机载LiDAR和高光谱融合实现普洱山区树种分类

[目的]通过机载遥感影像对普洱山区进行植被分类研究,为山区森林经营规划与可持续经营方案的制图提供高效应用途径。[方法]将2014年4月航拍的机载AISA Eagle II高光谱和Li DAR同步数据融合,利用点云数据提取的数字冠层高度模型(CHM)得到树种的垂直结构信息,结合经过主成分分析(PCA)的高光谱降维影像,选用支持向量机(SVM)分类器进行分类。[结果]普洱市万掌山实验区主要树种分为思茅松、西南桦、刺栲、木荷等。融合影像数据分类的总体精度和Kappa系数分别为80.54%、0.78,比单一高光谱影像数据分类精度分别提高6.55%、0.08,其中主要经营树种思茅松的制图精度达到了90.24%。[结论]该方法对山区主要树种的识别是有效的,将机载Li DAR与高光谱影像融合可以有效改善分类精度。     

马尾松毛虫危害程度的高光谱监测方法

以受松毛虫不同危害程度的马尾松林分为研究对象,对在受到松毛虫危害时的马尾松冠层物理参数(单簇针叶体积、针叶长度、针叶中间直径)和马尾松林冠层高光谱光谱指数之间的关系进行分析,结果表明:(1)冠层的单簇针叶体积的变化可直接反应松毛虫的危害程度,单簇针叶体积越小虫害越严重,它的变化也引起了冠层光谱的各植被指数发生不同程度的变化,而其他冠层物理参数不能反应出松毛虫的危害程度。(2)从马尾松林冠层提取的高光谱遥感植被指数对虫害的不同程度的敏感性不同。增强型植被指数(EVI)、绿波段叶绿素指数(Red/Green)和归一化指标指数(NDVI)在虫害发生的中期与晚期有显著变化,但具有饱和现象,不能用来对马尾松林分受松毛虫虫害时进行早期监测;而红边波段叶绿素指数(CI_(rededge))、比值植被指数(RVI_(550))、比值植被指数(RVI_(700))、绿波段归一化植被指数(gNDVI)、差值植被指数(DVI)和结构不敏感色素指数(SPID)在虫害发生的整个时间范围内都有很明显的变化,不会达到饱和,可以在虫害发生的早期就进行监测。     

地形因子对思茅松人工林土壤有机碳储量的影响

[目的]以思茅松人工中龄林为研究对象,探讨不同坡向、坡度和坡位对思茅松人工林SOC储量的影响,为精确评估思茅松人工林碳储量提供科学依据。[方法]对不同坡向、坡度和坡位不同土壤层次的SOC含量、全氮、土壤密度、C:N和SOC储量进行T检验和单因素方差分析,对不同土层的SOC储量和全氮、土壤密度、C:N之间进行Pearson相关分析。[结果]思茅松人工中龄林,SOC含量、全氮和C:N随着土层加深而减少,土壤密度随着土层加深而增加。不同的坡向和坡度显著影响SOC储量大小,阳坡的SOC储量要显著高于阴坡,坡度为20 30°的SOC储量要显著低于10 20°和0 10°,坡位对SOC储量大小无显著影响。在0 100 cm土层中,随着土层深度的增加,不同立地条件的思茅松人工中龄林的SOC储量呈减小趋势,不同坡向、坡位和坡度0 20 cm土层SOC储量均显著高于其它土层。坡向和坡度显著影响0 20 cm土层的SOC储量(P0.05);坡位对各层SOC储量均无显著影响(P0.05)。0 20 cm土层中SOC储量和土壤密度呈极显著负相关,和坡向、坡度呈显著负相关关系;除2040 cm土层外,其它土层的SOC储量与全氮之间呈极显著正相关;SOC储量和坡位与C:N在任一土层均无显著相关关系。[结论]立地条件差异影响SOC储量的大小与分布,尤其是坡向和坡度的不同会造成思茅松人工中龄林SOC储量的差异。     

