Influence of Sea Surface Temperature on Outbreak of Ulva prolifera in the Southern Yellow Sea,China

In this study,using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)satellite images and environmental satellite CCD images,the spatio-temporal distribution of Ulva prolifera in the southern Yellow Sea during the period of 2011–2018 was extracted and combined with MODIS Level3 Photosynthetically Active Radiation(PAR)product data and Earth System Research Laboratory(ESRL)Sea Surface Temperature(SST)data to analyze their influences on the growth and outbreak of Ulva prolifera.The following conclusions were drawn:1)comprehensive analysis of Ulva prolifera distribution during the eight-year period revealed that the coverage area of Ulva prolifera typically exhibited a gradually increasing trend.The coverage area of Ulva prolifera reached a maximum of approximately 1714.21 km^2 during the eight-year period in late June 2015.The area affected by Ulva prolifera fluctuated.In mid-July 2014,the area affected by Ulva prolifera reached a maximum of approximately 39020.63 km^2.2)The average growth rate of Ulva prolifera was positive in May and June but negative in July.During the outbreak of Ulva prolifera,the SST in the southern Yellow Sea tended to increase each month.The SST anomaly and average growth rate of Ulva prolifera were positively correlated in May(R^2=0.62),but not significantly correlated in June or July.3)The variation trends of PAR and SST were approximately the same,and the PAR during this time period maintained a range of 40–50 mol/(m^2·d),providing sufficient illumination for the growth and outbreak of Ulva prolifera.In addition,the abundant nutrients and suitable temperature in the sea area near northern Jiangsu shoal resulted in a high growth rate of Ulva prolifera in May.In summary,the outbreak of Ulva prolifera was closely related to the environmental factors including SST,nutrients,and PAR.Sufficient nutrients and suitable temperatures resulted in a fast growth rate of Ulva prolifera.However,under poor nutrient conditions,even more suitable temperatures were not sufficient to trigger an outbreak of Ulva prolifera.

帽峰山常绿阔叶林辐射通量特征

常绿阔叶林作为南亚热带气候条件下森林的典型代表,在森林辐射研究中扮演着重要的角色。基于广州帽峰山常绿阔叶林1 a的辐射观测数据,分析了其时序变化和分配等规律。结果表明:太阳总辐射(K↓)、反射辐射(K↑)和净辐射(Rn)通量日变化呈典型的单峰曲线,大气逆辐射(L↓)、森林长波辐射(L↑)呈余弦曲线,长波有效辐射(Ln)呈波浪形。各辐射总量均为雨季大于旱季,Ln除外;帽峰山常绿阔叶林K↓年总量为4201.22 MJ/m2,Rn、K↑和Ln占其比例分别为63%、11%和26%。Rn通量分配率日变化呈倒"U"型曲线,Ln和K↑呈"U"型曲线。林冠上光合有效辐射(PARa)日平均值旱季小于雨季,林冠下(PARb)则相反;PARa变异系数旱雨季均小于PARb;PARa日变化呈典型的单峰曲线,PARb整体和PARa一致,仅在中午时刻出现微弱双峰。PAR透射率日峰值出现时间范围与K↓基本一致,尤其是在雨季,PAR透射率日平均值雨季大于旱季。帽峰山常绿阔叶林PAR/K↓比率为20%左右。

双线性插值算法在荔枝树光合模拟中叶片图像旋转中的应用

为寻找荔枝冠层光合有效辐射模拟中合适的叶片旋转算法,实验针对树叶灰度图像,将双线性插值算法引入图像旋转中,并与采用最邻近插值算法的结果进行对比分析,着重比较了树叶与背景之间边缘的过渡情况和二值化后树叶所占面积的变化情况。结果表明,采用双线性插值算法目标与背景之间的过渡平滑,边界清晰,旋转后的图像清晰度较高;采用最邻近插值算法目标与背景之间的过渡不平滑,有比较严重的方块效应,图像整体清晰度较差,二值化后图像的平均变形达到20个像素。

