基于光谱特征变量的湿地典型植物生态类型识别方法——以北京野鸭湖湿地为例

光谱特征变量的选择对于湿地植被识别的精度和效率有着直接的影响作用.以华北地区典型的淡水湿地——野鸭湖湿地为研究区,采用Field Spec 3野外高光谱辐射仪,获取了野鸭湖典型湿地植物的冠层光谱.以野外高光谱数据为基础,首先利用一阶导数与包络线去除的方法,分析和对比不同植物生态类型的光谱特征,选定了用于识别植物生态类型的光谱特征变量,选定的8个光谱特征变量为红边位置WP_r、红边幅值Dr、绿峰位置WP_g、绿峰幅值Rg、510 nm附近的吸收深度DEP-510和吸收面积AREA-510、675 nm附近的吸收深度DEP-675和吸收面积AREA-675.其中,7种植物生态类型的一阶导数光谱特征差异较小,吸收特征差异性相对较大.除WP_r和WP _g外,沉水植物Rg和Dr平均值最低,湿生植物的Rg平均值最高,达到0.164,栽培植物的Dr平均值最高,达到0.012.7种植物生态类型在675 nm附近的DEP-675和AREA-675均高于510 nm附近的DEP-510与AREA-510,除去栽培植物,随着水分梯度的变化,其他6种植物生态类型的吸收深度和吸收面积都表现出先升高后降低的趋势.然后利用单因素方差分析(One-way ANOVA)验证了所选光谱特征变量的区分度,在P≤0.01的置信水平下,选取的8个光谱特征变量都能够较好的区分7种植物生态类型,区分度的最小值为13,最大值为18,并且吸收特征参数的区分度优于一阶导数参数.最后应用非线性的反向传播人工神经网络(BP-ANN)与线性判别分析(FLDA)的类型识别方法,利用选定的8个光谱特征变量进行湿地植物生态类型识别,取得了较好的识别精度,两种方法的总分类精度分别达到85.5％和87.98％.单因素方差分析(One-way ANOVA)和不同分类器的分类精度表明,所选的8个光谱特征变量具有一定的普适性和可靠性.     

北京西山地区大山雀与其它鸟类种群种间联结分析

引入2*2列联表联结指数法,用固定样带法月连续全天定位调查数据,以森林鸟类广布种山雀科大山雀(Parus major)为目标种,研究了北京西山地区该种与留鸟、夏候鸟、冬候鸟、旅鸟的种间联结关系,结合前人关于营巢行为、取食行为、生态位等方面成果分析了产生联结的原因,首次确立了鸟类群落种间联结的研究方法。结果表明： （1）用固定样带法月连续全天定位调查,引入2*2列联表以日尺度的定性数据检验与测定联结度,与月尺度的联结频率结合起来,分析鸟类群落的种间联结是可行的;鸟类群落的种间联结具有时间与空间尺度的双重属性,鸟类群落的种间联结度不仅是鸟类群落时空结构与格局的表征,同时,反映了鸟类群落的动态性,而且,鸟类群落的种间联结对栖息的植物群落具有依赖性与关联性。 （2）日尺度上,选择χ2统计量、PCC与PC指数相结合进行种间联结检验、测度,能充分反映鸟类群落的种间联结特征,但由于鸟类的居留、繁殖、迁移等季节动态性特征,种间联结度存有不确定性。 （3）月尺度上,鸟类总体种间联结8月份为显著负联结,其余各月为显著正联结;根据PCC联结度的月联结频率,可将鸟类划分为正联结组、正负联结均较弱组、负联结组;大山雀与留鸟、夏候鸟、冬候鸟、旅鸟等不同居留型的联结关系,随着种数的减少,显著联结种对、联结度、联结复杂程度呈递减趋势。大山雀与留鸟的联结：与鸦科鸟类呈明显正联结,与同科鸟类呈正负均等的弱联结并趋于负联结,与体型较大的雉、啄木鸟、乌鸦等鸟类呈负联结。大山雀与夏候鸟的联结：与杜鹃科四声杜鹃呈正联结,与同科的黄腹山雀、鹟科的白眉姬正负联结均较弱,与莺科的黄腰柳莺、鸫科的北红尾鸲等呈负联结。大山雀与冬候鸟的联结：与岩鹨科棕眉山岩鹨的正负联结均较弱,与鸫科的斑鸫、鹀科多种鸟类呈明显的负联结。大山雀与旅鸟的联结：与莺科鸟类由正负联结均较弱到明显的负联结。     

