毛竹林分冠层叶面积指数高光谱估测

叶面积指数(leaf area index,LAI)是体现林分冠层结构的一项重要参数,其准确估测对于精准林业的实施具有重要意义。为了快速、无损地监测毛竹林LAI,采用ISI921VF-256野外地物光谱辐射计和LAI-2200冠层分析仪获取福建省西北部毛竹林分冠层光谱反射率和LAI值,通过敏感波段的选取,新建了8类植被指数,分析了LAI值与对应植被指数的相关性,进而利用随机森林回归、支持向量回归和反向传播神经网络法构建了毛竹林分冠层LAI高光谱估测模型,以决定系数(R2)、均方根误差(ERMS)、平均绝对误差(EMA)和估测值与实测值的回归线斜率为指标评价并比较了模型预测精度。结果表明:新建的NDVI_(674)、NDVI_(687)、GNDVI_(563)、GRVI_(563)、RVI_(674)、RVI_(687)、DVI_(674)、DVI_(687)八类植被指数与LAI均呈极显著相关(P<0.01)。建立的RFR模型中,决定系数R2达到0.732 3,分别比SVR模型和BP模型提高了0.106 6和0.247 0;其EMA为0.406 2,分别比SVR模型和BP模型减少了0.044 8和0.481 1;其ERMS为0.646 3,略高于SVR模型,但远小于BP模型;其实测值与估测值的回归线斜率接近1,优于SVR模型和BP模型的回归线斜率。RFR模型对毛竹林分冠层LAI的高光谱估测效果优于SVR模型和BP模型,可用于大区域范围毛竹林冠LAI的高光谱估测。     

基于ArcGis的耕地土壤养分最优插值方法

本研究以江西省万年县耕地为研究对象,采用逆距离权重法、普通克里金插值法和协同克里金插值法对土壤养分进行空间插值。借助平均预测误差(ME)和均方根预测误差(RMSE)指标对3种插值方法的精度进行比较,根据结果做出精度检验排序,得出协同克里金插值法为最优插值方法。     

多层离散各向异性辐射传输模型在玉米叶面积指数垂直分布反演中的应用

为更准确地监测玉米叶面积指数(leaf area index, LAI)垂直分布,以多层离散各向异性辐射传输(discrete anisotropic radiative transfer, DART)模型构建的模拟数据集为基础,提出一种条件约束的LAI垂直分布反演方法。首先,基于3层垂直分布场景,评价DART模型对玉米冠层反射率和光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)的模拟效果,并构建相应的模拟数据集。其次,基于模拟数据集构建LAI和PAR单参数反演模型。最后,以单参数反演模型为先验知识,通过求解约束化问题实现基于高光谱植被指数的玉米冠层LAI垂直分布反演。结果表明:相较于单参数反演模型,约束优化条件下的反演模型精度更高。玉米上层LAI反演结果的决定系数(R2)提高0.022,均方根误差(root-mean-square error, RMSE)降低0.016 m~2/m~2,归一化均方根误差(normalized root-mean-square error, NRMSE)降低1.3%;玉米中层LAI反演结果的R2提高0.08,RMSE降低0.219 m~2/m~2,NRMSE降低10.1%;玉米下层LAI反演结果的R2提高0.069,RMSE降低0.041 m~2/m~2,NRMSE降低4.6%。说明利用条件约束优化的方法进行玉米冠层LAI的垂直分布反演,能有效提高反演精度。     

县域耕地土壤速效钾空间预测方法的比较

【目的】筛选出测土配方施肥项目中最适宜的土壤速效钾空间预测方法,为准确预测土壤养分的空间分布提供依据。【方法】以陕西汉中汉台区耕地土壤速效钾含量为研究对象,分别采用反距离加权插值法、径向基函数插值法和普通克里格插值法3种方法,在选取3种方法最优模型参数的基础上,对试验区域内2 022个土壤速效钾样点进行空间插值,并对结果进行验证及评价。【结果】通过对3种空间插值方法进行交叉验证,径向基函数插值法均方根误差为267.349,小于其他2种插值方法;其相关系数为0.687,大于其他2种插值方法。利用分区符合度法和插值结果图进一步验证,结果表明,相对于反距离加权插值法和普通克里格插值法,径向基函数插值法更能反映试验区域土壤速效钾的分布格局。【结论】径向基函数插值法较反距离加权插值法和普通克里格插值法更适宜于试验区耕地土壤速效钾的空间预测;在测土配方施肥项目实施过程中,利用分区符合度验证法对土壤养分空间预测方法进行选择是切实可行的。     

