基于光谱指数的胡杨叶片氮含量估算

为获取胡杨叶片光谱反射率及氮含量的实测值,采用Savitzky-Golay滤波器及小波变换对原始光谱曲线进行前处理,然后自由组合构建归一化光谱指数(NDSI)、差值光谱指数(DSI)和比值光谱指数(RSI)变量,优选出最佳的光谱指数组合作为模型输入量,构建估测胡杨叶片氮含量的反向传播神经网络(BPNN)模型和偏最小二乘回归(PLSR)模型。结果表明,基于Savitzky-Golay平滑数据构建的光谱指数,建立的BPNN模型和PLSR模型的决定系数(R²)分别为0.879、0.722,验证集的R²分别为0.838、0.739;基于小波变换数据构建光谱指数,建立的BPNN模型和PLSR模型的R²分别为0.887、0.615,验证集的R²分别为0.866、0.607。对比可知BPNN模型在预测能力、估算精度和稳定性上都优于PLSR模型,而以小波变换数据构建的3种光谱指数组合作为输入量建立的BPNN模型在估测胡杨氮含量上具有优势,可为胡杨的健康监测提供参考依据。     

土壤水分胁迫对胡杨、灰叶胡杨光合作用-光响应特性的影响

采用盆栽试验研究正常供水(土壤相对含水量70%～80%)、中度水分胁迫(50%～60%)和重度水分胁迫(30%～40%)条件下,胡杨和灰叶胡杨2年生幼苗光合作用-光响应特性.结果表明:胡杨、灰叶胡杨光合作用-光响应曲线符合非直角双曲线函数.在正常供水条件下,胡杨、灰叶胡杨的最大光合速率(Pn max)分别为24.59、16.68 μmol CO2· m-2s-1,表观光合量子效率(AQY)分别为0.059、0.036 μmol CO2·μmol-1photons,光饱和点(LSP)分别为603、517 μmol photons·m-2s-1,光补偿点(LCP)分别为42、41 μmol photons·m-2s-1、暗呼吸速率(Rd)分别为2.99、1.45 μmol CO2·m-2s-1.土壤水分胁迫能显著降低胡杨、灰叶胡杨Pn max、AQY、LSP,而对LCP及Rd无显著影响.无论在正常供水还是在土壤水分胁迫条件下,胡杨均表现出更高的光合活性,其Pn、Pn max、LSP、AQY及Rd值均比灰叶胡杨高,而LCP值,二者之间无显著差异.表明生长在同一生境中的胡杨对光照、土壤水分的生态适应能力高于灰叶胡杨.     

不同施肥种类毛竹叶片色素含量及反射光谱相关性研究

采用UniSpec-SC光谱分析仪对毛竹叶片反射光谱进行测定,并对叶片色素含量与反射光谱参数的相关性进行分析,研究缓释肥(Tr1)、毛竹专用肥(Tr2)、混合配方肥(Tr3)对毛竹叶片色素含量的影响。结果表明:3种施肥处理对毛竹叶片色素含量均有明显的影响,其中Tr1处理叶绿素a、叶绿素b含量呈极显著增加(P<0.01),分别比对照增加15.7%、13.8%。3种施肥处理的毛竹叶片可见光区525～605 nm波长的反射光谱都明显降低,在550 nm波长处Tr1、Tr2、Tr3处理的光谱反射率分别比对照降低11.4%(P<0.01)、8.1%、7.8%,并使红边位置向长波方向移动;与对照相比3种施肥处理均使毛竹叶片PSSRb、PSSRc、PSNDb、PSNDc、CRI1、CRI2、SIPI和PRI等反射光谱参数升高;相关分析表明,毛竹叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素含量与光谱参数PSSRc、PSNDc、NPCI、CRI1、CRI2、SIPI和PRI之间存在显著的相关性(P<0.05),其中PSSRc、PSNDb、PSNDc、NPCI、CRI、SIPI和mSR705等反射光谱参数值与施肥种类相关。说明毛竹对缓释肥的利用率更高,毛竹叶片反射光谱对毛竹叶片色素含量和营养状况有良好的估测效果。     

