无人机机载激光雷达提取果树单木树冠信息

定株管理是未来果园精准生产管理的趋势,果树单木树冠信息的提取是定株管理的关键。该研究利用无人机采集的苹果园激光探测与测量数据（Light Detection and Ranging,LiDAR）检测和测量每棵果树的树冠面积和树冠直径,并评价空间分辨率对于果树单木树冠检测与提取的影响。该方法主要包括使用反距离权重插值法间接生成冠层高度模型（Canopy Height Model,CHM）;使用局部极大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法（Marked-Controlled Watered Segmentation,MCWS）对果树进行单木树冠检测与提取,通过与参考数据的比较,评估了该方法的精度,并定量分析了空间分辨率对于单木树冠检测与信息提取结果的敏感性。结果表明,该方法有效地实现果树单木树冠检测与信息提取,代表果树检测精度的F1得分为94.86%,树冠轮廓提取准确率为86.39%,树冠面积的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.81和20.56%,树冠直径的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.85和14.79%,树冠面积和直径不同程度地被高估。此外,冠层高度模型的空间分辨率接近果树平均树冠直径的1/10时精度最高,可以有效检测果树单木树冠及提取树冠轮廓,从而准确提取果树单木树冠信息。     

榆林市风沙区水土保持植物配置模式初探

榆林市风沙区是我国西北黄土高原地区水土流失最为严重的地区之一,合理配置水土保持植物措施,可有效降低风沙危害、减少入黄泥沙、改善生态环境。根据该区立地条件类型的划分,以小叶杨、沙柳、沙棘、柠条、爬地柏等乔灌木为主,提出4种水土保持植物配置模式:1)对于平缓沙丘及丘间低地,采用迎风坡前方下部种植灌木或每隔1个沙丘进行乔灌混交的种植模式;2)对盖沙土梁峁坡及沟坡,采用在沟坡配置灌木纯林,梁峁坡为乔灌混交的模式;3)沟谷地川滩地地势平坦,坡度较小,以农田防护林带建设为主;4)盐碱土河滩地主要选择耐盐渍的树种和草种,与河水主流方向成30°～45°交角栽植林带,采取行间混交或带状混交。这些水土保持植物配置模式可为同类地区的水土保持植被建设提供借鉴。     

不同林龄刺槐和栓皮栎群落土壤种子库研究

为揭示土壤种子库在植被恢复中的作用,以太行山低山丘陵区的刺槐和栓皮栎2种乔木群落为研究对象,研究不同林龄刺槐、栓皮栎群落土壤种子库的组成、多样性特征以及种子库物种与地上植被的关系。结果表明:1)各群落草本层的共有科为菊科和禾本科,且所占比例较大;刺槐(30 a)群落地上物种的科数和种数最多,栓皮栎(20 a)最少,物种科数和种数随生长年限的增加而提高;多年生草本是刺槐(10、20、30 a)和栓皮栎(20、30、40 a)6个群落的主要生活型,群落间相似性系数为0～1.0。2)芸香科和禾本科在各群落土壤种子库中占有较大比例;种子库密度随林龄的增加而提高。刺槐群落土壤种子库的多样性随林龄增加而升高,而栓皮栎则呈现降低的趋势。3)土壤种子库中植物的科数和物种数都低于地上,且与地上物种类型不尽相同;土壤种子库对地上植被更新和演替贡献不大。     

供硫和丛枝菌根真菌对洋葱生长和品质的影响

以珍珠岩为植物的生长基质盆栽试验,分别供给0.1、1.75和4 mmol/L三个不同硫水平的Long Ashton营养液,研究接种丛枝菌根真菌Glomus versiform对洋葱（Allium cepa L.）生长和品质的影响。结果表明,接种丛枝菌根真菌显著的改善了宿主植物的磷营养水平,促进了洋葱的生长;而硫处理对洋葱生长的影响差异不显著,但随着供硫水平的提高植株地上部全硫含量和有机硫含量显著增加。接种菌根真菌对洋葱硫营养的影响受外界供硫水平的影响,在供硫0.1 mmol/L时降低了洋葱植株的硫含量;而在供硫1.75和4 mmol/L时显著改善了洋葱的硫营养状况,宿主植物的酶解丙酮酸（enzyme produced pyruvic acid, EPY）的含量也显著增加。说明丛枝菌根真菌能够帮助宿主植物吸收外界环境中硫营养成分,改善洋葱的硫营养状况及品质。     

甘蓝SSR标记在近缘种青花菜的通用性及其应用

本研究对50条甘蓝SSR引物在其近缘种青花菜中的通用性进行了分析,结果表明,38对引物在青花菜上可有效扩增,扩增产物分子量在100～1500bp,有效扩增比率为76%,其中18%具有较好的多态性,揭示了两种作物基因组间存在一定的相似性。同时利用获得的多态性较好的9对引物对青花菜进行基因型鉴定和遗传多样性分析,20份青花菜基因型中共检测到51个基因位点,平均每个引物组合可扩增出5.67个条带,多态性为66.7%。多引物组合可鉴别出所有青花菜基因型。聚类分析结果表明同一来源的基因型间具有相近的遗传基础,且聚类与熟性具有一定的相关性。本研究为今后青花菜种质资源的收集、利用及分子标记辅助育种提供了新的SSR标记和参考。     

