基于无人机多光谱影像的完熟期玉米倒伏信息提取

以吉林省梨树县的玉米试验田为研究区,按受灾后完熟期玉米的状态将研究区分为倒伏、半倒伏和未倒伏3种类型。基于无人机采集的多光谱影像提取15种光谱指数和8种纹理特征,采用面向对象法、最大似然法和多元Logistic回归模型进行玉米倒伏信息的提取;而后通过目视方法选取400个样本点进行玉米倒伏信息提取结果的精度验证。结果表明：面向对象法精度最高,对玉米3种倒伏状态信息识别的总体精度为88.13%,Kappa系数为0.83。研究用于区分倒伏与未倒伏玉米的最佳光谱指数是归一化差异植被指数,对区分倒伏与半倒伏、半倒伏与未倒伏玉米贡献最大的特征均为对比度纹理特征。研究表明基于无人机多光谱影像的面向对象方法在对田块尺度玉米倒伏信息的精准识别中具有较大潜力。     

基于无人机影像的天山云杉林冠幅提取及蓄积量反演

以无人机影像为源数据,天山云杉(Picea Schrenkiana var tianshanica)为研究对象,根据样方实测数据,提取冠幅信息与胸径树高参数进行拟合并反演蓄积量,为天然林保护工程实施后天山云杉生态恢复与科学管理提供技术手段。基于新疆农业大学实习林场的无人机影像数据和60个样方的每木检尺数据,通过多尺度分割技术对天山云杉林冠幅进行分割提取,根据实测数据建立冠幅-胸径模型和冠幅-胸径-树高模型,反演天山云杉林蓄积量。结果表明:无人机影像分割效果较好,根据多尺度分割技术得到的最合优尺度参数为60,形状因子为0.5,紧密度因子为0.5。通过构建天山云杉冠幅-胸径模型,得幂函数模型拟合度最高,R²为0.718,而冠幅-胸径-树高二元一次模型R²为0.817。将提取参数代入模型反演蓄积量与样方蓄积量对比后完成T检验,检验结果sig=0.051,说明模型拟合度较好。研究得出采用面向对象方法对天山云杉林冠幅信息的提取效果较好,基于模拟数据和实测数据构建模型得到胸径参数进而反演林分蓄积量的方法可降低人力调查成本并满足天山云杉林经营管理的需要。     

基于无人机高光谱影像玉米叶绿素含量估算

以无人机为平台搭载高光谱相机获得玉米农田高光谱影像,从中提取光谱特征参数,构建玉米叶片叶绿素含量估算模型,并制作玉米叶片叶绿素含量分布图。结果表明,以红边面积（SDr）、红边一阶微分最大值（Dr）、差值植被指数(DVI)为自变量构建的回归模型建模精度较高,以此反演玉米叶片SPAD值分布图并对填图结果进行精度检验,得出SPAD-Dr模型填图预测效果最佳（R2=0.89,RMSE=1.28,RE=2.31）,可以作为玉米叶片叶绿素含量无人机高光谱影像遥感反演估算的基本模型。     

基于TM影像的兰州市地表温度反演及城市热岛效应分析

为研究河谷型城市兰州的地表温度和热岛效应,采用单窗算法利用TM5影像对兰州的地表温度进行了反演,发现从遥感影像反映出城市温度明显高于以河流为代表的环境温度;同时当地实测温度也显示出同样的现象。然后对兰州市城区、河流及周边环境反演的温度进行差值分析得出结论,利用遥感影像反演地表温度具有一定可行性,该区域城市化过程中城市热...     

