伊犁绢蒿光谱反射率及反演精度对覆盖度变化的响应

为探究覆盖度变化对植物光谱反射率的影响,实现覆盖度和生物量的高精度反演,以伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)为对象,通过室内控制试验获取不同覆盖度下植物光谱反射率,采用最大归一法、一阶微分和二阶微分变换分析其反射率变化,利用归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、增强型植被指数(EVI)和土壤调节型植被指数(SAVI)共4种植被指数对覆盖度与生物量进行反演,探讨反演精度对覆盖度变化的响应。结果表明：伊犁绢蒿植物种群的冠层光谱反射率在可见光波段随覆盖度增加逐渐减小,在近红外波段逐渐增加,在680 nm处形成植物特有的红边效应,最大归一化和微分变换突出了植物的光谱特征;光谱反射率差值在可见光波段随覆盖度增加基本稳定;利用植被指数逐级反演覆盖度与生物量时,精度随覆盖度增加整体呈上升趋势;利用土地利用/覆盖变化(LUCC)分覆盖度反演时,提高了覆盖度大于20%的伊犁绢蒿种群的数量特征反演精度,且最佳指数为SAVI。     

不同株高对醉马草生物量分配的影响

为了研究不同株高对醉马草（Achnatherum inebrians）器官生物量分配的影响,从而更好地了解其整体的生存策略,本试验以生长在草原生境下的醉马草为对象,测定大株、中株、小株3种株高的醉马草生长特性。试验结果表明,不同株高醉马草除了叶和根生物量之间没有显著性差异（P>0.05）外,穗和茎生物量以及总生物量之间均有显著性差异（P<0.05）;醉马草株高越高穗和茎生物量分配越多,叶生物量分配越少（P<0.05）,对根生物量分配没有影响（P>0.05）;3种株高醉马草生殖构件与营养构件生物量比例大小顺序依次为大株>中株>小株,其值分别为1.202、0.486和0.373,不同株高醉马草种群根冠比没有显著差异（P>0.05）;随醉马草株高的增加,叶生物量/茎生物量和根生物量/穗生物量的比值显著减小（P<0.05）,叶生物量/穗生物量、叶生物量/根生物量、根生物量/茎生物量和茎生物量/穗生物量的比值均不受株高大小变化的影响（P>0.05）。醉马草各构件间除了穗生物量和茎生物量,总生物量与茎、叶、根生物量间表现为极显著正相关外（P<0.01）,其他构件之间没有显著性差异。可见,不同株高下醉马草的生物量分配及各构件之间的关系,显示了其灵活的生长和资源分配策略。     

天山北坡野生无芒雀麦群落特征研究

目的 研究天山北坡野生无芒雀麦群落特征,分析该种质资源在新疆草地群落中的地位与作用。方法 以新疆天山北坡西段、中段和东段的5个地区为对象,采用野外取样的方法,分种测定5个地区3个海拔梯度下的无芒雀麦群落特征。结果 (1)无芒雀麦主要与禾本科、豆科植物混生,重要值在天山北坡中段、低海拔区域较大。(2)物种多样性从天山北坡西段至东段,呈现先增加后减少的趋势,地区内随海拔升高呈现增加趋势,但在地区间、地区内差异均不显著。(3)群落数量特征在地区间存在较小差异,无芒雀麦相对数量特征从西至东呈现先增加后减少的趋势,在中段地区最高。而地区内无芒雀麦相对群落数量特征不存在差异性。结论 不同地区群落中无芒雀麦地位相差不大,天山北坡中段地区的群落中无芒雀麦相对盖度、密度和地上生物量高于其他地区,物种多样性更加丰富。随海拔的升高,群落物种增加,无芒雀麦的重要地位逐渐降低,无芒雀麦在群落中相对数量特征变化不大。     

伊犁绢蒿荒漠草地3种主要植物光谱及植被指数改进

【目的】伊犁绢蒿荒漠草地是新疆草地生态系统的重要组成部分,研究其主要植物地面光谱和植被指数特征是实现物种识别的基础,准确而实时获得群落物种组成变化、提高草地监测的质量和效果。【方法】借助SOC710 VP成像光谱仪,采集4月伊犁绢蒿荒漠草地群落高光谱影像,提取伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)、叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和群落的原始光谱数据,通过反射率(REF)、吸收率(ABS)及其一阶微分(GREF和GABS)的变换提高光谱辨析度,分析并筛选敏感波段;通过各波段之间的相互组合计算NDVI值和DVI值,并以全波段计算的NDVI值和RVI值作为参考,筛选出优于全波段且差值最大植被指数。【结果】(1)3种主要植物光谱曲线相近,差异主要体现在光谱值的大小,在可见光400~780 nm和近红外波段780~820 nm的反射率均表现出角果藜>伊犁绢蒿>叉毛蓬>群落的特征;(2)通过反射率REF、吸收率ABS、一阶微分反射率GREF和一阶微分吸收率GABS的变换能够进一步扩大其光谱特征,相对稳定的波段有蓝光波段490~530 nm,绿光波段510~560 nm,红光波段620~760 nm,近红外波段780~820 nm。(3)GABS和ABS变换下490~530 nm和780~820 nm波段组合计算的NDVI’和RVI’在3种主要植物间的差异大于全波段和其它波段计算的NDVI’和RVI’。【结论】对敏感波段的反射率和吸收率进行一阶微分处理,并用于改进植被指数,能够提高伊犁绢蒿荒漠3种主要植物的识别效果。     

