利用冠层光谱估测烟草叶面积指数和地上生物量

综合多种烟草类型、品种及肥料处理因素,分析了17种光谱参数与烟草叶面积指数（LAI）、地上鲜生物重（AFW）、地上干生物重（ADW）的关系,建立逐步回归模型对烟草LAI、AFW、ADW进行估测并结合相关分析筛选出相应的特征变量。结果表明：5个回归方程的复确定系数R^2、回归系数相伴概率均达到显著水平。包含17个光谱参量的逐步回归方程筛选出的第一自变量均为Rg／Rr,相关分析及散点图分析亦得出Rg／Rr与LAI、AFW、ADW相关系数分别为0．759、0．611、0．647,R^2为0．576、0．3727、0．4184,均达到极显著水平,证明烟草LAI、AFW、ADW的特征变量为Rg／Rr。仅采用8种植被指数建立模型,证明利用比值植被指数（RVI）估测LAI、ADW亦是可行的。经过统计检验,建立的模型估测效果均较好,估测值与实测值的相关性均达到显著水平,其中包含特征变量Rg／Rr的回归模型估测效果优于RVI构建的模型。表明采用高分辨率光谱或宽波段光谱提取光谱变量可对烟草LAI、AFW、ADW进行监测,并可根据数据条件选择有效的估测模型,为烟草遥感数据分析提供方法。     

大针茅草原地上生物量形成的规律与特点

大针茅草原能进行光合作用的时间为160—170天。地上生物量的季节生长曲线呈单峰型,适宜的收获期在8月份。地上生物量的增长与群落的高度增长呈明显相关(R=0.959)。立枯量于6月份开始出现,其增长规律与绿色量呈相反的趋势。刈割后的再生草量以春季(5月份)刈割后的产量最高。仲夏(7月份)刈割对草场生产力的威胁最大。群落产量结构的研究表明：5己于人cm以上可供牲畜采食的部分约占总产量的70—80％。     

Net biome production of managed forests in Japan

Net biome production (NBP) is considered as the most appropriate concept for analyzing long-term and large-scale changes of the carbon cycle induced by land use. We have estimated NBP potential of Japanese managed forests, based on their age structure, to be 16 Mt C/a. Fifty-nine percent of this sink is located in the warm-temperate broadleaf forest zone and the remaining 39% is located in the cool-temperate broadleaf forest zone. This potential of NBP could be achieved under a long rotation period (70 a) and may serve as a target for sink enhancement efforts with the potential to uptake up to 4% of current fossil fuel emissions.     

Differences in carbon stocks along an elevational gradient in tropical mountain forests of Colombia

Tropical mountain forests provide an exceptional opportunity to evaluate the patterns of variation in carbon stocks along elevational gradients that correspond to well‐defined temperature gradients. We predicted that carbon stored in live aboveground biomass, aboveground necromass, and soil components of forests on the eastern flank of the Colombian Andes would change with elevation along this gradient extending from 750 to 2,800 m above sea level. The rationale was that the corresponding change in temperature (14–26°C) would influence tree growth and decomposition of organic matter. To address this hypothesis, we examined the carbon stored in these three components using data from 20 0.25‐ha plots located along this elevational gradient. The mean total carbon stock found in the study region was 241.3 ± 37.5 Mg C/ha. Aboveground carbon stocks decreased with elevation (p = 0.001), as did necromass carbon stocks (p = 0.016). Although soil organic carbon stocks did not differ significantly along the gradient (p = 0.153), they contributed proportionately more at higher than at lower elevations, counterbalancing the opposite trends in aboveground carbon and necromass carbon stocks. As such, total carbon stocks did not vary significantly along the elevational gradient (p = 0.576).     

Net biome production of managed forests in Japan

Net biome production (NBP) is considered as the most appropriate concept for analyz-ing long-term and large-scale changes of the carbon cycle induced by land use. We have esti-mated NBP potential of Japanese managed forests, based on their age structure, to be 16 Mt C/a. Fifty-nine percent of this sink is located in the warm-temperate broadleaf forest zone and the re-maining 39% is located in the cool-temperate broadleaf forest zone. This potential of NBP could be achieved under a long rotation period (70 a) and may serve as a target for sink enhancement ef-forts with the potential to uptake up to 4% of current fossil fuel emissions.     

