库布齐沙漠地区人工灌木林生物量模型构建

【目的】准确构建库布齐沙漠地区4种人工灌木林生物量预测模型,为估算当地灌木林生态系统碳储量提供基础。【方法】以库布齐沙漠地区4种人工灌木林（柠条、沙棘、沙柳、杨柴）为研究对象,采用平均株收获法测定4种灌木不同营养器官（干、枝、叶、根）的生物量,将实测生长因子（地径D、株高H、冠幅直径C）及其组合因子（冠幅面积S、植冠体积V、植株体积D²H）作为自变量,利用生物量模型法选取一元线性函数、二次函数、对数函数、幂函数和指数函数,构建4种灌木各器官、地上及全株生物量模型。【结果】4种灌木不同器官中,柠条叶生物量最优模型为幂函数,干、枝、根3种器官生物量最优模型均为二次函数。沙棘干生物量最优模型为幂函数,枝、叶、根3种器官生物量最优模型均为一元线性函数。沙柳干、枝、根生物量最优模型均为一元线性函数,叶生物量最优模型为二次函数。杨柴干生物量最优模型为一元线性函数,枝、叶、根3种器官生物量最优模型均为二次函数。4种灌木地上生物量与全株生物量最优模型相同,柠条和杨柴最优模型为二次函数,沙棘和沙柳最优模型为一元线性函数。4种灌木全株与地上生物量模拟方程平均相对误差（RMA）为13.46%~24.07%,总相对误差（RS）为－11.19%~7.66%,拟合精度较高。【结论】构建的4种人工灌木林全株与地上生物量预测模型拟合精度较高,可用于库布齐沙漠地区区域尺度生物量和碳储量估算。     

黄土高原几种灌木的叶营养成分分析

通过测定黄土高原４种主要人工灌木林树种沙棘、沙柳以及优良草原成分锦鸡儿属植物柠条锦鸡儿和小叶锦鸡儿的叶片营养成分,表明沙棘粗蛋白质、粗脂肪及适口性指标都高于其它３个树种,其叶是优良的饲料;与锦鸡儿属植物相比,沙柳虽然粗蛋白质含量低,但粗脂肪及适口性指标却较高,表明沙柳营养品质亦尚可;锦鸡儿属植物粗灰分及钙含量最高,无机营养意义较大。此外,还对营养物质的动态变化进行了初步的分析     

森林生物量与遥感信息的相关性

利用遥感数据研究森林的生物量,建立遥感信息模型,首先要分析各波段与生物量的相关性.通过建立甘肃省小陇山党川林场中幼林典型样地,并伐树称量,建立模型计算出样地的生物量.对试验区的TM影像进行校正,对应每块样地中心点的GPS测量坐标,获取了样地像元各波段的灰度值,并计算各种植被指数.利用MATLAB软件计算了样地生物量与遥感影像各波段的灰度值、各种植被指数的相关系数.在P<0.05水平上,生物量与TM1、TM2、TM3、TM6成显著的负相关.与归一化植被指数、比值植被指数和绿度成显著的正相关.建立遥感生物量模型应用这些呈显著正、负相关的波段和派生数据.采用逐步回归的方法建立了生物量与植被指数的统计方程,以及生物量与遥感TM影像的各波段灰度值、植被指数的统计方程.但在P<0.05水平上,只有NDVI、RVI两个因子复相关系数不高.     

宁夏干旱风沙区人工柠条灌木林种群生物量动态分析

以宁夏干旱风沙区盐池县不同密度人工柠条灌木林为研究对象,对不同密度人工柠条林的灌木生长特征及土壤水分的影响进行了研究。结果表明:造林密度过大严重影响了植物的生长,植株表现为矮小、老化,生物量、株高、冠幅等相对较小,而低密度的灌木林表现为生物量较大、冠幅和株高相对较高,植物属于旺盛生长状态;不同造林密度的柠条单株生物量随着造林密度的降低灌木生物量呈增加趋势;人工柠条林带内土壤含水量随着造林密度的增大,土壤含水量呈逐步旱化的趋势。     

