基于叶片形态的毛竹单叶叶面积模型

【目的】毛竹叶片小、易卷曲的特点增加了叶面积测量的难度和测量误差,本研究旨在建立快速、便捷、准确测量毛竹叶片面积的模型。【方法】采集7个省份的毛竹叶片,对毛竹叶片形态进行分类,利用叶长、叶宽数据和扫描所得实际叶面积进行建模,并采用均方根误差、卡方、赤池信息量准则和预测精度检验模型的精度,同时与叶面积仪测定结果进行精度比较。【结果】1)根据长宽比,毛竹叶片可以分为3类,分别是类三角形叶片(长宽比≤7.2)、长椭圆叶片(7.2长宽比≤8.3)和细长条叶片(长宽比8.3); 2)对毛竹叶面积和叶形态学指标的相关分析显示,叶片长度与宽度的积对叶面积影响最大,相关系数为0.993; 3)建立以叶片长宽积为自变量的叶形分类拟合模型,其决定系数为0.990 1、均方根误差为0.159 6、卡方值为10.368 1、赤池信息量准则为-6 317.10、预测精度为97.73%,其预测结果最佳,优于叶形不分类的整体拟合和叶面积仪测量结果。【结论】基于叶片形态分类的毛竹叶面积拟合模型仅需测定叶片的长和宽,便可准确预测叶片面积,其精度不但优于叶面积仪与整体拟合结果,而且测量过程快速、便捷。该模型可解决长期困扰的毛竹叶片面积测量难题。     

综合应用多源遥感数据的面向对象土地覆盖分类方法

【目的】针对国家森林资源宏观监测业务对区域森林资源空间分布信息的迫切需求,发展一种基于国家森林资源连续清查固定样地数据,可充分发挥GF-1宽幅多光谱数据、MODIS遥感数据相应空间和时间分辨率优势的面向对象土地覆盖分类方法,以提高林地和森林资源的监测精度和自动化程度。【方法】以黑龙江省小兴安岭某林区为研究区,主要数据源包括GF-1宽幅多光谱数据、MODIS NDVI(250 m,8天合成)时间序列遥感数据、国家森林资源连续清查固定样地数据以及少量外业实地调查数据等。首先,基于GF-1宽幅多光谱数据进行多尺度影像分割,将研究区划分为许多区域性的分割对象;然后,以分割对象为分析单元,分别提取GF-1宽幅多光谱遥感影像的光谱特征、纹理特征、形状特征等以及MODIS NDVI时间序列遥感数据的时序特征,并采用随机森林算法进行特征选择;最后,利用训练样本建立基于分类回归树分类器完成面向对象的土地覆盖分类方法研究,分别比较单一GF-1 16 m宽幅多光谱数据、单一MODIS NDVI时间序列遥感数据以及综合多源数据的分类结果,并基于混淆矩阵对分类结果进行分析。【结果】精度检验和分析结果表明,面向对象的综合多源遥感数据分类方法总体分类精度达89.46%,Kappa系数为0.874,明显优于仅基于GF-1宽幅多光谱数据、MODIS NDVI时间序列遥感数据的分类方法。【结论】综合应用多源遥感数据的面向对象土地覆盖分类方法适用于综合GF-1与GF-4数据的土地覆盖类型分别制图,可有效提高主要土地覆盖类型的分类精度。针对国家森林资源连续清查的业务需求和特点,本文所发展的方法在分类对象生成、特征提取、特征选择、分类器训练和精度检验等关键环节均进行了优化设计,有利于提高森林资源连续清查业务中主要林地类型遥感分类制图的自动化、标准化程度。     

