基于自适应滤波算法的树木年轮测量方法

为提高树木年轮测量仪的测量精度,提出了一种自适应低通滤波算法对年轮测量仪的直流电机电流信号进行滤波处理。普通低通滤波算法滤波系数固定,当树木年轮宽度发生变化时,既可能保留了部分噪声信号,又可能滤去部分有效的树木年轮信号,因此降低了年轮测量仪的测量精度。自适应低通滤波算法的滤波系数可随滤波器输入值和输出值的变化自动进行调整,提高了噪声滤除效果,减少了有效信号损失。使用自主研发的年轮测量仪测量了大、中、小3种径阶的60个落叶松圆盘,记录直流电机原始电流信号,分别采用自适应低通滤波算法和普通低通滤波算法对原始电流进行滤波处理,根据滤波后的电流波形图,预估圆盘年龄,并计算2种滤波算法的年轮识别正确率。结果表明,自适应低通滤波器年轮识别正确率的平均值为89. 66%,普通低通滤波器年轮识别正确率的平均值为75. 84%;当平均年轮宽度变窄时,自适应低通滤波器的年轮识别正确率从95. 61%下降到82. 02%,下降了13. 59个百分点,而普通低通滤波器的年轮识别正确率从86. 37%下降到62. 30%,下降了24. 07个百分点。表明自适应低通滤波器年轮识别正确率高,自适应能力强,年轮识别精度稳定。     

北京怀柔水库流域土地利用变化及其驱动力研究

使用1990~2005年3期遥感影像数据作为信息源,通过GIS手段,分析怀柔水库流域近15年土地利用变化特征,利用主成分分析法,综合社会经济统计数据,定量分析怀柔水库流域土地利用变化的驱动力。分析表明:流域内阔叶林、针叶林、混交林的面积所占比例呈上升趋势,灌木林面积下降趋势明显,农田面积总体变化不大;土地利用变化和经济发展程度密切相关,与人口因素关联度不高。     

石榴转录组密码子使用偏向性

对石榴(Punica granatum)转录组数据进行从头组装,预测完整CDS序列的密码子使用偏向性;将石榴转录谱与其他8种蔷薇分支物种基因组编码序列进行同义密码子相对使用度(RSCU)比较,并对石榴WRKY和MYB家族基因进行亚家族进化分析和RSCU比较。结果表明:(1)石榴转录组主要受自然选择压影响。密码子偏向性极强的基因多为细胞相关功能基因;没有密码子使用偏向性的基因多与维持生命活动本质相关。(2)基因差异高表达影响RSCU,CpG二核苷酸富集影响密码子适应性。(3)物种间亲缘关系越近,RSCU值越相似。对蔷薇分支物种密码子进行RSCU比较,石榴与巨桉(Eucalyptus grandis)偏向性基本一致。(4)亚家族功能分化影响密码子偏向性。石榴WRKY亚家族1、4和13在翻译精氨酸、亮氨酸时分别偏向使用AGG、CUC,这与其不断进化的抗逆功能相关。石榴MYB亚家族8在翻译苏氨酸时偏向选择ACA,这与其扩张中的木质化功能相关。     

光肩星天牛和星天牛的分子快速鉴定

正光肩星天牛Anoplophora glabripennis和星天牛A. chinensis同属鞘翅目天牛科星天牛属,均为世界性林业蛀干害虫。前者主要为害杨树、柳树、榆树等阔叶树,后者主要为害柑橘、苦楝、木麻黄、柳树等林果植物。2种天牛常以卵或幼虫虫态在港口被截获,从形态上难以区分。在分子标记技术上,随机扩增多态性DNA标记(random amplified polymorphic     