胡杨叶片不同叶形的分形特征研究

通过测定阿拉尔地区胡杨相同叶形及不同叶形的叶片叶脉的分形特征,对胡杨叶片的分形特征进行了研究。结果表明:胡杨叶片存在柳形、卵状菱形和鸡爪形等3种叶形;同一株胡杨相同叶形的成熟未老叶片在统计意义上具有相似的分形特征;同一株胡杨不同叶形的成熟未老叶片的分形特征不同。     

基于高光谱遥感技术的森林树种识别研究进展

在详细介绍高光谱树种识别研究方法的基础上,总结了国内外利用高光谱数据进行森林树种识别的研究应用现状;剖析了目前研究中存在的主要问题;指出了今后开展高光谱树种研究的方向与潜力。     

森林冠层叶片氮浓度高光谱遥感反演研究进展

氮素是植物生命活动所需的重要营养元素,在森林植被的光合作用和生态系统固碳方面起着关键作用。因此,理解森林叶片氮浓度在叶片和冠层（遥感像元）尺度上的高光谱特征,是开展森林冠层叶片氮浓度（CNC）遥感反演、优化森林碳循环模拟、应对气候变化的重要基础工作。当前,森林CNC的光谱特征提取受到冠层结构因素的影响,其高光谱遥感反演的理论亦不明确。文中通过梳理国内外大量植被叶氮高光谱反演的代表性研究成果,以时间为轴线从叶片和冠层2个尺度上进行文献综述,详细阐述当前国内外森林叶氮浓度高光谱遥感反演的主要方法、研究热点和面临的问题,并对近年来学界关于森林冠层结构在冠层叶片氮浓度遥感反演中的影响进行综述,并展望森林冠层叶氮浓度高光谱遥感反演的发展方向。     

初始盐胁迫下ABA与CaM对胡杨叶片气体交换的调控

以典型的耐盐树木胡杨(Populus euphratica)为试验材料,研究叶片气体交换对初始盐胁迫的响应机制.在初始盐胁迫下,胡杨叶片ABA和CaM水平提高,叶片气孔导度、蒸腾速率和净光合速率相应迅速下降,表明ABA和Ca2 ·CaM参与了胡杨盐诱导的气孔关闭.5mmol·L-1钨酸钠(ABA合成抑制剂)、10mmol·L-1EGTA(胞外Ca2 螯合剂)和5 mmol·L-1LaCl3(Ca2 通道抑制剂)处理胡杨根部,对照苗木叶片的EVAP、Gs和Pn未受到影响,却提高了盐处理苗木(50 mmol·L-1NaCl,4h)的气体交换.结果显示,盐诱导内源ABA和CaM水平的提高导致了胡杨叶片的气孔关闭,这是因为:1)钨酸钠处理降低了盐处理苗木的ABA水平,增加了CaM的含量;2)EGTA或LaCl3处理显著降低了胡杨叶片的CaM水平,但ABA水平显著升高.此外,通过茎导入ABA来模拟盐诱导内源ABA水平的提高,发现茎部导入的ABA(10 μmol稬-1)能使胡杨叶片ABA和CaM水平迅速升高,叶片Gs、EVAP和Pn相应迅速下降,而先于ABA导入的5 mmol·L-1 LaCl3或5 mmol·L-1EGTA虽然提高了ABA的水平,但却显著降低了CaM水平,ABA诱导胡杨的气孔关闭也受到明显抑制.研究结果显示,钨酸钠、EGTA和LaCl3的使用,都能抑制盐诱导胡杨的气孔关闭,因此,在初始盐胁迫诱导胡杨气孔关闭的过程中,ABA和CaM很可能是共同作用:诱导胞质Ca2 水平升高,激活外向的K 通道和Cl-通道,诱导气孔关闭,从而降低经由蒸腾流进行的根冠盐离子运输.     

