海口市林分碳密度与景观格局指数耦合研究

为了解森林景观的空间组成、分布等特征对林分碳密度的影响,并以此为海口市优化林分结构,保护林地资源等方面提供参考。以海口市2015年森林资源二类调查数据为基础,运用arcgis、fragstats、spss等软件量化林分碳密度与景观格局指数并以此构建耦合协调度模型,来反映林分碳密度与森林景观格局的关系。研究发现,海口市热带林面积比重较大,且人为经营活动较强,导致其景观破碎化程度较高;林分碳密度与森林景观格局指数之间具有一定的相关性,且是相互促进的关系,当某一林分类型的空间配置较好,分布较聚集,不被其他地类分割时,其碳密度往往也较高。通过对海口市林分碳密度和森林景观格局指数的耦合研究,发现其林分碳密度与森林景观格局指数耦合协调度状况总体上并不良好,需要进行调整和改善。     

基于CA-Markov模型的锡林河流域土地利用变化及预测分析

研究土地利用变化特征及预测未来土地利用变化的趋势,对经济平衡发展、提高生态环境质量、实现土地资源合理利用具有重要意义。以锡林河流域为研究区,对Landsat 2000、2005、2010年和2015年4期遥感数据进行目视解译,采用土地利用结构分析方法、重心迁移模型和CA-Markov模型,分析研究区16 a间土地利用演变特征,并对2030年土地利用情况进行预测。结果表明:1)2000-2015年,草地、林地和耕地呈波动变化,水域面积缓慢增加,建设用地不断扩张,未利用地面积在不断减少。建设用地、耕地和未利用地重心具有明显的方向性移动,耕地先向南后向北移动,建设用地主要向西北方向扩张,未利用土地重心持续向北移动。2)研究区综合土地利用动态度为5.70％,变化速率较快;锡林浩特市和各苏木土地利用变化速率差异较大,总体表现为中游＞下游＞上游;不同土地利用类型动态度为建设用地＞水域＞林地＞耕地＞未利用土地＞草地,即建设用地变化最快。3)研究区土地利用变化的主要方向为草地和未利用地的相互转换、耕地和草地的互相转换以及建设用地的不断扩张。4)2030年预测结果表明,耕地面积继续增加,速率有所下降,重心向西南方向移动;林地延续之前变化趋势,稳中有升;草地和未利用地面积继续减少,且未利用地重心持续向北移动;建设用地扩张明显,重心向锡林浩特市中心移动,速度减缓;水域有少量增加。CA-Markov模型与土地利用重心迁移模型相结合,实现了对未来耕地、建设用地和未利用土地的迁移方向的预测,可以为研究区提高草地退化防治效果、土地管理政策的制定和实施、城乡建设、土地利用规划等提供理论指导。     

基于图像处理的疏透度测定及结构关系研究

为快速、准确地测定防风林林带疏透度,建立林带疏透度与林带结构因子间的关系模型,为防风林建设及调整提供合理化意见。使用图像处理技术对获取的防风林林带照片进行自动识别,通过Otsu算法自动将树木实体区域和孔隙区域分割,从而测定林带疏透度。并采用相关性分析和逐步线性回归法建立疏透度与林带结构因子间的关系模型。结果表明,采用Otsu算法测定林带疏透度的方法与图像处理软件(Photoshop)测定结果无明显差异,该方法操作简单、效率高,能够快速、准确测定防风林林带疏透度。防风林疏透度与林带行数、棵数、枝下比例、株行距、密度存在显著性相关关系,构建疏透度与林带行数、密度间的关系模型:β=-0.060 1N-0.065 8ρ+0.810 9(R²=0.961 3,P=0.000 29)。根据建立的防风林林带疏透度与林带结构因子间的关系模型,可对防风林的建设提供科学合理化的指导,使其发挥更好的防护效应。     

