基于无人机热红外图像的核桃园土壤水分预测模型建立与应用

为了解北方核桃园区的土壤水分状况,实现优化水资源配置的目的。该文于2016和2017年采用固定式热红外成像仪(A310 f)连续观测得到核桃主要生长季节午后(13:00和14:00)的冠层温度,并同步观测温度、湿度、辐射、风速、降雨量和0~80 cm不同土层深度的土壤体积含水量。并于2017年8月11日利用无人机热成像系统(TC640)对连续灌溉区域和干旱胁迫区域进行了图像采集。结果表明,40~60 cm土层深度可能是核桃树主要吸收水分的区域。冠层温度普遍高于空气温度,其变化范围在0~5℃之间,冠气温差与土壤含水量呈负相关,与太阳辐射呈正向关系,其中,土壤含水量的贡献值达到了75%。利用2017年13:00时的冠层与空气温差数据来建立的土壤水分预测模型,R2=0.64;同时,利用14:00时的实测数据对所建立模型进行验证,R2=0.61,表明该模型具有一定的拟合精度。最后,将模型用于诊断核桃区域水分状况,证明了其具有较好的实际应用效果。该研究首次将固定式热成像设备与无人机热成像系统相结合来研究树木的冠层温度,并成功实现了从理论模型到实际应用,从单株水平到区域尺度的转换。     

气候变干变暖对内蒙古荒漠草原土壤可培养真菌的组成及多样性的影响

采用人工模拟气候变干、变暖的条件,在内蒙古荒漠草原研究其对土壤真菌的组成及多样性的影响。对试验样地采集的25份样品采用稀释平板法,进行统计得出土壤真菌数量为7.67×104~1.37×105cfu/g。利用18S rDNA方法鉴定主要优势真菌为曲霉属、青霉属、毛霉属、木霉属。实验结果表明气候变暖、变干均是不利于土壤优势真菌生存的,但可能会促使出现少量抗逆菌群的产生。     

哑变量在燕山地区华北落叶松人工林生长模型中的应用1）

以燕山地区华北落叶松人工林为研究对象,在收集大量临时样地和解析木资料的基础上,筛选出合适的数据,根据承德市隆化县林管局、木兰林管局和塞罕坝机械林场3个地方的地区特征引入哑变量的概念,利用非线性回归的方法对华北落叶松人工林胸径、树高、材积生长过程进行拟合,结果显示3个地区华北落叶松人工林的胸径、树高、材积生长量没有显著差异。基于哑变量建立了3个地区华北落叶松人工林的胸径、树高、材积生长模型。结果表明：含有哑变量的Schumacher模型对华北落叶松人工林胸径、树高生长过程的拟合效果最好,决定系数R2分别达到了0．9941和0．9929,残差平方和分别为4．7339和6．8849;含有哑变量的二次函数对华北落叶松人工林的材积生长过程拟合最好,决定系数R2为0．9928,残差平方和为0．0023。通过对所建立生长模型的适应性检验,结果表明残差分布比较均匀,预估精度都达到95％以上,说明模型的预估效果比较好。     

基于无人机遥感影像的核桃冠层氮素含量估算

叶片氮素含量是评价植被生长状况的重要指标,快速、准确监测核桃树冠层氮素含量的变化,对及时掌控树体长势、实施精准管理具有重要意义。本研究通过低空无人机遥感平台搭载GS-2型成像光谱仪,获取了果实膨大期5年生核桃林地的高光谱遥感影像数据。利用ENVI 5.3软件对观测范围内的核桃、土壤以及阴影区域进行识别提取,根据不同地物的波谱差异寻找核桃与土壤、阴影区域之间无交集且差异较大的波段区间,确定冠层的范围,并通过支持向量机方法验证其提取精度;根据NDVI、RVI和DVI植被指数筛选指示冠层氮素含量的特征敏感波段,分析了9种光谱参数对核桃冠层氮素含量的估算能力及其相关性,并将筛选的特征敏感波段作为BP神经网络模型的输入变量,进行了核桃冠层氮素含量的估算。结果表明：当B100 (550.7)处的光谱反射率大于0.10,且 B233 (779.4) 处的光谱反射率大于0.70时,可有效识别和确定核桃树冠层范围,制图精度高达96.43%。在分析核桃树冠层氮素含量与NDVI、RVI、DVI植被指数相关关系的基础上,确定了B33 (440.6)、B165 (660.7)、B186 (697.0)和B347 (986.4)为指示氮素含量的特征敏感波段。9种光谱参数中,以B347 (986.4)和B186 (697.0)重构的NDVI(986.4,697.0) 在核桃林地冠层氮素含量的诊断中更接近实测值,估算模型精度最高。基于BP神经网络建立的估算模型较9种光谱参数具有更高的估算精度,测试集R 2 达0.805,具有一定的估算可靠性。     

