叶绿素荧光技术能够快速、灵敏、无损地测定植物光合功能对环境变化的响应,已成为当前植物光合能力测定的重要技术手段之一,但是探讨亚热带森林叶绿素荧光参数在不同季节日变化特征受环境因子影响的研究较少,更缺乏与植被生产力关系的...叶绿素荧光技术能够快速、灵敏、无损地测定植物光合功能对环境变化的响应,已成为当前植物光合能力测定的重要技术手段之一,但是探讨亚热带森林叶绿素荧光参数在不同季节日变化特征受环境因子影响的研究较少,更缺乏与植被生产力关系的研究。以亚热带人工针叶林为研究对象,利用2016年叶绿素荧光测量和涡度相关通量观测数据,分析了不同季节湿地松和马尾松叶片荧光参数实际光化学效率(Photochemical efficiency of PSⅡ,ΦPSⅡ)和非光化学淬灭(Non?photochemical quenching,NPQ)的日变化特征,并结合增强回归树等统计方法,定量化环境因子对其影响,最后探讨了荧光参数与总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)和光能利用率(Light use efficiency,LUE)的关系。结果表明,ΦPSⅡ日变化总体上呈现“U型”,早晚高午间低,而NPQ先升后降,午间达到峰值,与ΦPSⅡ的日变化显著负相关。研究发现,光照是影响亚热带人工针叶林ΦPSⅡ日变化最主要的环境因子,ΦPSⅡ随着光合有效辐射(Photosynthetically active radiation,PAR)的升高而降低,PAR对湿地松和马尾松叶片ΦPSⅡ的相对贡献率分别为83.0%和51.1%。PAR对湿地松叶片NPQ日变化的相对贡献率也最高(77.2%),但马尾松的NPQ主要受叶片温度(Leaf temperature,Tleaf)的影响(59.6%)。此外,GPP与ΦPSⅡ显著负相关,而与NPQ有显著的正相关关系。LUE随着ΦPSⅡ增长,但存在ΦPSⅡ高而LUE低的情况,LUE与NPQ显著负相关,热耗散的比例越高,光能利用效率也相应降低。展开更多
地表接受的太阳辐射中散射辐射的改变是影响森林生态系统光能利用率(Light Use Efficiency,LUE)的重要因素。以千烟洲亚热带人工针叶林为研究对象,利用30 min通量和常规气象观测数据,以晴空指数(kt)和地表接受的散射辐射(S_f)占太阳总辐...地表接受的太阳辐射中散射辐射的改变是影响森林生态系统光能利用率(Light Use Efficiency,LUE)的重要因素。以千烟洲亚热带人工针叶林为研究对象,利用30 min通量和常规气象观测数据,以晴空指数(kt)和地表接受的散射辐射(S_f)占太阳总辐射(S_0)的比值(S_f/S_0)为指标,分析了2003—2012年生长旺季(6—8月)散射辐射变化对千烟洲亚热带人工针叶林光能利用率的影响,并利用改进的光响应曲线模型分析了散射辐射变化对植被光合特性的影响。研究结果表明:2003—2012年生长旺季中,kt在0.6—0.7范围内的LUE比kt在0.4—0.5范围内的LUE平均减少了44.66%;S_f/S_0在70%—85%之间的LUE比S_f/S_0在55%—70%之间的LUE平均提高了22.24%。由此可以看出,与晴朗天空相比,多云及气溶胶增加导致的散射辐射增加可使该生态系统的LUE提高。并且,未受到高温干旱影响的2005、2006、2008、2009、2010及2012年散射辐射下该生态系统的初始量子效率αf比直接辐射下的αr平均增加了0.63 g CO2/mol;而10年间所有年份散射辐射下的光饱和时的潜在最大光合作用速率比直接辐射下平均提高了0.81 mg CO_2m^(-2)s^(-1),说明散射辐射可使该生态系统植被光合能力提高。展开更多
文摘叶绿素荧光技术能够快速、灵敏、无损地测定植物光合功能对环境变化的响应,已成为当前植物光合能力测定的重要技术手段之一,但是探讨亚热带森林叶绿素荧光参数在不同季节日变化特征受环境因子影响的研究较少,更缺乏与植被生产力关系的研究。以亚热带人工针叶林为研究对象,利用2016年叶绿素荧光测量和涡度相关通量观测数据,分析了不同季节湿地松和马尾松叶片荧光参数实际光化学效率(Photochemical efficiency of PSⅡ,ΦPSⅡ)和非光化学淬灭(Non?photochemical quenching,NPQ)的日变化特征,并结合增强回归树等统计方法,定量化环境因子对其影响,最后探讨了荧光参数与总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)和光能利用率(Light use efficiency,LUE)的关系。