基于MODIS和DEM的土壤有机质空间预测研究(英文)

[目的]本研究以湖南省石门县为例,采用普通克里格和基于MODIS和DEM数据的回归克里格方法,结合有限个采样数据对该区有机质进行空间预测,并进行对比分析。[方法]运用由地形参数(由DEM派生得到)、归一化植被指数(NDVI)以及由MODIS派生得到的地表温度(LST)等指标进行空间模拟,然后通过平均误差(ME)和均方根误差(RMSE)验证精度,数据的描述性统计及转换均通过软件实现。[结果]结果表明在有限个采样数据下,结合多元遥感数据的回归克里格方法优于普通克里格法,回归克里格法的平均误差和均方根误差均低于普通克里格法,相对提高值为6.03%。[结论]在低山丘陵区,运用MODIS数据及其他遥感数据对土壤有机质进行空间预测具有较好的效果。     

基于辅助环境变量的土壤有机碳空间插值——以黄土丘陵区小流域为例

利用普通克里格法(OK)、反距离加权法(IDW)、径向基函数法(RBF)、基于土地利用类型修正的普通克里格法(OK_LU)4种插值方法,对黄土丘陵羊圈沟小流域的土壤有机碳含量进行空间插值。预测结果的准确性通过Pearson相关系数(R),平均绝对误差(MAE),均方根误差(RMSE),准确度(AC)来评价。研究结果表明:(1)在前3种常规空间插值方法中,OK对刻画区域土壤有机碳的空间分布趋势效果最佳,其预测MAE值和RMSE值均为最小,Pearson相关系数(R)和准确度(AC)最大,说明其预测结果的准确性最好、预测的极端误差也最小;其次为RBF;IDW预测的效果最差。(2)OK_LU在空间特征表达方面能够更好地反映复杂地形区的局部变异,其插值结果的精度相比OK有一定程度的提高,其平均绝对误差(MAE)从0.900%降到了0.567%,均方根误差(RMSE)从1.101%降到了0.777%,Pearson相关系数(R)从0.4026提高到0.5589,准确度(AC)从0.9081提高到0.9505。综合比较,在黄土丘陵地区,OK_LU能使插值结果的精度有较大提高,是土壤有机碳空间制图的有效途径。     

基于GIS海南岛气象要素空间插值法比较分析

应用普通克里格插值法(OK)、反距离权重插值法(IDW)、样条插值法(Spline)以及混合插值法(MLR)对海南岛18个长期气象观测站1979～2008年年均气温、年降水量、年日照时数以及年积温进行空间栅格化,并进行结果对比分析。结果表明:通过交叉检验的MAE和RMSIE的误差分析表明,MLR插值精度最高,样条插值法插值精度最低,普通克里格与反距离权重插值法插值精度接近。总体来看,混合插值法(MLR)是海南岛气象要素最优空间插值法。     

基于数码图像的甜菜氮素近地遥感监测模型

为定量研究利用数码图像进行甜菜冠层叶片氮含量(Leaf nitrogen content,LNC)时空变化监测的适宜性及准确性,以2014年内蒙古赤峰市松山区太平地镇田间试验为基础,在甜菜各生长阶段采集甜菜冠层数码图像,利用数字图像处理技术对图像进行分割并提取红光值(R)、绿光值(G)和蓝光值(B)。分析R/B、G/B等9个颜色参数与不同生育期冠层LNC的相关性,并研究冠层LNC随施氮量的变化规律,探寻适宜于甜菜氮素营养监测的关键生育时期及最佳颜色参数。分别利用支持向量机(Support vector machine,SVM)和BP人工神经网络(BackPropagation artificial neural network,BP-ANN)建立甜菜冠层LNC预测模型。研究结果表明,BP-ANN预测模型具有较高且较稳定的预测精度,其验证集的决定系数R~2和均方根误差RMSE分别为0.74和2.35,与SVM模型相比,BP-ANN模型的决定系数R~2提高了12.12%,均方根误差RMSE降低了8.09%。     