基于红外热成像的核桃冠层温度测量不确定性分析

为了探究和量化利用红外热成像系统进行核桃冠层温度测量过程中所产生的不确定性,利用A310f型红外热像仪在核桃园区对样本树冠层进行为期20 d的高频连续观测,对样本树进行了不同方向(东、西、南、北)和不同高度角(10°、30°、45°、60°、80°)的冠层温度测量。首先,对5个重要参数的敏感性进行分析,发现冠层温度受叶片辐射率(εleaf)影响最大,受环境反射温度(Trefl)影响次之,受空气温度(Ta)和空气相对湿度(RH)影响较小,对距离(D)变化不敏感。其次,对3棵样本树与4个方向的冠层温度进行双因素方差分析,结果表明,各方向之间达到了显著性水平(P 0. 05),进一步通过多重比较确定了南、北两个方向存在显著性差异(P 0. 05),其他各方向之间差异不显著。对不同高度角的分析表明,5个高度角之间不存在显著的温度差异。然后,通过温度廓线法直接观察到冠层外部温度高于内部温度,同时,温度频数直方图反映出像素点呈现双峰分布特征,冠层像素点的峰值温度为25. 1℃。最后,对冠层内外温度进行方差分析,结果表明,两者之间存在极显著性差异(P 0. 01)。     

10个南方皂荚群体遗传多样性的AFLP分析

[目的]研究南方皂荚的遗传多样性和遗传结构现状,为制定有效的保护策略和育种策略提供理论依据。[方法]采用扩增片段长度多态性技术对供试的215份皂荚的遗传多样性及遗传距离进行分析。[结果]表明:检测到1 782个位点,其中,有1 389个为多态性位点,多态位点百分率为77.94%;皂荚各群体Shannon’s信息指数平均为0.256;Nei’s多样性指数平均为0.168,表明皂荚群体的遗传多样性偏低,皂荚群体间存在着一定的遗传分化;根据遗传距离UPGMA聚类分析,将10个群体划分为4大类。由遗传分化系数和分子方差分析结果发现,群体内的变异是皂荚遗传变异的主体,74.79%的变异来自群体内。[结论]皂荚群体的遗传多样性与遗传结构的形成不仅与其分布广泛、种子特性及生活史有关,而且与人为的砍伐、引种、生境片段化等因素有重要关系。基于上述结果提出了皂荚的保护策略。     

中国特有种血皮槭的天然更新

血皮槭(Acer griseum),又名马梨光,槭树科(Aceraceae),槭树属(Acer),落叶乔木,高达20 m,为中国特有种、濒危种(汪松等,2004).血皮槭夏季树干树皮有卷曲状剥落,树皮色彩奇特,呈鲜明的橘褐色或红褐色,尤其在冬季,观赏价值极高.其树叶春、夏季为绿色,叶脉、叶柄及新梢为红色.血皮槭秋季10,11月叶变色,从黄色、橘黄色至鲜红色,落叶晚,非常美观;且树冠较大,叶多而密,遮荫良好,是槭树类中经济价值较高的绿化树种,宜引种为行道树或庭园树种,常作为庭园主景树(钱又宇等,2008).     

特有种野生血皮槭的生长状况

血皮槭(Acer griseum(Franch)Pax)是无患子科(Sapindaceae)槭树属(Acer)落叶乔木,为我国特有种。其树干赭褐色,树皮卷曲状剥落,秋季叶色红艳或黄色,是世界著名的观赏树种。1901年,西方植物学家威尔逊在湖北发现血皮槭,将其和珙桐一起作为园林树种引入欧洲[1],继而血皮槭又被引入美国等其他西方国家。1993年,血皮槭获得英国皇家园艺学会园艺奖,目前在国外用于庭院观赏。血皮槭不仅具有观赏价值,而且具有用材和药用价值[2-3]。血皮槭在2004年出版的《中国物种红色目