基于反射光谱指数的锐齿栎叶片色素含量估算

[目的]探讨锐齿栎叶片色素含量和光谱反射率之间的关系,确定无损、快速估算锐齿栎叶片色素含量的敏感反射光谱波段和光谱指数。[方法]在2个样地进行了2年的野外观测试验,于生长季内同步测定了锐齿栎叶片的光谱反射率和不同光合色素含量,分析了350 2 500 nm范围内光谱反射率和敏感光谱指数与叶片色素含量及比率之间的定量关系。[结果]锐齿栎叶片的光谱反射率随叶片色素含量呈明显的规律性变化,与Chl a、Chl b、Chl和Car的含量在可见光的绿光黄光及红边区域表现为显著或极显著的负相关性,与Car/Chl表现为极显著的正相关性;在近红外和短波红外区域,光谱反射率与色素的相关性不及可见光区。本文构建的色素敏感光谱指数ND(705,350)、ND(800,705)、m ND(800,705)和m PRI可以准确地估算锐齿栎叶片的Chl a、Chl b、Chl含量和Car/Chl比率。独立的试验数据检验表明估算值和实测值的拟合关系较好。[结论]ND(705,350)、ND(800,705)、mND(800,705)和mPRI可有效地估算锐齿栎叶片的色素含量及比率。     

高光谱遥感森林信息提取研究进展

针对高光谱遥感技术森林信息提取,详细论述了国内外利用高光谱遥感数据进行森林类型识别、森林郁闭度估算和森林叶面积指数估测等森林物理参量,以及森林化学参量估计和森林健康状态评价等方面的应用研究状况,最后对高光谱遥感森林应用的发展趋势作了探讨.     

Comparison of stomatal characteristics and photosynthesis of polymorphic Populus euphratica leaves

The leaf shapes of adult Populus euphratica vary from lanceolate to dentate broad-ovate. In order to find the mechanism regarding the ecological adaptation of the polymorphic leaves, the dentate broad-ovate, broad-ovate, and lanceolate leaves were chosen to study their stomatal and photosynthetic characteristics. It is observed that the stomas on the adaxial and abaxial epidermis of the same leaves open non-uniformly with similar densities. The stomatal densities are different among the three typical leaves, which decrease from broad-ovate to lanceolate leaves. Their stomatal sunken degree varied obviously, decreasing from broad-ovate to lanceolate leaves. The changes of the diurnal photosynthetic rate of the three typical leaves follow a single peak curve. The mean diurnal photosynthetic rates of these leaves rank from high to low as broad-ovate > dentate broad-ovate > lanceolate leaves. The light compensation points are similar in the three typical leaves, while the light saturation points vary obviously. The efficiency of solar energy conversion and potential activity of the PSII in the leaves differ significantly, with the dentate broad-ovate leaves the highest. The results suggest that their leaf shapes, anatomic structures, and photosynthetic characteristics change during the leaf development. __________ Translated from Scientia Silvae Sinicae, 2006, 42(8): 20–24 [译自: 林业科学]     

Ectomycorrhizal fungus (Paxillus involutus) and hydrogels affect performance of Populus euphratica exposed to drought stress

? Mycorrhizal fungi and hydrogels (water-absorbing polymers) can improve water availability for trees. The combination of both factors for plant performance under water limitation has not yet been studied.

? To investigate the influence of the ectomycorrhizal fungus Paxillus involutus, hydrogel and the combination of both factors, a drought-sensitive poplar, Populus euphratica, was examined in this study.

? After 16 weeks of inoculation, no ectomycorrhizas were found. Nevertheless, P. involutus-inoculated poplars displayed increased concentrations of soluble sugars and osmolality, leading to an improved water status. Growth was diminished compared with non-inoculated P. euphratica. The presence of hydrogels in the rooting medium resulted in increased biomass and higher plant water content and decreased the osmolality of plant tissues. Drought markedly decreased water contents in rooting medium and plants, and leaf chlorophyll fluorescence, and stimulated the root growth, concentrations of soluble sugars and osmolality in plants. Under drought conditions, P. euphratica exhibited osmoregulation by accumulation of low-molecular-weight carbohydrates.

? These data indicate that adding hydrogels to soils may improve the plant performance. The reasons for improved osmoregulation by fungi and hydrogels were probably related to their stimulating influence on the formation of soluble carbohydrates under drought conditions.

