光能利用效率动态的影响

目前对于荒漠灌木光能利用效率(LUE)的季节变异及其调控因素,尤其是其生物调控因素的认识非常有限,导致了荒漠生态系统生产力模型的不确定性。拟验证假设:长期干旱环境下,典型荒漠灌木油蒿光能利用效率日均值(LUEday)的动态变化与叶片性状的季节性调整有关。试验采用Li-6400便携式光合仪定期测量了油蒿生长季叶片LUEday的季节动态及相关叶性状指标,探究叶性状对LUEday的影响。结果表明:LUEday的季节波动范围为0.003—0.017 mol/mol,整体变异系数(CV)为38.75%。完全展叶期LUEday均值相比生长季平均值降低17.37%,相比展叶期和落叶期时降低30%;8个叶性状的季节变异幅度差异较大,其中总叶绿素含量(Chl)、类胡萝卜素含量(Car)和叶氮含量(LNC)均表现出较大的季节变异性(CV≥20%),叶碳含量(LCC)和叶片相对含水量(LRWC)的变异程度最低(CV<7%)。LRWC与所有叶片化学性状(Chl、Chl a/b、Car、LNC和LCC)均存在显著相关,表明其变化与叶片的养分吸收、光合色素合成以及碳同化的运输过程密切相关;油蒿LUEday的相对变化与LRWC、Chl a/b和LNC显著正相关,而LRWC和LNC的季节动态受空气温度(Ta)和土壤含水量(VWC)的共同调节,Chl a/b的季节波动主要由浅层土壤含水量(10 cm VWC)控制。以上研究结果强调,在未来预计极端的气候事件(如极端干旱和持续热浪事件)发生更频繁的旱地场景中,时间尺度植物叶性状对于土壤干旱和高温的适应性调整应当被充分考虑到旱地生态系统的通量建模方案中。该结果将为构建叶片尺度的光合生理模型与厘清LUE的生物调控机制提供理论依据。

ANN-BiLSTM模型在温带荒漠灌丛碳通量数据缺失值插补中的应用

【目的】为提高净生态系统碳交换量(NEE)在长期缺失下的插补精度,利用人工神经网络(ANN)和双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)将NEE的环境因子和时序特征相结合,提出了ANN-BiLSTM模型。【方法】以宁夏盐池观测站NEE数据及微气象数据为研究对象,通过随机剔除连续7、15、30、45和90 d的5类缺失情景来评估ANN-BiLSTM模型、随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)、K最邻近(KNN)、支持向量回归(SVR)和边际分布采样法(MDS)在NEE长期缺失下的插值结果。【结果】当NEE缺失天数≤30 d时,各模型的插值精度相对可靠,ANN-BiLSTM模型的插值精度最高,决定系数(R^(2))均值在0.48~0.56之间,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)分别在0.68~1.92μmol/(m^(2)·s)、0.45~1.30μmol/(m^(2)·s)之间。当数据缺失天数≥45 d时,MDS不能对缺失值进行处理,ANN-BiLSTM模型的插值精度明显高于机器学习模型,R^(2)均值> 0.45,RMSE和MAE分别在0.79~1.95μmol/(m^(2)·s)、0.50~1.32μmol/(m^(2)·s)之间。【结论】当温带荒漠灌丛生态系统的NEE数据缺失长度> 30 d时,建议应用ANN-BiLSTM模型对缺失数据进行插补,可以在一定程度上提高NEE长期插值结果的精度。

荆条叶片最大水分利用效率的季节变化及其环境调控

【目的】水分利用效率(WUE)作为反映生态系统碳水耦合的重要指标,其与环境因子间的相互关系备受关注,然而对植物潜在水分利用能力对环境变化的适应机制却鲜有报道。本研究以北京油松林下灌木层的优势种荆条为研究对象,旨在探明荆条叶片最大水分利用效率(即水分利用能力潜力,WUE_(max))的季节变化特征及其对环境变化的响应机制。【方法】于2021年6-10月,采用微气象原位观测和LI-6800便携式光合仪人工监测的方法,测定荆条叶片光响应曲线和空气温度(T_(a))、土壤含水量(SWC)、空气饱和水汽压差(VPD_(a))等环境因子。通过瞬时水分利用效率(WUE_(i))构建了水分利用效率对光响应模型,计算得到荆条叶片WUE_(max)。并在此基础上进一步分析WUE_(max)的季节动态变化及其与环境因子间的关系。【结果】生长季内荆条叶片WUE_(max)在2.84~9.17μmol/mmol的范围内波动,平均值为4.79μmol/mmol,整体上呈现先下降后平缓的趋势;在湿润条件下荆条WUE_(max)主要受SWC和T_(a)的影响。其中,SWC是调控WUE_(max)的关键环境因子,荆条WUE_(max)与SWC呈负相关,SWC主要通过气孔导度影响WUE_(max);荆条WUE_(max)与T_(a)呈正相关,T_(a)主要通过调控光合羧化酶活性影响WUE_(max)。【结论】本研究初步论证了湿润半湿润环境下荆条主要通过水分资源获得策略来适应环境,且高SWC和低温为荆条叶片WUE_(max)的抑制因子。