基于数字影像的北京松山森林物候模拟及其与气象因子的关系

【目的】探究温带落叶阔叶林物候变化及其与气象因子的关系，提高植被固碳模型和区域碳固定模拟的准确性。【方法】以北京松山落叶阔叶林为研究对象，基于2019年数字相机时间序列数据提取相对绿度指数（Gcc）,采用Pearson相关分析方法分析其与气象因子的关系。将Gcc和SRS-NDVI测量仪测定的归一化植被指数（NDVI）数据与生态系统总初级生产力（GPP）通量数据拟合估算出的物候指标作对比，分析其差异性。【结果】观测期间，Gcc与空气温度（T_a）、土壤温度（T_s）、土壤体积含水量（SWC）、光合有效辐射（PAR）、饱和水气压差（VPD）和降雨量（P）的Pearson相关系数分别为0.88、0.86、0.29、0.45、0.65和0.25。Gcc、NDVI、GPP提取的生长季开始时间（SOS）分别为第129、116、110天，生长季结束时间（EOS）分别为第277、277、283天，生长季长度（LOS）分别为148、162、173天。【结论】植被生长主要受温度、光合有效辐射、饱和水气压差影响，降雨对相对绿度指数具有“触发”作用。与通量数据提取的物候...     

基于活立木茎干含水量的杨树生长状态评估模型构建

【目的】分析活立木茎干含水量在不同季节的变化规律及与所在环境中各参数的变化关系,构建一种通过茎干含水量反映植物生长状态的数学模型,为未来搭建树木生命状态评价体系提供模型基础和解决思路。【方法】基于2017—2018年实测杨树茎干含水量数据,将全年植物生长状态划分为萌芽期、生长期、落叶期和休眠期,分析各生长周期茎干含水量变化规律。对多维环境数据进行主成分分析,选取最大主成分(PC1)与活立木茎干含水量绘制日变化曲线,提出一种植物茎干含水量椭圆模型,用于评判植物生命体征状况。【结果】萌芽期茎干含水量处于上升态势,4月初日均值为20%,4月末增至43%,日变幅为5%～8%;生长期茎干含水量日均值稳定在50%上下,变化情况受天气影响较大,日变幅差异明显,最大9%,最小1%;落叶期茎干含水量逐渐降低,从10月初的日均值46.9%降至月末的42.8%,日变幅减小至4%;休眠期因低温产生水分冻融现象,茎干含水量波动剧烈,12月中最小值为12%,最大值为42%,日变幅最大达20%。针对植物不同生长周期分别进行椭圆曲线拟合,结果显示:春季萌芽期与冬季休眠期的茎干含水量变化规律近似,椭圆倾角θ0°,与PC1变化呈负相关;夏季生长期与秋季落叶期的茎干含水量变化规律近似,与PC1变化呈正相关,其中生长期植物受环境影响较弱,θ绝对值最小。从倾角与旋转方向可推导出茎干含水量与环境参数的超前或滞后关系,其中萌芽期与休眠期茎干含水量滞后于环境参数,生长期与落叶期茎干含水量超前于环境参数。【结论】基于茎干含水量的生长状态评估可为植物生命体征研究提供全新研究方向,各生长周期的椭圆拟合曲线区分度较高,有可能作为植物生长状态的评判标准,基于此可进一步研究出更完善的植物生理评价体系并用于实际生产中。     

基于Landsat长时间序列的森林扰动参数提取与树高估算

【目的】研究基于遥感影像的森林扰动信息定量提取及其对树高估算的影响,为遥感反演森林参数(树高、生物量)提供参考和借鉴。【方法】选取黑龙江省凉水国家级自然保护区为研究区,以1984—2006年33期Landsat TM/ETM+多光谱遥感影像为数据源,对其进行缨帽变换提取缨帽角(TCA)和缨帽距离(TCD)2个扰动监测指数,采用时间轨迹分析方法(LandTrendr)对TCA与TCD指数进行时间序列重构,分别提取扰动发生的前一年(DBYEA)、扰动发生前的光谱值(DBVAL)、扰动持续时间(DDUR)、扰动量级(DMAG)、扰动后开始修复的时间(RBYEAR)、扰动后开始修复的光谱值(RBVAL)、修复量级(RMAG)和修复持续时间(RDUR)8个时间序列扰动参数。基于单时相Landsat影像光谱信息与单时相Landsat影像光谱信息+森林扰动参数2组变量分别采用随机森林(RF)算法估算树高。【结果】采用单时相Landsat影像光谱信息结合基于TCA和TCD提取的16个时间序列扰动参数建立的树高反演模型预估精度比采用单时相Landsat影像光谱信息建立的树高反演模型预估精度提高6.34%,均方根误差(RMSE)降低0.50 m。树高反演模型中基于TCA提取的时间序列扰动参数变量重要性高于基于TCD提取的时间序列扰动参数变量重要性。【结论】基于LandTrendr提取的森林时间序列扰动参数能够增强反射率与树高之间的相关性,提高遥感树高模型的反演精度,基于TCA提取的森林时间序列扰动参数对树高的解释能力高于基于TCD提取的森林时间序列扰动参数。     