结果表明,ΦPSⅡ日变化总体上呈现“U型”,早晚高午间低,而NPQ先升后降,午间达到峰值,与ΦPSⅡ的日变化显著负相关。研究发现,光照是影响亚热带人工针叶林ΦPSⅡ日变化最主要的环境因子,ΦPSⅡ随着光合有效辐射(Photosynthetically active radiation,PAR)的升高而降低,PAR对湿地松和马尾松叶片ΦPSⅡ的相对贡献率分别为83.0%和51.1%。PAR对湿地松叶片NPQ日变化的相对贡献率也最高(77.2%),但马尾松的NPQ主要受叶片温度(Leaf temperature,Tleaf)的影响(59.6%)。此外,GPP与ΦPSⅡ显著负相关,而与NPQ有显著的正相关关系。LUE随着ΦPSⅡ增长,但存在ΦPSⅡ高而LUE低的情况,LUE与NPQ显著负相关,热耗散的比例越高,光能利用效率也相应降低。
文摘地表接受的太阳辐射中散射辐射的改变是影响森林生态系统光能利用率(Light Use Efficiency,LUE)的重要因素。以千烟洲亚热带人工针叶林为研究对象,利用30 min通量和常规气象观测数据,以晴空指数(kt)和地表接受的散射辐射(S_f)占太阳总辐射(S_0)的比值(S_f/S_0)为指标,分析了2003—2012年生长旺季(6—8月)散射辐射变化对千烟洲亚热带人工针叶林光能利用率的影响,并利用改进的光响应曲线模型分析了散射辐射变化对植被光合特性的影响。研究结果表明:2003—2012年生长旺季中,kt在0.6—0.7范围内的LUE比kt在0.4—0.5范围内的LUE平均减少了44.66%;S_f/S_0在70%—85%之间的LUE比S_f/S_0在55%—70%之间的LUE平均提高了22.24%。由此可以看出,与晴朗天空相比,多云及气溶胶增加导致的散射辐射增加可使该生态系统的LUE提高。并且,未受到高温干旱影响的2005、2006、2008、2009、2010及2012年散射辐射下该生态系统的初始量子效率αf比直接辐射下的αr平均增加了0.63 g CO2/mol;而10年间所有年份散射辐射下的光饱和时的潜在最大光合作用速率比直接辐射下平均提高了0.81 mg CO_2m^(-2)s^(-1),说明散射辐射可使该生态系统植被光合能力提高。
文摘为使光能利用率模型在亚热带常绿针叶林区得到更好的应用,以江西省太和县千烟洲为例,利用2003—2005年卫星遥感数据(GLASS LAI叶面积指数产品数据集、MODIS地表反射率产品数据集(MOD09A1)和MODIS GPP产品(MOD17A2))及中国陆地生态系统通量研究网络(ChinaFLUX)千烟洲常绿针叶林的通量观测数据,对13种不同光能利用率模型中的光合有效辐射吸收比率(Fraction of absorbed photosynthetically active radiation,FPAR)、7种水分限制因子(f_(θ))和3种温度限制因子(f_(t))进行模型重组,通过对比通量站观测值与273种模型组合的估算值的决定系数及均方根误差(RMSE)得到更优的模型组合。同时使用该优化模型进行总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)估算,并进行敏感性分析。结果表明,优化所得到的优选模型组合:用EVI表示的光合有效辐射吸收比率FPAR_(EVI)、3PG模型中的水分影响因子f_(θ-3PG)、TEM模型中的温度影响因子f_(t-TEM)(R^(2)=0.86,RMSE=0.47μmol/(m^(2)·s))的模拟效果最好。优化模型的GPP模拟值均优于MODIS陆地四级标准数据产品(MOD17A2)。敏感性分析结果表明,最大光量子效率α_(max)、增强型植被指数(Enhanced vegetation index,EVI)和光合有效辐射(Photosynthetically active radiation,PAR)为模型的直接线性变量,对模型输出结果影响最大,其他参数敏感性由大到小排序依次为:光合最低温度T_(min)、光合最适温度T_(opt)、月均温度T、光合最高温度T_(max)。因此,本文的优化模型具有较强的实用意义,对进一步提高GPP估算精度具有重要意义。
