查天山
- 作品数：68 被引量：388H指数：13
- 供职机构：北京林业大学水土保持学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：农业科学生物学环境科学与工程天文地球更多>>
- 用于碳通量长时间缺失值插补的深度学习模型ARformer
- 2024年
- 为提高净生态系统交换量(net ecosystem exchange,NEE)在长期缺失下的插补精度,为地球碳循环的后续研究提供关键数据,该研究提出了一种用于NEE长时间缺失值插补的模型Adapter-Reverseformer(ARformer)。首先,为了更好地捕捉NEE数据的时序特征,重新设计和优化了层归一化(layer normalization)、前馈网络(feed-forward network)和自注意力(self-attention)3个模块的功能,模型能够使用更长的回望窗口,从更长的时间序列中捕获时序特征;其次,设计了特征融合模块Attention-MLP,以拟合NEE与环境因子的即时响应关系,提高模型在不同土地利用类型NEE数据上的插补精度。在全球长期通量观测网络(FLUXNET)65个站点、10种土地利用类型的数据上进行试验,结果显示,ARformer模型的R^(2)在0.762~0.913之间,均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均绝对误差(mean absolute error,MAE)和偏差(bias)在0.668~2.724、0.410~1.751和−0.024~0.067μmol/(m^(2)·s)之间。在不同缺失长度和土地利用类型下插补精度均高于边际分布采样法(marginal distribution sampling,MDS)、随机森林(random forest,RF)、DLinear、PatchTST和iTransformer。该研究结果可为NEE数据在长时间缺失场景下的插补提供参考。
- 齐建东吴鹏吴鹏
- 关键词：碳通量
- 沙蒿(Artemisia ordosica)叶面积指数的测定及模拟被引量：6
- 2014年
- 对宁夏盐池典型沙生灌木沙蒿(Artemisia ordosica)生长季内叶面积指数(leaf area index,LAI)的动态进行了直接法(异速生长方程法)与间接法(Li-2000冠层分析仪法)相结合的定期观测,探索了利用直接法对间接法测得的有效叶面积指数(effective leaf area index,LAI e)进行校准的方法;并揭示了沙蒿真实叶面积指数(actual leaf area index,LAI a)与积温、光合有效辐射反射率(ρp)与短波辐射反射率(ρs)比值(ρp/ρs)的关系。结果表明:双变量(株高、冠幅)异速生长方程对单株叶面积的拟合优度高于单变量(冠幅)方程,且7、8月拟合优度最高;LAI e与LAI a随时间均呈单峰型变化,7月初到9月中旬为冠层生长的稳定期,LAI e和LAI a稳定期均值分别为1.15和0.31 m2·m-2;整个生长季内,LAI e>LAI a,以8月底为分隔点,LAI e与LAI a呈现不同的线性关系;LAI e与LAI a的季节动态不受当年土壤含水量和降水量变化的影响;LAI a处于上升期和稳定期时,随积温呈明显的先上升后稳定的变化;LAI a随ρp/ρs的增大呈指数下降变化。研究结果将增进对沙蒿群落LAI动态及其机制的了解,为快速、准确地获取LAI提供方法参考,为遥感反演和生态系统建模提供数据支持。
- 唐思凌贾昕郭建斌陈志豪查天山秦树高杨林
- 关键词：叶面积指数积温
- 毛乌素沙地沙丘不同固定阶段黑沙蒿叶性状特征被引量：9
- 2022年