融合MCR模型的绿色基础设施适宜性评价——以上海市青浦区练塘镇为例

长三角一体化的战略背景下,针对长三角一体化前沿城镇的绿色基础设施适宜性评价,有助于协调城镇发展和生态环境保护之间的矛盾,优化城镇生态格局。通过MCR模型,可将景观连通性因子融入到适宜性评价体系中,在绿色基础设施适宜性评价中考虑景观连通性,对优化景观生态格局具有重要意义。以长三角一体化前沿城镇上海市青浦区练塘镇为例,基于ArcGIS、Linkage Mapper等软件平台,综合景观连通性、生态敏感性等因子,对练塘镇绿色基础设施的适宜性进行定量评价。结果表明,练塘镇绿色基础设施适宜性呈现外围较高、中心较低的特点,最适宜用地占比为11.63%、较适宜用地占比为19.62%、中等适宜用地占比为25.02%、低适宜用地占比为27.44%、不适宜用地占比为16.29%。适宜以太浦河、大蒸港沿岸林地等作为绿色基础设施核心区,朱枫公路沿线、泖阳港沿岸等地作为绿色基础设施连接廊道,构建绿色基础设施网络。研究结果可为长三角一体化前沿城镇的生态规划管理提供决策支持,并为类似区位的绿色基础设施构建提供一定的思路借鉴。     

基于最大熵（MaxEnt）模型对西北地区2种红砂属植物潜在适宜区预测分析

基于黄花红砂与五柱红砂的现有分布数据,利用地理信息系统（ArcGIS）技术与最大熵（MaxEnt）模型软件,对2种红砂属植物在3个时期的潜在适宜分布区进行模拟。结果表明:1）五柱红砂的潜在适宜分布区主要在青海地区、新疆南疆地区以及甘肃部分地区;黄花红砂的潜在适宜分布区主要集中在宁夏地区、内蒙古地区、甘肃地区以及新疆与青海部分地区。2种红砂属植物在3个时期的潜在适宜分布区有所增加。黄花红砂的潜在适宜区朝着东北方向移动,五柱红砂的潜在适宜区出现收缩现象。2种红砂属的低适宜区相比较高适宜区与较适宜区变化较大。2）黄花红砂与五柱红砂通过MaxEnt模型运算出的AUC值均>0.9,表明MaxEnt模型预测精度很高。可以用于2种红砂属植物的潜在适宜分布区的预测。3）控制黄花红砂潜在分布的关键环境变量为最湿月降水量、最暖季度降水量和最湿季度降水量,影响五柱红砂潜在分布的关键环境变量为海拔、等温性和温度季节性变化。上述研究结果对2种红砂属植物资源保护利用与未来分布趋势提供了重要的指导意义。     

Hybrid breeding for biomass yield in winter triticale: II. Combining ability and hybrid prediction

Accurate hybrid prediction and knowledge about the relative contribution of general (GCA) and specific combining ability (SCA) are of utmost importance for efficient hybrid breeding. We therefore evaluated 91 triticale single-cross hybrids in field trials at seven environments for plant height, heading time, fresh biomass, dry matter content and dry biomass. Fresh and dry biomass showed the highest proportion (23%) of variance due to SCA. Prediction accuracies based on GCA were slightly higher than based on mid-parent values. Utilizing parental kinship information yielded the highest prediction accuracies when both parental lines have been tested in other hybrid combinations, but still moderate-to-low prediction accuracies for two untested parents. Thus, hybrid prediction for biomass traits in triticale is currently promising based on mid-parent values as emphasized by our simulation study, but can be expected to shift to GCA-based prediction with an increasing importance of GCA due to selection in hybrid breeding. Moreover, the performance of potential hybrids between newly developed lines can be predicted with moderate accuracy using genomic relationship information.     

定苗时间对峦大杉1年生苗木生长的影响

探究定苗时间对峦大杉苗期生长动态与生长节律影响,优化定苗时间,为育苗提供理论与技术支持。以当年生峦大杉幼苗为试验材料,开展不同定苗时间试验,采用定株观测并应用Logistic方程拟合生长动态的方法,分析定苗时间对苗木生长动态和生长节律的影响效应。研究结果表明,定苗时间影响苗高地径生长效应随处理时间推移而显现,是个动态过程。Logistic方程能够很好地拟合峦大杉苗木生长。定苗时间显著影响苗高、地径线性生长速率、最大线性生长速率和线性生长量,但对苗高地径线性生长始期、终期、线性生长持续期无显著性影响;苗高生长初期定苗较其他处理显著提高苗高和地径的线性生长量线性生长速率、最大线性生长速率,建议增加速生期的养分和水分供给以提高苗木质量。峦大杉合理定苗时间是苗高生长初期（6月30日）。     

