华北平原农业物候动态对地表生物物理过程的影响机理与模拟研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41801020
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0102.水文学和气候学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The surface characteristic is an important driver of climate change by influencing surface biophysical process. As an important surface feature of farmland ecosystem, agricultural phenology had changed significantly in the context of climate change and human intervention, and imposed great influence on surface energy and water budget and climate at regional scale and in specific period. However, there is a lack of systematic research on the key influence periods and influence mechanism of agricultural phenology dynamics on the surface biophysical process. This project keeps up the core research direction of applicant, relies on the research advantage and data accumulation of research group and institute, takes winter wheat and maize in North China Plain as research objects, using SiBcrop model driven by observation data and remote sensing data to study: (1) Phenology dynamics and phenology change scenarios in winter wheat – maize double cropping system and maize single cropping system. (2) The influence mechanism and critical influence periods of phenology dynamic on the surface biophysical process. (3) The quantitative contributions of surface energy distribution and surface albedo mechanisms to canopy temperature in the phenology change process. The results of the study is helpful to boost the understanding of the impact mechanism of agricultural phenology dynamic on surface biophysical process, to improve research of land surface process and model simulation in farmland ecosystem, and to provide decision basis and theoretical guidance for mitigation of regional climate change and security of water resource.
地表特征影响地表生物物理过程是气候变化的重要驱动力之一。作为农田生态系统的重要地表特征,农业物候在气候变化和人为活动干预下发生了显著的变化,对区域尺度、特定时期内的地表水热平衡和气候产生了重要影响。但是,农业物候动态对地表生物物理过程的关键影响期和影响机制等问题缺乏系统深入的研究。本项目延续申请者的核心研究方向,延伸农业物候的研究结果,以华北平原的冬小麦和玉米为研究对象,结合站点和遥感数据并驱动SiBcrop模拟的方法研究:(1) 冬小麦-玉米二熟制系统和玉米一熟制系统发生的物候变化及物候变化情景;(2) 物候变化对地表生物物理过程的影响机理及关键影响期;(3) 物候变化过程中地表能量分配和地表反照率机制对冠层温度的相对贡献。研究结果有助于增强农业物候动态对地表生物物理过程影响机制的理解,提升农田生态系统中陆面过程及模型模拟的研究,为缓解区域气候变化及水资源安全提供决策依据和理论指导。

结项摘要

农业物候在气候变化和人为活动干预下发生了显著的变化,对区域尺度、特定时期内的地表水热平衡和气候产生了重要影响。本项目以华北平原的冬小麦和玉米的物候动态为依据,分别构建不同的情景,基于校准好的SiBcrop模型展开模拟,获得的研究结果有助于增强农业物候动态对地表生物物理过程影响机制的理解。选择华北平原具有冬小麦和玉米物候期完整观测记录的10个站点开展研究,站点之间播种期和收获期的变化趋势有提前和推迟等不同趋势,气候变化和农田管理发挥了重要作用。利用通量观测数据将模型成功应用于华北平原冬小麦-玉米轮作系统,模拟的叶面积指数、潜热、显热的均方根误差是0.58 m2 m-2, 16.97 W m-2, 13.69 W m-2。冬小麦构建了早播种和晚播种等两种情景,情景之间叶面积指数和冠层温度具有显著差异的时期发生在间种期、休眠期和间获期;休眠期的冠层温度差异在0.05℃,早播种情景具有较低反照率主导的增温效应为主;生长期的冠层温度差异在0.2℃,早播种情景具有较强潜热分配比例主导的冷却效应为主;播种期气候效应的空间分布特征,北方在休眠期更加显著,南方在生长期更加明显。玉米构建了春玉米、夏玉米、潜在玉米等三种情景,模拟情景之间叶面积指数差异为±2.5 m2 m-2;冠层温度差异为±0.5℃;地表反照率和能量分配是决定情景之间冠层温度差异的决定因素,播种期推迟,以反照率升高的降温效应为主;生长期延长,以潜热分配增多的降温效应为主;推迟播种期并延长生长期具有较低的增温可能性。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of reclamation and natural changes on coastal wetlands bordering China's Yellow Sea from 1984 to 2015
1984-2015年围垦和自然变化对中国黄海沿岸湿地的影响
  • DOI:
    10.1002/ldr.3322
  • 发表时间:
    2019-07-04
  • 期刊:
    LAND DEGRADATION & DEVELOPMENT
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Chen, Ying;Dong, Jinwei;Liu, Fengshan
  • 通讯作者:
    Liu, Fengshan
Calibration and validation of SiBcrop Model for simulating LAI and surface heat fluxes of winter wheat in the North China Plain
模拟华北平原冬小麦LAI和地表热通量的SiBcrop模型校准与验证
  • DOI:
    10.1016/s2095-3119(20)63178-1
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Journal of Integrative Agriculture
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Chen Ying;Liu Feng-shan;Tao Fu-lu;Ge Quan-sheng;Jiang Min;Wang Meng;Zhao Feng-hua
  • 通讯作者:
    Zhao Feng-hua
Divergent climate feedbacks on winter wheat growing and dormancy periods as affected by sowing date in the North China Plain
华北平原播种期对冬小麦生长和休眠期的气候反馈差异
  • DOI:
    10.5194/bg-18-2275-2021
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Biogeosciences
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Liu Fengshan;Chen Ying;Bai Nini;Xiao Dengpan;Bai Huizi;Tao Fulu;Ge Quansheng
  • 通讯作者:
    Ge Quansheng
华北平原玉米播种期和品种变化对冠层温度的影响及地表生物物理机理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地理科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘凤山;葛全胜;陶福禄;蔡杨星;卜建超;白妮妮
  • 通讯作者:
    白妮妮
Modeling crop growth and land surface energy fluxes in wheat-maize double cropping system in the North China Plain
华北平原小麦-玉米双熟制作物生长和地表能量通量模拟
  • DOI:
    10.1007/s00704-020-03353-7
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Theoretical and Applied Climatology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Liu Fengshan;Chen Ying;Xiao Dengpan;Bai Huizi;Tao Fulu;Ge Quansheng
  • 通讯作者:
    Ge Quansheng

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其他文献

农业物候动态对地表生物物理过程及气候的反馈研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘凤山;陈莹;史文娇;张帅;陶福禄;葛全胜
  • 通讯作者:
    葛全胜
改进小波阈值函数的语音增强算法研究
  • DOI:
    10.16798/j.issn.1003-0530.2016.02.011
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    信号处理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘凤山;吕钊;张超;吴小培
  • 通讯作者:
    吴小培
基于变换光学有限差分探地雷达数值模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李静;刘津杰;曾昭发;刘凤山
  • 通讯作者:
    刘凤山
基于二维激光诱导炽光法的棉籽油扩散火焰碳烟生成特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    北京理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何旭;张志鹏;吴昊;高永利;花阳;刘凤山;李向荣;刘福水
  • 通讯作者:
    刘福水
加氢对扩散火焰中烟黑生成与NOx排放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程热物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    9. 艾育华;*孔文俊;王宝瑞;刘凤山
  • 通讯作者:
    刘凤山

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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