海南霸王岭坡垒分布格局初步研究

通过实地调查,对坡垒随地形因子(海拔、坡向、坡度)的分布规律进行了分析。结果表明,坡垒分布主要集中在中低海拔600~900 m,先随海拔增高而增加,海拔700~800m时候达到最高值,随后随海拔升高而减少;不同坡向对坡垒数量分布影响为:北坡西南坡东北坡南坡西北坡西坡东南坡东坡,阴坡上分布的坡垒数显著高于阳坡上的分布数量;坡垒集中分布在坡度20~25°范围内。可见坡垒的分布格局与海拔、坡向及坡度密切相关。     

坡位在思茅松林计划烧除中对土壤有机碳储量的影响探析

比较思茅松常规林和计划烧除林上坡、中坡和下坡3个坡位腐殖质层厚度、载量和有机碳储量,以及0～60cm层次土壤有机碳含量和储量,分析坡位在思茅松林计划烧除中对土壤有机碳储量的影响。实验数据表明:思茅松林3个坡位计划烧除后腐殖质层厚度、载量、有机碳储量均增加显著(P<0.05),分别增加了0.55cm,2.298t/hm2,1.466t/hm2;0～60cm层次各个相同坡位土壤平均有机碳含量和储量增加均极显著(P<0.01),增幅均为下坡>中坡>上坡,增加值分别为0.581,0.505,0.482;44.218,41.696,32.492t/hm2。这些实验数据说明计划烧除可增加森林土壤有机碳储量,选择下坡和中坡进行计划烧除可获得更好的固碳效率。     

基于地形因子空间分异的景观安全等级评价

利用Arc GIS和Fragstats软件,基于一阶地形因子空间分异对世界自然遗产地的景观安全等级进行评价。结果表明:随着坡度的增加,景观安全等级也略微升高;坡向景观带安全等级降序排列为东坡、西坡、北坡、东北坡、西北坡、西南坡、南坡、东南坡、无坡向;海拔景观带安全等级从高到低依次为H2000 m,1600 mH≤1800 m、1400 mH≤1600 m、1200 mH≤1400 m、1800 mH≤2000 m、H≤400 m、1000 mH≤1200 m、800 mH≤1000 m、600 mH≤800 m、400 mH≤600 m。     

不同品种核桃叶片含水量与高光谱反射率的相关性差异分析

[目的]探究不同品种核桃(Juglans regia L.)叶片含水量与叶片高光谱反射特征的相关性,分析品种间差异,为核桃叶片水分的准确诊断提供参考。[方法]本研究以5个不同品种的核桃叶片为研究对象,测定了脱水过程中叶片水分含量及其同步反射光谱响应曲线,分析并对比了不同品种核桃叶片含水量与光谱反射率的相关关系,探讨了核桃叶片水分敏感波段的品种间差异。[结果]表明:(1)不同品种核桃叶片的构成物质与叶片结构相似,在叶绿素和水分含量上存在差异;(2)核桃叶片含水量与叶片反射率的相关关系不受水分表征量的影响,在621■703、1 244■2 500 nm范围内各品种核桃叶片含水量与反射率均呈显著相关关系(p0.05);(3)在704■1 243 nm范围内,不同品种核桃叶片具有不同的水分敏感波段,各品种间差异明显。[结论]不同品种核桃叶片含水量与高光谱反射率的相关关系在704■1 243 nm范围内具有明显的品种间差异。     