天津表土DDT浓度的空间插值方法研究

分别运用反距离加权插值法（IDW）、反距离平方加权插值法（ISDW）、多项式回归法（PR）、双线性插值法（BI）以及普通克里格法（OK）共5种方法对天津表土188个采样点的DDT浓度数据进行了空间插值,并对插值精度进行了评估和比较。结果表明,上述5种方法均无系统误差,且方均根误差（RMSE）差别不大,从误差分布来看,普通克里格法表现稍好。188点中,普通克里格法插值误差在0.5和1.0个对数单位以内的百分比分别为62.2%和91.5%。在表土DDT浓度突变的局部,所有插值方法的误差都超过一个对数单位。相对于其他4种插值方法而言,普通克里格法生成的空间插值图,更能准确表达天津表土DDT浓度的空间分布特征,其细部的浓度变化也更清晰。     

基于地形分类的黄土丘陵区土壤有机质插值方法

黄土丘陵山区地形复杂,耕地细碎,采样点密度不足,因此研究适宜该区域的空间插值方法具有重要意义.以山西省偏关县为研究区,基于数字高程模型(digital elevation model,简称DEM)数据生成地形因子,依据地形因子将研究区划分为不同地形单元,利用Kriging插值法对各地形单元进行分层插值,通过叠加不同地形单元的插值结果,得到全区域的土壤有机质含量空间分布,并利用均方根误差和决定系数评价空间插值方法的预测精度.结果表明,采用划分地形单元分层克里金(Kriging)插值法得到的预测值与实测值的决定系数为0.3753,明显高于全局插值法;均方根误差精度高于全局插值法,预测值无偏性好.因此,基于地形单元的空间插值方法可以更精确有效地获取土壤有机质空间分布特征,为复杂山区低密度采样下的耕地质量调查与评价提供技术参考.     

毛竹笋快速生长过程中冠层参数动态及其与光合有效辐射的关系

基于冠层参数连续监测,研究了毛竹砌订lostaehysedulis笋快速生长过程中冠层参数动态,并分2个阶段分析了叶绿素质量、叶面积指数和冠层郁闭度与冠层上方光合有效辐射的关系。结果表明：①单位面积叶绿素质量、叶面积指数和冠层郁闭度值在毛竹笋快速生长过程中呈增长趋势,相应增量分别为5．5μg·cm-2,1．0和0．6;（②放叶前母竹叶绿素与光合有效辐射的相关性高于展枝放叶后两者的相关性,相关系数由0．57（P=0．180）降为0．14（P=0．860）,在一定程度上反映了放叶前母竹为竹笋快速生长提供更多的光合产物：③在新竹放叶过程中．叶面积指数和冠层郁闭度与光合有效辐射的关系呈正相关,复相关系数分别为0．7960（P=O．120）和0．9916（P=O．004）．说明在这一阶段毛竹林冠层对光能的利用和分配增强．图6参24     

利用MODIS数据估测毛竹林总初级生产力

通过集成中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星影像数据与地面通量台站的观测数据,基于遥感的植被光合模型(VPM),估测了浙江省安吉县山川乡2011年的毛竹Phyllostachys edulis林总初级生产力(PGP)。研究表明:VPM模型估测的PGP(PGPVPM)在季节变化趋势上和通量站点数据获得的PGP(PGPobs)保持一致,VPM模型估算的2011年毛竹林总初级生产力为1 848.54 g·m-2,通量塔数据获得的2011年毛竹林总初级生产力为1 899.69 g·m-2,相对误差为2.69%。在全年累积总量上接近,但是估测值和观测值之间仍然存在一定的差异,尤其是在生长季节,PGPVPM的值要高于PGPobs;VPM模型估测的PGP和通量塔数据获取的PGP之间的决定系数为0.747,相关系数为0.864;且时间序列的增强植被指数(IEV)比PGP的相关关系强于归一化植被指数(INDV)与PGP的关系。研究表明:VPM对于站点和区域尺度的毛竹林生态系统PGP的模拟具有很大的潜力。     