黄土丘陵区3种退耕灌木林生态系统碳密度的对比研究

【目的】比较宁夏隆德县3种灌木林生态系统的固碳能力,以便选择和发展固碳能力较强的灌木种。【方法】在宁夏隆德县退耕还林实施区,选择7年生沙棘(Hippophae rhamnoides)、柠条(Caragana korshinskii)和山毛桃(Prunus davidiana)灌木林,设置样地,测算灌木层、草本层的生物量,并取0~100cm土层土样,测定不同土层土壤体积质量,计算灌木层、草本层和土壤层的碳密度,分析3种灌木林各组分及土壤碳密度的变化。【结果】沙棘、柠条、山毛桃灌木林生态系统碳密度分别为63.29,52.82和77.78t/hm2,其碳密度的空间分布格局基本一致,即土壤层碳密度所占比例最大,分别为88.56%,87.79%和87.44%;其次为灌木层,所占比例分别为10.18%,11.25%和12.16%;草本层所占比例最小,分别为1.26%,0.97%和0.40%。在0~100cm土层,土壤层碳密度随着土层深度的增加总体呈下降趋势,且山毛桃林土壤层碳密度(68.01t/hm2)明显高于沙棘林(56.05t/hm2)和柠条林(46.37t/hm2)。【结论】与沙棘、柠条相比,山毛桃是一个固碳能力较强的灌木种,适度发展山毛桃在一定程度上有利于固定更多的碳。     

库布齐沙漠北缘不同人工灌木林地土壤肥力质量状况

在库布齐沙漠北缘杭锦旗段选择柠条、沙柳、花棒和杨柴等4种人工灌木林为对象,以流动沙地为对照,研究不同人工灌木林下土壤理化性质、微生物数量和酶活性特征及其相互间的关系,并运用综合指数法对各人工灌木林土壤综合质量进行评价。结果表明:1）总体上,各人工灌木林地土壤容重、蒸发速率和pH值低于流沙地,土壤含水量、入渗率、田间持水量、总孔隙度、速效N、速效P、速效K和有机质含量高于流沙地,土壤盐分与流沙地无显著差异,不同人工灌木林对土壤理化特性的改善存在差异。2）各人工灌木林地土壤酶活性均强于流沙地,总体而言,柠条林地和沙柳林地的建植对土壤酶活性影响较大,花棒林地和杨柴林地的建植对土壤酶活性影响较小。磷酸酶与脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶呈极显著正相关,蔗糖酶与脲酶、多酚氧化酶间极显著正相关。3）各人工灌木林土壤微生物数量均显著多于流沙地,柠条和沙柳林地土壤微生物数量多于花棒和杨柴林地;各类人工灌木林地和流沙地土壤中放线菌数量最多,细菌数量次之,真菌数量最少。细菌、真菌和放线菌间无显著相关性;细菌除了与脱氢酶相关性较低外,与其他酶均极显著正相关;真菌仅与多酚氧化酶显著负相关;放线菌与脲酶、蔗糖酶、磷酸酶显著正相关。 4）各人工灌木林地和流沙地土壤肥力高低为柠条林地＞沙柳林地＞花棒林地＞杨柴林地＞流沙地,人工灌木林的营造改善了土壤理化特征和生物学性质,显著地提高了流沙地土壤肥力质量,营造柠条林效果最佳。     

基于Landsat-8影像的西宁市南北山森林生物量估测模型研究

基于Landsat-8遥感影像结合同期的野外调查样地数据,建立青海省西宁市南北山森林生物量估测模型。通过对Landsat-8遥感数据6个原始波段的灰度值和4个常用植被指数(DVI、NDVI、EVI、SAVI),开展主成分分析后得到主分量PCA1、缨帽变换得到BRIGHT、GREEN、WET,分析遥感信息与生物量的相关性,运用逐步回归分析法建立研究区森林生物量回归估测模型:B=119.495+3.704E^-24e^DVI+0.026OLI-5²-3.478OLI-5（R²=0.554,p<0.01）,经检验模型的平均相对误差为13.509%,反演得到西宁市单位面积森林生物量为5.227 t/hm²,总森林生物量为998 991.768 t。结合西宁市遥感影像,绘制了西宁市森林生物量分布图。     

