基于连续投影算法和光谱变换的冬小麦生物量高光谱遥感估算

为探索基于全波段冠层高光谱以及变换光谱的冬小麦地上部生物量的遥感估算方法，以2016、2017年冬小麦田间试验为基础，通过对冠层光谱和地上部生物量的相关性分析，筛选拔节期、抽穗期的冬小麦冠层光谱、一阶导数光谱、对数变换光谱和连续统去除光谱对地上部生物量的敏感波段，并结合偏最小二乘法(PLS)分别建立拔节期和抽穗期基于SPA算法的冬小麦地上部生物量估测模型，再与基于任意两波段组合的最佳归一化光谱指数、比值光谱指数、差值光谱指数和已报道光谱指数的冬小麦地上部生物量估测模型进行比较。结果表明：(1)SPA算法较好地利用了全波段冠层光谱信息，并显著降低了光谱维度，不同变换光谱的地上部生物量敏感波段个数在4~14之间；(2)拔节期和抽穗期冠层光谱与地上部生物量的相关性高于开花期和灌浆期，各生育时期一阶导数光谱与地上部生物量之间的相关性优于连续统去除光谱、对数变换光谱和光谱指数；(3) 利用抽穗期一阶导数光谱敏感波段建立的预测模型和验证模型达到了较高的精度，其预测模型的决定系数和均方根误差分别为0.78和0.87 t·hm^-2，验证模型的决定系数和均方根误差分别为 0.84和0.69 t·hm^-2，预测相对偏差为2.74。这说明，抽穗期是估算地上部生物量的最佳生育时期，且基于冠层一阶导数变换光谱，结合连续投影算法和偏最小二乘回归方法所构建抽穗期地上部生物量估算模型具有最优的精度和预测能力，可用于地上部生物量的定量估算。     

五株荷叶离褶伞碳氮源及适合发酵菌株的筛选

以荷叶离褶伞为试材,以菌丝体生物量和胞外多糖产量为指标,分别采用不同碳源和氮源对5株荷叶离褶伞菌株进行单因素液体发酵试验,以期筛选荷叶离褶伞液体培养最适碳源、氮源及适合发酵菌株,并为探索其工厂化发酵奠定理论基础。结果表明:菌株ZY01、ZY02及ZY03的最适碳源是蔗糖,最适氮源是蛋白胨,其次为麸皮、尿素;菌株ZY04、ZY05以菌丝体生物量为指标的最适碳源是葡萄糖,最适氮源是蛋白胨,以胞外多糖产量为指标的最适碳源是蔗糖,最适氮源分别是尿素、蛋白胨;菌株ZY02的菌丝体生物量为12.626g/L与ZY03的胞外多糖产量为11.5148mg/L在分别以2%蔗糖+0.2%蛋白胨、2%蔗糖+0.3%蛋白胨组合试验中值最大;不同碳、氮源对荷叶离褶伞菌丝体生物量及胞外多糖产量的影响不呈正相关,菌株ZY02、ZY03分别是各指标下的适宜发酵菌株。     

水热液化制备5-羟甲基糠醛的碳稳定同位素分馏研究

对比了不同碳稳定同位素组成原料在水热液化制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)过程中碳稳定同位素分馏特征，研究原料的碳稳定同位素组成对5-HMF产率的影响。结果表明：木薯淀粉水热液化制备的5-HMF的最大产率为33.90%,高于玉米淀粉的29.93%,杨木纤维素(P-C)最大产率为31.00%,高于玉米秸秆纤维素(CS-C)的30.76%,竹粉和杨木的最大产率分别为13.00%和13.80%,高于玉米秸秆和玉米芯(分别为11.60%和12.53%)。在反应时间为15 min时，不同原料的反应速率如下：木薯淀粉0.301 g/(L·min)大于玉米淀粉0.128 g/(L·min),P-C为0.513 g/(L·min)大于CS-C的0.386 g/(L·min),竹粉0.133 g/(L·min)大于杨木0.124 g/(L·min),大于玉米芯0.117 g/(L·min),大于玉米秸秆0.097 g/(L·min)。δ₍¹³C)值较小的原料(木薯淀粉、P-C、杨木、竹粉)反应过程中的δ₍¹³C)值在反...     