云阴影区机载高光谱影像森林树种分类

[目的]使用窄波段植被指数、纹理信息等特征对影像进行分类,探究植被指数和纹理信息对于云阴影下树种分类的潜力。[方法]使用经过大气校正后的高光谱影像进行窄波段植被指数的计算、纹理分析以及主成分分析,并对计算的结果进行波段组合。用于计算纹理信息的波段通过最佳指示因子进行选择,选取的波段数为31(0.67 nm),51(0.86 nm),55(0.89 nm) 3个波段。结合高分辨率的航空相片进行训练样本的选择,采用Support Vector Machine(SVM)方法对经过大气校正后的反射率影像和重组后的特征影像分别进行分类,使用样地实测的树种信息对分类结果进行验证,使用总体精度和Kappa系数作为分类精度的评价指标。[结果]相对于直接使用反射率影像进行分类,使用窄波段植被指数以及纹理信息可以显著地提高云阴影下地物的分类精度,其分类精度和Kappa系数分别为90.4%和0.88,比直接使用反射率影像的分类精度和Kappa系数分别提高了18%和0.2。[结论]使用重新组合后的影像进行树种分类比直接使用反射率影像进行分类,其分类精度更高,说明窄波段植被指数与纹理特征可以提高云阴影区树种分类的精度。使用波段重组后的影像对云阴影下地物分类,其对于单个地物的分类精度也有明显的提高。     

不同地形条件下闽楠幼林生长情况研究

为探索影响闽楠生长的关键因子,提高闽楠造林成效,对不同地形条件下闽楠的生长情况进行了系统调查和研究。结果表明:在坡位方面,闽楠在冠幅、枝下高、最大分枝基径、树高、胸径、平均树高年生长量和平均胸径年生长量指标上均表现为下坡位中坡位上坡位。其中,树高、胸径、平均树高年生长量和平均胸径年生长量在不同坡位上的差异达到极显著水平。在坡向方面,林龄4.5年的闽楠,在平均胸径指标上,东北坡向为4.78cm,东南坡向为4.77cm,均极显著高于西北坡向的3.55cm;在平均树高指标上,西北坡6.23m,东北坡6.19m,均显著低于东南坡向的6.70m;冠幅生长的情况与胸径较为相似,东北坡向的闽楠在冠幅生长上略高于东南坡向,明显大于西北坡向的1.51m;枝下高则是西北坡向(1.79m)大于东南坡向(1.69m)和东北坡向(1.28m)。在地形方面,在平均树高指标上,山谷极显著高于山脊;其他指标在两种地形上差异不显著。     

基于GIS的农村居民点分布格局及与地形因子关系分析 ——以韶关市大塘镇为例

农村居民点分布格局及地形因子是乡村地理学研究的内容之一,是研究城乡建设用地合理布局、农村居民点优化和乡村重构的基础。以城乡结合地带的韶关市曲江区大塘镇为研究对象,借助ArcGIS和Fragstats软件,研究农村居民点景观空间格局、形态,并分析与地形高度、坡度和坡向的关系。研究结果表明:(1)大塘镇农村居民点景观形状指数为23.99,平均斑块黏合度为0.16,蔓延度指数为58.30,分割度为0.99,居民点分布相对较为破碎和分散;(2)农村居民点集中分布于道路两侧,呈现点-线状分散分布;(3)农村居民点主要集中于低海拔的地区(<120 m);居民点分布随坡度增加而减小;向阳坡(南坡、东南坡与西南坡)居民点分布比重高于背阴坡(北坡、东北坡和西北坡)。     