- 半干旱地区沙丘固定过程中的植物叶性状的动态研究对于揭示该地区沙生植物对环境变化的生态适应策略具有重要意义。该研究选择毛乌素沙地沙丘4个不同固定阶段(半固定沙丘、固定沙丘、土壤结皮固定沙丘和草本植物固定沙丘)典型沙生植物黑沙蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,通过相关性分析、主成分分析及相似性分析等方法对黑沙蒿叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)和最大净光合速率(A_(max))等11个叶性状进行分析,探明黑沙蒿叶性状随沙丘逐渐固定的变化规律及叶性状间相互关系。主要结果有:(1)黑沙蒿LA和A_(max)在半固定沙丘阶段显著高于其他3个阶段;叶碳含量随沙丘逐渐固定呈现先显著升高后略下降的变化趋势;叶磷含量在半固定沙丘和土壤结皮固定沙丘阶段显著高于其余2个阶段,且在半固定沙丘阶段最高。这些叶性状的变化表明在半固定沙丘阶段黑沙蒿倾向于增强光合作用来提高生存能力。(2)在不同阶段,与植物光合能力相关的LA、SLA分别同反映物理防御结构的LDMC、叶组织密度间存在显著或极显著负相关关系。表明植物为适应环境,对叶片光合能力的投资会随物理防御结构投资的增加而降低。这也表明了植物在生长繁殖和增强防御能力之间存在一种“此消彼长”的权衡关系。(3)综合沙丘的4个固定阶段,与植物营养相关的叶化学性状同形态、生理性状间均存在显著相关关系;且随沙丘逐渐固定,黑沙蒿在资源权衡策略上存在从“快速投资-收益型”向“缓慢投资-收益型”变化的趋势。该研究结果进一步证实了沙生植物可通过叶性状与叶性状间相互关系优化其资源权衡策略,以此来适应环境变化。
- 代远萌李满乐徐铭泽田赟赵洪贤高圣杰郝少荣刘鹏贾昕刘鹏
- 关键词：叶性状黑沙蒿
- “雨课堂+对分课堂”在“经济地理学”课程教学中的应用
- 2024年
- 随着信息技术的迅速发展,教学与信息技术的全面融合成为未来教学方式的主流。传统教学方式融合信息技术的优势,不仅是对教学信息化实践的有益尝试,也对提升课程教学质量尤为重要。“经济地理学”是地理学科的基础课程,具有较强的综合性与应用性。雨课堂是信息化的智慧型线上教学工具,对分课堂融合了讲授、吸收与讨论环节,是一种创新型教学方式。将基于雨课堂的对分课堂引入“经济地理学”课程线上教学实践,提出了“雨课堂+对分课堂”的教学过程设计,并采用问卷调查的方式对其应用效果进行了评价。应用实践表明,“雨课堂+对分课堂”的教学方式增加了线上师生互动,增强了学生课程学习热情,提升了线上课程教学的学习效果,是教学信息化实践的有益尝试。
- 刘鹏查天山贾昕田赟佘维维
- 关键词：经济地理学
- 城市绿地冠层导度季节变化及其环境调控被引量：4
- 2020年
- 冠层导度(canopy conductance,gc)是生态系统对环境响应的敏感性指标,探讨冠层导度对环境因素的响应模式对了解生态系统生产力的变化模式至关重要。城市绿地作为人为设计的复合生态系统,其冠层导度变化规律及其对环境因子的响应亟待明确。基于涡度相关方法,本研究调查了北京奥林匹克森林公园2012-2016年连续5年的冠层导度的季节动态变化及其对空气温度(Ta)、光合有效辐射(PAR)、饱和水汽压差(VPD)以及土壤含水量(VWC)等环境因子的响应,利用统计回归方法分析了环境因子对冠层导度的影响,最后分析了冠层导度对总生态系统生产力(GEP)的影响。结果表明:2012-2016年的冠层导度依次为3.97、3.28、2.13、3.95和5.07 mm·s^-1,5年平均值为3.69±1.99 mm·s^-1;季节变化表现为从4月开始逐渐升高,在7、8月达到最大值后逐渐降低;在季节尺度上,VWC和Ta是影响冠层导度的主要环境因子,冠层导度随它们的增加而增大;而PAR和VPD对冠层导度的影响存在年际间的差异;5年间,GEP随着冠层导度的升高显著增大;城市绿地中,季节尺度上土壤水分的增加和气温的升高显著增加冠层导度,从而促进GEP。
- 白玉洁朱媛君马景永刘鹏杨睿智李成查天山
- 关键词：城市绿地
- 北京百花山华北落叶松群落主要木本植物的叶性状变异及适应策略被引量：7
- 2023年
