不同CO_2浓度下番茄幼苗叶片的光能利用效率

光能利用效率(LUE)是评价植物叶片光能利用能力的重要参数,更是影响生态系统生产力大小和质量的主要因素.本文基于植物光合作用对光响应的机理模型推导出植物叶片的光能利用效率模型以及叶片的最大光能利用效率(LUE_(max))和对应的饱和光强(IL-sat)的数学表达式,并用光能利用效率模型研究了番茄幼苗叶片在CO_2浓度分别为350、450、550和650μmol·mol^(-1)下的光能利用效率.拟合结果表明:所推导的叶片光能利用效率模型可以很好地描述4种CO2浓度条件下番茄幼苗叶片的光能利用效率;在这4种CO_2浓度条件下,番茄的LUE_(max)在光合有效辐射(I)为70~90μmol·m^(-2)·s^(-1)时就可以达到;番茄在CO_2浓度为550和650μmol·mol^(-1)时叶片的LUE_(max)和IL-sat没有差异.产生这种现象的原因可能是由于番茄幼苗长时间处于较低光强下,番茄幼苗叶片的光合功能已经适应了低光强环境,以致于高CO_2浓度难以改变它的捕光色素分子的内秉特性,如有效光能吸收截面以及处于激发态和基态色素的比例等.

我国北方地区植被总初级生产力的空间分布与季节变化

本研究通过集成TerraMODIS卫星影像数据与地面通量台站的观测数据,改进了基于遥感的VPM光能利用率模型,模拟了我国北方地区2008年陆地生态系统总初级生产力(GPP)的空间分布与季节变化。研究表明:(1)我国北方地区植被GPP在空间分布上表现为东高西低的特征,年均值为518.36g/m2(C重量,下同)。(2)我国北方地区主要植被类型的GPP有较强的季节动态,大体上都表现出单峰变化趋势。GPP值按照由大到小顺序依次为:夏绿阔叶林(DBF)>针阔混交林(MF)>农田(Crop)>落叶针叶林(DNF)>常绿针叶林(ENF)>草地(Grass)>稀疏灌丛(Oshrub)>裸地或稀疏植被(BSV)。(3)整个区域的GPP季相变化表现为:夏季最高,达到32.80g.m-2.(8d)-1,为全年最大值;春季GPP为5.67g.m-2.(8d)-1,与秋季的5.08g.m-2.(8d)-1较为接近,冬季GPP最弱,仅为0.07g.m-2.(8d)-1。与通量台站实测值及前人研究结果的比较表明,本文所模拟的GPP与观测值之间的相对误差绝对值多小于15%,表明模拟结果具有较好的可靠性。这说明通过集成遥感观测数据与台站观测数据的方法来模拟GPP,可以较准确地模拟区域尺度的GPP空间分布与时间变化,这为深入研究陆气相互作用提供了重要研究手段。

黄淮海平原地区防护林网冬小麦生产力模拟的初步研究

防护林对农田生产力的影响是一个复杂的过程,需要对多种网格进行综合监测。遥感技术为多网格、同步定量评价防护林体系对作物产量的影响提供了有力支持。本研究以黄淮海平原为例,使用增强型遥感图像时空融合方法(ESTARFM)融合多源遥感影像,通过基于遥感的光能利用效率模型,模拟黄淮海防护林网内农田总初级生产力(gross primary producivity,GPP)。结果表明:(1)冬小麦GPP实测值与模拟值具有显著的线性相关性,平均相对误差为15.62%,决定系数(R2)达0.8596。可见,建立的GPP模型具有较高的模拟精度;(2)从遥感获取的10个网格冬小麦GPP情况来看,网格间农田生产力存在较大的空间变异性。本研究初步揭示了基于遥感影像融合方法,定量估算防护林网内农田GPP的可行性,为进一步探讨防护林对农田生产力的影响提供了重要手段。