日光诱导叶绿素荧光在估算半干旱草原生态系统总初级生产力中的应用

陆地生态系统总初级生产力(gross primary productivity,GPP)是陆地生态系统碳循环研究的重要组成部分。日光诱导叶绿素荧光(sun-induced chlorophyll fluorescence,SIF)与GPP之间存在的密切联系使得SIF逐渐被应用于全球和区域的GPP的模拟研究中。利用锡林浩特国家气候观象台涡度相关通量观测系统数据以及GOME-2卫星Level2SIF数据,分析2010～2012年生长季锡林郭勒半干旱区针茅(Stipa)草原生态系统GPP与SIF之间的联系,并对SIF进行光学几何校正以消除观测引起的误差,分析光学几何校正对该生态系统SIF的改善效果,探讨SIF在该生态系统中模拟GPP的应用潜力。结果显示在该生态系统生长季GPP与SIF之间具有较显著的线性相关性,在15天和8天的时间尺度上R~2分别为0.564、0.373;经过光学几何校正可以改善SIF与GPP之间相关性,但其改善受到植被叶面积指数的影响导致效果并不显著;2010年和2011年,生长季降水量较少,生态系统受到一定程度的干旱胁迫使得植被触发光保护机制,造成SIF和GPP变化趋势存在一定差异。研究结果表明,SIF在模拟和监测半干旱针茅草原生态系统GPP时,效果受土壤干旱程度的影响,适用性有限。     

结合冠层密度的森林净初级生产力遥感估测

【目的】 森林冠层密度与林分年龄、植被生长状况有关,在区域森林净初级生产力遥感估测中,结合森林冠层密度以期提高估测精度。【方法】 以广东省韶关市为研究对象,选用2017年Landsat-8 OLI影像、2017年357块森林资源连续清查固定样地数据为主要信息源,分别采用随机森林、多元线性回归、人工神经网络和K最近邻分类法等4种模型,结合森林冠层密度制图器(FCD)进行区域森林净初级生产力特征变量的选取、参数建模、模型精度评价和森林净初级生产力空间制图。【结果】 特征变量中,红光波段(B4)、归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、叶面积指数(LAI)、缨帽变换土壤植被因子、纹理特征和地形特征在森林净初级生产力反演中有重要作用。将森林冠层密度因子加入反演模型后,4种遥感估测模型精度均有大幅度提高。对4种遥感估测模型进行性能比较,随机森林模型精度最高,其次是多元线性回归模型、人工神经网络模型,K-最近邻分类模型精度最低。研究区内森林净初级生产力平均值为10.689 t/(hm²·a),高森林净初级生产力 [≥18 t/(hm²·a)]林分面积仅占研究区的19.61%,主要分布在海拔较高的西北部。【结论】 结合冠层密度进行森林净初级生产力的建模,可有效提高模型估测精度。     

叶绿素现场连续测定的基本原理及其数据校正

介绍小型荧光计在走航过程中连续自动测定叶绿素的基本原理及其仪器的校正,并与台湾海峡及厦门西海域萃取荧光法测定叶绿素浓度进行对比,讨论了结果的差异性。     

2009年冬和2010年春滇池外海叶绿素a及初级生产力的时空分布

2009年冬季12、1、2月和2010年春季3、4、5月每月对滇池外海叶绿素及初级生产力进行一次调查.调查研究表明:2009年冬季滇池外海水域表层叶绿素a浓度介于17.77～189.10 mg.m-3,平均值为56.17 mg.m-3;原初溶解氧浓度介于4.38～7.43 mg.L-1,平均值为5.93 mg.L-1;表层水柱日生产量值介于0.38～2.15 g(O2).m-2.d-1,平均值为1.05 g(O2).m-2.d-1.2010年春季表层叶绿素a介于22.24～366.05 mg.m-3,平均值为96.8 mg.m-3;原初溶解氧浓度介于4.12～9.9 mg.L-1,平均值为7.45 mg.L-1;表层水柱日生产量值介于1.31～6.07 g(O2).m-2.d-1,平均值为2.79 g(O2).m-2.d-1.总体趋势是各生产力指标值在空间上:北部水域高于南部水域,中部和南部区域不存在显著差异;在时间上:春季高于冬季,春冬季水柱生产量、原初氧和叶绿素都存在极显著性差异(P<0.01),叶绿素和水柱日生产量呈正相关(R2=0.439).     