安吉毛竹林净生态系统碳交换量及叶绿素荧光参数的变化

利用涡度相关法,对安吉毛竹林生态系统的碳通量进行实时观测,同时用叶绿素荧光仪PAM 2500测定通量框架下毛竹的叶绿素荧光参数。分析了毛竹林净生态系统碳交换量（NEE）的日变化和月平均变化及荧光参数变化。结果表明,NEE值在6：00-7：00开始转为负值,至17：00-18：00转为正值;白天表现为碳汇,并且在数值上,NEE值的负值最高点表现为秋季（9月,10月,11月）>春季（3月,4月,5月）>冬季（12月,1月,2月）,说明毛竹CO2通量具有明显的季节变化。逐月NEE值变化范围为-25.563 3～85.531 2 gC·m-2·月-1,12和1月份NEE值较低,1月份达到最低点。叶绿素荧光参数中PSⅡ的最大光合量子产量（Fv/Fm）先降后升,12月,1月和3月份Fv/Fm低于正常水平,与其他月份差异显著（P < 0.05）,说明毛竹在这3个月份受到了胁迫,光化学效率降低;Fv/Fo与Fv/Fm趋势相同,12月,1月和3月份潜在活性最低,并且与其他月份差异显著（P<0.05）;PSⅡ的实际光合量子产量（ФPSⅡ）变化趋势与Fv/Fm、光化学猝灭系数（qP）大致相同;在10月至翌年3月份,qP逐渐下降之后开始升高,同时伴随非光化学猝灭系数（qN）值的上升和下降。研究表明,毛竹在受到低温胁迫时,会导致其吸收的光能用于光化学电子传递的部分减少,光合碳同化率下降。     

Spatial Interpolation and Sample Size Optimization for Soil Copper （Cu） Investigation in Cropland Soil at County Scale Using Cokriging

Knowledge on spatial distribution and sampling size optimization of soil copper （Cu） could lay solid foundations for environmetal quality survey of agricultural soils at county scale. In this investigation, cokriging method was used to conduct the interpolation of Cu concentraiton in cropland soil in Shuangliu County, Sichuan Province, China. Based on the original 623 physicochmically measured soil samples, 560, 498, and 432 sub-samples were randomly selected as target variable and soil organic matter （SOM） of the whole original samples as auxiliary variable. Interpolation results using Cokriging under different sampling numbers were evaluated for their applicability in estimating the spatial distribution of soil Cu at county sacle. The results showed that the root mean square error （RMSE） produced by Cokriging decreased from 0.9 to 7.77%, correlation coefficient between the predicted values and the measured increased from 1.76 to 9.76% in comparison with the ordinary Kriging under the corresponding sample sizes. The prediction accuracy using Cokriging was still higher than original 623 data using ordinary Kriging even as sample size reduced 10%, and their interpolation maps were highly in agreement. Therefore, Cokriging was proven to be a more accurate and economic method which could provide more information and benefit for the studies on spatial distribution of soil pollutants at county scale.     

岩性对毛竹林土壤硅形态的影响

采取发育于5种不同岩性类型（花岗闪长岩、花岗岩、玄武岩、凝灰岩和页岩）的毛竹Phyllostachys edulis林不同土层（0-20cm和20-40cm）的土样,运用逐级化学提取技术,研究不同岩性条件下发育的土壤中硅的形态以及影响硅转化的因素,为不同岩性类型土壤有效硅调控提供科学参考。结果表明：④不同岩性类型土壤中总二氧化硅质量分数从大到小顺序依次为凝灰岩〉花岗闪长岩〉页岩〉花岗岩〉玄武岩,而且不同岩性之间二氧化硅质量分数差异性较大;②不同岩性类型下发育的毛竹林土壤有效硅质量分数及相对百分比顺序为玄武岩〉花岗岩〉页岩〉花岗闪长岩〉凝灰岩,有效硅主要来源于无定形硅的转化,与土壤中总二氧化硅的质量分数相关性不大;⑧岩性能够影响土壤中总硅数量以及各种硅形态的整体分布。     

毛竹林生态系统植硅体的分布及其影响因素

在浙江省临安市青山、安吉县船坝、新昌县巧英和新昌县大市聚等4个地点选取毛竹Phyllostachys edulis竹叶及林地土壤,运用微波消解及Walkley-Black方法,研究不同岩性土壤上发育的同一竹龄毛竹竹叶和同一岩性土壤上发育的不同竹龄毛竹竹叶中植硅体的产生和分布规律,为毛竹林植硅体碳汇调控提供科学参考。结果表明:①毛竹竹叶中植硅体质量分数为50.8~99.1 g·kg-1,基本上是由上部到下部递减,在不同岩性间的差异表现为花岗岩>花岗闪长岩>玄武岩>页岩。②毛竹竹叶中植硅体的产生通量变化范围为154.9~605.9 kg·hm-2·a-1,在不同岩性间的差异表现为花岗岩>花岗闪长岩>玄武岩>页岩。③若按目前全国毛竹林面积3.3×106hm2,植硅体产生通量209.5~420.2 kg·hm-2·a-1以及植硅体中碳含量(3±1)%计算,那么中国毛竹林通过叶植硅体约可以固定二氧化碳(76.1~152.5)×106kg·a-1。     