黑河中游湿地景观破碎化过程及其驱动力分析

在遥感和GIS技术支持下,基于1975-2010年长时间序列遥感影像,选取斑块密度指数(PD)、景观内部生境面积指数(IA)、斑块平均面积指数(MPS)、斑块形状破碎化指数(FS1、FS2)等具有典型生态意义的景观指数模型,系统分析了黑河中游湿地景观的破碎化过程,并结合灰色关联分析、主成分分析等方法,探讨了影响研究区湿地景观破碎化过程的各驱动因子.结果表明:近35年来,研究区湿地景观破碎化主要表现为斑块平均面积的萎缩,斑块密度的上升以及斑块形状破碎化指数的增大.整个研究时段内,研究区湿地斑块平均面积减少了48.95hm2,斑块密度的上升0.006个/hm2;导致黑河中游湿地景观破碎化发生和发展的驱动力包含自然和人文两个方面.自然因子对湿地景观破碎化进程的影响则主要体现在气温和降水上,而且气温对湿地景观破碎化进程的影响程度明显大于降水.但在1975-2010年间的这一较小时间尺度上,人类活动对湿地景观破碎化的贡献率明显高于自然因子,人类活动能力的增强以及影响范围的不断扩大是引发黑河中游湿地景观破碎化的主因.     

卧龙巴郎山川滇高山栎群落植物叶特性海拔梯度特征

川滇高山栎林是中国植被非常特殊的亚高山硬叶栎林类型,广泛分布在横断山地区。为了阐明植物群落植物叶型组成对海拔梯度的响应,对卧龙自然保护区巴朗山阳坡川滇高山栎群落植物叶型特征随海拔梯度（15海拔梯度,海拔2200～3600 m）的变化进行了研究。卧龙自然保护区巴朗山各个梯度川滇高山栎群落维管束植物的叶级以小型叶为主,占总种数的平均百分率为36.09％;细型叶和中型叶的维管束植物比例相当,分别为25.64％,25.22％;大型叶和巨型叶维管束植物分别占6.82％～9.94%和0.00％～0.71%;微型叶植物比例在1.28～5.59%;小型叶维管束植物的比例随海拔先降低后升高再降低,最低值出现在海拔3000 m左右。各个海拔梯度川滇高山栎林内维管束植物的叶型以单叶为主,平均占总种数的75.89％,其余为复叶植物,占总种数的24.11％;维管束单叶型植物物种比例随海拔升高变幅较小,在73.84％～78.78％之间,但在海拔2500 m有一个最低值,其比例为73.85％;复叶维管束植物在各海拔梯度群落物种数比例在21.21％～26.15％之间。各海拔川滇高山栎林内维管束植物的叶质以纸叶型为主,平均占总种数的46.03％,其次为薄叶植物（29.17％）,革质（22.00%）和厚革质植物（2.79％）。川滇高山栎群落内纸质与厚革质维管束植物种类的比例随海拔升高而降低;革质与薄叶型维管束植物种类的比例随海拔升高而升高。全缘维管束和非全缘维管束植物种类分别占总数的50.50％和49.50％;全缘类维管束植物随海拔升高呈正二项式分布,而非全缘维管束植物则呈相反的分布格局。     

中亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤活性有机碳含量及季节动态

为探明不同演替阶段土壤碳吸存潜力,选取演替时间为15a(演替初期)、47a(演替中期)、110a(演替后期)3个中亚热带常绿阔叶林,分析了各演替阶段的土壤有机碳(SOC)含量以及土壤微生物量碳(MBC)、可溶性碳(DOC)和微生物熵(SMQ)的季节变化。结果表明:演替中、后期不同土层的土壤SOC、MBC、DOC含量和SMQ均显著高于演替初期(P<0.05);与演替中期相比,演替后期土壤MBC、DOC含量有所降低,SOC含量和SMQ无显著差异。土壤SOC、MBC和DOC含量随土层加深而显著性降低(演替初、中期DOC除外),并随演替进行逐渐向腐殖质层富集。不同演替阶段MBC、DOC和SMQ均有显著季节变化,最低值出现在秋季,最高值随演替进程由冬季逐步转向夏季。相关分析表明,不同演替阶段土壤活性有机碳含量与土壤有机碳含量极显著相关(P<0.01),且土壤活性有机碳(MBC、DOC)和SMQ对土壤碳库变化更为敏感。     

桥弯藻科和异极藻科（硅藻门）植物中国7种新记录

对采自黑龙江省东南部兴凯湖湿地的100余号硅藻标本进行分类研究,共发现桥弯藻科、异极藻科（硅藻门）中国新记录植物5种2变种,分别为亚粗糙桥弯藻（Cymbella peraspera Krammer）、尖头弯肋藻［Cymbopleura cuspidata (Kützing) Krammer］、不显内丝藻高山变种（Encyonema obscurum var.alpina Krammer）、西里西亚内丝藻翼形变种（Encyonema silesiacum var.lata Krammer）、耳状异极藻（Gomphonema auritum Braun & Kützing）、棍棒异极藻（Gomphonema clava Reichardt）、极细异极藻［Gomphonema exilissimum (Grunow) Lange-Bertalot & Reichardt］。对其分类学特征进行了详细的描述,与同属中相似的种类进行了比较与讨论,为今后该区域的藻类研究提供了基础的资料。     