不同氮素水平下双季稻株型与冠层内光截获特征研究

本文旨在阐明双季稻株型与冠层内光合有效辐射截获的时空分布特征。选用4个不同株型早、晚稻品种,设置4个不同施氮水平,系统观测其植株形态和冠层内光合有效辐射截获率(IPAR)的时空分布状况。结果表明,施氮水平对早、晚稻株高、穗长、叶长和叶基角均有显著影响,均表现为随施氮水平的增加而增大;早、晚稻孕穗期的分层叶面积指数(LAI)和向上累积LAI大于抽穗后12d,分层LAI呈冠层中部大于上部和下部的分布特征,最大分层LAI出现在0.58相对高度处;冠层上中部分层LAI和向上累积LAI随施氮水平的增加而增大;向上累积LAI随相对高度呈S型曲线分布,可用Logistic方程定量描述(R^2>0.99);早、晚稻孕穗期的冠层IPAR大于抽穗后12d,且随施氮水平的增加而增大,其日变化表现为正午较小,早晚较大;株型紧凑的早、晚稻品种,冠层IPAR低;冠层IPAR与向下累积LAI之间的关系可用方程IPAR=a (1-e^-b×LAI)定量描述(R^2>0.88);冠层内IPAR 的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上IPAR较低,光斑变化大,冠层下部水平面上IPAR较高,光斑变化较平缓,同一冠层高度水平面上的IPAR呈不均匀分布。研究结果可为双季稻高产栽培及理想株型的优化设计提供支撑。

棉花冠层光合有效辐射空间分布插值方法

获取冠层光合有效辐射PAR(Photosynthetically active radiation)信息对于作物估产、长势监测以及优化种植有重要意义。运用地统计学空间网格法原理测定了鲁棉研28号的棉花冠层PAR值,综合应用等值线图、残差和交叉验证比较分析了12种插值方法,发现克里金插值法最优;进一步利用克里金插值法分析了冀958、中棉所60、零式果枝品系L0三个品种PAR透射光的空间分布特征,等值线图显示PAR透射光空间分布与株型对光的影响一致,即验证了克里金插值法为模拟研究棉花冠层PAR值的最佳方法。

轮台白杏开心形树形冠内光分布特征

【目的】通过对轮台白杏开心形树形冠内光分布的解析,旨在深入了解盛果期轮台白杏生产园典型树体结构及其光能利用现状,为其整形修剪提供理论依据。【方法】采用等体积(50 cm×50 cm×50 cm)树冠立体分隔法,利用LAI-2000冠层分析仪和LI-191线状量子传感器测定每一树冠分隔体内叶面积指数、透光率和光合有效辐射的日变化及时节变化。【结果】盛果期轮台白杏生产园冠层消光系数(K)为0.808 5;冠内相对光合有效辐射强度上层>中层>下层,中部和内膛有交错,小于外围,在14:00达到高峰;冠内相对光合有效辐射强度随时节变化逐渐减小,叶幕稳定后冠内整体相对光合有效辐射强度在70%以下,无效光区占树冠体积的67.19%。【结论】轮台县盛果期轮台白杏生产园开心形树形主枝开张角度太小,冠层消光系数偏大,冠内光照分布不均匀,无效光区占树冠比例过高,不利于树冠对光能的有效利用。

鼎湖山针阔混交林光合有效辐射的时空格局

光合有效辐射（PAR）是影响生态系统能量转化和物质生产的重要生态因子，对其时空格局的研究，有助于深入理解生态系统的生理生态因子变化和光合行为．该文分析了2003年鼎湖山南亚热带针阔混交林生态系统PAR通量的时空分布特征及相互关系．结果表明，在日尺度上，PAR在进入冠层内部的过程中，其强度不断减弱，变异系数（CV）则不断增大；各层次PAR月总量的年变化均呈单峰形，并分别于7月和3月达到最大值和最小值．雨季和旱季，各层次PAR的日均变化均呈单峰曲线，其中冠层上方（PAR1）和乔木第1亚层（PAR2）呈规则的单峰曲线，而乔木第3亚层（PAR，）和灌木及草本层（PAR．）则为不规则的单峰曲线；旱季各层次PAR的平均值为雨季的68．99％～71．48％；旱季各层次PAR日通量的CV非常接近，而雨季PAR，和PAR．的CV则明显增加．全年PAR1、PAR2、PAR3和PAR4总量分别为1842．27、1374．37、471．38和288．39MJ/m^2，各占下行短波辐射（RSd）的40．07％、29．89％、10．25％和6．27％．全年PAR：、PAR，和PAR．的相对光合有效辐射分别为74．6％、23．6％和15．7％．在日尺度和月尺度上PAR。与RSd均呈极显著直线相关，而RSd的系数远小于通常的范围（0．44～0．50）．