Determination of the soil organic carbon, nitrogen, available phosphorus and the combined aboveground plant materials in the semi-arid Mbulu District, Tanzania

Soil of the semi-arid Mbulu District is part of the tropical soils, covered with sparse trees, shrubs or grasses in which domestic grazing animals have prevented the wide spread of vegetation cover. The study aimed at determining soil organic carbon (OC), total nitrogen (N), available phosphorus (P) and the combined aboveground plant materials. Six study sites were established in which soil samples were collected at the depths of 0–5, 6–10 and 11–20 cm. Soil samples were analysed for OC, N and P as well as the levels of N and P in the combined aboveground materials of Panicum coloratum and Hyparrhenia filipendula . The percentage concentrations of OC, N and P were high in the top soil than in the deeper soil horizons. However, analysis of variance showed significant differences of OC in some sites whereas no difference for N and P between soil depth classes. OC was highly related with N and P along soil depth classes. It was concluded that the availability of N and P was because of the decomposition of organic matter in the soil. Soil N and P were highly related with the same in the combined aboveground plant materials. It was concluded that the increased concentration of N and P in the soil resulted into availability of the same in P. coloratum and H. filipendula. There was a very high variation in N and P among sites with different levels of intensity of grazing. It was concluded that grazing animals contributes to the redistribution of soil elements in the rangelands because they graze upon plant parts but the excreta are dropped away from the grazed spot.     

Aboveground biomass estimation of the shrubs, Echiochilon fruticosum (Desf.) and Helianthemum kahiricum (Del.) in the arid zone rangelands of Tunisia

The knowledge of the plant biomass is very important for the assessment of the rangeland productivity. It could help to select the appropriate species for the improvement of natural ecosystems (rehabilitation, restoration and seedling). By examining different correlations between the biomass production and the volume parameters of two North African shrub species of high range value ( Echiochilon fruticosum Desf. and Helianthemum kahiricum Del.), we aimed to establish the appropriate regression models, which could be useful for the prediction of the productivity of these species. The data showed a significant relationship between the total biomass (TB) production and the mean diameter (MD) of the studied species ( R ² = 0.65 for Echiochilon and R ² = 0.75 for Helianthemum ). Likewise, annual fresh production (leaves and current-year shoots) was well correlated with MD of Helianthemum ( R ² = 0.82). However, the correlation between these two parameters was relatively low for Echiochilon ( R ² = 0.42).     

黑龙江省黑河地区森林地上生物量和NPP估测及时空格局

根据黑龙江省黑河地区2005和2010年1390块固定样地数据和东北地区树种生物量异速模型,估算各样地单位面积森林地上生物量(AGB)和净初级生产力(NPP).结合该地区2005和2010年两期ETM⁺遥感图像,运用地统计克里格与协同克里格法对AGB和NPP进行插值,比较多种方差函数的拟合效果,并用最佳插值方法得出该地区AGB和NPP的分布图;通过两期分布图的对比,分析该区域AGB和NPP随时间和空间的动态变化趋势,及其与地形因子(坡向、坡度、海拔)和不同林分类型的时空变化规律.结果表明: 2005—2010年,黑河地区AGB呈现增加趋势,高于40 t·hm^-2的生物量面积明显增加;NPP有所下降,出现高NPP地区向低NPP地区转变的现象.AGB和NPP与各地形因子均有一定的相关性,其中,与海拔的相关性明显,说明AGB和NPP的分布受海拔影响显著.研究期间,AGB在各个坡向均有所提高,NPP则降低;AGB和NPP随着坡度增大、海拔增高有增加趋势;常绿针叶林AGB和NPP增长最多,针阔混交林AGB增长最少,落叶阔叶林NPP增长最少.     

炭疽病对山西晋北饲用燕麦地上部碳氮磷化学计量学特征的影响

C、N、P化学计量学特征有助于了解植物生长过程中的碳同化能力和养分元素的利用效率,并诊断限制性元素,但病害对植物化学计量特征影响的研究尚缺乏报道。本研究以山西晋北罹患炭疽病的饲用燕麦为对象,测定了不同发病程度植株地上部C、N、P含量及化学计量值,并初步探讨了其与病害发生持续时间、品种和种植模式之间的关系。结果表明: 随着发病程度增加,C、N、P含量呈下降趋势,其中重度发病植株的C、N、P含量分别较健康植株显著降低了5.4%、20.0%、24.2%;C∶N和C∶P呈升高趋势,其中重度发病植株的C∶N、C∶P较健康植株显著增加了18.5%和22.2%。不同采样点的发病程度对C含量均未造成影响,表明3种饲用燕麦品种具有一定的耐病保产能力;但N、P的化学计量值存在地点间变异,采样点病害持续时间越长,N、P的损失越严重。与单播燕麦相比,炭疽病降低了混播燕麦对P的利用优势。总之,炭疽病对晋北饲用燕麦碳同化能力造成一定程度的负面影响,加重了植株地上部受N、P养分限制的程度,但显著提高了N、P的利用效率。生产实践中需采取必要的防治措施,减轻病害对饲用燕麦经济收益和生态功能的不利影响。     