喜旱莲子草营养繁殖特征对干扰的响应

养分富集和物理干扰是人类活动影响下外来植物在入侵地所面对的重要生境特征,而克隆生长和营养繁殖是外来植物入侵高资源干扰生境的重要生活史特征。喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是一个世界性的入侵种,它主要分布于暖温带-亚热带气候区各种淡水生态系统的水陆交界区域,这些生境易受养分富集和物理干扰的影响。喜旱莲子草在入侵地有性繁殖缺失,因而贮藏根形成、根芽萌发和分株生长等是其重要的生活史环节和营养繁殖特征。本文中通过种植实验研究了喜旱莲子草的营养繁殖特征对养分增加和物理干扰(贮藏根片段化和埋藏)的响应。结果表明:(1)高养分条件下喜旱莲子草的总生物量增加了约1.5倍,贮藏根分配(营养繁殖分配)增加了约15%,贮藏根平均长度增加了约1.5倍;(2)喜旱莲子草的根芽萌发数随贮藏根段大小的增加而增加,平均每克贮藏根(干重)能够萌发出约15个根芽,萌发出1个根芽只需要不到0.1g的贮藏根,埋藏深度不影响根芽萌发数;(3)贮藏根段大小和埋藏深度对喜旱莲子草分株的主枝长和平均相对生长率均没有显著影响。这些结果暗示,喜旱莲子草的营养繁殖特征对养分富集和物理干扰非常适应,能够促进其局域种群的快速增长和流域范围内集合种群的长期续存。

陆生生境中喜旱莲子草的生长模式

喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产南美洲,后被引入到北美洲、大洋洲、东南亚和中国等地,成为一个世界性的外来入侵种。对喜旱莲子草陆生种群的有效控制一直是一个难题。本文中通过种植实验建立了陆生生境中喜旱莲子草主枝长、生物量、叶面积和斑块面积等的生长模型。结果表明:(1)喜旱莲子草的主枝长、生物量、叶面积和斑块面积等均表现为指数式生长,其日增长率(%)分别为4.28、11.27、11.59和8.67。(2)喜旱莲子草的地上重(x)-地下根茎重(y)的异速生长指数b约为3/4(0<b<1),即随着植株的生长其根冠比下降;主枝长-总重、主枝长-叶面积的异速生长指数b约为2(b>1),即总重和叶面积相对于主枝长呈二次幂增长,由此可进一步推出总重和叶面积与斑块面积成正比;生物量-叶面积的异速生长指数b约为1,为等速生长(b=1),即单位生物量所支持的叶面积不随植株大小的变化而变化(冠层恒定性)。其叶面积比为88.24cm2/g,比叶面积为287.97cm2/g。通过本研究期望对喜旱莲子草陆生局域斑块的生长进行预测,同时为进一步建立其控制模型提供基础数据,为制定经济有效的控制对策提供科学依据。

中国东部沿海互花米草种群生活史特征的纬度变异与可塑性

互花米草(Spartina alterniflora)于20世纪70年代被引入中国,目前已在东部沿海盐沼湿地中广泛分布,成为海岸带盐沼中危害严重的入侵植物之一。为了研究互花米草在中国入侵区中的适应机制,揭示遗传分化和表型可塑性在该物种成功入侵中的作用,本研究沿纬度梯度在南起广东(22°N)、北至天津(39°N)的沿海样带上采集了10个种群的样本,通过同质园实验比较了不同纬度来源的种群在生活史和生长特征方面是否存在遗传分化,并平行设置高低两个水位处理以比较互花米草对水位变化(不同高程生境条件)的可塑性反应。结果表明,在所研究的互花米草17个性状中有12个存在显著的种群间差异。其中,平均开花日期和相对生长率(植株高度)表现出显著的纬度梯度变异:随着纬度的升高,开花时间提前,相对生长速率(植株高度)趋于增加。同时17个性状中有9个在不同水位处理之间存在显著差异。这些结果表明,遗传分化可能是互花米草能够快速占据广阔分布区的重要原因之一,而表型可塑性可能对互花米草在小尺度上占据不同高程环境的过程有重要作用。