水分胁迫及复水对滴灌甜菜冠层温度及光合生理特性的影响

实验以甜菜品种Beta356为材料,在甜菜块根膨大期设置对照T1(70%田间持水量灌溉下限)、中度水分胁迫T2(50%田间持水量灌溉下限)和重度水分胁迫T3(30%田间持水量灌溉下限)3个处理,分析甜菜冠层温度和叶片光合荧光特性对不同水分条件的响应。结果表明:滴灌甜菜块根膨大期进行水分胁迫后冠层温度升高1.7～9.1℃,复水后可降低1.2～5.7℃。灌水前后T2和T3处理叶片气体交换能力显著低于T1处理,但T2和T3处理间未达到显著差异。与灌水前相比,复水后甜菜叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间二氧化碳浓度(C_i)分别提高0.14～7.09 g·m~2·h~(-1)、0.31～5.43μmol·m~2·s~(-1)、5.09～189.92 mmol·m~(-2)·s~(-1)、25.62～116.88μmol·mol~(-1)。荧光参数中F_v/F_m、Φ_(PSⅡ)、NPQ随水分胁迫程度的增加而降低,复水可提高PSII反应中心的q P和NPQ,并在T2处理较为显著(17.21%和19.05%)。块根膨大期经历50%～30%田间持水量下限后复水可激发甜菜产生缺水补偿效应,但叶片气体交换参数在复水后48 h尚不能恢复至对照水平。     

光照强度及环境要素对海洋初级生产力的影响

在不同光照强度下着重探讨聚生角毛藻和牟氏角毛藻的生长。并采用灵敏度高、准确性较好的~(14)C示踪法,测定藻类生长的光合作用速率作为海洋初级生产力的指标。结果表明,聚生角毛藻最佳生长光照强度为9 000～15 000 lux,牟氏角毛藻为7 000～12 000 lux。同时对环境因子 pH、盐度、温度的效应及其机制进行了研究。     

福建省三沙湾白马港海域叶绿素a与初级生产力的调查

以2013年福建省三沙湾白马港海域的现场调查资料为基础,对该海域叶绿素a和初级生产力的季节分布特征进行了分析和探讨,并对比福建省其它海湾海域(罗源湾、湄洲湾、围头湾)叶绿素a和初级生产力的调查资料。研究结果表明:该海域叶绿素a和初级生产力含量符合春季大于秋季的趋势;该海域叶绿素a和初级生产力含量比福建省其它海湾海域(罗源湾、湄洲湾、围头湾)低;另外,该海域水质中无机氮、磷酸盐含量已达到水体富营养化指标,因此,三沙湾白马港海水水质状况应得到重视。     

基于GIS和RS的河南省植被净初级生产力估算

在GIS和RS支持下,利用改进的CASA模型、地面气象数据和高时空分辨率的SPOT/VEGETATION遥感数据以及河南省土地利用图,研究了2006年河南省植被净初级生产力(NPP)及其时空分布,并对其植被生产总值进行了估算.结果表明,河南省NPP在空间分布上主要受植被类型的分布限制,在时间分布上主要受农业生产影响,河南省2006年植被生产总值约为1 000亿元.该研究结果可以为河南省生态环境的可持续发展及其规划提供科学的数据依据.     

涪江流域植被净初级生产力时空变化及对气候的响应

为涪江流域内生态环境的保护、自然资源的有效管理以及相应社会和经济发展战略的制订提供科学依据,基于MODIS NPP、年均气温、年降水量和年累计日照时数数据,采用重心法和相关分析研究了2000—2020年涪江流域植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)时空变化及对气候的响应。结果显示：在研究时段内涪江流域植被NPP呈“西北高东南低”的空间格局,多年平均NPP值以植被的碳质量计为56822 g·m-2·a-1,以年均825 g·m-2(R2=0802 3)速率呈波浪式递增趋势,流域植被NPP重心总体向东南方向演进。涪江流域内面积占比为6496%的区域植被NPP变化受气候的影响,植被NPP与气候因子的相关性在宏观上都表现为正相关与负相关并存的空间格局,气候因子对流域植被NPP的影响程度和范围最大的为降水,然后依次是气温和日照。由上述结果可知,2000—2020年涪江流域植被NPP的时序变化存在波动性、空间分布及变化存在不均衡性;降水是影响流域内植被NPP时空变化的主要气候因子;建议在该流域上游地区侧重进行植被恢复、生态保护和预防灾害工作而在中、下游地区注重气象的定点预测与预报工作。     

2012年夏季韭山列岛附近海域初级生产力估算及其与环境因子的关系

于2012年8月对韭山列岛附近海域浮游植物生物量、叶绿素a浓度进行现场调查,并估算初级生产力水平。结果表明:夏季韭山列岛附近海域浮游植物的细胞丰度为0.4×103~1 225.0×103个/m3,平均68.9×103个/m3,尖刺菱形藻为第一优势种;叶绿素a含量为2.2~9.0 mg/m3,平均5.8 mg/m3,初级生产力含量变化范围在170.94~1 083.10 mg/m3·d之间,平均629.46 mg/m3·d,初级生产力分布特征与叶绿素a基本保持一致,由于真光层深度的差异造成两者峰值出现的站位相异。相关性分析表明初级生产力与叶绿素a、透明度、化学需氧量、无机氮呈现显著正相关,与盐度呈负相关;夏季携带高营养盐的长江冲淡水南下与近岸沿岸流的共同作用与浙江沿岸流、海区上升流以及台湾暖流三种水系在该海域的交汇形成海洋锋区是高初级生产力区形成的主要原因,光照条件和营养盐含量是调查海域初级生产力的主要控制因素。     