海南岛橡胶林光合有效辐射的时空分布

橡胶林生态系统光合有效辐射(PAR)作为生态系统所有生命活动、有机物质合成和产量形成的最基本能量来源,是影响生态系统能量转化和物质生产的最重要生态因子,对其时空变异的研究,有助于理解系统内生理生态因子变化和光合行为,为充分开发利用林下资源提供理论依据。本研究分析2010年海南岛橡胶林生态系统PAR的时空分布格局及相互关系。结果表明,1)在日尺度上,橡胶林不同高度PAR日变化均呈现为相对比较规则的单峰型,最大值出现在正午前后;PAR从林冠顶层向下逐渐减弱,平均日总量全光照条件下(16m高度)最大,为28.89mol.m-2,到12、8、4m和2m处PAR平均日总量分别占85.22%、37.49%、17.48%和13.26%。2)在月尺度上,一年中橡胶林各层PAR月总量在7月达到最大值,在1月或者12月达到最小值。一年中PAR雨季高于旱季,但表现略有差异,橡胶林林冠顶层(16m)和林冠层(12m)白昼时段均表现为雨季高于旱季,而冠下3层(8、4m和2m)只有正午前后几小时雨季高于旱季,早晚时段则相反。3)橡胶林PAR年总量全光照条件下(16m)最大为10 543.75mol.m-2,往下逐渐减弱,12、8、4m和2m高度的光合有效辐射年总量分别为8 984.92、3 954.61、1 844.86mol.m-2和1 396.41mol.m-2,分别占到总量的85.21%、37.51%、17.50%和13.24%。4)橡胶林光合有效辐射透射率也因林冠等的遮挡,年内变化明显,各垂直高度也表现不同。

基于夏玉米冠层内辐射分布的不同层叶面积指数模拟

为了模拟夏玉米冠层内各层叶面积指数垂直分布,光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)是研究作物群体光合作用和长势的重要特征参数,阐明冠层内PAR的垂直分布规律与冠层结构等参数之间的相关关系,可为遥感定量反演冠层结构参数提供模型基础。该文基于PAR在冠层内的辐射传输规律结合冠层结构模拟不同太阳高度角的PAR透过率垂直分布模型,并用地面冠层分析仪测量值进行验证,结果表明模型对封垄前玉米抽雄期冠层内PAR透过率垂直分布模拟精度较高。通过不同太阳高度角PAR透过率的垂直分布模型结合消光系数运用不同算法分别反演层叶面积指数(leaf area index,LAI),并与不同高度层LAI实测值进行比较。结果显示:Bonhomme&Chartier算法反演不同高度层LAI精度较高,上层均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.18,中层RMSE为0.55,下层RMSE为0.09。不同太阳高度角反演结果存在差异,30°和45°高度角均能较好地反演下层LAI,RMSE分别为0.11与0.09;30°高度角反演中层LAI精度较高,RMSE为0.30;45°高度角反演上层LAI精度较高,RMSE为0.18。结果表明基于不同太阳高度角构建的层LAI反演模型更适于实现夏玉米不同高度层LAI的遥感估算。该研究可为模拟垄行结构冠层内LAI垂直分布提供参考。