荒漠草地植物稳定性氮同位素对水分变化的响应

水分是影响荒漠地区植被分布的重要因素,近年来,我国西部地区的气候正向暖湿化发展,降水的变化势必会对植物N同位素的吸收、分配产生影响。利用¹⁵N标记法,通过不同的增水处理,研究古尔班通古特沙漠南缘标记样地和未标记样地植物N同位素吸收和分配对水分变化的响应,得出以下结论：① 增水处理增加了对土壤水分的补给,显著提高了土壤水分含量;② 未标记样地植物稳定性N同位素的[WTBX]Ndff[WTBZ]值的变化范围为0.39～0.59,其最大值出现在30%增水处理,最小值出现在20%增水处理;③ 氮素标记后,样地植物稳定性N同位素Ndff值明显上升,其变化范围为15.27～31.24。从植物不同部位来看,植物吸收的氮素在植物茎中的分配比例最大,而在根中的分配比例最小。     

典型荒漠植物凋落物分解及养分动态研究

采用分解网袋法,对古尔班通古特沙漠南缘粗柄独尾草(Eremurus inderiensis)、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)和沙漠绢蒿(Seriphidium santolinum)3种荒漠植物叶、茎和根的分解、养分释放特性进行了研究。结果表明：叶片、茎、根系的质量损失过程均符合指数衰减模型。经过364 d的分解,粗柄独尾草叶、粗柄独尾草根、尖喙牻牛儿苗叶、尖喙牻牛儿苗茎、尖喙牻牛儿苗根、沙漠绢蒿茎、沙漠绢蒿根的失重率分别为41.96%、81.94%、42.18%、29.32%、47.02%、20.66%和20.71%;3种植物根、茎、叶的分解速率存在显著差异,分解速率依次为：粗柄独尾草根>叶;尖喙牻牛儿苗根>叶>茎;沙漠绢蒿根>茎。在整个分解过程中,N和P含量总的趋势表现为释放,叶、根凋落物质量损失与初始N、P含量显著负相关,非生物因素对其分解有重要影响。     

冷荒漠草本植物数量特征对不同水分输入和气象因子的响应

草本层是古尔班通古特沙漠植被的重要组成部分,在维持沙漠稳定、养分循环等方面具有重要意义。水分通常以积雪和降雨形式输入到土壤,输入方式及数量变化对荒漠植物的存活和生长有重要影响。本文以古尔班通古特沙漠南缘草本层为研究对象,利用人工增减积雪的方法,共设置4个积雪处理(0,50%,100%,200%积雪,其中100%积雪为对照),于2009—2016年春季调查草本植物的数量特征和物种丰富度,分析草本植物数量特征对水分变化的响应;同时结合气象数据,分析不同年份一年生荒漠草本植物数量特征与主要气象因子的关系。结果表明：表层土壤含水量与积雪厚度成正比,相应的草本植物的幼苗密度与积雪水当量、表层土壤含水量成正比关系;2009—2016年,年内积雪量的变化对物种丰富度没有显著影响,各积雪处理间物种丰富度差异不显著;2009—2016年自然处理下年际间物种丰富度差异显著,2015年物种丰富度显著小于其余年份。结合气象数据分析发现,物种丰富度年际变化主要受幼苗建成期的降雨调控,并且干旱年份过后的湿润年份物种丰富度不受前一年降水的影响,说明荒漠草本植物层片具有较强的自我调节能力;自然处理下,不同年份草本植物旺盛期的存活数量与大气干旱程度(空气饱和差)呈显著负相关关系（R²值为0.611,P<0.05）,与生长季的降雨量呈正相关关系（R²值为0.162, P>0.05）,说明大气干旱程度更能表征荒漠草本植物生长峰值期的存活情况。     

盐池半荒漠风沙区土地沙漠化发生发展规律的研究

本文耐盐池半荒漠风沙区土地沙漠化发生发展规律进行了探讨，主要分析了在土地沙漠化的过程中土壤和植被的变化过程及其成因。     

内蒙古荒漠地区丛枝菌根植物的初步研究

本文对内蒙古荒漠建群及优势植物的丛枝菌根共生状况进行了调查。在观察的16科76种植物中,被丛枝菌根真菌侵染的植物有61(占79. 8% )种;其中多年生草本植物被丛枝菌根真菌侵染的比例较高,占94. 46%;而一年生和二年生的草本植物的比例仅65%。须根系植物中菌根植物约占91. 3%,高于直根系(75. 5% )。古地中海孑遗种四合木(Tetraenamongolica)、棉刺(Potaniniamongolica)、沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)和强旱生植物半日花(Helianthemumsoongoricum)有一定的菌根侵染。本地区野生植物的丛枝菌根形态结构类型多数为Arum类型,占83. 6%;而Paris类型少,只占3. 3%。丛枝菌根结构类型与植物的生活型、根系类型和侵染率无关。     