毛乌素沙地参考作物蒸散量变化特征与成因分析

根据毛乌素沙地典型站点近60年(1955—2014年)逐日气象数据,利用Penman-Monteith公式计算毛乌素沙地各气象站点参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)及研究区域内整体ET_0。Mann-Kendall趋势检验法和Arc GIS的协同克里格插值法用于分析ET_0时空变化特征,同时,利用敏感性分析方法对ET_0的变化成因进行分析。结果表明:(1)近60年毛乌素沙地ET_0多年平均值为1048.81mm,年际变化呈现缓慢上升趋势。年内变化夏季最高,冬季最低。区域内ET_0空间分布整体呈现自西向东递减趋势。(2)ET_0年变化对风速的敏感程度最大,日照时数和气温次之,相对湿度最小。春、秋两季ET_0变化对日照时数最为敏感;夏、冬两季ET_0变化对相对湿度最为敏感。空间分布上,毛乌素沙地东南部地区为气温敏感系数高值区,西北部地区为相对湿度和日照时数敏感系数高值区,南部为风速敏感系数高值区。(3)通过计算气象因子对ET_0变化的贡献量得出,气温是影响毛乌素沙地ET_0年变化的主导因子。夏季ET_0变化的主导因子是风速;春、秋、冬三季主导因子是气温。空间分布上,毛乌素沙地西南部地区ET_0变化的主导因子为风速,东部地区主导因子为气温。

北京奥林匹克森林公园绿地碳交换动态及其环境控制因子

随着城市化进程的推进,城市公园绿地的面积也在不断地增加。在碳循环与气候变化研究中,以人工植被为主要存在形态的城市绿地生态系统,其潜在的碳汇功能亦不容忽视。基于涡度相关技术,于2011年12月1日至2012年11月30日对北京奥林匹克森林公园城市绿地生态系统进行了碳通量观测,以探讨城市绿地生态系统碳交换及其与环境因子的关系及其源/汇属性和强度。研究发现:奥林匹克森林公园绿地年总生态系统生产力(GEP)、生态系统呼吸(Re)、生态系统净生产力(NEP)具有明显的季节变化,生长季(4月—11月)以吸收二氧化碳(CO2)为主,非生长季以释放CO2为主。Re随空气温度(T a)呈指数增加,温度敏感性系数(Q10)为2.5;GEP也随T a的升高而增加;GEP与Re对T a的响应差异决定着NEP与T a的关系:当T a<10.0℃时,NEP随T a升高而下降;当T a>10.0℃时,NEP随T a升高而增加。在生长季各月,日总GEP随日光合有效辐射(PAR)的升高而增加,生态系统光合作用表观光量子效率(α)和平均最大光合速率(A max)也表现出明显的季节变化,最大值出现在7月,分别为0.083μmol CO2/μmol PAR和29.46μmol·m-2·s-1,最小值出现在11月,分别为0.017μmol CO2/μmol PAR和4.16μmol·m-2·s-1。奥林匹克森林公园绿地全年GEP、Re、NEP的年总量分别为1192、1028、164 g C/m2。该研究结果可用于估算、模拟预测相似城市生态系统在气候变化背景下生态系统净碳交换,可作为城市绿地生态系统管理与应对气候变化的重要理论基础。

典型沙生灌木生态系统凝结水量估算

当前对干旱半干旱过渡带生态系统凝结水量的估算及其年际变化的认识仍十分有限。本研究以宁夏盐池沙生灌木生态系统为对象,运用微型蒸渗仪、涡度相关(eddy covariance,EC)法和Penman-Monteith公式对凝结水进行测定和估算,以求探索涡度相关法和Penman-Monteith公式估算凝结水的准确性,并且分析凝结水季节和年际变化、其对生态系统水量平衡的贡献及降雨对凝结水的影响。结果表明:1)以微型蒸渗仪观测结果为对照标准,涡度相关法因在夜间存在严重的能量不闭合会造成凝结水严重低估,而Penman-Monteith公式可以较准确地估算凝结水量(R2=0.94,P<0.05);2)采用Penman-Monteith公式估算2012—2014年凝结水,日平均凝结水量为0.14±0.08mm,年平均凝结水发生天数为259 d/a,估算2012—2014年凝结水年总量分别为46、33和29 mm。凝结水多发生在夏秋季。2012—2014年降雨年平均量为301 mm。凝结水年均总量是平均降雨总量的12%。3)降雨时与降雨后一天凝结水成显著正相关关系(R2=0.81,P<0.05)。2012—2014年≥20 mm的降雨次数占全年总降雨次数百分比分别为10%、5%和3%,≥20 mm的降雨能够为空气提供较多水分,增加凝结水量。因此≥20 mm降雨次数占全年总降雨次数的百分比将显著影响当年凝结水总量。结果证实,虽然凝结水总量年际差异较大且占降雨的百分比较小,凝结水是维持荒漠生态系统功能的重要稳定水源。