基于cpDNA rps16序列分析兰考泡桐与白花泡桐和毛泡桐的遗传关系

【目的】通过测序法分析兰考泡桐与白花泡桐和毛泡桐在叶绿体rps16序列上的遗传差异,旨在分析三者之间在叶绿体基因上的变化特点和规律,探讨其种间的遗传关系。【方法】选取兰考泡桐、白花泡桐和毛泡桐各15个样本,对其提取的DNA用PCR扩增获得特异片段,并将其纯化与测序。利用软件Clustal X 2.0对所得序列进行排序;运行MEGA 4软件,进行多序列比对,分析其序列特征,并计算出K2P遗传距离。【结果】(1)对获得的rps16序列进行测定分析,得兰考泡桐序列长度分别为932 933 bp;白花泡桐序列长度为932 bp;毛泡桐序列长度分别为916918 bp。对所得rps16序列进行排序后的长度为938 bp,平均GC含量为34.31%。3个种所代表的个体之间共有10个变异位点,占整个序列长度的1.07%。其中有9个变异位点属于碱基插入或缺失类型,占变异位点总数的90%,占整个序列长度的0.96%。有1个变异位点属于碱基替换类型,占整个变异位点总数的10%,占整个序列长度的0.11%。(2)整个rps16片段的序列共有10个变异位点,其中兰考泡桐与白花泡桐在总的变异位点上,具有一致的碱基位点9个,占总变异的90%。而兰考泡桐与毛泡桐相比,没有相同的碱基。【结论】根据三种泡桐的rps16序列的序列特征和变异位点的分析,表明在叶绿体遗传方面,兰考泡桐具有与白花泡桐更多相似的遗传物质,其亲缘关系较近。综上所述,推测兰考泡桐与白花泡桐可能来自同一母系遗传。     

草木樨中华根瘤菌CHW10B溶磷特性及其对南方红豆杉的促生作用

[目的]探讨南方红豆杉根际微生物草木樨中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)CHW10B的溶磷特性及促生作用。[方法]利用液体发酵试验比较不同时间、碳源、氮源、碳氮比、培养温度等条件下CHW10B菌株的溶磷量,采用温室盆栽法研究该菌株对南方红豆杉生长的影响,并分析该菌株产嗜铁素、精氨酸脱羧酶、ACC脱氨酶及有机酸等成分的能力。[结果]该菌株分别在培养时间4 d、磷酸钙5.00 g·L~(-1)、初始p H值7.0、装液量1/2、NaCl为0.0 g·L~(-1)、温度30℃、碳源为葡萄糖、氮源为硫酸铵、碳氮比100∶1时溶磷能力最强。将该菌株接种于1年生南方红豆杉实生苗360 d后,苗木的地径、苗高、生物量比对照分别增长了19.53%、20.14%、25.39%。该菌株能够产嗜铁素、精氨酸脱羧酶、ACC脱氨酶(0.922 U·mg~(-1))和IAA(8.908 mg·m L~(-1)),并可分泌大量有机酸—葡萄糖酸(5 704.92μg·L~(-1))。[结论]草木樨中华根瘤菌CHW10B溶磷能力强,对南方红豆杉促生作用显著,适用于多种不同酸碱性土壤,可高效应用于南方红豆杉的人工栽培,具有被开发为生物肥料的潜力。     

崖柏属植物的核型分析

[目的]为了从细胞学角度探讨崖柏属植物分类与进化问题,[方法]采用根尖压片法对崖柏属5种植物进行核型研究。[结果]表明:崖柏和日本香柏的核型公式为2n=2x=22=18m(2SAT)+4sm,朝鲜崖柏、北美乔柏和北美香柏的核型公式为2n=2x=22=20m(2SAT)+2sm,5种植物的核型均属于1A类型。[结论]该属在柏科中可能处于比较进步的进化地位;通过进化趋势图分析发现,崖柏在该属中分化最晚,而朝鲜崖柏则较原始。     

A new norlignan from Taxodium ascendens

A new norlignan, (2R,3R,4S,5S)-2,4-bis(4-hydroxyphenyl)-3,5-dihydroxy-tetrahydropyran (1), together with 9 known compounds were isolated from the branches and leaves of Taxodium ascendens. Their structures were mainly determined on the basis of MS, IR, 1D and 2D NMR spectral evidences. Methanol extract showed inhibitory activity on carbonic anhydrase II with an IC₅₀ value of 4.27 µg/ml, acetone extract and methanol extract inhibited activity of cathepsin B with IC₅₀ values of 2.12 and 3.71 µg/ml, respectively.     

