基于线性混合模型的红松人工林一级枝条大小预测模拟

基于黑龙江省孟家岗林场60株人工红松955个标准枝数据,采用线性混合效应模型理论和方法,考虑树木效应,利用SAS软件中的MIXED模块拟合红松人工林一级枝条各因子(基径、枝长、着枝角度)的预测模型.结果表明： 通过选择合适的随机参数和方差协方差结构能够提高模型的拟合精度;把相关性结构包括复合对称结构CS、一阶自回归结构AR(1)及一阶自回归与滑动平均结构ARMA(1,1)加入到一级枝条大小最优混合模型中,AR(1)可显著提高枝条基径和角度混合模型的拟合精度,但3种结构均不能提高枝条角度混合模型的精度.为了描述混合模型构建过程中产生的异方差现象,把CF₁和CF₂函数加入到枝条混合模型中,CF₁函数显著提高了枝条角度混合模型的拟合效果,CF₂函数显著提高了枝条基径和长度混合模型拟合效果.模型检验结果表明：对于红松人工林一级枝条大小预测模型,混合效应模型的估计精度比传统回归模型估计精度明显提高.
     

鮸形态性状与体质量的关系

为了研究鮸的形态性状与体质量之间的关系,测量了524尾12月龄左右鮸的体质量(Y, g)和8个形态性状(cm),包括全长(X₁)、体长(X₂)、头长(X₃)、躯干长(X₄)、尾长(X₅)、尾柄长(X₆)、尾柄高(X₇)和体高(X₈).采用相关分析、回归分析、通径分析以及模型拟合等方法对其进行分析.结果表明: 鮸所有性状两两之间存在极显著正相关关系,相关系数在0.834～0.941.经共线性诊断排除了体长这一具有严重共线性的性状后,采用逐步引入-剔除法进行多元回归并进行显著性检验,成功筛选出全长(X₁)、躯干长(X₄)、尾柄高(X₇)和体高(X₈)4个统计检验极显著的形态性状,并建立多元回归方程:Y ＝-444.188 +7.943X₁ +12.861X₄ +38.254X₇ + 42.722X₈.通径分析结果显示,4个形态性状中,体高对体质量的直接作用最大(通径系数=0.351),全长次之(通径系数=0.335).对全长和体高与体质量之间的函数关系进行曲线模型拟合得出,在6个拟合模型中,幂函数模型拟合效果最好,方程为:y=0.013 x^2.891(全长); y=2.028 x^2.751(体高).经适合性检验得知,全长比体高通过幂函数对体质量的预测效果更好.研究结果可为鮸的形态性状在选择育种中的有效利用提供重要参考.     

不同地形条件下植被盖度信息提取技术研究

为系统地研究特定区域的植被盖度信息提取技术, 在不同的地形条件下, 比较了目前流行的多种高光谱遥感植被盖度提取方法。结果表明: 最优高光谱归一化植被指数(NDVI₁)的建模和验证精度均高于其他两种归一化植被指数(NDVI), 直接采用NDVI建立的回归模型对研究区植被盖度的估测能力低于像元二分模型; 阴坡的最佳模型为基于一阶微分的偏最小二乘回归模型(PLSR模型), 其建模决定系数(R²)为0.810, 均方根误差(RMSE)为6.29, 验证R²为0.773, RMSE为8.85; 阳坡的最佳模型为基于二阶微分的PLSR模型, 其建模R²为0.823, RMSE为6.04, 验证R²为0.801, RMSE为7.35; 平原的最佳模型为全受限的线性光谱混合分解模型(FCLS), 其验证R²为0.852, RMSE为5.86。     

基于线性混合效应的红松人工林枝条生物量模型

基于黑龙江省孟家岗林场60株红松解析木3643个枝条生物量的实测数据,利用全部子回归技术建立了枝条生物量模型(枝、叶和枝总生物量模型),最终选择lnw=k₁+k₂lnL_b+k₃lnD_b为枝条生物量最优基础模型.利用SAS 9.3统计软件的PROC MIXED模块建立枝条生物量混合模型,并采用AIC、BIC、对数似然值和似然比等统计指标评价不同模型的拟合效果.结果表明: 红松解析木的叶和枝总生物量混合模型以k₁、k₂、k₃作为随机效应参数的拟合效果最好,而枝生物量混合模型以k₁、k₂作为随机效应参数的拟合效果最好.最后将枝条生物量最优基础模型与最优混合模型进行模型检验.混合模型各项指标优于基础模型,能有效地提高模型的预估精度,并且通过方差协方差结构校正随机参数来反映树木之间的差异.     

