基于机器学习森林生物量反演的哨兵数据精度对比

选取美国弗吉尼亚州东南部和北卡罗来纳州东北部的迪斯默尔沼泽作为研究区,基于Sentinel-1雷达数据和Sentinel-2光学数据,在对影像特征因子提取的基础上,采用随机森林构建生物量反演模型,对比分析了森林地上生物量反演精度。结果表明：基于Sentinel-2影像的随机森林模型的R²、RMSE分别为：0.707、39.521 t/hm²;基于Sentinel-1影像的随机森林模型R²、RMSE分别为：0.601、38.536 t/hm²。从整体来看,不同的变量参与到模型建模最终导致的精度各不相同,基于Sentinel-2影像建模的精度总体上高于基于Sentinel-1影像建模的精度。     

长期秸秆掩埋配施氮肥对土壤细菌群落特征的影响

为揭示典型潮土微生物群落及其生态网络对秸秆还田的响应机制,选择长期小麦-玉米轮作下不同秸秆还田处理的试验地为对象,应用高通量测序和生态网络等方法,阐明秸秆掩埋配施不同氮肥后土壤细菌群落组成、细菌网络共存关系以及与土壤养分的关联。结果表明：（1）与秸秆移除且不施氮肥处理相比,秸秆还田配合常规施肥处理显著降低土壤pH,提高了土壤全氮、有机碳、有效磷、速效钾和硝态氮含量（P < 0.05）。秸秆掩埋配施氮肥有利于增加土壤养分含量。（2）不同秸秆还田方式和氮肥施用量处理的细菌Alpha多样性无显著差异,而细菌群落结构差异显著。pH、SOC和TN等因子驱动了细菌群落结构变异。酸杆菌门、变形菌门、拟杆菌门和绿弯菌门是潮土细菌群落的主要优势菌门。（3）共现网络分析得到4个主要的生态集群,均与土壤养分有显著相关性。模块1中物种丰度与SOC、TN、TP、NO3- -N、AP和AK呈极显著负相关（P < 0.001）,与pH呈极显著正相关（P < 0.001）;模块2和模块3中物种丰度与大部分养分含量呈正相关,与pH呈负相关。因此秸秆还田配施氮肥可以通过调节细菌互作关系,从而调控土壤肥力。研究结果可为秸秆的资源化利用和土壤施肥管理提供科学依据。     

基于无人机高光谱融合连续投影算法估算棉花地上部生物量

【目的】地上部生物量是表征植物生命活动的重要参数。探索不同的光谱预处理方法和建模方法,实现对棉花地上部生物量快速、无损、准确的估算,对棉花长势监测和大田精准管理具有重要意义。【方法】以新陆早53号、新陆早45号为研究对象,设置不同施氮处理,于出苗后不同阶段获取棉花地上部生物量和无人机高光谱数据,通过连续投影算法(Successive projections algorithm,SPA)筛选不同预处理[一阶导数、二阶导数、Savitzky-Golay(SG平滑)、多元散射校正]后的特征波长,基于筛选出的不同波长组合使用偏最小二乘法回归(Partial least square regression,PLSR)和随机森林回归(Random forest regression,RFR)分别构建棉花地上部生物量估算模型,比较不同预处理后建立模型的精度,确定最优估算模型。【结果】(1)利用SPA算法对不同预处理后的光谱信息筛选出特征波长9～26个,可实现光谱信息降维。(2)基于SG平滑-SPA处理及PLSR方法建立的模型最佳,R~2达到了0.63,均方根误差(Root mean square error,RMSE)为0.42,验证集的R~2为0.67,RMSE为0.44。(3)一阶导数-SPA处理后,采用RFR构建的模型最佳,R~2达到0.87,RMSE为0.45,验证集R~2为0.81,RMSE为0.37。【结论】采用一阶导数预处理结合SPA筛选特征波长,经RFR构建的估算模型结果和验证效果均最佳,可用于棉花地上部生物量定量估算。     

坝上盐碱地枸杞人工林群落生物量研究

通过对坝上盐碱地枸杞人工林现存生物量的研究,结果估算出当前枸杞现存生物量为25.199 t/hm2。地上部分为13.129 t/hm2,其中枝干的生物量10.265 t/hm2,叶的生物量2.873 t/hm2。地下部分为12.070 t/hm2,且87.4%的根分布于地面下0~100 cm。适当密植有利于生物量的积累,同时可以改良土壤结构。     