载银二氧化钛纳米抗菌剂处理竹材和马尾松的防霉和燃烧性能

采用不同质量分数（10,50,100,200g．kg-1）的栽银二氧化钛（TiO。）纳米抗菌剂分别对马尾松P／nusmassoni—aria材和毛竹Phyllostachysedulis材进行浸渍处理．并对处理后试件的防霉性能和阻燃性能进行研究。结果表明：纳米抗茵剂处理的试件载药量随纳米抗茵剂质量分数提高而增加．处理后毛竹材的霉变时间比未处理材推迟3周左右．处理后马尾松材的霉变时间比未处理材推迟4周左右．防霉效果良好。纳米抗茵剂对毛竹材的燃烧性能无明显影响．处理材的点燃时间比未处理材延迟3～4S。纳米抗茵剂处理的马尾松材的热释放速率和总热释放量降低,有效燃烧热（EHC）、平均质量损失率、总发烟量无明显变化。图8表4参11     

室带槌腹叶蜂的形态和生物学

 室带槌腹叶蜂Tenthredo nubipennis是中国长江流域常见的一种害虫。在浙江省的遂昌、松阳、庆元、龙泉等地的竹林内有分布,取食竹叶,危害毛竹Phyllostachys edulis,雷竹Phyllostachys violascens,金竹Phyllostachys nigra var. henonis等竹种。它常与长齿真片叶蜂Eutomostethus longidentus和（或）纹瓣真片叶蜂Eutomostethus reticulates混合发生。1 a发生1代,以幼虫越夏越冬,翌年春天化蛹、羽化、产卵。幼虫取食期为4月中旬到6月中旬。大部分时间以预蛹态在地下土茧内度过。图1表3参8     

安吉毛竹林生态系统大小年水气通量变化特征

利用涡度相关技术对安吉毛竹(Phyllostachys edulis)林生态系统进行观测,获得2014年(小年)和2015年(大年)毛竹林水气通量数据,并结合相关气象数据,对毛竹林大、小年水气通量变化特征进行对比分析。结果表明:毛竹林生态系统无论在大年还是小年水气通量值都为正值,月平均日变化和季节日变化都呈现单峰曲线;2015年8月份水气通量值最高(0.038 g·m~(-2)·s~(-1)),大于2014年7月份最高值(0.032 g·m~(-2)·s~(-1)),2014年水气通量值最低值出现在12月份,为0.009 6 g·m~(-2)·s~(-1),2015年水气通量值最低值出现在1月份,为0.011 g·m~(-2)·s~(-1);季节尺度上,具有明显的季节变化特征,水气通量值都是夏季最高,冬季最低,春秋季次之。大年毛竹春季受发笋抽叶的影响虽然大于秋季,但蒸散量却小于秋季;而小年春季降水量与蒸散量都小于秋季;大小年毛竹林各季节净辐射日变化都表现为单峰曲线,且水气通量与净辐射都表现出显著的相关性,但是受大小年差异的影响,大年春季的R2大于秋季R2,而小年则秋季R2大于春季R2。     

毛竹林不同经营强度下土壤动物群落特征1）

2013年7月份,采用干漏斗法对浙西南山区3种不同经营强度下的毛竹林（粗放经营毛竹林、笋竹两用林和笋用林）的土壤动物群落结构进行调查。结果表明：随着毛竹林经营强度的增大,各功能种团土壤动物类群数、个体数明显下降;粗放经营的毛竹林和笋竹两用林土壤动物多样性指数、丰富度指数较高,毛竹笋用林相对较低,优势度指数在各经营强度间差异不显著（ p＞0．05）;与粗放经营毛竹林相比,集约经营的毛竹笋用林地土壤密度增大,土壤有机质和全N质量分数降低。弹尾目、蜱螨目等主要优势类群,个体数与土壤密度呈负相关,与土壤pH值、有机质及全N质量分数呈正相关。