基于叶片光谱反射率的毛竹氮元素含量估测研究

【目的】以福建省顺昌县大干镇的毛竹为研究对象,研究毛竹叶片氮元素含量的最优估测模型,为毛竹生长状态分析与林地土壤肥力估测提供基础。【方法】通过对毛竹叶片原始光谱、一阶微分光谱及相关的植被指数与叶片氮元素含量进行相关性分析来筛选氮元素敏感特征参数,并构建了多元线性回归模型、随机森林模型以及支持向量机模型,利用决定系数最优原则筛选3个模型中的最优模型并进行精度验证。【结果】R387、DR663、NDVIg-b(R575、R440)、SIPI、PRI和PPR 6个参数与毛竹叶片氮含量具有较为显著的相关性,基于这6个敏感参数所构建的3种模型中,多元线性回归模型与随机森林模型拟合效果较差,精度验证结果R2分别为0.4355、0.4371,惩罚因子C和核参数Sigma分别设为3和0.1的支持向量机模型估测结果最好,其实测值与预测值拟合决定系数为0.8031,总体精度为94.02%。【结论】基于R387、DR663、NDVIg-b(R575、R440)、SIPI、PRI和PPR 6个叶片光谱参数所构建的支持向量机模型能够较为准确地估测毛竹叶片氮元素含量。     

截形叶螨危害下枣叶片含水率高光谱估测模型

【目的】叶片含水率是反映植物生长发育状况的重要指标,对其进行实时、快速、准确的动态监测是实施枣园精准灌溉和水分合理利用的重要技术措施,对枣树水肥一体化管理有一定的实用参考价值。【方法】以截形叶螨危害下枣叶片的光谱反射率和叶片含水率数据为基础,分析枣叶片原始光谱反射率和不同微分变换光谱反射率与叶片含水率间的相关关系,分别运用一元线性回归(MLR)、多元线性逐步回归(SMLR)法构建了截形叶螨危害下枣叶片含水率的高光谱估测模型,并以模型拟合度(R~2)为主要依据,结合均方根差(RMSE)和相对均方根差(RE)对模型的稳定性和预测能力进行了检验。【结果】微分数据变换可以有效增强枣叶片光谱与水分含量之间的相关性,其中以一阶微分变换的反射光谱与叶片水分含量间具有最密切的相关性。而在截形叶螨危害下枣叶片含水率的高光谱估测模型中,SMLR模型整体建模效果优于MLR模型,其中以655 nm等7个波段组合的一阶微分光谱敏感波段所构建的SMLR模型的拟合度最好,R~2达到了0.836。【结论】截形叶螨危害下枣叶片光谱反射率对其叶片含水率存在光谱指示波段。因此,利用高光谱技术对其叶片水分状况进行适时监测是可行的,这对该虫害危害后枣叶片水分含量信息的探测和虫害的早期监测及预警均有一定的应用潜力。     

神木市植被NDVI动态变化及时空格局分析

【目的】归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)可以指示植被生长和覆盖状况,探究其长时间序列时空动态变化特征规律,对明确区域植被生态变化情况具有重要意义。【方法】利用谷歌地球引擎(google earth engine,GEE)云平台获取植被生长季(7—9月)长时间序列Landsat影像并构建NDVI指数。通过变异系数、Sen+Mann-Kendall趋势分析、未来趋势变化分析和空间自相关性计算,分析2000—2020年神木市NDVI时空变化特征及空间格局,并提取NDVI不同聚集区面积结合植被生长季累计降水量和平均气温进行分析。【结果】2000—2020年神木市NDVI显著增加,增速为1.25%·a^-1;NDVI增加区域、稳定不变区域和退化区域分别占总面积的97.8%、0.4%和1.8%,退化区域主要分布在矿区和城市聚集区;NDVI变异系数主要集中在0.3～0.5之间,整体波动比较剧烈,变异程度呈现“东南高、西北较低”的空间格局;全区NDVI平均Hurst指数0.69,持续显著增加面积占比93.7%,...     