毛乌素沙地典型沙生灌木对土壤蒸发的影响

为了探求半干旱沙区植被恢复后沙生灌木对土壤蒸发的影响,本文利用微型蒸渗仪对盐池沙区的流动沙地、油蒿群落和沙柳群落的土壤蒸发进行了测定,并分析了2014年盐池降雨、风速、太阳辐射、相对湿度、空气温度、土壤机械组成分别与土壤蒸发的关系。结果表明:1)植被恢复区油蒿群落和沙柳群落土壤蒸发总量比流动沙地分别高出27.91%和40.23%;2)油蒿和沙柳样地黏粒含量比流动沙地分别高出220.59%和173.53%,油蒿样地和沙柳样地黏粒和粉粒的总含量比流动沙地分别高出63%和98%;3)油蒿和沙柳样地土壤蒸发与风速、太阳辐射、温度等气象因子相关性不显著,流动沙地土壤蒸发与太阳辐射相关性显著。因此,在半干旱沙区植被恢复后,土壤蒸发有增大的趋势,这很可能与植被恢复后土壤中黏粒和粉粒含量的增加有关。

毛乌素沙地油蒿群落冠层导度及影响因素

冠层导度(g_c)是影响植物蒸腾和光合作用的重要参数,对环境变化敏感。本研究利用涡度相关法于2015年5—10月对毛乌素沙地油蒿群落的潜热和显热通量进行连续观测,并同步观测空气温度(T_a)、相对湿度(RH)、光合有效辐射(PAR)、土壤含水量(VWC)、降雨(PP)等气象因子,结合Penman-Monteith的冠层导度逆转方程,了解g_c时间动态与变异机制。结果表明:研究区油蒿群落g_c日变化具有明显的季节差异,夏季(5—8月)g_c达到峰值的时间比秋季(9—10月)早约2 h,约在10:00左右达到峰值,比水汽压亏缺(VPD)和PAR的峰值分别提前3~4 h和1~2 h,秋季g_c在中午12:00达到峰值后直接下降。PAR、VPD均对g_c有显著的调控作用,PAR和VPD对g_c的调控阈值分别是1 200μmol/(m^2·s)和1.5 kPa,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。30 cm土壤含水量(VWC_30)是调控g_c的重要因子,当VWC_30大于0.16 m^3/m^3时,g_c与VWC_30呈正线性关系。在高的土壤含水量条件(VWC_30≥0.16 m^3/m^3)下,g_c对PAR和VPD的敏感性高于低土壤含水量(VWC_30<0.16 m^3/m^3)条件。结果表明,土壤水分是调节荒漠生态系统冠层导度的关键因子,研究结果为荒漠生态系统水文过程模型的建立提供重要参考。

火工品用复合半导体桥技术的研究与发展

具有低发火能量、高瞬发度、高安全性以及比多晶硅半导体桥更高的能量输出优异性能的复合半导体桥(SCB)点火起爆装置(EED),是一类采用现代微电子工艺,由反应材料与半导体桥相结合的新型点火产品。从理论、结构、性能不同角度,综述了复合半导体桥EED的研究进展与优缺点。为增大SCB点火性能提供可行的依据和参考,对比分析了多层复合膜点火桥的结构特点、反应材料、发火条件、输出性能。认为多层复合SCB是多晶硅半导体桥的理想改进产品,具有更广泛的应用范围和前景。

沙柳光合速率动态变化及其主要环境因子

【目的】了解沙柳(Salix psammophila)净光合速率(Pn)的日动态和生长季节动态规律,探索影响其光合作用的主要环境因子。【方法】使用Li-6400便携式光合测定系统,测定沙柳叶片光合参数及环境因子变化;使用土壤温湿度探头(TDT)测定土壤温湿度。【结果】①沙柳净光合速率日变化类型及峰值出现时间受环境因素影响。试验中表现为单峰型,峰值出现在8:30-10:30;净光合速率季节变化表现为:8月下旬-9月中旬>6月下旬-7月上旬>7月中旬-8月中旬;②蒸腾速率(Tr)日变化为单峰曲线,在10:30-14:30之间出现峰值,但峰值不明显,属"非蒸腾午休型"的水分生态类型;③环境影响因子直接通径系数大小为:VWCsoil>RH>Tsoil>Par>Tair>CO2,间接通径系数之和大小为:Tsoil>Tair>VWCsoil>RH>CO2>Par,VWCsoil、RH是影响其光合作用的主要因子。【结论】沙柳净光合日变化为单峰曲线,在高光强、高温、干旱等恶劣环境下沙柳日变化类型会发生变化,峰值会提前。水分是沙柳光合作用的主要环境影响因子。