基于多时相光学和雷达遥感的太平湖生态保护区森林地上生物量反演

【目的】探究光学和雷达卫星遥感对亚热带森林生物量的反演潜力。【方法】利用不同季节时间序列的合成孔径雷达(Senitinel-1)和光学数据(Sentinel-2),对太平湖生态保护区森林地上生物量进行反演。基于后向散射系数、光谱波段、植被指数和生物物理参数,采用回归随机森林算法探究Sentinel-1和Sentinel-2在地上生物量制图中的精度,探究对亚热带森林地上生物量制图的最佳影像采集时期,评估光学和雷达遥感特征参数对提高地上生物量估计精度的贡献。【结果】Sentinel-2对研究区森林地上生物量的估计精度[决定系数(R²)=0.68,均方根误差(E_RMS)=37.69 Mg·hm^-2]要优于Sentinel-1 (R²=0.47,E_RMS=49.11 Mg·hm^-2),但两者联合产生了最佳结果 (R²=0.78,E_RMS=31.56 Mg·hm^-2)。生长季(6和9月)的光学数据和旱...     

基于立地因子及其交互作用的柠条生物量模型研究

森林碳汇是实现碳中和目标的重要路径之一，精确计算森林碳储量具有十分重要的意义。生物量模型是估测森林生物量、计算森林碳储量的重要手段。以宁夏白芨滩林场的典型灌木树种柠条为研究对象，通过样地调查及样本采集，利用非参数双因素方差分析坡向、坡度2个立地因子及其交互作用对柠条各类(总、地上、茎、叶、根)生物量的影响，并基于哑变量模型，构建了立地因子及其交互作用的生物量模型。结果表明，除坡向与坡度的交互作用对柠条叶生物量影响不显著外(P=0.399)，坡向、坡度及其交互作用对柠条其余各类生物量影响均显著(P<0.01)；在柠条各类生物量模型中，以总基径(D)平方和与平均高(H)的乘积(D_t²H)为自变量、以f_i(x)=a+bx_i为基本形式建立的生物量模型拟合精度较高(总、地上、茎、叶、根生物量模型的adj-R²分别为0.645 2、0.671 0、0.623 2、0.600 0、0.502 0)；以坡向、坡度及其交互作用作为哑变量能够显著提高模型的预估能力，其中，对于叶生物量，以坡度...     

农牧交错带柠条锦鸡儿根系与土壤水分空间关系研究

以内蒙古农牧交错带柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)人工林为研究对象,在秋季对其根系分布特征及土壤水分采用四分之一圆法分层采样分析,研究了柠条锦鸡儿根系生物量与土壤含水率空间分布规律。结果表明:(1)柠条锦鸡儿根系呈浅层化分布,根系主要集中在0~60 cm土层;(2)根系生物量与土壤水分的空间分布规律基本一致,且根系分布与同空间内土壤水分存在正相关关系,均表现为随着土层深度的增加而逐渐减少;(3)在垂直、水平方向,各实验地柠条锦鸡儿根系生物量与土壤含水率均呈显著相关,构建根系生物量与土壤含水率的经验模型,验证发现该模型可以很好地说明二者的关系。研究结果旨在为干旱区人工柠条林的栽植管理及植被恢复提供理论依据。     

白刺幼苗生物量与氮含量在叶与全株间的尺度转换

目的 植物生物量和营养的分配模式是植物对生态系统中物质和能量循环的一种演变策略,其资源分配给不同构件的模式是其生物学特性的一个基本方面。本文目的为解决野外调查工作中植物整体生物量与养分含量难以测定等问题。 方法以乌兰布和沙漠东北部唐古特白刺幼苗为研究对象,将其分为根、茎、叶3个主要组成部分,通过对这3个主要组成构件生物量的测定与拟合分析,以叶器官为变量,建立了白刺全株生物量的预测模型,并通过进一步测定其各部位氮含量,建立了其全株氮含量的预测模型,得出了白刺叶与全株不同尺度之间生物量与氮含量的缩放关系,探讨了白刺全株生物量与全株氮含量之间的相关关系。结果结果表明:以叶生物量对数转换值为自变量能够很好的拟合出根(R2=0.901 2,P < 0.001)和茎(R2=0.926 4,P < 0.001)的生物量;以叶氮含量为自变量也能够较好的拟合出根(R2=0.850 1,P < 0.001)和茎(R2=0.844 7,P < 0.001)的氮含量,进而得出以叶器官生物量为自变量的全株生物量预测模型:M_p=M_L+100.020 9 M_L0.845 6+100.436 9 M_L0.867 8,以及以叶器官生物量与氮含量为自变量的全株氮含量预测模型:N_p=M_LN_L+100.020 9M_L0.845 6(0.109 4N_L+0.015 6)+100.436 9M_L0.867 8(0.108 8N_L+0.014 8),并经实测数据验证,白刺全株生物量与全株氮含量之间的相关关系可表达为:lgN′_p=1.075 2lgM′_p- 1.768 4。结论白刺通过某一构件的生物量与氮含量能够较好的预测出其全株生物量与全株氮含量之间的相关关系。      