银杏的栽培技术及应用

【科属】银杏科银杏属落叶大乔木。 【分布】银杏是中国特产。 【习性】耐寒,喜光,萌蘖力强。喜生于温凉湿润,土层深厚,土壤肥沃,排水良好的砂质壤土。酸性,中性,钙质土壤,pH4．5～8都能适应。抗旱性较强,但不耐涝,对大气污染有一定的抗性。银杏寿命长,可达千年以上,是寿命最长的风景树,也是世界长寿树种之一。     

西南高海拔区域苹果光合作用与光和CO_2响应模型的筛选

【目的】为了阐明我国西南高海拔区域苹果光合作用对光强度和CO_2浓度变化的响应机制,为后续深入开展该区域苹果光合特性研究提供参考,筛选适合该区域苹果光合-光响应和光合-CO_2响应的模型。【方法】以‘黔选2号’‘黔选3号’‘嘎拉’‘蜜脆’‘红星’5个品种苹果叶片为试材,进行光合-光响应和光合-CO_2响应的测定,并利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数方程模型和直角双曲线修正模型进行光合-光响应曲线的拟合,运用直角双曲线模型、Michaelis-Menten模型(M-M模型)、直角双曲线修正模型进行光合-CO_2响应曲线拟合。【结果】光合-光响应中,气孔导度的变化影响蒸腾速率的变化,5个品种苹果叶片的光合速率均对强光有较好的适应性,在其他影响因子相同的情况下,CO_2浓度可能是生产中的实际限制因子。光合-CO_2响应中,5个品种苹果叶片气孔导度与蒸腾速率表现为同步变化,但气孔导度的变化并未影响胞间CO_2浓度的值,胞间CO_2浓度的值呈线性增加。在CO_2浓度满足光合作用底物消耗的情况下,光合有效辐射是苹果叶片发挥光合能力的主要限制因子。【结论】在拟合不同品种苹果叶片光合-光响应曲线和光合-CO_2响应曲线的模型中,直角双曲线修正模型拟合效果均表现最好。     

金叶银杏硬枝扦插繁殖生根过程及其生根机制研究

【目的】研究不同生长调节剂处理对金叶银杏硬枝扦插生根率和成活率的影响,探讨金叶银杏的生根机制,为金叶银杏苗木扦插快繁技术体系的建立提供技术支持和理论指导。【方法】通过NAA和IBA处理金叶银杏硬枝插穗,检测它们对插穗的生根状态、生根指标及IBA对扦插过程中插穗皮部可溶性糖、抗氧化酶、激素含量的影响,探究金叶银杏硬枝扦插繁殖技术和生根机理。【结果】1)金叶银杏插穗愈伤组织诱导期和形成期、不定根发生期和形成期分别在插后的20~26、26~42、42~53、53~79 d。2)800 mg·L^-1 IBA和400 mg·L^-1 NAA+400 mg·L^-1IBA(混合)处理的插穗愈伤组织和不定根出现期及生根率与根数都较其他相应处理的效果好,其中生根率分别达64.4%和51.1%;不定根数分别达8.6条和9.3条。3)插穗生根过程中(500 mg·L^-1 IBA处理)基部韧皮部的SOD、PPO活性在插后40、60 d达到高峰,均比对照提前20 d达到峰值;插穗的POD活性出现上升-下降-升高的趋势,插穗可溶性糖也出现升高-下降-升高的趋势,但时间点不一致;而淀粉的含量出现下降-上升的趋势。4)生根期间插穗基部韧皮部的IAA含量出现了2个峰值和一个谷值;而ZR含量在第40天达到峰值后下降;GA含量先下降后上升;ABA含量在插后的前期高后期低,且值都低于同期对照。IAA/ABA比值在插后的第40天(愈伤组织形成期)达到谷底,后又上升(不定根形成期)。IAA/GA在插后的40~60 d内快速上升,80 d后又开始大幅下降;IAA/ZR值在扦插愈伤组织形成期(40 d)呈下降趋势,到60 d时(不定根发生期)又急剧上升到峰值。【结论】高活性的SOD和POD有利于插穗初期愈伤组织的形成(40 d),高活性的POD与PPO有利于不定根的形成(60 d)。较高的IAA含量是保证愈伤组织形成(20~40 d)的必要条件,不定根形成期(60 d)需要较高的IAA/ZR、IAA/ABA、IAA/GA比值。本研究为金叶银杏扦插繁殖技术和生根机理的研究及金叶银杏苗木的快速繁殖生产提供技术支持。     

