亚热带常绿阔叶林叶绿素荧光垂直分层及其与碳通量关联机制的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41871342
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    57.5万
  • 负责人：
    王绍强
  • 依托单位：
    中国科学院地理科学与资源研究所
  • 学科分类：
    D0113.遥感科学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Chlorophyll fluorescence is directly related to the photosynthesis of plants, so it is an important monitoring index of vegetation growth status and ecological functions. Sun-induced chlorophyll fluorescence (SIF) has become a new trend in the development of simultaneous observation of carbon flux and hyperspectral observations. However, it’s still unclear to what extent the vertical heterogeneity of vegetation structures and attributes and the reabsorption of chlorophyll fluorescence affect on the mechanism of fluorescence and photosynthesis association in subtropical forests with complex structures. In this study, we will carry out vertical stratified observations of SIF in a subtropical evergreen broad-leaved forest in Dinghushan, to analyze the dynamic changes of SIF overstory and understory of the forest. Besides, the fluorescence-photosynthetic model will be optimized and improved, to elucidate the effects of the vertical heterogeneity of vegetation structures (e.g. Leaf Area Index, Mean Leaf Angle) and biochemical components (e.g. Leaf pigment concentration and Leaf water content) on forest overstory and understory fluorescence and its association with photosynthesis. We hope to reveal the association mechanism and layered contribution of vegetation fluorescence and carbon-water fluxes in subtropical evergreen broad-leaved forests, thus providing important technical methods and theories for monitoring the response and feedback of subtropical forest vegetation to climate change.
叶绿素荧光与植物光合作用直接相关，是植被生长状况和生态功能的重要监测指标，成为当前碳通量与高光谱同步观测研究发展的新趋势。然而在结构复杂的亚热带森林，植被结构和属性的垂直异质性以及叶绿素荧光的重吸收过程，对于叶绿素荧光和光合作用关联机制的影响尚不明确。本研究以鼎湖山亚热带常绿阔叶林为研究对象，开展日光诱导叶绿素荧光的垂直分层观测，分析亚热带常绿阔叶林林冠和林下SIF的动态变化特征，优化和改进荧光-光合耦合模型，阐明植被结构(叶面积指数、平均叶倾角等)和生化组分(叶片色素浓度、含水量等)的垂直异质性对林冠和林下荧光以及光合作用的影响，揭示亚热带常绿阔叶林植被荧光与碳水通量的关联机制和分层贡献，为监测亚热带森林植被对气候变化的响应提供重要的技术方法和理论支持。