基于TM遥感影像丰宁县森林地上生物量估测研究

利用TM遥感数据以及同期获得的野外调查样地数据,研究了河北省丰宁满族自治县森林地上生物量的遥感估测技术。提取TM遥感影像6个波段反射率及DVI、NDVI、PVI、RVI、VI3、SLAVI和SAVI 7个植被指数,分析了森林样地地上生物量与各个因子间的关系,得出相关系数较小（均小于0.400）;因此采用Stepwise逐步回归法,建立了多元回归模型。结果表明,ρ2、ρ3、ρ4、ρ54波段反射率和有效叶面积植被指数（SLAVI）结合建立的多元回归模型,可用于森林生物量的遥感估测,估测的R2值达0.730,留一交叉验证均方根误差RMSE最小,达33.712。利用2008年的全覆盖TM影像,结合丰宁遥感分类图像,获得了丰宁县2008年森林地上生物量分布图,森林植被总生物量为1.805×107t。     

不同甘薯品种(系)对茎线虫病的抗性鉴定及评价

通过室内人工接种鉴定法对冀东地区主栽的11个甘薯品种(系)进行了盆栽试验，并结合甘薯不同农艺性状及其生物量指标与甘薯块根发病程度2种方法进行了室内抗性评价，分析了不同品种(系)对茎线虫病的抗性表现。结果表明，根据接种茎线虫溶液和无菌水后甘薯农艺性状的表现筛选出抗性较强品种(系)3个，腾飞(B₈)、济薯7(B₉)、JK147(B₁₁)，抗性中等品种(系)5个，遗字138(B₃)、北京553(B₄)、商薯19(B₅)、开花红(B₆)、西瓜红(B₇)，抗性较弱品种(系)3个，哈密(B₁)、济薯25(B₂)、JK7(B₁₀)；根据甘薯茎线虫病发病等级评价结果筛选出高抗病品种(系)2个，西瓜红(B₇)、JK147(B₁₁)，中抗品种(系)6个，遗字138(B₃)、北京553(B₄     

遮光和施肥对桢楠苗期生长和氮素积累的影响

  目的  探索遮光和施肥对桢楠Phoebe zhennan苗期生长和氮素积累的影响,可为其苗期生长调控提供科学依据。  方法  采用二裂式裂区试验设计,设置全光(A₁,遮光率0%)、1层遮光(A₂,遮光率54.5%)、2层遮光(A₃,遮光率85.3%)等3个遮光水平和不施肥(B₁)、中度施肥(B₂,施复合肥3.3 g·株?1)、大量施肥(B₃,施复合肥6.7 g·株?1)等3个施肥水平,分析遮光、施肥及两者交互作用对1年生桢楠生长、生物量积累和氮素积累的影响。  结果  遮光、施肥和两者交互作用显著影响了桢楠的生长和氮素积累(P＜0.05),其中A₂B₂处理下桢楠的苗高、地径和总生物量比其他处理平均高77.2%、30.3%和62.1%。同样氮素积累量在A₂B₂处理下达最大值,比其他处理平均高68.3%。然而,桢楠苗氮质量分数在A₃B₃处理下达最大,且显著高于其他处理(P＜0.05)。  结论  中等强度的遮光和施肥可提高桢楠幼苗氮素的积累,促进光合作用,提高生长和生物量积累,但过度的遮光和施肥则会在一定程度上抑制其生长。图3表4参22     