咸水非充分灌溉对土壤水盐分布及玉米产量的影响

通过不同矿化度的咸水灌溉春玉米试验,研究了石羊河流域中游咸水充分灌溉和非充分灌溉对土壤水盐分布及玉米产量的影响. 结果表明: 土壤含水量峰值均出现在灌溉期, 充分灌溉变化幅度高于非充分灌溉;土壤含盐量随灌水矿化度的增大而增大, 相同灌水矿化度下,非充分灌溉处理的土壤含盐量均较充分灌溉处理低; 非充分灌溉处理土壤盐分累积层较充分灌溉处理上移; 80～100 cm土壤含水量和含盐量保持稳定,不受灌溉水量和水质的影响.与淡水充分灌溉相比,咸水灌溉下玉米产量降低约15%～22%;9 g·L^-1、6 g·L^-1、3 g·L^-1咸水非充分灌溉下玉米收获后1 m土层平均土壤含盐量分别比充分灌溉降低8.1%、12.4%和18.4%,而产量仅分别降低3.4%、6.8%和3.0%.     

厚穗宾草地上部生物量与株高的分形关系

应用分形几何学的方法对厚穗宾草种群地上部生物量与株高的关系进行了分析研究.结果表明:厚穗宾草种群地上部生物量与株高之间存在着明显的分形关系.不同时期,不同高度的植株在空间分布结构存在着相似性,各时期分维数分别为1.993 1(3月),1.317 3(5月),1.618 2(6月),2.119 1(7月),1.935 6(8月),1.668 6(9月).整个生长季,分维数呈抛物线型,7月份达到最大值,并且生长后期的较大植株同生长前期的植株相似,分维数为1.466 8.     

我国湖泊表层沉积物生物硅的空间分布特征

选取我国东北、西南、西北及中北部地区的10个典型湖泊,调查了表层沉积物生物硅含量变化情况,并通过区域对比分析了生物硅含量变化的原因,寻找我国湖泊生物硅变化的空间规律。结果表明,西北及中北部地区湖泊生物硅含量平均值整体低于东北和西南地区湖泊,可能是由于西北及中北部地区较低的温度和较少的降水量导致硅藻生长受限,从而造成生物硅含量偏低。东北湖泊与西南湖泊生物硅含量相对较高,但其形成原因不同。东北2个湖泊均靠近人类聚居区,属富营养型湖泊,虽然东北地区年均温较低,但充足的营养盐为硅藻生长提供了必要因素。而西南地区湖泊大多为中贫营养型湖泊,其生物硅含量整体较高可能主要归因于较高的温度和较多的降水。     

西双版纳橡胶林生物量随海拔梯度的变化

对西双版纳低(550~600 m)、中(750~800 m)、高(950~1050 m)3个海拔梯度上橡胶林地上及各器官的生物量进行了测定。结果表明,海拔从低到高,地上生物量和干生物量都呈降低趋势,干生物量占地上生物量的70%以上;海拔间的地上生物量和干生物量差异显著(P<0.05)。枝和叶生物量为中海拔最高,低海拔次之,高海拔最低,二者分别占地上生物量20%和5%左右,仅高海拔和低海拔间差异显著(P<0.05)。气温的海拔间差异可能是引起生物量海拔间差异的重要原因之一。3个海拔上各器官生物量大小顺序为:干>枝>叶。橡胶林低海拔模型用于中海拔和高海拔、混合模型用于各海拔的生物量计算会导致不同程度的误差。     

内蒙古草原大针茅群落地上生物量与降水量的关系

根据中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站在大针茅样地(面积500m×500m,地理坐标43°32′20″～43°32′40″N116°33′00″～116°33′30″E)的地上生物量与气候观测资料,利用SPSS分别进行大针茅群落地上生物量与年降水量、月降水量关键时期(4～6月份与6～8月份)降水量以及1～7月份总降水量的相关分析;对年降水量接近的1982、1983和1989年(分别为283.2mm,289.9mm,287.2mm)的地上生物量进行方差分析;运用积分回归模型模拟了降水的季节分配对群落生物量的影响。结果表明:(1)群落生物量的年际变化与年降水、月降水、关键时期降水(4～6月份和6～8月份)以及1～7月份降水量的变化没有显著的相关性(p>0.1);(2)在年降水量接近的年份,群落的地上生物量之间存在显著差异。降水量季节分配的变化对地上生物量的影响还有待于进一步研究。     

宁夏盐池苜蓿人工草地地上生物量季节动态研究

在干旱半干旱地区对草地进行水分生态学研究有重要意义,笔者曾对此提出过一些见解,并做过一些工作。本文旨在从人工草地苜蓿(Medicago sativa)种群地上生物量动态方面考察,为合理管理和利用苜蓿人工草地提供科学依据。     