- 【目的】探讨华北落叶松群落叶性状间的权衡及叶化学性状、结构性状与光合性状间的关系,为林业经营管理优化造林树种的选择和配置提供科学支撑。【方法】以北京百花山落叶松群落木本植物包括优势种华北落叶松、3种落叶阔叶乔木(白蜡、黄檗和五角枫)、2种灌木(胡枝子和绣线菊)为研究对象,于2021年7—8月测定分析叶片的8个光合性状:最大净光合速率(P_(nmax))、饱和光强(I_(sat))、暗呼吸速率(R_(d))、饱和胞间CO_(2)浓度(C_(isat))、最大羧化速率(V_(cmax))、最大电子传递速率(J_(max))、水分利用效率(WUE)和光合氮利用效率(PNUE),2个化学性状:碳氮比(C∶N)、氮磷比(N∶P),3个结构性状:叶厚(LT)、比叶面积(SLA)、叶组织密度(LTD)。利用单因素方差分析、斯皮尔曼相关性分析、主成分分析和线性回归等方法,分析叶性状之间的权衡及化学性状和结构性状对光合性状的影响。【结果】1)种间变异最大的性状为PNUE和SLA,其为反映光合速率和获取光能的主要性状,变异系数分别为60.88%和56.8%,说明该群落植物更多的是对光资源的竞争。2)灌木为增加群落垂直结构上的光获取能力,通常具有更大的SLA。同时,灌木叶片的N:P为21.10,高于乔木(14.58),证明位于林分垂直结构下层的灌木为获取更多的光以维持自身生长发育,会将更多的氮分配到叶片中。3)阔叶乔木叶C∶N、N∶P和SLA分别为18.19、16.04和193.77 cm^(2)·g^(-1),针叶乔木的对应指标分别为39.6、10.2和82.2 cm^(2)·g^(-1),针叶乔木具有较大的C∶N和较低的N∶P、SLA,说明针叶乔木更倾向于构建叶片的防御组织,对胁迫具有更强抵抗能力,但光的截获能力和利用率较低。4)华北落叶松在叶经济谱中倾向于“缓慢投资-收益”型,2种灌木更倾向于“快速投资-收益”型。华北落叶松具有较高的WUE和较低的PNUE,2个叶性状之间存在明显的权衡关系。5)�
- 刘新月王立平刘春和孙艳丽魏晓帅徐铭泽韩聪田赟贾昕贾昕
- 关键词：化学性状光合性状光响应曲线
- 北京山区大果榆树干液流的季节与昼夜环境调控被引量：2
- 2023年
- 【目的】探究水源涵养树种树干液流在不同时间尺度的环境调控机制和蒸腾,以提高森林生态系统水源涵养功能评估的准确性,为森林可持续性经营管理提供科学支持。【方法】以北京松山地区乡土树种大果榆为研究对象,2019年和2020年生长季,采用热扩散技术法连续原位观测其树干液流,并同步观测相关环境变量,采用线性和非线性回归法分析树干液流速率(J_(s))对环境的响应。【结果】连续2年生长季内大果榆单位地面面积蒸腾累计分别为334和252 mm,平均每天分别为1.82和1.37 mm。生长期J_(s)变化主要由短波辐射(R_(s))、空气温度(T_(a))、饱和水汽压差(VPD)等环境因子综合调控,J_(s)与R_(s)、T_(a)和VPD均呈显著正线性相关关系,决定系数R2分别为0.93、0.88和0.89,VPD对J_(s)的调控存在阈值(0.9 kPa)。R_(s)、T_(a)和VPD与冠层气孔导度(g_(s))之间存在显著相关关系。昼夜尺度上,J_(s)主要受R_(s)控制,J_(s)日变化滞后R_(s)。【结论】季节与昼夜尺度上J_(s)的调控因子存在一定差异,其环境调控主要通过调节冠层气孔导度进而影响植物树干液流。树干液流对环境因子的敏感性差异及二者日变化的时滞效应能够充分反映出大果榆的耐旱性和环境适应性。
- 张凯孙艳丽隗骥超范雅倩韩小雪李林魏晓帅李鑫豪刘鹏查天山
- 关键词：树干液流环境变量冠层气孔导度时滞
- 季节尺度毛乌素沙地黑沙蒿的叶片性状网络特征及驱动因素
- 2024年