双摆自由微振动分析

采用3种方法(达朗伯原理方法、牛顿定律法、拉格朗日法)推导了双摆自由微振动的微分方程,并演绎归纳了2自由度系统自由微振动微分方程的简约形式及其特殊情况下的简正模式。     

基于高光谱成像技术的伊犁绢蒿荒漠草地主要植物识别参数的筛选

为获得伊犁绢蒿荒漠草地主要植物最佳识别参数，本研究利用SOC710 VP成像光谱仪于4月采集群落影像，以伊犁绢蒿（Seriphidium transiliense）、角果藜（Ceratocarpus arenarius）、叉毛蓬（Petrosimonia sibirica）和裸地为识别对象，基于光谱学响应与峰谷特性选取8个位置参数、2个面积参数、4个植被指数，按照显著性差异从小到大逐一筛选敏感参数，并使用Fisher判别分析进行精度验证。结果表明：4种识别对象的反射率大小在可见光和近红外波段表现出不同的特征；用筛选出的红谷位置、红边位置、红谷幅值、蓝边面积、NDVI₁、RVI₁和RVI₂进行判别，精度分别为伊犁绢蒿91.11%、角果藜80.56%、叉毛蓬91.11%、裸地100%，总精度为92.13%。本试验筛选出的识别参数建立判别模型可为进一步对群落影像进行物种定量分类提供依据。     

小尺度下醉马草生长动态与土壤养分的关系

【目的】醉马草(Achnatherum inebrians)是一种常见的有毒植物,研究异质生境对其生长的影响,为醉马草的生长适应机制和扩散预警提供依据。【方法】选取新疆天山北坡中段典型的醉马草蔓延扩散区的阴坡、阳坡、沟底3种小尺度异质生境,分析其生长动态特征与土壤养分关系。【结果】3个生境下醉马草的生长特征总体上均呈现先增后减的趋势,符合Logistic生长曲线,阴坡显著制约了5~6月株体增高(P<0.05),但对其他月份株高及各月株丛径和分蘖数影响不显著(P＞0.05);阴坡的土壤有机质、水解氮、速效钾含量显著高于沟底和阳坡(P<0.05),而沟底和阳坡之间则不存在显著差异(P＞0.05);醉马草株高与土壤养分只在4~6月存在显著负相关性(P＜0.05),即高的土壤养分含量会抑制醉马草的株高生长,其他生长特征均与土壤养分没有显著相关性(P＞0.05)。【结论】小尺度异质环境下,坡向可以影响醉马草分蘖和拔节期株高的生长和土壤养分含量的分配,但并不能最终改变年内醉马草的生长总趋势和强度。     

埋藏深度对醉马草种子萌发与幼苗生长的影响

通过室内控制试验探究醉马草种子萌发及幼苗生长对不同埋藏深度的响应,结果表明:醉马草出苗速率随着埋藏深度增加呈先增后降趋势,1cm和2cm埋藏深度时出苗速率最大,同时发芽势(86.67%、72.22%)和萌发指数(1.83、1.66)均显著高于其他埋藏深度(P<0.05);醉马草种子在0~8cm埋藏深度范围内萌发率均在66.67%以上,但是出苗率在1cm和2cm埋藏深度时最高,分别为90%和88.78%,当埋藏深度≥4cm时会抑制出苗,埋藏深度9cm时不再萌发;随着埋藏深度的增加,醉马草茎长、幼根长和幼苗总长都呈先增加后下降的趋势,总茎长在4cm埋藏深度时最长(116.71cm),幼苗总长在2cm埋藏深度时最长(192.23mm),幼根长度在1cm埋藏深度时最长(97.37mm),而根茎比则随着埋藏深度的增加逐渐降低。总之,醉马草种子萌发出苗最适埋藏深度为1~2cm,当埋藏深度为9cm时种子不再萌发。     

不同落粒时间无芒雀麦种子形态与萌发特性

【目的】不同落粒时间无芒雀麦种子形态与萌发特性，种子脱落是植物为应对复杂多变的自然环境及种群繁衍而表现出的生存策略，而脱落时间的早晚对种子的发育情况产生重要影响。【方法】以天山北坡中段原生境野生无芒雀麦(Bromus inermis)居群为材料，研究4个不同自然脱落时间种子的长、宽、厚、附属物(外稃长、内稃长、芒长)、种子重量，以及发芽率、发芽势、萌发指数和平均发芽速度，分析自然落粒时间差异对种子形态及萌发特性的影响。【结果】无芒雀麦的落粒率在4次收集时间分别为2.87%、2.55%、2.87%及3.49%;随着脱落时间的推移，种子形态特征整体表现出种子长、宽、厚及种子重量增加，外稃长、内稃长先减后增，芒长呈减小的趋势，芒长较长的种子最容易脱落；随着脱落时间的推移，种子发芽率、发芽势、萌发指数增加，平均发芽速度减小；落粒率与芒长呈极显著正相关关系，相关系数达到1.000。【结论】自然状况下，野生无芒雀麦属于弱落粒性种质；脱落时间的推迟不但使种子大小变大，而且增加了种子的重量，进而提高了种子的萌发能力。