我国4种主要苹果树形冠层结构和辐射三维分布比较研究

树体结构和辐射分布是影响果树冠层光合生产力和果实产量品质的主要因素。本文以＂富士＂苹果（Malus domestica Borkh.cv.‘Fuji’）为试材,采用田间调查方法,系统研究了我国苹果生产中4种主要树形的树体结构参数以及叶面积密度（LAD）和光合有效辐射（PAR）的三维分布特征。结果表明,开心形树冠的枝量（894×103·hm-2）和叶面积指数（LAI,2.53）最小,其他3种树形中小冠疏层形分别为2 280×103·hm-2、4.14,疏散分层形分别为2 119×103·hm-2、3.98,纺锤形分别为2 190×103·hm-2、3.88。不同树形LAD三维分布各不相同,小冠疏层形苹果树的叶片主要分布在树冠的0.5-1.5 m之间,疏散分层形和纺锤形主要分布在0.5-2.0 m之间,开心形主要分布在1.0-2.0 m之间。通过对不同树形LAD和PAR三维分布比较发现,每种树形的PAR都随树冠深度的增加而降低,在树冠中部LAD最大部位辐射消减最快,PAR的三维分布主要与叶片分布有关。其中开心形树冠的平均PAR最高,分布最均匀。4种树冠内叶片得到的平均相对PAR小冠疏层形为24.85%,疏散分层形为28.84%,纺锤形为27.71%,开心形为37.28%。开心形树冠内低光区的叶片所占比例只有35%,其他树形都超过50%。研究表明,不同相对PAR范围内的叶片比例能够更好地反映果树冠层的辐射情况,开心形树冠在辐射分布上优于其他3种树形。

东南太平洋秘鲁海域光合有效辐射对茎柔鱼资源丰度和空间分布的影响研究

光合有效辐射(PAR)是海洋初级生产力的重要驱动因素之一,因此对海洋鱼类的资源丰度和空间分布产生潜在影响。本文根据2006-2015年1-12月中国鱿钓科学技术组提供的秘鲁外海茎柔鱼捕捞数据和光合有效辐射卫星遥感数据,以单位捕捞努力量渔获量(CPUE)表征资源丰度,以CPUE的纬度重心表征渔场空间分布,评估了东南太平洋秘鲁海域光合有效辐射对茎柔鱼资源变动的影响。结果发现,茎柔鱼渔场的产量、捕捞努力量、CPUE和PAR呈现明显的月间变化,其中CPUE和PAR月间变化规律表现为1-6月降低,7-12月增加的趋势。相关分析法表明,CPUE与PAR呈正相关关系,7月和8月相关性显著,而其余月份相关性不显著。依据频率分布法估算了各月适宜和最适PAR范围,各月最适PAR范围占渔场总面积比例与CPUE呈显著正相关关系,推测茎柔鱼资源丰度可能由各月适宜PAR面积大小决定;同时,最适PAR纬度与CPUE纬度重心呈显著正相关,说明茎柔鱼渔场的空间分布受最适PAR纬度的显著影响。此外,拉尼娜年份茎柔鱼适宜PAR面积要显著高于厄尔尼诺年份。研究表明,茎柔鱼资源丰度和空间分布受光合有效辐射的显著影响,其调控作用在不同气候条件下呈现不同的变化规律。

北方玉米冠层光合有效辐射垂直分布及影响因子分析

玉米冠层内光合有效辐射(PAR)的大小直接影响冠层内叶片的光合作用,进而影响玉米净第一性生产力或作物产量的准确评估。为弄清玉米冠层内光合有效辐射的分布规律及其影响因子,基于锦州玉米农田生态系统于2006年生育期的光合有效辐射观测数据和叶面积指数动态观测数据,对玉米冠层光合有效辐射的垂直分布特征及其影响因子进行了分析。结果表明:玉米冠层内不同垂直层次叶片的PAR分布随生育期变化显著,与叶面积指数呈显著的负相关(R2=0.89);玉米冠层光合有效辐射的消光系数K值在生育期呈动态变化,约为0.76,且表现为苗期较大、生育后期较小。分析表明,在进行光合有效辐射及与此密切相关的光合作用模拟时,应考虑消光系数的动态变化。

农果复合系统光热资源有效利用Ⅱ.行栽果树条件下农田光照图象

提出了农果复合系统内果树在单行种植条件下的影长ｌ０，农田遮荫率ρ和光合有效辐射相对日总量ε的计算方法；并根据果树透光率的观测结果，计算并绘出了果树在不同行向下ｌ０、ρ。