滨海湿地植被地上生物量遥感反演

盐沼植被生物量是滨海湿地生态系统碳循环研究的重要参数,是湿地生态系统健康评价、资源可持续利用的关键指标,开展盐沼植被地上生物量监测方法研究具有重要意义。目前,遥感技术在湿地生物量监测领域已经得到广泛应用,但反演方法仍以统计模型为主,模型构建需要实测数据支撑,时空拓展性不强。选择江苏盐城丹顶鹤保护区为研究区,基于冠层辐射(PROSAIL)传输模型,通过局部和全局敏感性分析,对模型参数本地化,构建了互花米草地上生物量半经验反演模型,应用于Landsat 8 OLI遥感影像,获得了互花米草地上生物量的时空分布。研究结果表明,利用PROSAIL模型模拟互花米草冠层反射率,叶面积指数(LAI)、叶片干物质含量(Cm)、叶倾角分布参数(LIDF)、等效水厚度(Cw)、叶绿素含量(Cab)、叶片结构参数(N)为高敏感性参数,类胡萝卜素含量(Car)、土壤参数(P_soil)为低敏感性参数;利用不同时刻的遥感影像反演了地上生物量,遥感反演结果与实测数据对比,拟合度R²为0.83,均方根误差(RMSE)为0.43kg/m²,平均相对误差(MRE)为15.7%,精度较高,模型具有较好的时空普适性。研究发展了盐沼植被地上生物量遥感反演方法,解决了以往过于依赖现场实测数据构建反演模型的局限性,该方法可以为研究滨海湿地生态系统碳循环以及准确估算其碳汇潜力提供技术支持。     

中亚热带森林单木地上生物量的机载激光雷达估测

以雪峰山武冈林场为研究对象,利用遥感数据和地面实测样地数据,研究机载激光雷达（LiDAR）估测中亚热带森林乔木层单木地上生物量的能力.利用条件随机场和最优化方法实现LiDAR点云的单木分割,以单木尺度为对象提取的植被点云空间结构、回波特征以及地形特征等作为遥感变量,采用回归模型估测乔木层地上生物量.结果表明: 针叶林、阔叶林和针阔混交林的单木识别率分别为93%、86%和60%;多元逐步回归模型的调整决定系数分别为0.83、0.81和0.74,均方根误差分别为28.22、29.79和32.31 t·hm^-2;以冠层体积、树高百分位值、坡度和回波强度值构成的模型精度明显高于以树高为因子的传统回归模型精度.以单木为对象从LiDAR点云中提取的遥感变量有助于提高森林生物量估测精度.
     

科尔沁沙地恢复演替进程中群落物种多样性与地上生物量的关系

生物多样性与生产力的关系是当前生态学中研究的重点之一,以科尔沁沙地为研究对象,研究了沙地植被恢复演替进程中物种多样性与地上生物量的关系。结果表明:(1)科尔沁沙地植被恢复演替过程中,物种数量逐渐增加,从流动沙丘的6种到固定沙丘的30种,增加了4倍。一年生草本植物在各群落中占绝对优势,但随着演替的进行,生活型呈现多样化,多年生植物种类明显增加。藜科植物在流动沙丘阶段优势度明显,之后逐渐下降;禾本科植物的种数和优势度逐渐增加,在群落中的地位逐渐增强。多重比较表明,群落的地上生物量存在显著差异(F=18.926,n=360,P0.001),从流动沙丘到固定沙丘(3个恢复阶段的均值计算)地上生物量增加了580%。(2)随着演替的进行,群落Simpson指数、Shannon-winner指数和均匀度指数均呈现增加的趋势。(3)回归分析显示,群落物种多样性和生物量之间存在显著的负二次函数关系即单峰型函数关系,表明中等生产力水平物种多样性较高。     

湿地土壤种子库与地上植被相似性关系研究评述

土壤种子库与地上植被的关系是土壤种子库研究的重要组成部分。当前,湿地生态系统面临严重威胁,研究湿地土壤种子库和地上植被关系既可以加强对土壤种子库和植物群落特征的认识,又可以为湿地保护与管理提供理论指导。检索了科学引文索引扩展版(SCIE)数据库中收录的1900—2012年间研究湿地土壤种子库与地上植被关系的文献,通过分析土壤种子库与地上植被的Srensen相似性系数,结果发现:不同湿地类型的土壤种子库和地上植被的相似性存在显著差异,河流湿地中两者的相似性最小;不同植被类型中土壤种子库与地上植被的相似性差异显著:草本群落的相似性大于乔木群落;不同气候带的湿地中两者的相似性也存在显著差异,其中亚热带地区相似性最小。总结了湿地种子库与地上植被相似性关系的时空变化特征。二者的相似性通常随着植物群落的演替而减小,在空间上也随着环境梯度而变化。分析了两者关系的影响因素,如种子传播、环境条件和繁殖策略等。对研究中存在的问题及发展方向提出建议。