结项摘要

日光诱导叶绿素荧光（SIF）作为监测植被光合作用的新手段，已逐渐被广泛用于监测植被对气候变化的响应和陆地生态系统碳循环研究。然而，植被冠层结构和叶片生化属性对植被冠层内重吸收和多次散射的作用给叶绿素荧光的垂直分布特性及其与碳水通量的关系带来的影响仍缺乏深入研究。本研究以鼎湖山亚热带常绿林为研究对象，（1）研发并搭建了植被日光诱导叶绿素荧光垂直分层观测系统，基于长期同步连续的植被垂直分层高光谱观测，反演了冠层顶和林下的SIF数据，构建了亚热带常绿林垂直分层SIF数据库，分析了亚热带常绿林垂直分层SIF的动态变化特征，阐明了冠层顶和林下SIF的环境调控因子；（2）基于分层观测数据和辐射传输过程模型，阐明了亚热带常绿林植被生化组分和冠层结构的垂直异质性对SIF分层特性的影响，量化了林下SIF对冠层顶SIF的影响，评价了总发射SIF和冠层顶SIF对总初级生产力（GPP）表征能力的差异，强调了林下SIF对GPP估算的重要性；（3）结合碳水通量观测数据，分析了亚热带常绿林SIF与GPP的关联机制，并利用SIF对光合作用和蒸腾作用关键参数（Vcmax和gs）的约束，提高了基于SIF对碳水通量（GPP和ET）的估算方法的精度。本研究开展的亚热带常绿林叶绿素荧光垂直分层及其与碳通量关联机制的研究，揭示了亚热带常绿林植被垂直异质性对叶绿素荧光及其与光合作用关系的影响，为开展大尺度日光诱导叶绿素荧光应用于植被生产力和生态系统碳水通量监测方面提供理论和方法支撑。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Comparative Analysis on the Estimation of Diurnal Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence Dynamics for a Subtropical Evergreen Coniferous Forest
亚热带常绿针叶林日光诱导叶绿素荧光动态估算的比较分析
  • DOI：
    10.3390/rs13163143
  • 发表时间：
    2021-08-01
  • 期刊：
    REMOTE SENSING
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Chen, Jinghua;Wang, Shaoqiang;Wang, Zhaosheng
  • 通讯作者：
    Wang, Zhaosheng
Reflectance and chlorophyll fluorescence-based retrieval of photosynthetic parameters improves the estimation of subtropical forest productivity
基于反射率和叶绿素荧光的光合参数反演改进了亚热带森林生产力的估计
  • DOI：
    10.1016/j.ecolind.2021.108133
  • 发表时间：
    2021-08-25
  • 期刊：
    ECOLOGICAL INDICATORS
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Amir, Muhammad;Chen, Jinghua;Wang, Zhaosheng
  • 通讯作者：
    Wang, Zhaosheng
Relationship between Light Use Eciency and Photochemical Reflectance Index Corrected Using a BRDF Model at a Subtropical Mixed Forest
亚热带混交林光利用效率与光化学反射率指数关系的BRDF模型修正
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Remote Sensing
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Li Ma;Shaoqiang Wang;Jinghua Chen;Bin Chen;Leiming Zhang;Lixia Ma;Muhammad Amir;Leigang Sun;Guoyi Zhou;Ze Meng
  • 通讯作者：
    Ze Meng
Analysis on the relationship between sun-induced chlorophyll fluorescence and gross primary productivity of winter wheat in northern China
北方冬小麦日照叶绿素荧光与总初级生产力关系分析
  • DOI：
    10.1016/j.ecolind.2022.108905
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Ecological Indicators
  • 影响因子：
    6.9
  • 作者：
    Li Ma;Leigang Sun;Shaoqiang Wang;Jinghua Chen;Bin Chen;Kai Zhu;Muhammad Amir;Xiaobo Wang;Yuanyuan Liu;Pengyuan Wang;Junbang Wang;Mei Huang;Zhaosheng Wang
  • 通讯作者：
    Zhaosheng Wang
Evaluation of Clumping Effects on the Estimation of Global Terrestrial Evapotranspiration
丛集效应对全球陆地蒸散量估算的影响评估
  • DOI：
    10.3390/rs13204075
  • 发表时间：
    2021-10-01
  • 期刊：
    REMOTE SENSING
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Chen, Bin;Lu, Xuehe;Wang, Xiaobo
  • 通讯作者：
    Wang, Xiaobo

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其他文献

基于EO-1 Hyperion的中国典型森林冠层高光谱特征分析
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  • 发表时间：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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1901~2010年中国森林碳收支动态:林龄的重要性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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    --
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  • 通讯作者：
    戴铭
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  • 发表时间：
    2019
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  • 通讯作者：
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生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征
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  • 通讯作者：
    王绍强
空间分辨率对总初级生产力模拟结果差异的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    地理研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王苗苗;周蕾;王绍强;汪小钦;孙雷刚
  • 通讯作者：
    孙雷刚

其他文献

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王绍强的其他基金

基于光谱观测的亚热带人工针叶林叶绿素荧光与光合作用能力关系的研究
  • 批准号：
    41571192
  • 批准年份：
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  • 资助金额：
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基于碳通量诊断模型的鄱阳湖流域人工针叶林碳收支研究
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  • 批准年份：
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  • 资助金额：
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    面上项目
基于生态化学计量学的典型森林生态系统碳氮磷平衡研究
  • 批准号：
    30670312
  • 批准年份：
    2006
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  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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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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