- 明晰植物性状的网络特征是功能生态学的研究热点,目前对于季节尺度植物的性状网络(PTN)以及驱动因素的认识仍十分有限。该研究采用LI-6400便携式光合仪定期测量了黑沙蒿(Artemisia ordosica)生长季(5–9月)叶片光响应、CO_(2)响应曲线及关键的叶片结构性状和生化性状指标,探究25个叶性状间的相关性及其PTN特征。结果显示:季节尺度,叶性状间存在显著的相关关系,最紧密的性状耦合关系发生在光合生理性状间,共有67对生理-生理性状组合显著相关。PTN边密度、直径、平均路径长度和模块度分别为0.58、3、1.51和0.08,叶组织密度、单位面积叶氮含量和蒸腾速率的介数相对较高,是PTN中的“桥梁”。PTN并没有绝对的中心性状,生理性状整体表现出了较高的度、特征向量中心度和聚类系数,表明该PTN由生理性状共同主导。进一步的分析结果表明:季节尺度25个叶性状可以被压缩为两大类性状维度,一类是受空气温度和土壤水分调控的性状,一类是受光合有效辐射调控的性状。研究结果强调,在评估不同性状功能组对气候波动的潜在反应时,需要区分环境因素对不同性状的影响程度。如果将植物性状对环境的季节反应纳入一个统一的范式,将会错误地评估植物的性状适应性结果。
- 徐铭泽赵洪贤李成李满乐田赟刘鹏查天山
- 关键词：黑沙蒿性状变异
- 油蒿(Artemisia ordosica)光系统Ⅱ光化学效率对去除降雨的响应被引量：13
- 2017年
- 认识植物生理特征对极端干旱的响应有助于理解和预测气候变化对生态系统过程的影响。通过对叶绿素荧光连续监测,研究了油蒿(Artemisia ordosica)光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和非光化学淬灭(NPQ)对去除降雨的响应,旨在探讨干旱环境下PSⅡ的光保护机制。结果表明:油蒿叶片ΦPSⅡ和NPQ受光合有效辐射影响呈现出明显的日变化。与对照相比,去除降雨条件下ΦPSⅡ降低、NPQ升高。去除降雨降低了ΦPSⅡ对环境因子的敏感性,提高了NPQ对环境因子的敏感性。去除降雨条件下F_v/F_m的降低是由于PSⅡ反应中心的可逆性失活。这些结果表明极端干旱影响油蒿PSⅡ光化学效率;油蒿通过增加非辐射热耗散来抵抗干旱胁迫。
- 张明艳贾昕查天山秦树高吴雅娟任才
- 关键词：叶绿素荧光降雨干旱半干旱区
- 基于液流和叶片水势测定的沙柳水分利用特征分析被引量：3
- 2019年
- 【目的】干旱半干旱区植物的水分传输过程依赖于一套有效的调控机制,研究典型沙生植物对土壤干旱的响应机制有助于预测未来气候条件下荒漠生态系统的结构和功能变化。【方法】采用包裹式茎流仪于2017年5-10月对毛乌素沙地沙柳液流进行长期连续观测,期间选择天气晴朗的19 d测得黎明前叶水势与正午叶水势,同步连续监测林冠上方太阳辐射、气温、空气相对湿度与土壤含水量。【结果】(1)短期内土壤水势与枝条液流具有较好的相关性(5-6月、7-9月),整个生长季内液流密度与土壤叶片水势差(ΨL-ΨS)呈正相关。(2)叶片水势(ΨL)、大气水汽压亏缺(VPD)均对叶片蒸腾速率(EL)有调控作用,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。VPD对EL调控阈值为1.9 kPa,ΨL对EL调控阈值为-3.7 MPa。VPD对叶片导度(g L)有显著调控作用,调控阈值为0.9 kPa,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。(3)沙柳木质部栓塞脆弱性曲线呈"r"形,引起枝条50%导水率损失的压力值(P50)为0.73 MPa。(4)整体上看,正午木质部传导度(Ks)与正午叶片传导度(g L)是正相关的。K_s与黎明前叶水势(ΨS)呈现正相关关系,而g L受VPD影响较大导致其与Ψ_S相关性弱。g_L与K_s对于土壤干旱(Ψ_S降低)的相对敏感性(?)为1.035。【结论】以上结果表明,随着水分胁迫加重,木质部在水势较高时便通过降低导水率来减少水分丧失,木质部栓塞到一定程度也不关闭气孔,而是能保持一定的气孔开度。这些适应策略在一定程度上反映了沙柳最大化蒸腾和同化速率的一种机制,对正确认识干旱地区沙柳的水分利用特征有明显的理论意义,为深入研究沙柳的水力限制补偿机理奠定基础。
- 杨睿智马景永梁椿烜田赟贾昕贾昕
- 关键词：茎流蒸腾叶水势