青杄转录因子基因PwNF-YB8的克隆与功能分析

【目的】NUCLEAR FACTOR Y(NF-Y)转录因子在真核生物中广泛存在,通常由NF-YA、NF-YB和NFYC 3个亚基形成异源三聚体,来结合下游靶基因启动子中的CCAAT顺式作用元件,进而调控植物的生长发育进程,并参与植物非生物逆境胁迫过程。本研究对青杄中PwNF-YB8基因的表达特性及功能进行分析,揭示其参与的生理过程及对非生物逆境胁迫的响应。【方法】根据实验室前期EST测序及RNA-seq转录组数据分析结果获得青杄NF-Ys家族基因序列,克隆得到PwNF-YB8的cDNA序列,并对其编码蛋白进行序列特征和进化树分析。采用qRT-PCR分析PwNF-YB8在不同组织和花粉萌发过程中的表达特性,以及高温、盐胁迫、甘露醇、ABA处理后的表达变化。亚细胞定位揭示PwNF-YB8在细胞中发挥功能的场所。通过酵母双杂交试验、双分子荧光互补试验分别检测PwNF-YB8的转录激活活性以及与PwHAP5的互作情况。农杆菌介导花序侵染法转化野生型拟南芥(WT),获得纯合的PwNF-YB8过表达株系。利用CRISPR/Cas 9技术获得其同源基因AtNF-YB8的突变体。甘露醇和盐处理后测定野生型(WT)、空载体(VC)、突变体株系(nfyb8-cas9#1/12)和过表达株系(L4、L5)的萌发率、幼苗根长,分析比较不同株系对于渗透胁迫和盐胁迫的耐受能力。【结果】PwNF-YB8基因的开放阅读框为489 bp,编码162个氨基酸,具有典型的NF-YB保守结构域,并且与白云杉同源基因具有较近的亲缘关系。SqRT-PCR和qRT-PCR结果表明在青杄的根、茎、针叶和花粉中均能检测到PwNF-YB8的表达,其在花粉中的表达量最高。亚细胞定位试验结果显示,PwNF-YB8定位于细胞核、细胞质中。酵母自激活试验显示PwNF-YB8自身无转录激活活性。进一步对青杄幼苗进行高温(42℃)、盐胁迫、甘露醇和脱落酸处理后发现,PwNF-YB8对干旱和盐2种非生物逆境处理明显响应。PwNF-YB8参与了花粉萌发过程,在花粉萌发36 h时表达量最高。酵母双杂交和双分子荧光互补试验证明PwNF-YB8能够与NF-YC亚基中的PwHAP5互作,可能共同参与花粉管发育调控。甘露醇或盐处理下,异源过表达PwNF-YB8基因的拟南芥种子萌发率与野生型差异不显著,但其根长表现出一定的生长优势。【结论】青杄PwNF-YB8能够与PwHAP5互作,参与花粉萌发和花粉管生长过程,并在干旱、盐胁迫响应中发挥作用。     

平泉油松建筑材林立地类型划分及立地质量评价

【目的】对河北省平泉市油松人工林进行立地类型划分和立地质量评价,并将立地质量分级,以期筛选出适合培育油松建筑材林的林地。【方法】以河北平泉油松人工林为研究对象,基于92块固定样地数据和42株解析木数据,采用主导因子分析法筛选主导因子,并划分立地类型。采用相对优势高法编制立地指数表,根据立地指数表进行立地质量评价。选取林龄、密度一致,立地质量不同的9块样地,伐取优势木,分析油松木材物理力学性质。【结果】由平泉油松人工林立地类型分布图可知,中土层油松人工林最多,占油松人工林总面积的65.5%,薄土层次之,占油松人工林总面积的27.9%,厚土层最少,占油松人工林总面积的6.6%;阴坡油松人工林分布较多,占油松人工林总面积的76.6%,阳坡分布较少,占油松人工林总面积的23.4%。由立地指数分布图知,立地指数为9、10的地块占地面积14 277.665 hm~2,占总面积的28.1%;立地指数为6、7、8的地块占地面积33 648.51 hm~2,占总面积的66.1%;立地指数为4、5的地块占地面积2 973.63 hm~2,仅占总面积的5.8%。【结论】河北平泉地区立地质量处于中等偏上水平,适合培育油松建筑材林,黄土梁子镇和柳溪满族乡为最佳地点。     

钻蛀性害虫取食声音的人工智能早期识别

【目的】以双条杉天牛为研究对象,设计基于卷积神经网络的识别模型识别其取食声,并对模型的抗噪性能进行测试,以期实现蛀干害虫的早期预警。【方法】使用SP-1 L探头连接NI 9215电压采集卡采集双条杉天牛咬食木段的声音和典型户外环境下的噪声并以音频格式保存。研究选取部分噪声作为加噪音频,以-3 dB至3 dB的信噪比向双条杉天牛取食声中混入环境噪声,生成训练数据和简单测试集,然后经过短时傅里叶变换、对数计算、平均池化3步操作计算音频的平均对数谱,分别设计并训练基于卷积神经网络的识别模型和传统高斯混合模型,提取音频特征判断音频是否为双条杉天牛取食声。为进一步测试模型的抗噪性能,利用独立划分的加噪音频以-7～3 dB的信噪比向双条杉天牛取食声中混入噪声生成抗噪测试集,对卷积神经网络和传统高斯混合模型的抗噪性能进行测试。【结果】在简单测试集上,基于卷积神经网络的识别模型的识别准确率为98.80%,较高斯混合模型有0.88%的下降。在抗噪测试集上,基于卷积神经网络的识别模型识别双条杉天牛取食声的整体准确率为97.37%,较高斯混合模型提高6.76%,其中,信噪比为-3 dB时,识别准确率为98.13%,较高斯混合模型提高9.80%,信噪比为-6 dB时,识别准确率为92.13%,较高斯混合模型提高5.67%。【结论】卷积神经网络能有效综合频谱特征,准确判断音频中有无双条杉天牛的取食声,同时,相比高斯混合模型,卷积神经网络具有良好的泛化能力,在低信噪比下仍能保证较高的识别准确率。基于卷积神经网络的取食声识别模型能够适应林木蛀干害虫的野外监测环境,可为隐蔽蛀干害虫的自动化监测和早期预警提供技术支撑。     