采收期对青皮核桃果实生理特性与耐贮性的影响

以‘中林5号’(早熟)、‘辽宁4号’(中熟)、‘西扶1号’(中晚熟)青皮核桃果实为试材,于8月上、中、下旬3个采收期采果,在0~1℃冷藏过程中测定贮期生理指标和保鲜效应。结果显示:(1)各采收期和各品种果实呼吸强度(RI)均呈双峰型变化;8月中旬采收的果实呼吸峰出现较早,其纤维素酶(Cx)活性较另2个采收期多1个高峰;多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性增强最早,其贮后核仁酸价上升幅度最大,果实腐烂最快。(2)8月下旬同期采收的3个品种果实的贮期各生理指标变化趋于一致;贮藏54d时,果实腐烂率依次为‘辽宁4号’>‘中林5号’>‘西扶1号’。(3)‘辽宁4号’核仁可溶性蛋白质含量越高,贮后下降率最大。研究表明,青皮核桃果实采后生理代谢活性与耐贮性主要与采收时期有关,受品种影响较小,且8月中旬采收的果实采后生理代谢旺盛,耐贮藏性均最差;‘辽宁4号’果实在各采收期的耐贮性均小于其他品种果实。     

棉花幼苗对不同程度低温逆境的生理响应

以‘新陆早33号'(冷敏感)和‘中棉所50号’(高耐寒)棉花品种为材料,采用人工模拟低温方法,研究不同温度和时间处理下棉花幼苗叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的响应特征,探讨不同温度胁迫下棉花的抗逆机制.结果显示:(1)随胁迫温度降低、胁迫时间延长,两参试棉花品种幼苗遭受低温伤害的程度逐渐加剧,尤以5℃和0℃处理表现最为明显.(2)经15℃及10℃处理后,植株叶片REC、POD活性、SP和Pro含量总体上随胁迫时间延长而提高,MDA含量、APX活性和SS含量则先升后降,并均于处理24 h时达峰值;而在5℃及0℃处理下,REC和SOD、POD活性以及MDA、SS、SP含量迅速上升,APX活性、Pro含量则呈先升后降的变化趋势.(3)与‘新陆早33号,相比,‘中棉所50号’在各处理水平下均可保持更大的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量上升幅度.研究表明,在不同程度低温逆境中,棉花幼苗可通过调节抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,启动相应抗逆调节方式来维持代谢平衡,增强抗逆性;高耐寒性品种在低温逆境中具有更灵敏、高效的活性氧清除能力和渗透调节响应机制,从而有效抵御低温逆境伤害.     

陕西省退耕还林固碳释氧价值分析

利用基于EOS/MODIS的遥感生物地球化学模式(BIOME-BGC)NPP产品(MOD17A3),分析了2000—2010年陕西省退耕还林生态建设工程区植被固碳量时空变化,在此基础上根据林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721—2008),估算了退耕还林植被固碳释氧服务价值。结果表明:(1)2000—2010年陕西省退耕还林区平均植被固碳密度为299g·m-2·a-1。与2000年相比,2010年陕省退耕还林区固碳量增加了5.37×106t·a-1,合固碳价值14.01亿元·a-1,占全省固碳价值增量的50.4%,而退耕还林区面积仅占全省总面积38.5%。退耕还林区释氧量增加了1.43×107t·a-1,合释氧价值50.53亿元·a-1。(2)研究期间,陕西省退耕还林区固碳密度在波动中逐年缓慢增加,退耕还林区植被固碳密度变化增加趋势比其周边区域显著,固碳密度增加量比其周边高。陕北退耕还林区固碳密度增加的面积占其总面积的99.8%,固碳密度减少的面积仅占0.2%。退耕还林区低固碳密度所占的面积比例逐年减少,中、高固碳密度所占的面积比例逐年增加。(3)退耕还林区主要土地利用类型固碳密度均呈较明显的增长;不同坡度耕地固碳密度均具有不同程度的上升,退耕还林区>25°坡耕地固碳密度极显著(P<0.01)增加。说明随着退耕还林工程的实施,植被覆盖逐步得到改善,同时获得了显著的植被固碳释氧效益。     

华西雨屏区香樟人工林土壤表层细根生物量和碳储量

2010年11月-2011年12月, 研究了华西雨屏区31年生香樟人工林土壤表层(0～30 cm)细根生物量及碳储量.结果表明: 香樟人工林土壤0～30 cm层细根总生物量(活根+死根)和碳储量的平均值分别为1592.29 kg·hm^-2和660.68 kg C·hm^-2,其中活细根贡献率分别为91.1%和91.8%.随着土壤深度的增加,香樟1～5级活细根和死细根的生物量及碳储量均显著减少;随着根序等级的升高,香樟活细根生物量及碳储量显著增加.香樟细根总生物量及碳储量均在秋季最高、冬季最低,死细根生物量及碳储量为冬季最高、夏季最低;1级根和2级根生物量及碳储量均在夏季最高、冬季最低,而3~5级根则为秋季最高、冬季最低.土壤养分和水分的空间异质性是导致细根生物量和碳储量变化的主要原因.