银杏叶对二斑叶螨和山楂叶螨生存与产卵的影响

银杏(Ginkgo biloba)是古生代二叠纪时期的孑遗植物,被称为"活化石"和"植物界的熊猫".     

基于MODIS-NDVI的中老缅交界区近16年植被覆盖时空变化特征

【目的】探讨中国、老挝、缅甸三国交界区2000—2015年植被覆盖的时空分异和演化趋势,为区内植被的科学管理和有效保护提供参考。【方法】基于中老缅交界区近16年MODIS-NDVI时序数据,借助3S技术以及均值、趋势、变异系数、Hurst指数等统计学相关方法,从多层次多角度探究区内植被覆盖的时空格局、演化规律、空间变异、可持续性及未来演化趋势等特征。【结果】NDVI年均最大值和最小值分别出现在2013(0.7794)和2002年(0.7259),整体呈增加趋势,增速表现为每10年增加1.05%;NDVI月均值以3和9月为折点,呈“S”形变化特征,其值为0.6986~0.8316,并呈上升趋势,月均增长率为0.50%;区内植被覆盖率较高,16年NDVI均值大于0.6的高植被覆盖区占比97.45%,多集中于热带雨林连片分布的山区,低于0.6的区域仅占2.55%,以各国境内主要城市中心及其外围、山区大面积裸地和澜沧江-湄公河流域沿线等区域为主;区内NDVI随海拔增加表现出持续降低趋势,高值区(NDVI≥0.6)多集中于1500m以下的中低海拔地区;2000—2015年,NDVI时间序列呈改善、退化和不变等变化趋势的区域分别占54.06%、15.62%和30.32%,其变异系数为0.0244~0.4688,空间分布上表现为较低波动变化区域>低波动变化区域>中波动变化区域>较高波动变化区域>高波动变化区域,低波动和较低波动变化区域占比合计78.49%;NDVI时间序列呈退化区域与呈高波动变化区域具有较明显的空间一致性,多集中于城镇、交通要道等建设用地以及山区大面积裸地等地区;未来,区内植被覆盖将延续过去16年变化趋势的区域占57.15%,与过去16年变化趋势相反的区域占41.09%;结合空间变化趋势特征,发现研究区未来将有39.63%、29.83%和28.98%的区域植被覆盖分别向良性、不变和恶性方向发展,1.56%的区域发展趋势不确定。【结论】中老缅交界区植被覆盖整体较好,16年来,区内植被覆盖随时间(年际、月际)变化幅度较小,并在此基础上整体呈现增加趋势,植被发展前景良好;然而,以建设用地和裸地为主的部分区域,其植被覆盖未来将出现退化趋势。区内各国应合理规划经济发展,节约、集约利用土地资源,并因地制宜地开展植树造林、退耕还林还草等生态修复工作,以促进区域生态环境的良性发展。     