土壤紧实度和凋落物覆盖对城市森林土壤持水、渗水能力的影响

  目的  分析人为干扰对土壤密度、孔隙度、紧实度等物理性质的影响,揭示土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤的持水和渗水能力,以期为科学管理城市森林凋落物及践踏程度提供科学参考。  方法  以北京市典型城市森林公园?奥林匹克森林公园内森林为研究对象,通过测定不同践踏等级（轻度、中度、重度）、不同凋落物累积量（0 ~ 4 t/hm2、4 ~ 8 t/hm2、8 ~ 12 t/hm2）、不同草被植物覆盖度（0、0 ~ 50%、50% ~ 100%）下表层土壤持水、渗水相关特性,分析土壤紧实度、凋落物覆盖对土壤持水和渗水能力的影响。  结果  （1）践踏程度及凋落物累积量不同对土壤持水、渗水能力有显著影响（P < 0.05）,草被覆盖度对土壤持水、渗水能力无显著影响（P > 0.05）。土壤通气性、持水能力、渗透能力均随践踏程度减弱显著增加。（2）土壤持水量和土壤渗透速率与土壤孔隙度呈显著正相关,与土壤密度呈显著负相关,表明人为干扰正是通过改变土壤通气紧实程度来影响土壤持水及渗透能力。（3）土壤紧实度增加,城市森林土壤持水和渗水能力显著降低;凋落物累积量增加,土壤持水渗水能力变化不明显。（4）土壤持水能力随着土壤紧实度的减少和凋落物累积量的增加而增强,二者具有协同效应;土壤渗水能力随着土壤紧实度的减少而增加,凋落物覆盖对其影响不大。  结论  土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤持水和渗水能力,减轻人为践踏,适当保留凋落物可以提高土壤持水、渗水能力,减少地表径流。      

文冠果枝叶生长与叶幕微气候的关系研究

【目的】探索叶幕微气候因子对文冠果枝条生长发育和光合同化能力的影响,为文冠果树体的整形修剪提供理论依据。【方法】在山东东营选择20株6年生文冠果树,调查其冠层内东西南北4个方向,每方向上层和下层、外侧和内侧4个区域,共16个小区域的温度、湿度、光照等微气候因子,再分别测定各区域文冠果枝叶量及叶片光合色素、光合产物和氮含量,并将其与微气候因子进行相关性分析。【结果】文冠果叶幕内不同区域温度和湿度均无显著差异,但不同区域光照强度差异显著,除北向上层外侧光照强度略低于下层外侧外,其余各方向均有上层外侧最高、下层内侧最低的现象,两区域差异达260.0%。树冠东、南方向1年生枝条数量、长度、基径均大于西、北方向;树冠上层1年生枝条数量少于下层,而上层1年生枝条长度、基径均大于下层;树冠外侧新枝数量和叶片数量均多于内侧,下层叶片数量多于上层,但上下层新枝数量无明显差异。5月为树冠内新枝数量和叶面积增长最快的时段,树冠上层新枝数量和叶面积增长快且明显大于下层,与光照强度增长规律一致。树冠内叶片叶绿素和类胡萝卜素含量均有西、北方向高于东、南方向的规律;可溶性糖含量、淀粉含量和碳氮比均有外侧大于内侧,东、南方向大于西、北方向,且东、南方向各区域差异较大的规律。光照与文冠果树冠枝、叶生长指标和叶片生理指标相关性较大,且与多数树体枝、叶生长指标和叶片生理指标均呈显著正相关关系,但与光合色素含量无显著相关性。【结论】适当对东、南方向和上层、外侧的枝条加以疏除,可以增强透光性,能使树体生长更为均匀,为文冠果产量提高奠定基础。     

论现代居住区景观设计

本文对当前我国居住区景观建设现状进行了分析,总结了居民生活的基本规律,论述了居住区景观设计的总体原则、整体特色、个性特色、道路绿地设计和建筑小品设计。