准噶尔盆地地表反照率时空变化特征及其影响因素分析

地表反照率变化影响地表辐射收支与能量平衡,从而对区域和全球气候产生影响.以准噶尔盆地为研究对象,利用MODIS卫星遥感数据产品MOD09A1反演地表短波反照率,结合气象数据和植被指数分析准噶尔盆地2001—2018年荒漠草地地表反照率时空变化特征及其影响因素.结果表明:准噶尔盆地地表反照率空间分布地域差异明显,地表反照...     

基于QuickBird影像的黄土高原植被恢复差异

为了探讨退耕还林(草)以来,不同区域以及不同立地类型植被恢复的差异,利用2期同时相Quickbird影像等数据,分析黄土高原3个研究区6~9 a的植被变化。结果表明:1陕西吴起县研究区8种立地类型条件下植被覆盖度都有增加,但是阳向斜坡和陡坡植被覆盖度低于阴坡的6%左右,平缓和极陡的阴坡和阳坡差异不大。阳向的陡坡和极陡坡以及阴向极陡坡植被覆盖度都没有达到50%,明显低于其他立地类型,是吴起研究区植被恢复的困难立地。2在研究时段内,吴起、吉县、绥德3个研究区阳坡植被覆盖度低于45%的面积比例均有减少,但植被恢复效果存在差异,由好到差的顺序为:吉县、绥德、吴起,这与所在地理位置的水热条件分布基本一致。3经过10多年的植被恢复,吴起研究区阳坡植被覆盖度低于30%的面积主要分布在陡和极陡坡等植被恢复困难的立地。在水热条件较好的吉县研究区,阳坡各种立地类型植被恢复程度接近,反而在立地条件较好的平缓坡上,植被覆盖度低于30%的面积比例相对较大。以上结果可为黄土高原地区全面评价退耕还林(草)工程提供参考。     

基于无人机影像的天山雪岭云杉树冠降雪截留实验研究

森林冠层对降雪的截留是了解干旱、半干旱季节性积雪覆盖区域水文循环的重要过程之一,但在量化和估算树冠降雪截留量方面仍存在诸多困难.为探明冠层对降雪的分配规律,文中提出估算树冠降雪截留量的实验方法.于2020年11月至2021年3月在天山森林生态系统定位研究站内选取不同胸径(DBH)大小的9棵云杉.利用无人机正射影像提取冠...     

不同土壤水分条件对内蒙古荒漠草原地表风蚀影响的风洞模拟研究

内蒙古荒漠草原由于地表植被覆盖度低,土壤颗粒分散,极易发生土壤风蚀现象。土壤水分能够增强土壤抗侵蚀能力,但其影响程度目前尚不明确。基于此,文中以内蒙古苏尼特右旗选择短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)荒漠草原原状土为研究对象,根据研究区风季的风速数据及测定的土壤质量含水量情况,设置1.5%、2.5%、3.5%三个水分梯度与10、13、17m/s三个风速梯度,开展了不同土壤含水量条件下的土壤起动风速,不同土壤含水量及风速交互作用下的土壤风蚀率、风沙流垂直分布的风洞模拟试验,以探究土壤含水量、风速及其交互作用对土壤风蚀特征的影响。结果表明：1)土壤含水量的增加能够增大起动风速,从而提高土壤抗风蚀能力,土壤含水量对风蚀率的作用随着风速的增大逐渐减小。2)低风速下土壤含水量的增加显著降低土壤风沙流沙物质含量,随着风速的增加,近地表风蚀输沙量比例逐渐升高。3)含水量通过与风速的交互作用起到降低风蚀的作用,但影响程度较低,研究区土壤含水量条件下的风速影响阈值为13m/s,风速超过13m/s,土壤含水量对于风蚀率的影响不明显。因此,风速是研究区土壤风蚀的主导因素,但在一定的风...     