基于无人机多光谱的棉花育种材料FPAR估测

快速、无损、高通量地获取棉花育种材料的光合有效辐射信息,对棉花高光效品种选育及栽培管理具有重要意义。于2020年8—9月在河南现代农业研究开发基地,采用大疆Matrice 600 Pro无人机搭载Micasense RedEdge-M多光谱成像仪获取棉花育种材料的多光谱影像,提取光合有效辐射吸收比率(Fraction of photosynthetically active radiation,FPAR)测量点蓝、绿、红、红边、近红外等5个通道反射率值构建多光谱变量;然后分析多光谱变量与FPAR的定量关系,建立FPAR的一元与多元回归模型;最后,基于实测FPAR对估测模型进行精度验证。结果表明:棉花育种材料的多光谱遥感影像可以快速、直观表征植株冠层叶片颜色、长势等表型性状信息;基于多光谱影像构建的变换土壤调节植被指数(Transformed soil adjusted vegetation index,TSAVI)、土壤调节植被指数(Soil adjusted vegetation index,SAVI)、垂直植被指数(Perpendicular vegetation index,PVI)、比值植被指数(Ratio vegetation index,RVI)、差值植被指数(Difference vegetation index,DVI)、增强型的植被指数(Enhanced vegetation index,EVI)、归一化差值植被指数(Normalized difference vegetation index,NDVI)、大气阻抗植被指数(Atmospherically resistant vegetation index,ARVI)等8种多光谱变量均与棉花FPAR具有较好的相关性,|r|为0.542~0.932;基于TSAVI构建的FPAR一元线性回归模型,对棉花FPAR具有较好的估测效果,估测模型的R2为0.867,SE为0.115,验证模型的R2为0.932,RPD为2.468,RMSE为0.119。

不同密度棉花群体冠层光合有效辐射的时空分布特征

以北疆2个棉花主栽品种‘新陆早50’和‘鲁棉研24’为试验材料,测定高(24.0万株/hm2,D1)、中(17.6万株/hm2,D2)、低(8.25万株/hm2,D3)3个不同密度下,棉花铃期冠层光合有效辐射(PAR)时空分布状况。结果表明:各处理干物质量和蕾铃数与棉花叶面积指数在纵向空间分布上有良好的线性关系;冠层内PAR透光率从顶部向下逐级递减,冠层上部递减幅度迅速,中、下部递减缓慢;PAR透光率随密度的增加而递减,随向下累积叶面积指数(LAI)的增加呈指数递减,群体消光系数K日变化表现为早晚较高,中午较低;D2条件下透光率优于D1和D3,有利于增加蕾铃数,低密度条件虽然有利于增加单株蕾铃数,却不利于单铃质量的增加,最终D2密度条件下‘鲁棉研24’和‘新陆早50’棉花实收籽棉产量均达到最高,分别为4 852.27kg/hm2和5 167.73kg/hm2。

多层离散各向异性辐射传输模型在玉米叶面积指数垂直分布反演中的应用

为更准确地监测玉米叶面积指数(leaf area index,LAI)垂直分布,以多层离散各向异性辐射传输(discrete anisotropic radiative transfer,DART)模型构建的模拟数据集为基础,提出一种条件约束的LAI垂直分布反演方法。首先,基于3层垂直分布场景,评价DART模型对玉米冠层反射率和光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)的模拟效果,并构建相应的模拟数据集。其次,基于模拟数据集构建LAI和PAR单参数反演模型。最后,以单参数反演模型为先验知识,通过求解约束化问题实现基于高光谱植被指数的玉米冠层LAI垂直分布反演。结果表明:相较于单参数反演模型,约束优化条件下的反演模型精度更高。玉米上层LAI反演结果的决定系数(R^(2))提高0.022,均方根误差(root-mean-square error,RMSE)降低0.016 m^(2)/m^(2),归一化均方根误差(normalized root-mean-square error,NRMSE)降低1.3%;玉米中层LAI反演结果的R^(2)提高0.08,RMSE降低0.219 m^(2)/m^(2),NRMSE降低10.1%;玉米下层LAI反演结果的R^(2)提高0.069,RMSE降低0.041 m^(2)/m^(2),NRMSE降低4.6%。说明利用条件约束优化的方法进行玉米冠层LAI的垂直分布反演,能有效提高反演精度。