生物炭对黑土区坡耕地土地生产力的可持续效应研究

为探究一次性施加生物炭后对黑土区坡耕地生产力的可持续效应,以东北黑土区3°坡耕地径流小区为研究对象,设置CK(不施用生物炭)和BC(2016年施用75 t/hm~2生物炭,2017、2018年不再施用生物炭)两个处理,于2016—2018年开展了试验研究。结果表明:一次性施入生物炭3年内,土壤容重显著降低(P0.05),第1年降低最明显,为3.87%,孔隙度和总有机碳、铵态N、有效P、速效K含量显著提高(P0.05),p H值则是施炭后前两年显著提高(P_(2016)=0.034、P_(2017)=0.038),分别提高了0.9、0.6,第3年与未施炭处理无显著差异(P_(2018)=0.067);施用生物炭显著提升了土壤的持水能力和保水保土性能,土壤饱和含水率、田间持水率、凋萎系数均显著提高(P0.05),最大增长率分别为5.58%、4.78%、7.29%,年径流深和土壤侵蚀量显著降低(P0.05),年径流深最大减少量为4.92 mm,土壤侵蚀量最大减小率为5.71%;大豆产量和水分利用效率显著提高(P0.05),最大增长率分别为29.01%、16.92%。但生物炭对土地生产力的持续效应逐年减弱,随着生物炭施用年限的延长,BC处理土壤容重线性递增,p H值和总有机碳含量呈幂函数递减,孔隙度和铵态N、有效P、速效K含量线性递减,饱和含水率、田间持水率、凋萎系数线性递减,年径流深和土壤侵蚀量线性递增,大豆产量和水分利用效率分别呈幂函数递减和线性递减。采用改进的TOPSIS(Technique for order preference by similarity to an ideal solution)模型和GM(1,1)模型测算并预测土地生产力指数,结果显示,BC处理的土地生产力指数均高于CK处理,但其值逐年下降,预计到2021年与CK处理十分接近,表明一次性施用75 t/hm~2生物炭对土地生产力的影响可持续5～6年。研究结果可为东北黑土区生物炭应用提供理论依据。     

基于无人机多光谱遥感的冬小麦叶绿素含量反演及监测

旨在实现冬小麦各生育期叶绿素含量的准确估测,探究其时空变化规律。利用无人机获取冬小麦越冬期、返青期、拔节期、孕穗期和灌浆期的高分辨率多光谱图像,同时采集地面SPAD数据。选取三类光谱参数建立反演模型,优选出各生育期的最佳预测模型,并定量监测试验区冬小麦叶绿素含量时间变化和空间分布。结果表明：原始波段模型和波段倒数对数模型分别为越冬期及其他生育期叶绿素含量预测的最佳模型,拟合精度R²>0.59;时空分布上,灌浆期前试验区冬小麦叶绿素含量呈南北高、中部低特点,灌浆期则呈北高南低的趋势,叶绿素含量从越冬期到拔节期逐步增加,拔节期到孕穗期开始降低,孕穗期到灌浆期则大幅度降低。本研究建立的倒数对数预测模型,精度较高,且适用于返青到灌浆的4个生育期,对于试验区冬小麦叶绿素含量有较好的时空监测效果。     

基于几何模型的绿萝叶片外部表型参数三维估测

为快速高效获取叶类植物叶片的外部表型参数、掌握植株生长状况,以绿萝叶片为研究对象,提出一种基于几何模型的叶长、叶宽与叶面积的三维估测方法。利用微软Kinect V2相机,自80cm高度垂直位姿获取绿萝叶片局部点云,并进行直通滤波去噪与包围盒精简等预处理,测量得到点云外形参数,输入预先建立的SAE网络分类预测得到几何模型参数,并基于曲面参数方程建立叶片几何模型。采用粒子群优化算法计算几何模型离散点云和局部点云间的空间距离,进行空间匹配,利用遗传算法求解最优匹配模型的内部模型参数,输出最优匹配模型的叶长、叶宽与叶面积作为估测结果。实验共采集150片绿萝叶片的局部点云数据,将估测结果和真实值进行数学统计与线性回归分析,得出叶长、叶宽与叶面积估测的平均误差分别为0.46cm、0.41cm和3.42cm2,叶长估测R2和RMSE分别为0.88和0.52cm,叶宽R2和RMSE分别为0.88和0.52cm,叶面积R2和RMSE分别为0.95和3.60cm2。实验表明,该方法对于绿萝叶片外形参数的估测效果较好,具有较高实用价值。