被动雷达导引头非相干两点源角度测量

在非相干两点源存在的情况下,对被动雷达导引头的干涉仪测角进行了研究.在一定条件下,由比相均值得到的测角结果将会指向大功率源,提出了一种基于双采样点的角度测量方法,该方法利用干涉仪两通道在两个采样点的信号就能得到两点源的角度.通过仿真对该方法的有效性进行验证.结果表明,该方法可以对非相干两点源进行分辨,并且在一定相位条件下能够得到比传统比相方法更高的测角精度.     

作为轴上各点共性的对轴的角动量定理

角动量、力矩等用矢量表示的物理量是对指定的某个参考点定义的。而它们在某一轴上的投影所表示的物理量却属于轴上各点的共同性质。用这样的观点，重新推导和认识了绕定轴转动的刚体的角动量定理。     

离散坐标法积分方案的选取

以辐射平衡条件下一维平行平板介质层的辐射换热问题为例,介绍了求解辐射传递方程的离散坐标法,对影响离散坐标法计算精度与速度的角度积分方案的选取进行了研究.分析了离散坐标法常用的SN积分方案、Fiveland等权值积分方案FN及高斯积分方案GN对计算结果准确性的影响.研究表明:积分方案近似阶数越高,计算结果的精度越高,但随着积分方案阶数的增加,所需的计算量也增大;同一近似阶数的各种积分方案的准确性各不相同,其中FN积分方案在相同阶数下的精度最高,SN积分方案次之,GN积分方案的精度最差.在近似阶数足够高时上述三种积分方案均可达到较高的计算精度.     

角动量阶梯算符的一种构造方法

本文以角动量的对易关系出发,推导出一组阶梯算符,它可使角动量本征矢的量子数j(或ι)、m同时升降、并找出这组算符之间的关系,给出了这些算符作用于轨道角动量本征态|ιm>上的系数。     

一种提高角速度解算精度的九加速度计配置方案

基于六加速度计的立方体配置方案,提出了九加速度计的无陀螺惯性测量组合(NGIMU)配置方案,并建立了其数学模型.提出了一种提高角速度解算精度的新算法,该算法利用加速度计的冗余信息,解决了角速度运算的符号问题,抑制了由于角加速度积分带来的加速度计输出误差的累积.同时进行了系统东西向位移、航向角、俯仰角和横滚角的仿真.仿真结果验证了方案的可行性和算法的有效性.     

自旋-1角动量分量的不确定关系

为研究自旋-1角动量三个分量的不确定关系,用Heisenberg-Robertson不确定关系不等式,建立三个分量的乘积形式及和式的不确定关系.结果表明:通过引入三方常数τ,使不等式变为紧的;在紧的不确定关系中引入的参数与自旋-1/2时的参数相同.     

堆焊角变形动态过程试验与数值分析

采用有限元数值模拟方法研究了CO2气体保护堆焊的角变形动态过程.为了反映夹具和焊接件的接触状态,将夹具和焊件统一建立有限元模型.对计算焊接角变形的接触约束二维模型、位移约束二维模型和位移约束三维模型进行了比较,并与试验结果进行了对比分析.研究结果表明:虽然二维模型不能反映焊接角变形的动态过程,但能得到和试验结果一致的残余角变形;三维模型能反映焊接过程中的动态角变形,但计算效率低;接触约束模型能计算出焊接件在夹具作用下的摩擦力和接触压力.     

对角动量和力矩的定义以及角动量守恒条件的讨论

本文讨论了角动量和力矩的几个定义之间的关系,同时通过例题讨论了如何合理地使用角动量守恒定律求解实际问题.     

蒙特卡罗模拟单元素靶的溅射产额角分布

用蒙特卡罗方法模拟能量为２７ｋｅＶＡｒ＋轰击Ａｇ和Ｃｄ单元素靶的力学运动，以研究级联碰撞产生的溅射原子的空间分布情况，对计算结果进行适当的数学处理，以得出微分溅射产额角分布．计算结果和实验值作了比较，并讨论了两种单元素靶的微分产额角分布．     

边界为导体平面的角域的静电场研究

对导体平板构成的角域内具有线电荷密度的静电场进行了求解.主要利用保角变换法以及电像法和数学软件Mathematica相结合,得到了任意夹角角域内的电势的表达式,并做出夹角为直角时的等势线簇图形.