油橄榄在云南的果实生长发育特性分析

【目的】分析油橄榄在云南的果实生长发育状况,掌握果实生长发育规律和节点,为制定油橄榄不同生长发育时期的合理栽培管理措施、提升果实的产量和品质、研究果实形成机理提供科学参考依据。【方法】以‘柯基’和‘豆果’2个油橄榄品种为材料,定期观测其花果期物候和果实的纵横径,计算每个果实生长发育时期果实的果形指数,分析果实纵横径生长动态和相对生长速率及果形指数的变化规律,分别采用Logistic、二次多项式、三次多项式方程模型对油橄榄果实纵横径进行拟合,比较分析了3种方程模型的拟合效果。【结果】随着果实生长时间的推移,‘柯基’和‘豆果’果实纵横径生长曲线均呈快—慢—稳定的近"S"型,且在花后现果时其果实大小基本相等,之后始终保持纵径大于横径;果实纵横径相对生长速率均表现出快—慢—稳定的生长发育规律;其果形指数均表现出先增大后减小最终趋于稳定的变化特点;3种方程模型均能相对准确地拟合出‘柯基’和‘豆果’油橄榄果实的生长发育进程,且3种方程模型对其纵横径生长拟合精度的大小和拟合效果的优劣均依次为三次多项式、二次多项式、Logistic方程模型。【结论】根据果实物候观测结果和果实纵横径生长、相对生长速率的变化规律,可将‘柯基’和‘豆果’油橄榄果实生长发育进程划分为坐果期、快速生长期、缓慢生长期、稳定生长期4个时期。     

不同无性系白果的毒性和营养分析

【目的】为白果产区种源结构调整和白果整体质量提升提供参考,从而促进白果产业健康发展。【方法】选取来自我国主要白果产区和日本的39个优良无性系白果为材料,对其白果形态指标进行测定,采用高效液相色谱法测定其银杏毒(MPN和MPNG)含量,采用原子吸收光谱法测定其K、Ca和Mg营养元素含量,对不同无性系白果的果形、营养和毒性进行评价。【结果】不同无性系白果果形和银杏毒含量差异显著。白果果形指数为1.16~1.81。2号无性系白果果形指数最小,为1.18±0.05,百粒胚乳质量为(43.85±0.06) g;37号无性系白果果形指数最大,为1.81±0.08,百粒胚乳质量为(56.75±0.05) g;29号无性系白果果形指数介于两者之间,为1.29±0.05,但是其百粒胚乳质量达到了(99.89±0.08) g,在各无性系白果中其胚乳质量最大。白果银杏毒总量最高为525.79 μg/g,总量最低为330 μg/g。白果MPN含量最高为485.24 μg/g,含量最低为247.44 μg/g;MPNG含量最高为213.03 μg/g,含量最低为21.43 μg/g。根据各无性系白果总银杏毒含量进行系统聚类,结果表明39个无性系白果可分为4类。39个无性系白果中,K、Ca和Mg平均含量分别为(0.60±0.04)、(0.19±0.02)、(0.48±0.01) mg/g。不同无性系白果的营养元素含量较为接近。【结论】不同无性系白果果形和银杏毒含量差异明显,选择果形好、银杏毒含量低和营养含量高的无性系,对白果产业健康稳定发展具有一定的促进作用。     

不同提取时间对银杏黄酮含量测定的影响

研究了用乙醇回流的方法提取银杏黄酮，不同提取时间与所测得的黄酮含量之间的关系。结果表明：当提取时间达到８ｈ时，所测值可以作为黄酮含量测定的标准值。     

银杏生长中黄酮含量变化规律研究初报

对湖北省安陆市不同品种、树龄、采收季节、干燥方式、嫁接苗与实生苗的银杏叶黄酮含量进行测试和对比分析，结果表明：银杏古树品种间的黄酮含量无显著差异；实生苗比嫁接苗含量高；10a以下幼树含量较大树高；9月份为银杏叶的适宜采收季节；采收后的银杏叶宜阴干后密封保存，长时间日晒、发霉变黄等保管不善会引起黄酮含量显著下降。     

黑银杏优良无性系选育研究

在对全县银杏种质资源普查的基础上，通过初选、复选和高接栽培对比试验，从２９７株雌银杏古树中发现并选育出了两个具有药用价值高、结实早、丰产稳产、抗逆性强等特点的黑银杏优良无性系———中银黑１号和中银黑２号。黑银杏种仁中总黄酮含量０９ｍｇ／ｋｇ，叶片中总黄酮含量８５ｇ／ｋｇ，分别比普通银杏高５０％和４１７％。文中还介绍了黑银杏的优良经济性状、生物学特性和生态学特性。