宁南黄土丘陵26年生主要人工灌木林碳密度及其分配特征

[目的]基于宁南黄土丘陵区26年生主要人工灌木林样地调查数据,分析林地碳密度及其分配规律,以期为该地区人工灌木林碳效益估算提供基础数据。[方法]在宁夏隆德县退耕还林实施区,选择26年生沙棘(Hippophae rhamnoides)、柠条(Caragana korshinskii)和山毛桃(Prunus davidiana)灌木林设置样地,测算灌木层、草本层的生物量,并取0~100 cm土层土样,测定不同土层土壤体积质量,计算灌木层、草本层和土壤层的碳密度,分析3种灌木林各组分及土壤碳密度的变化。[结果]沙棘、柠条、山毛桃林地碳密度分别为56.30、74.20和117.44 t/hm2,其碳密度的空间分布格局基本一致,即土壤层碳密度所占比例最大,分别占84.10%、74.49%和84.82%;其次为灌木层,所占比例分别为15.03%、25.15%和15.00%;草本层所占比例最小,分别为0.78%、0.36%和0.17%。沙棘、柠条和山毛桃0~10 cm土层碳密度分别为50~100 cm土层碳密度的1.84、2.50和3.48倍。[结论]灌木层是植被碳密度的主体;土壤碳密度随土层深度的增加而下降;土壤碳库是林地碳密度的主体。     

毛乌素沙地典型人工固沙林对土壤有机碳的影响

通过对毛乌素沙地5种典型人工固沙林土壤有机碳含量/密度及垂直分布的差异性研究,揭示了不同类型人工固沙林对土壤有机碳的影响。结果表明:不同类型人工林0～100 cm土层有机碳平均含量排序为白榆群落>新疆杨群落>花棒群落>柠条锦鸡儿群落>沙柳群落>裸沙地,且均以0～20 cm土层含量最高,同时,柠条锦鸡儿群落、白榆群落和新疆杨群落土壤有机碳含量的垂直变化均表现为先下降后上升的趋势,与裸沙地相同,而沙柳群落和花棒群落趋势不明显,各植被类型土壤有机碳最低值出现的土层不同;不同类型人工林0～100 cm的土壤有机碳密度为白榆群落>新疆杨群落>柠条锦鸡儿群落>花棒群落>沙柳群落>裸沙地,以乔木林白榆群落和新疆杨群落土壤有机碳密度高于试验所选各灌木林,但柠条锦鸡儿群落土壤有机碳密度的最高值出现在80～100 cm土层,而其他植被类型土壤有机碳密度最高值均出现在0～20 cm土层。     

基于参数化和非参数化法的棉花生物量高光谱遥感估算

【目的】利用高光谱遥感数据快速、无损地估算棉花生物量,评估参数化与非参数化方法在棉花上的表现差异。【方法】本研究以4个棉花品种在2个年份(2004和2005年)的试验资料为基础,将2年数据分别进行建模和验证,采用参数化算法(植被指数法、连续小波变换)与非参数化算法(偏最小二乘回归、随机森林、人工神经网络、回归树、袋装树和增强树、支持向量机和高斯过程回归)分别构建吐絮前和吐絮后的生物量估算模型。【结果】近红外与红边波段仍然是棉花生物量遥感监测中最有效的波段区间。参数化方法运算简单,效率高,其中,CI_{red edge}证明是棉花生物量估算上表现最好的植被指数,具有较高的独立验证结果(吐絮前：RMSE=27.23 g·m^-2;吐絮后：RMSE=48.81 g·m^-2)。基于连续小波变换的方法缓解了植被指数的低估现象,尤其是吐絮后(吐絮前：RMSE=31.54 g·m^-2;吐絮后：RMSE=37.57 g·m^-2);在非参数化法中,随机森林是棉花生物量估算的最优算法(吐絮前：RMSE=20.48 g·m^-2;吐絮后：RMSE=30.28 g·m^-2)。吐絮后的估算精度都显著低于吐絮前,表明两类算法的估算精度都受到棉絮的影响。【结论】本研究评估了基于参数化和非参数化算法构建的棉花生物量估算模型,证明了非参数化方法可以作为棉花生物量无损监测的重要研究方法,该结论也为棉花其他生长参数的估测提供了技术支撑。     