荒漠刺叶墙藓DNA的提取及PCR扩增反应条件

采用改进CTAB法、NaOH法和直接PCR法(direct PCR amplification)提取藓类生物结皮中刺叶墙藓(Tortula desertorumBroth.)基因组DNA,比较其分离效果以及ISSR扩增效果。结果表明:改进CTAB法提取的基因组DNA质量好、纯度高,ISSR扩增反应效果好。直接PCR法一旦体系建立,则是最简易快速、经济高效的模板制备方法,适于植株矮小、生物量很小的荒漠藓类植物个体模板DNA的制备。利用改进CTAB法获得的基因组DNA作为模板,对ISSR反应组分浓度及反应程序中的一些重要参数进行摸索和优化实验,建立了刺叶墙藓最优ISSR反应体系。反应总体积为20μL,各反应组分终浓度为:2μL10×Buffer,2 mM Mg2 ,0.1 mM dNTPs,0.2μM引物,10~40 ng模板DNA,1U Taq酶。扩增程序为:94℃4 min,1个循环;94℃45 s,退火温度(Tm)45 s,72℃1 min,35个循环;72℃7 min,1个循环;4℃保存。刺叶墙藓是组成古尔班通古特沙漠藓类生物结皮的优势种,研究结果为进一步开展刺叶墙藓遗传多样性的研究奠定了基础。     

荒漠草原灰钙土与风沙土水分时空特征

受人为和自然因素干扰,宁夏荒漠草原原生灰钙土经过长期沙化,面积逐渐缩小并形成岛状斑块分布在广大风沙土中。为揭示灰钙土沙化后土壤水分时空特征,于2017—2019年生长季内(5—10月)在宁夏盐池县皖记沟村选取大(200～300 m²)、中(约100 m²)、小(约50 m2)面积各3个斑块,分别开展斑块内部灰钙土与其外围风沙土的含水量对比研究。结果表明：(1)从时间上来看,2017年均匀降雨格局使得全年土壤平均含水量最高;2018年全年降雨量略高于2017年,但集中于春季,夏秋季几乎无降雨事件,导致全年土壤含水量均较低;2019年夏季降雨年型使得土壤平均含水量在夏季最高。(2)0～100 cm剖面内灰钙土含水量随土层深度的增加表现出先增加后减少,10～40 cm土层较高;而风沙土含水量随土层深度的增加而增大,0～20 cm土层土壤含水量远低于20～100 cm。0～20cm土层灰钙土含水量大于风沙土,20～100 cm土层灰钙土含水量显著小于(P<0.05)风沙土(2018年中小斑块除外)。除大斑块外围风沙土含水量显著大于(P<0...     

荒漠植物根系吸水的数学模型

关于土壤 -植物 -大气连续统 ( SPAC)的研究是当前热点之一 ,研究该连续统 ,土壤水分是联结纽带。土壤水分通过植物根系和土面蒸发进入大气从而使三者成为一连续统。植物根系吸水是把土壤中水分输送入大气的关键形式 ,搞清植物吸水模式将为认识 SPAC奠定基础。目前研究植物根系吸水模式的文章很多 ,按其研究对象来说 ,主要是农作物研究 ;按研究区域来说 ,主要为降水条件充足的区域。目前研究干旱荒漠区天然植物的根系吸水模式还没有 ,本文就此研究了中国干旱内陆荒漠区的多年生小灌木 (以苦豆子 ( Sophora alopecuroides)为例 )的根系吸水模式     

基于MPI的遥感影像高效能并行处理方法研究

采用基于不同尺度下的面向特征基元的影像分析方法对高分辨率遥感影像进行基于MPI的处理,即在对常规的影像数据划分方法进行总结分析的基础上,提出了基于特定环境下的非均匀数据划分策略;在进行基于影像数据库的MPI并行处理时,提出了一种新的数据流分配方法。处理结果表明,这两种方法均能够在一定环境下取得比常规方法更高的效率。