不同间伐强度对杉木人工林土壤呼吸速率的短期影响

【目的】比较不同间伐强度下杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤呼吸速率,解释影响土壤呼吸速率的主要因子,为森林经营及碳汇管理提供科学依据。【方法】采用随机区组设计,设置对照(间伐0%)、中度间伐(间伐45%)、重度间伐(间伐70%) 3种间伐处理,采用静态箱-气象色谱法对杉木人工林土壤呼吸速率进行短期原位监测。【结果】间伐显著增加了杉木林土壤呼吸速率(P<0.05),与对照相比,中度和重度间伐的土壤呼吸速率分别增加了23.30%和44.94%。土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈显著指数相关,而与土壤含水量无关。不同间伐处理下,土壤呼吸温度敏感性系数(Q₁₀)为1.77～2.16,对照处理下Q₁₀最高,间伐降低了杉木林土壤呼吸的温度敏感性。杉木人工林土壤呼吸速率与土壤水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳呈显著正相关(P<0.01)。【结论】间伐初期,间伐对杉木林土壤呼吸速率有促进作用,且随着间伐强度的增加而增加。土壤温度是土壤呼吸速率变化的主要影响因子,土壤活性有机碳是重要因子。图3表5参44     

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...     

不同树种套种下细叶麦冬生长状态及林地土壤性状差异分析

【目的】评价不同树种套种细叶麦冬的生长状态及林地土壤性状差异,以期了解林下环境对细叶麦冬生长的影响,筛选适宜其生长的套种模式,为优化麦冬的林下栽培方式及林下药用植物合理化种植提供参考。【方法】设4种细叶麦冬种植模式：模式1,女贞套种细叶麦冬;模式2,落羽杉套种细叶麦冬;模式3,樱花+榉树套种细叶麦冬;模式4,非林下单一种植细叶麦冬（对照）。比较不同模式下细叶麦冬叶长、叶宽、鲜重和干重等生物量,测定叶片叶绿素含量、块根营养物质含量和林地土壤养分等指标,并通过方差分析和相关分析进行综合评价。【结果】不同套种模式样地环境存在差异,年均温与年均光照强度均为模式4>模式2>模式1>模式3。与对照相比,3种套种模式均提高了细叶麦冬的生物量及叶绿素含量。其中模式3下细叶麦冬叶片生长状态最好,生物量和叶绿素含量均最高;其次为模式1的细叶麦冬生长较好。4种模式下细叶麦冬块根黄酮和多糖含量存在差异,模式3的细叶麦冬块根黄酮含量最高（0.43 mg/g）,模式1的细叶麦冬多糖含量最高（171.02 mg/g）。套种模式同时提升了林下土壤养分含量,其中模式3的土壤全氮、全磷、全钾和全氮含量均...     

便携式手工碳弧气刨枪体设计与制作

针对焊割工具市场手工碳弧气刨枪所存在的一些不良弊端和不适应性方面,结合国内外焊割坡口备制和焊缝清根作业,焊接缺陷返修和挖补等作业技术手段,以适用为原则的理念设计与制作便携式手工碳弧气刨枪体。该枪体在焊接生产中,主要用来焊前刨槽开坡口、消除焊缝内、外部缺陷和对焊缝背面进行清根,特别适用于中、厚板对接坡口,管对接U形坡口的备制。便携式手工碳弧气刨枪体利用一些焊接结构生产中常见的金属材料进行设计与制作,使得其在经济性、安全性、灵活性、结构稳定性、实用耐用性等各方面得到比较大改善,完全能够适用于熔化焊接作业焊接坡口的备制、焊缝清根、焊缝内、外部缺陷返修作业,在使用成本方面、使用寿命方面、功能性、便捷性等方面得到全面提升,并在焊接生产、培训、教学和技能鉴定等实践项目中进行了长时间的实际应用,使用效果良好。便携式手工碳弧气刨枪体体积小、重量轻,便于携带,枪体结构简单,制造成本低,刨削气体挺度好、集中,碳棒固定可靠,角度调节方便,适合大电流、长时间刨削,可进行全位置操作,灵活性和可操作性较好,在狭窄工位或可达性差的部位,仍可使用,可提高生产效率,且安全可靠,具有广泛的应用推广价值。     

木荷幼苗在林窗不同生境中的形态响应与生物量分配

对从林窗边缘到林窗中央环境梯度上3种不同生境的木荷幼苗的主要形态因子和生物量进行了测定,结果表明,3种生境下木荷幼苗的形态数量指标表现出极显著的差异,从林窗边缘到林窗中央,随着光照等环境条件的改善,其生长量和生物量逐渐增加。生物量的分配格局基本相似,但叶和主茎生物量表现出显著的差异,林窗边缘处,木荷幼苗将生物量相对多地分配到地上叶构件上,林窗中央处,则相对多地分配到地上主茎上。研究显示,木荷幼苗具有喜光能耐阴的特性。运用非线性幂函数拟合了不同生境木荷幼苗生物量模型,回归模型较好地反映了生物量随苗高、地径的变化趋势,可作为环境条件类似的木荷幼苗生物量预测的依据。