Effect of Lecanicillium muscarium on Eretmocerus sp. nr. furuhashii (Hymenoptera: Aphelinidae), a parasitoid of Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae)

Pathogenicity of Lecanicillium muscarium, against Eretmocerus sp. nr. furuhashii (Hymenoptera: Aphelinidae), was investigated under laboratory conditions to determine if the fungal infection of the whitefly host can effect the survival, longevity and fecundity of female parasitoid. The results indicated that the number of parasitized larvae surviving a L. muscarium treatment after 6 days of oviposition decreased with increasing concentrations of L. muscarium and in later stages of development (12 days post oviposition) were not affected by fungal application. There were no significant differences on adult parasitoid survivorship after 7 days among all treatments. Maximum survivorship (73.33%) was observed for control and it was minimum (60%) at 1 × 10⁸ conidia/ml. L. muscarium showed a non significant effect on longevity and next offsprings of female parasitoids. The percentage emergence of parasitoids from the whitefly nymphs produced by the females emerged from treated pupae was almost similar. Maximum emergence (69.77%) was observed at 1 × 10⁶ conidia/ml and it was lowest (61.02%) at conidial concentration of 1 × 10⁸ conidia/ml. Maximum longevity of adult Eretmocerus sp. emerging from whitefly nymphs when treated after 12 days of postoviposition was observed for 1 × 10⁵ conidia/ml having a mean value of 5 days whereas the lowest longevity was 4.9 days observed at 1 × 10⁸ conidia/ml. The results mentioned above indicate that the interaction among biocontrol agents is positive to a greater extent with minimum risk hazards.     

巨桉EXP基因家族的生物信息学分析

[目的]本研究有助于了解EXP基因家族的基本特征,为深入研究其功能搭建平台。[方法]本研究对从巨桉(Eucalyptus grandis Hill)中筛选出35个EXP基因家族成员(Egr EXP1 Egr EXP35),利用生物信息学方法对其基因特征与表达模式进行综合分析。[结果]巨桉EXP基因分布在8条染色体之上,EXP蛋白均定位在细胞质膜上发挥作用,大多数的家族成员具有信号肽。巨桉EXP编码的蛋白质由α-螺旋、延伸链、无规卷曲、β-转角组成。进化分析结果表明,巨桉EXP蛋白与毛果杨(Populus trichocarpa) EXP蛋白的进化关系接近。35个巨桉EXP基因在巨桉未成熟木质部、成熟叶片、韧皮部、茎尖、木质部以及幼叶组织中表达模式存在显著差异。[结论]EXP基因家族各成员的表达模式不同,Egr EXP17、Egr EXP18可能在巨桉木材形成过程中起重要作用。     

中间锦鸡儿CiDR1的克隆及干旱胁迫下的表达分析

[目的]研究并了解中间锦鸡儿CiDR1基因功能及其对干旱胁迫的响应,为抗性育种提供候选基因。[方法]通过RACE技术从中间锦鸡儿中克隆CiDR1基因的c DNA全长,利用生物信息学分析软件对其基因结构及功能进行分析和预测。再通过qRT-PCR技术对干旱胁迫后的幼苗中的CiDR1表达模式进行研究。[结果]从中间锦鸡儿中克隆到CiDR1基因的c DNA全长共计4 297 bp,Gen Bank登录号为KP277100。生物信息学分析表明,预测的CiDR1蛋白序列中含有1 243个氨基酸残基,具有抗病基因特征结构域TIR、NB-ARC、LRR等,其等电点为6.35,不稳定指数为42.91,不具备信号肽,为非分泌蛋白,定位于细胞质中。定量PCR检测发现,CiDR1基因在幼年期的茎中表达量较低,在成年期的叶片中表达量较高;在干旱胁迫处理后的幼苗中,CiDR1表达水平有明显下降,表明该基因的表达受干旱抑制,可能与中间锦鸡儿适应干旱相关。[结论]中间锦鸡儿在干旱胁迫后其根、茎和叶中CiDR1的表达均明显下降,表明CiDR1的表达受干旱抑制,可能与中间锦鸡儿适应干旱相关,进一步研究发现CiDR1在根、茎、叶中的表达水平可能受发育阶段调控。     