     

秋季不同叶色榉树叶片色素含量变化的研究

以3种秋季不同叶色榉树的叶片为材料,测定叶片内叶绿素、类胡萝卜素、花青素以及可溶性糖的含量,比较不同秋叶颜色榉树的叶片之间差异性,分析各指标间的相关性,探讨其与叶色变化的关系。结果表明,榉树秋叶呈红色主要与叶片含较多花青素有关,秋叶呈黄色、桔黄色主要与叶片含较多类胡萝卜素有关。3种叶色榉树的叶片色素含量与可溶性糖相关性较小,分析与叶片中的蛋白质和矿质元素有关。     

土壤干旱胁迫对黄栌叶片光合性能的影响

为探索土壤干旱胁迫和光照强度对黄栌光合作用性能的影响规律,应用CIRAS-2型便携式光合作用系统,测定4种土壤水分（对照、轻度、中度和重度胁迫）处理下,3年生黄栌（Cotinuscoggygria var．cinerea）苗木叶片光合作用的光响应过程。结果表明：1）土壤干旱胁迫对黄栌叶片的光合性能参数具有明显影响,随着土壤水分胁迫的加剧,黄栌叶片的光合速率、蒸腾速率、光量子效率明显降低,光补偿点增高,叶片水分利用效率在轻度水分胁迫（土壤相对含水量60-65％）下的水平最高;2）黄栌叶片光合作用对强光胁迫的适应性较强,在较大幅度的强光（有效辐射强度1000-1800μmol·m^-1·s^-1）范围内,均能获得较高的光合速率和水分利用效率;3）黄栌光舍作用对弱光的光能吸收、转换和利用效率（光合量子效率）较低,并随土壤水分胁迫加剧而明显下降。     

基于遥感和地学模型的胡杨林信息提取及规划

应用地统计学的原理和方法,根据一幅额济纳胡杨林 Landsat TM5遥感图像数据及其粗分类示意图,以及从 Google Earth 中提取对应经纬度范围的高分辨率数据,运用 ENVI、GS ＋、Matlab、ArcGIS 等软件工具,依据三波段、6个特征值,进行遥感图像处理,Morans I 指数计算、分维数、胡杨林空间自相关特征提取、聚类分析等,聚类得到不同类型胡杨林的分布图。并结合实地观测加以改进,以及后续以此方法对不同时期极干旱区额济纳胡杨林自然保护区胡杨林的空间分异进行研究,可较为精准地用以监测和评价该地区胡杨林的生长趋势和现状,指导和规划胡杨林的拯救工程。     

胡杨多态叶光合速率与荧光特性的比较研究

成年胡杨叶片为多态形,呈现从披针形到锯齿卵圆形的规律性变化。为揭示多态叶发育变化的生态适应机制,本文选择锯齿卵圆形、卵圆形和披针形三种典型叶,采用PPS便携式光合仪和PAM2100荧光仪对胡杨多态叶进行光合特性的比较发现,胡杨三种形态叶的光合速率、初始荧光、最大荧光和PSⅡ原初光能转换效率都存在显著差异。利用SDS-PAGE测得胡杨三种形态叶的Rubisco含量基本一致。研究结果表明,胡杨叶片在发育过程中在光合特性上也发生了变异,以适应其生境的变化。     

干旱胁迫对植物叶片解剖结构影响研究进展

植物在生长过程中可能会遭受干旱胁迫的影响,而叶片作为植物进行光合作用的活动中心,是在干旱胁迫条件下反应最为敏锐的器官。本文对干旱条件下植物叶片表皮结构、栅栏组织和海绵组织、叶厚度、叶脉以及气孔等结构的响应及伤害表现进行综述,以期为高等植物抗旱能力研究提供参考。     

胡杨引种与嫁接技术研究

以山西省北部风沙区为胡杨引种试验区,以新疆北部的石河子和南部的库尔勒为种源地,进行引种和种源对比试验,以群众杨和旱柳为砧木进行胡杨炮捻嫁接繁育试验。结果表明：根据栽植成活率和生长量,石河子为适宜种源;群众杨和胡杨的亲和力很高,嫁接成活率最高达81%,平均成活率69.5%,群众杨是胡杨嫁接繁育的适宜砧木;炮捻嫁接扦插成活后,在封垄高度达到25 cm,垄内水分充足,地温和气温很高的第2年7月,形成自生根系。