不同植被类型生物量与影响因子分析——以北川自然保护区为例

分别对北川自然保护区巴东栎(Quercus engleriana Seem)、红桦(Betul a albo-sinensis)、冷杉(Abies fabri)、青川箭竹(Fargesia rufa)的生物量与其影响因子进行灰色关联度分析和回归分析。结果表明:采用两种数学方法进行分析,其结果高度一致,即海拔对于上述4种植被的关联度最大,并且每种植被类型的生物量与海拔都具有明显的相关关系,研究结果可为北川自然保护区灾后植被恢复与重建提供一定科学依据和参考。     

林分起源对立木生物量模型的影响分析

以杉木和马尾松604株样木的地上生物量和212株样木的地下生物量实测数据为基础,利用非线性混合模型和哑变量模型方法,建立了包含林分起源的立木地上生物量和地下生物量模型,分析了林分起源对模型参数的影响。结果表明:不同起源的立木地上生物量模型没有明显差异,而地下生物量模型则存在显著差异,相同直径和树高天然林木的地下生物量明显高于人工林木;杉木天然林木的地下生物量比人工林木大近30%,而马尾松天然林木的地下生物量比人工林木要大约45%。     

耕作方式对晋中玉米田土壤有机碳储量的影响

试验设置深翻秸秆不还田(PT)、深翻秸秆还田(PTS)、免耕秸秆不还田(NT)和免耕秸秆还田(NTS)4个处理,测定收获后耕层0～30 cm剖面土壤容重、有机碳含量及其储量,以探究不同耕作方式对晋中地区玉米田土壤有机碳储量的影响。结果表明,NTS和NT处理下土壤容重显著高于PT和PTS处理;NTS处理0～20 cm土层有机碳含量及其储量均最高,而PT处理20～30 cm土层有机碳含量及储量均显著高于其他处理;从0～30 cm剖面来看,NTS处理土壤有机碳储量显著高于其他处理。采用免耕秸秆还田措施可能是晋中地区玉米田潜在的土壤固碳途径。     

北方草地及农牧交错区草地植被碳储量及其影响因素

【目的】 草地生态系统在全球碳平衡中有重要的意义,草地植被碳库及其变化机制研究是植被生态学的重要命题。本文研究北方草地和农牧交错区草地植被碳密度及其空间格局,解析不同区域草地植被碳密度的关键影响因素,分析了气候、土壤、放牧等因素对地上地下植被碳库的相对贡献。【方法】 基于2002—2009年北方草地及农牧交错带草地植被调查数据,结合同期MODIS/NDVI遥感影像和1﹕100万草地类型图,建立了我国主要草地类型的生物量估算模型;整合野外考察数据和前人研究结果,探讨了研究区地上地下生物碳库及其空间格局;基于研究区255个县级行政单元,分析了不同类型草地植被碳库与气候要素、土壤要素及家畜承载量的关系,应用一般线性模型（GLM）解析了不同影响因素对草地碳密度的相对贡献。【结果】 （1）北方草地与农牧交错区草地地上平均生物碳密度为36.9 g C·m^-2,地下生物碳密度为362.9 g C·m^-2,地下生物碳密度高于地上10倍,均呈从东到西递减的趋势,频率分布图基本服从对数正态分布,不同草地类型的生物碳密度存在明显差异;（2）整个研究区及草原亚区、荒漠亚区、农牧交错亚区内,地上生物量与年降水量（MAP）呈极显著正相关、与年均气温（MAT）均呈极显著负相关,与土壤黏粒含量（Clay%）呈显著正相关、与土壤砂粒含量（Sand%）呈显著负相关,整个研究区家畜承载量与草地地上生物量之间呈极显著正相关;（3）一般线性模型（GLM）分析结果表明,年平均降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤黏粒含量（Clay%）、放牧强度对地上生物量空间变异的解释率分别达到29.6%（P<0.001）、5.8%（P<0.001）、0.8%（P<0.05）、1.3%（P<0.001）;地下生物量的空间变异主要来自于年降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤砂粒含量（Sand%）,对方差的解释率分别达到12.1%（P<0.001）、6.8%（P<0.001）、1.9%（P<0.005）,放牧强度没有明显贡献。【结论】 气候条件尤其是年降水量是草地生物量碳库的主要影响因素,但对地上生物量影响更为明显;土壤质地对植被生物碳库也有显著贡献,尤其对地下生物量的影响更加显著;放牧强度只能解释地上生物量变化的1.3%、对地下生物量没有显著贡献,这一发现意味着气候对生物量碳库的贡献远大于放牧影响。     