苹果属无融合生殖SERK1基因的克隆与生物信息学分析

[目的]为探讨苹果属植物无融合生殖分子机制。[方法]以苹果属平邑甜茶及杂种后代33#为试材,以苹果基因组CDS序列设计引物,通过PCR扩增技术克隆出SERK同源基因的cDNA全长序列,命名为MhSERK1和MhdSERK1(GenBank登录号JQ231273和JQ231272),利用实时定量RTqPCR的方法检测了这两个基因在平邑甜茶和杂种后代各组织和器官中的表达模式。[结果]序列分析显示MhSERK1和MhdSERK1编码区序列全长为1 899 bp和1 881 bp,分别编码632和626个氨基酸,其氨基酸序列与其他植物的SERK1同源基因所编码的氨基酸同源性都在80%以上,特别是与葡萄科龙眼品种同源性最高,高达92.56%,与模式植物拟南芥、烟草等植物的SERK同源基因都具有很高的同源性。实时定量PCR结果表明,在平邑甜茶和杂种后代不同组织、花器官中SERK1基因的表达量存在差异,其中在子房中的表达量最高,在营养生长的组织中表达量很低,在平邑甜茶花蕾期的子房中表达量最高。[结论]推测该基因在平邑甜茶和杂种后代的生殖发育过程中可能发挥重要作用。     

Phytochemical and antifungal studies on Terminalia mollis and Terminalia brachystemma

Phytochemical investigation of the stem bark of Terminalia mollis afforded friedelin (1), catechin with epicatechin (2), gallocatechin with epigallocatechin (3) and 3-O-methylellagic acid 4'-O-α-rhamnopyranoside (4). Arjunolic acid with 2α, 3β, 23-trihydroxy-urs-12-en-28-oic acid (5), 2α-hydroxyursolic acid (6), gallic acid (7), chebulanin (8) and 2'-O-galloylvitexin (9) were isolated from the leaf. Chebulanin (8), betulinic acid (10), ursolic acid (11), catechin (12), isoorientin (13), orientin (14), isovitexin (15) and punicalagin (16) were isolated from Terminalia brachystemma leaf. The first full unambiguous NMR assignments for (4) and (8), and revised assignments for (9), are reported. Compound (16) showed good activity against three Candida species.     

Potential of the entomopathogenic nematodes Steinernema feltiae , S. weiseri and Heterorhabditis bacteriophora for the biological control of the sugar beet weevil Bothynoderes punctiventris (Coleoptera: Curculionidae)

The sugar beet weevil, Bothynoderes punctiventris Germ. (Coleoptera: Curculionidae), is one of the most damaging pests of sugar beets in Turkey and has been traditionally controlled by application of large amounts of insecticides. The current study used laboratory microcosms to evaluate the possibility of using entomopathogenic nematodes as an alternative control method. The nematodes Steinernema feltiae (strain TUR-S3), Steinernema weiseri (BEY) and Heterorhabditis bacteriophora (TUR-H2) had previously been isolated from Turkey. Nematode-induced mortality generally increased as soil temperature increased from 15 to 25°C but decreased when larvae were located deeper in soil. Heterorhabditis bacteriophora caused the highest larval mortality at 25°C at all depths (5–20 cm). Steinernema feltiae and S. weiseri were more effective than H. bacteriophora at 15°C at all depths. Increasing the application rate of infective nematode dauer juveniles (DJs) affected the number of DJs that penetrated each insect larva and the number of DJs produced per insect. The highest production of DJs per larva occurred at application rates of 50 DJs/larva for S. feltiae and S. weiseri and 100 DJs/larva for H. bacteriophora. Reproduction decreased again at higher application rates. Heterorhabditis bacteriophora had the highest reproductive capability. The results indicate that S. feltiae and S. weiseri might be more effective against this pest early in the growing season when soil temperature is low and that H. bacteriophora might be more effective later in the season when temperature increases.