耕作方式对稻-油轮作系统土壤理化性质及重金属有效性的影响

为探明不同耕作方式下稻-油轮作系统中土壤重金属有效性的变化规律,测定了21年长期定位试验稻-油轮作系统中土壤及其剖面的主要理化性质和重金属有效含量,分析了二者间的关系。结果表明,与翻耕相比,垄作免耕使各土层土壤有机质含量和阳离子交换量显著提高,并具有明显的表层聚集现象,土壤pH值明显降低。耕层土壤Cd、Cu和Zn有效量以垄作免耕处理最高,土壤Pb的有效量则以常规平作处理最高,不同耕作方式下,土壤有效Cd和Pb出现表聚现象,但有效Zn和Cu随土壤深度的变化无明显规律。相关分析表明,土壤有机质含量与土壤Cd、Zn有效量呈极显著正相关关系,与土壤Pb、Cu有效量呈显著正相关,土壤pH值与土壤Pb有效量呈显著正相关,而土壤阳离子交换量与4种重金属有效量间的相关性不显著。由此推测,耕作方式主要是通过影响土壤有机质含量而影响重金属元素的有效性,垄作免耕较翻耕在改良土壤理化性质上有较大优势,却使0-20cm和20-40cm土层重金属有效量显著增加,表现出明显的表层富集趋势。     

基于K-means聚类的柑橘红蜘蛛图像目标识别

为快速检测红蜘蛛虫害,该研究采用基于Lab颜色模型中a(红/绿)、b(黄/蓝)层信息的K-means聚类法识别彩色图像中的红蜘蛛。试验选取8幅具有不同清晰度的柑橘红蜘蛛图像,采用基于Sobel边缘检测算子的评价函数计算图像清晰度评价值以评价图像清晰度,对比采用灰度法和包含2、3、4或5个聚类中心的K-means聚类法的目标识别效果和识别效率。结果表明,灰度法对8幅图像中红蜘蛛目标识别率平均值为29%,误判率平均值为201%,无法应用于复杂背景图像中的红蜘蛛目标识别。包含5个聚类中心的K-means聚类法对清晰度较高的图像识别率为100%,误判率为0,对清晰度较低的图像识别率为88%,误判率为0;当图像尺寸较小时,包含4个聚类中心的K-means聚类法识别效率与灰度法相当;当图像尺寸较大时,重复计算聚类中心导致识别耗时较长;基于Lab颜色空间的识别算法无法有效识别其他颜色的红蜘蛛,继续研究的方向为引入红蜘蛛形态信息以提高识别准确率和优化聚类中心的选取以降低识别耗时。     

干旱山地集雨装置系统研制及其应用效应分析

针对我国北方年降雨时空分布不均和山地缺水、造林困难的特点,设计适宜干旱瘠薄山地推广应用的连接式集雨系统。该装置主要由雨水径流面、沉淀池、雨水中转池和集雨池组成,集雨池之间通过导水管相连接以扩大集雨量。丰水季节集水,枯水季节浇灌。连接式集雨池集雨的方式具有集水量大、使用寿命长、结构简单的特点。在莱芜苗山修建3个50m3的集雨池,结合径流面整治等费用,总投资约14 776.49元,可集水150m3,用于侧柏(Platycladus orientalis)和金银花(Lonicera japonica Thunb.)的造林试验。结果表明:每株苗木每次浇水4L,每年灌溉4次,造林成活率提高12.7%以上,翌年的保存率提高41.3%以上,翌年造林苗木的干物质积累量增加64.2%以上。在新泰市龙庭镇樱桃种植中,带来的直接经济效益达10万余元。因此,该设计可有效收集雨水,解决了干旱瘠薄山地造林难以成活的难点,且可充分有效地利用干旱瘠薄山地,为农民带来较大的经济效益。     

谈谈水土保持法修订的过程和重点内容

随着经济社会的迅速发展和人们对生态环境要求的不断提高,于1991年颁布实施的水土保持法已经不能适应新形势、新任务的要求,突出表现在不适应落实科学发展观、建设生态文明、实践可持续发展治水思路以及社会主义市场经济体制的要求,影响了各级地方人民政府水土保持工作的开展等方面。历时5年,修订后的水土保持法于2010年12月25日由第十一届全国人大常委会第十八次会议审议通过,并定于2011年3月1日起实施。新水土保持法的重点内容是:强化了政府的水土保持责任;强化了水土保持规划的法律地位;突出预防为主、保护优先的方针,强化了特殊区域的禁止性和限制性规定;强化了水土保持方案制度;完善了水土保持投入保障机制;完善了水土保持的技术路线;强化了水土保持监督管理;强化了水土保持监测;强化了法律责任;明确了单设水土保持机构的职责。     

中国粮食生产发展特征及土地资源承载力空间格局现状

首先分析了1949－2008年中国粮食生产发展过程特点,随后以粮食为判据,基于人口与粮食关系,建立土地资源承载力模型和土地资源承载指数模型,从分县尺度对中国土地资源承载力空间格局现状进行了分析。结果表明： 1949－2008年中国粮食生产呈台阶式上升特征,且伴随周期性波动,具有明显的不稳定性;人口增幅小于粮食产量增幅,人均粮食占有量从建国初期的不足209 kg,增长至21世纪初期的400 kg,呈稳步提升态势;2007年我国分县土地资源承载力主要以人口超载、粮食短缺为主要特征。东北平原、华北平原、长江中下游、河西走廊、河套地区及四川盆地等主要粮食生产区表现为粮食盈余,而人口压力较大的东南沿海以及粮食生产水平较低的西北干旱半干旱地区则表现为人口超载。国家尺度上,中国粮食尚处于盈余状态,因此粮食短缺地区需通过贸易、调配来满足超载人口的粮食需求。东、中部城市密集地区人粮关系尤为紧张,随着城市化进程不断加快,这些地区人粮矛盾会进一步加剧,粮食贸易和调配趋势也会越来越明显。该研究可为国家粮食安全与区域可持续发展提供科学依据和决策支持。