不同施肥模式对菜田土壤理化性质及产量的影响

为指导大田蔬菜合理施肥,设置7个不同的养分施用处理(习惯施肥、不施化学氮肥、优化施肥、纯施化肥、缓控氮肥、缓控氮肥减氮25%、有机替代25%氮肥)研究不同施肥对蔬菜经济产量及土壤性质的影响。结果表明,纯施化肥处理2季蔬菜经济产量均最高,分别为196.03、14.10 t/hm~2,优化施肥处理白菜季总生物量及经济产量均较低,马铃薯季总生物量最低,但经济产量并不低,反而高于习惯施肥处理及有机替代25%氮肥处理。白菜收获指数显著高于马铃薯,不同施肥模式下白菜的收获指数差异不大,不施氮肥处理马铃薯收获指数高达59.46%,显著高于其他各处理,氮肥施用量最高的习惯施肥处理的马铃薯收获指数仅为45.26%,显著低于其他处理。不同施肥处理对土壤性质的影响不同,2季收获后,不施氮肥处理的pH值均最高,氮肥施用量最高的处理pH值均最低。种植蔬菜后,除有机肥替代25%氮肥处理外,其他各处理土壤有机质含量均有所下降,且不施氮肥处理有机质含量下降要甚于纯施化肥处理。综上所述,化肥尤其是氮肥对菜田经济产量及土壤性质的影响显著;叶菜类蔬菜在一定施氮范围内可提升经济产量,而根茎类蔬菜,施氮尤其是过量施氮反而不利于产量的提升;氮肥对土壤有一定的酸化作用,但适量施用氮肥有利于土壤有机质得以保留;增施有机肥可缓解土壤有机质的损耗,提升土壤交换性能,有利于土壤质量的改善,故合理施用氮肥并配施有机肥对提高蔬菜经济产量、改善土壤质量有重要意义。     

种植玉米对矿区复垦土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

为揭示种植玉米下采煤塌陷区复垦地土壤结构中团聚体稳定性和每个粒径有机碳含量的差异,依托山西省农业科学院农业环境与资源研究所土壤长期定位古交试验基地,研究玉米、自然恢复2种种植处理对土壤水稳性团聚体组成及有机碳分布的影响。结果表明,在大团聚体中,各粒级团聚体所占比例大小为自然恢复>玉米根区>玉米非根区;土壤微团聚体在团聚体结构中占有优势,种植玉米根区与非根区复垦土壤团聚体各个粒径的含量,均以<0.25 mm的微团聚体含量最大,约占73.42%～78.73%。在微团聚体当中,种植玉米根区的团聚体指标几何平均直径比玉米非根区和自然恢复区都大,而种植玉米根区在分形维数比玉米非根区和自然恢复区都小。说明微团聚体在种植玉米区土壤团聚体的稳定性较高。农作物种植提高了各粒径团聚体的有机碳含量比,各个粒径有机碳含量的发生变化与团聚体粒径的大小不一有关,土壤结构中微团聚体有机碳含量对整体有机碳含量的贡献率通过种植玉米得到提高。