基于变换光谱与光谱指数的夏玉米叶片含水率高光谱估算

为实现陕西关中地区夏玉米叶片含水率遥感估算,本研究通过夏玉米叶片高光谱反射率和含水率的测定,利用原始光谱及转换光谱,构建任意两波段的光谱指数,分析光谱指数与叶片含水率之间的关系,构建玉米叶片含水率估算的单因素回归模型和基于支持向量回归算法(SVR)、反向传播神经网络回归算法(BPNN)和麻雀搜索随机森林回归算法(SSA-RFR)的多因素模型,并根据模型精度筛选玉米叶片含水率估算的优化模型。结果表明,随叶片含水率的增加,短波红外波段的光谱反射率降低,最优光谱指数的构成波段主要位于短波红外波段,其中基于一阶导数光谱的比值光谱指数(R_{1 563}/R_{1 406})和归一化光谱指数[(R_{1 563}-R_{1 406})/(R_{1 563}+R_{1 406})]与叶片含水率相关性最佳,其相关系数绝对值均达0.83;多因素回归模型的模拟效果优于单因素回归模型,基于麻雀搜索随机森林回归模型的精度最高,验证集决定系数(R²)为0.78,均方根误差(RMSE)和相对误差...     

基于随机森林算法的橡胶林地上生物量遥感反演研究--以景洪市为例

以景洪市橡胶林为研究对象,将获得的样地植被指数和生物量数据用随机森林方法建立相关关系,将建立的关系用 Landsat TM影像反演出整个研究区域的生物量分布,用影像和实地样地调查数据进行分析和验证,实现光学遥感的大范围生物量反演。在反演过程中将植被指数作为自变量,使用 R 语言环境下的随机森林方法进行变量筛选和建模,并对该方法的适用性进行分析评价。结果表明：随机森林算法适用于森林生物量反演;选择的变量为可见光大气阻抗植被指数（VARI）、简单比值指数（RVI）、归一化植被指数（NDVI）、水分胁迫指数（MSI）、中红外指数（MidIR）;总体模型反演精度 R2＝0.43,RMSE ＝46.05。反演结果对于生物量密度较低的区域回归效果较好,对于生物量超过200 t/hm2的地区,反演结果偏低,且随着生物量密度的增加,反演结果偏差逐渐增大。     

光照和氮素对芒萁克隆繁殖特性及生物量分配的影响

  目的  研究不同光照和施氮水平对芒萁Dicranopteris dichotoma克隆繁殖特性和生物量分配的影响,旨在为芒萁单优层片发育过程提供理论依据。  方法  采用盆栽控制试验,设置3种光照[透光率35.96%(L₁)、13.00%(L₂)和4.75%(L₃)]和2种氮素水平[施氮(N₁)和不施氮(N₀)],比较分析光照和氮素对芒萁克隆繁殖特性及生物量分配的影响。  结果  ①在2种氮素水平下,L₂处理的根状茎芽数出现最大值,L₃处理的克隆分株数显著低于L₁和L₂(P＜0.05)。施氮显著提高了各遮光下克隆分株数和芽数(P＜0.05),分别增加了124.7%(L₁)、82.8%(L₂)、53.8%(L₃)和70.0%(L₁)、125.7%(L₂)、122.5%(L₃)。②在2种氮素水平下,克隆分株株高随遮光程度增加显著增加(P＜0.05),L₃处理的羽叶长显著高于L₁和L₂(P＜0.05),叶宽无显著差异(P＞0.05)。施氮水平下,L₁和L₃处理的克隆分株株高显著增加(P＜0.05),L₁处理的羽叶长显著增加(P＜0.05),L₃处理的羽叶长显著降低(P＜0.05),L₂处理的株高和叶长增加均不显著(P＞0.05)。③在2种氮素水平下,L₃处理的克隆分株地上与地下生物量(干质量)比、生物量羽叶分配比例显著高于L₁和L₂处理(P＜0.05),根状茎分配比例显著低于L₁和L₂(P＜0.05),各遮光处理芒萁克隆分株生物量羽叶分配比例显著高于根状茎(P＜0.05),根状茎显著高于茎和细根(P＜0.05)。  结论  L₂处理更有利于芒萁克隆分株的形成,施氮有利于芒萁克隆繁殖能力的增强;L₃处理的克隆分株可通过增加株高、叶长以及生物量叶分配比例适应弱光生境;无论何种光强资源及氮素水平,芒萁均优先保证羽叶的生长,其次保证根状茎生长。图2表5参38