枇杷冠层内光分布模拟及光截获分析

为定量分析植物冠层结构对光截获的影响,以枇杷树为研究对象,模拟冠层内光的空间分布以及随时间变化情况.实地测量获取树木形态结构参数,建立精细的三维虚拟植物模型,运用辐射度算法模拟光在冠层内的传输过程,分析冠层内光分布并以可视化的形式表达.采用光截获效率分析指标STAR和相对光合有效辐射RPAR,探索冠层内光截获效率空间分布和日变化情况.结果表明,枇杷冠层内光主要分布在向阳面的外围及中上层区域,背阴面的内膛及中下层区域光截获效率较低.

利用辐射度模型实现冠层光合有效辐射分布

提出基于辐射度模型模拟单株虚拟植物冠层光合有效辐射分布的技术流程,采用半立方体算法计算辐射度模型的形状因子,逐步求精迭代法解辐射度线性方程组,计算虚拟植物模型任意空间位置的辐射度值和能量值。通过对比基于光线跟踪模型和辐射度模型模拟冠层太阳直射光合有效辐射,不仅发现基于两种模型的模拟结果具有较好的一致性,而且基于辐射度模型的模拟更具合理性。最后,分析冠层净光合速率进一步验证基于辐射度模型模拟冠层光合有效辐射的有效性。

基于光合有效辐射的西北太平洋柔鱼资源丰度和空间分布变动研究

光合有效辐射(PAR)对于海洋初级生产力具有显著的调控作用,会间接影响到头足类的资源丰度和渔场分布。本文根据2006−2015年上海海洋大学鱿钓科学技术组提供的柔鱼鱿钓数据和光合有效辐射卫星遥感数据,研究了光合有效辐射与西北太平洋柔鱼种群的关系,并评估了异常环境条件下光合有效辐射对柔鱼的影响。结果发现,柔鱼单位捕捞努力量渔获量(CPUE)、渔场纬度重心、PAR,及其空间分布均具有显著的月间变化。7−11月各月适宜PAR范围分别为36~39 E/(m^2·d)、33~36 E/(m^2·d)、24~27 E/(m^2·d)、18 E/(m^2·d)和12 E/(m^2·d),最适宜PAR值分别为36 E/(m^2·d)、33 E/(m^2·d)、27 E/(m^2·d)、18 E/(m^2·d)和12 E/(m^2·d)。此外,CPUE与PAR有显著正相关关系(p<0.05),且CPUE与各月适宜PAR范围占渔场比例也呈显著正相关(p<0.05);同时渔场纬度重心随各月最适PAR平均纬度变化而变化。在异常环境条件下,拉尼娜年份CPUE值比厄尔尼诺年份高,该年份PAR值异常增高可能是导致柔鱼资源丰度增加的因素之一。研究表明,光合有效辐射对于西北太平洋柔鱼资源丰度和空间分布具有显著影响。

水稻冠层光合有效辐射的时空分布特征

以2个不同株型水稻品种为材料,设置高、中、低3个施氮水平,利用SunScan冠层分析仪于灌浆期系统测定了不同施氮水平下不同株型水稻品种植株形态和冠层内光合有效辐射(PAR)的时空分布状况.结果表明:施氮量对水稻株高、穗弯曲度和茎叶夹角有明显影响;群体叶面积的垂直分布呈中部>上部>下部的分布特征,最大分层叶面积指数(LAI)出现在0.60相对高度处.冠层内平均PAR透光率从顶部向下递减,且在冠层上中部递减迅速,下部递减缓慢;平均PAR透光率随施氮量的增加而递减;平均PAR透光率日变化表现为早晚较低,中午较高;平均PAR透光率随向下累积LAI的增加呈指数递减,群体消光系数K的日变化表现为早晚较高,中午较低,灌浆期的K值介于0.35～0.50.水稻冠层内PAR的三维空间分布表现为冠层上中部水平面上PAR透光率高,光斑面积大;下部水平面上PAR透光率低,光斑少;同一冠层高度水平面上的PAR光强呈不均匀分布.株型紧凑的水稻品种,冠层透光率高,透光率日变化大,群体消光系数小.