基于日光诱导叶绿素荧光的水稻叶氮含量估算

氮素是叶绿素的重要组成部分,是植物光合过程中各种酶的组成元素。传统叶氮含量测定具有破坏性,日光诱导叶绿素荧光SIF提供了从空间直接探测植被叶氮含量的可能。选取水稻作为实验对象,基于冠层日光诱导叶绿素荧光SIF数据、植被生理参数和冠层结构特征,构建叶氮含量反演模型,并探讨了不同生长阶段,各指标要素对模型的贡献度。结果表明:(1)花期后的日光诱导叶绿素荧光及其指数、植被生理和冠层结构数值均小于花期前,各指标会受到时期变化和施氮量控制的影响;(2)日光诱导叶绿素荧光SIF、叶绿素含量C_(ab)和荧光逃逸系数f_(esc)与基于质量的叶氮含量N_(mass)的拟合程度最优(R^(2)=0.675),使用SIF、C_(ab)和f_(esc)可以较好的指示N_(mass);(3)花期前SIF对估测N_(mass)的重要性最大,花期后C_(ab)和f_(esc)对估测N_(mass)的重要性最大。因此,物候会对叶氮含量估测产生影响,使用遥感手段反演叶氮含量需要一个多角度模型。研究结果可为基于卫星SIF反演区域农田叶氮含量和生态系统生产力提供依据。

中国陆地生态系统碳源/汇整合分析

国家尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程的研究对于提升地球系统科学与全球变化科学的科技创新能力、提高我国参与应对全球气候变化国际行动和维护国家利益的话语权、保障国家生态安全和改进生态系统管理都具有重要意义。近年来,我国已经在气候变化与陆地生态系统碳循环领域开展了大量的研究工作,主要包括国家清查、生态系统模型模拟、大气反演等手段。然而,由于大尺度陆地生态系统碳源/汇的估算存在很大的不确定性,目前尚未形成国家尺度的陆地生态系统碳源/汇的整合分析。通过搜集已发表的关于中国陆地生态系统及其组分碳源/汇的59篇文献,整合国家清查、生态系统模型模拟、大气反演3种研究手段,分析中国陆地生态系统碳源/汇大小以及时间尺度上的动态变化。结果表明,在1960s—2010s期间中国陆地生态系统碳汇整体呈上升趋势,平均为(0.213±0.030)Pg C/a,其中森林、草地、农田和灌木生态系统碳汇分别为(0.101±0.023)Pg C/a、(0.032±0.007)Pg C/a、(0.043±0.010)Pg C/a和(0.028±0.010)Pg C/a。森林生态系统中的植被碳汇远大于土壤碳汇,然而这种格局在草地和农田生态系统却相反,而且1960s—2010s期间中国主要植被类型的生态系统碳汇总体上随时间呈增加趋势。融合多源数据(地面观测、激光雷达、卫星遥感等)、多尺度数据(样地尺度、站点尺度、区域尺度)以及多手段数据(联网观测、森林清查、模型模拟),有助于全面准确地评估中国陆地生态系统碳源/汇及其对气候变化的响应。

叶绿素荧光主动与被动联合观测应用前景

叶绿素荧光是研究植物光合生理机制、量化植被光合作用时空格局以及准确理解气候变化背景下陆地生态系统生产力的关键。然而,目前对于叶绿素荧光主动与被动联合观测的研究还较少。该文对比了叶绿素荧光主动观测与被动观测的优缺点,展示了叶片尺度和冠层尺度主动与被动联合观测的仪器设备组成,探讨了主动与被动联合观测在探索叶绿体尺度-叶片尺度-冠层尺度能量在光合、荧光以及热耗散中的分配,阐明叶绿素荧光与总初级生产力的关联机制,验证星基日光诱导叶绿素荧光,解译叶绿素荧光光谱形状4个方面的应用前景。综上,叶绿素荧光的主动与被动联合观测对于揭示各尺度上荧光与光合作用之间的关联机制,改善全球尺度植被生产力模型至关重要。