黄土高原北部典型灌丛枝条生物量估算模型

于2015年8月末在陕西神木县六道沟小流域采集200个柠条和210个沙柳枝条,测定枝条的基径(D)、长度(H)、含水量(W₀)、鲜质量(W_F)和干质量(W),选用指数函数和异速生长方程建立了4种由枝条形态指标估算枝条生物量的简易模型,并对模型的拟合效果进行验证. 结果表明: 对于柠条和沙柳灌丛,基于D、H二者组合变量(D²H)的异速生长方程是估算枝条生物量的最优模型,该模型经线性转化后可以消除生物量数据的异方差性,且拟合效果最优,决定系数(R²)最大,平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)、总相对误差(TRE)、平均系统误差(MSE)和平均绝对百分误差(MPSE)整体上最小,基本满足生态学研究的精度要求.     

玉米地土壤呼吸作用对土壤温度和生物因子协同作用的响应

基于2005年玉米(Zea mays)生长季土壤呼吸作用及其影响因子的动态观测资料,分析了玉米地土壤呼吸作用的日和季动态及其对土壤温度和生物因子协同作用的响应。结果表明,玉米地土壤呼吸作用的日变化为不对称的单峰型,其最小值和最大值分别出现在6∶00~7∶00和13∶00左右;玉米生长季中,土壤呼吸速率波动较大,其均值为3.16 μmol CO₂·m^-2·s^-1,最大值为4.87 μmol CO₂·m^-2·s^-1,出现在7月28日,最小值为1.32 μmol CO₂·m^-2·s^-1,出现在5月4日。在土壤呼吸作用日变化中,土壤呼吸速率(SR)与10 cm深度土壤温度(T)呈显著的线性关系:SR=αT+β。在整个生长季节,玉米净初级生产力(NPP)与直线斜率(α)呈显著正相关,生物量(B)也明显影响直线的截距(β)。基于此,建立了玉米地土壤呼吸作用动态模型SR=(aNPP+b)T+cB²+dB+e。土壤呼吸作用季节变化的大部分(97%)可以由土壤温度、NPP和生物量的季节变化来解释。当仅考虑土壤温度对土壤呼吸作用的影响时,指数方程会过大或过小地估计了土壤呼吸强度。该文的结果强调了生物因子在土壤呼吸作用季节变化中的重要作用,同时指出土壤呼吸作用模型不仅要考虑土壤温度的影响,在生物因子影响土壤呼吸作用的温度敏感性时,还应该把生物因子纳入模型。     

黄土高原生物结皮对SCS-CN模型初损率的影响

水文模型是水文过程研究的有效工具,初损率(λ)是径流模型SCS-CN模型的参数,对模拟流域水文过程具有重要意义。为了确定生物结皮对λ的影响,提高该模型在黄土高原生物结皮广泛分布的退耕地的预测精度,本研究以陕西省定边县鹰窝山涧流域不同盖度的生物结皮坡面为对象,采用模拟降雨试验,分析土壤潜在最大入渗量(S)与实际入渗量(F)的关系,以及生物结皮盖度对λ的影响,并修订了λ;在此基础上,采用陕西省安塞县纸坊沟流域生物结皮径流小区的模拟降雨试验数据校验了参数修订后的模型。结果表明: 生物结皮坡面S与F的关系式为: S/F=2.5×60/T(其中T为降雨历时);模型参数λ与生物结皮盖度(C_BSC)呈极显著负相关关系,二者关系式为: λ=0.0791×e^{(-0.015×C_BSC}),R²=0.60;较λ取标准值,依生物结皮盖度修订λ后,SCS-CN模型Nash效率系数提高338.7%,合格率提升16.1%。研究结果为黄土高原生物结皮坡面λ的确定提供了科学依据,对准确评估黄土高原退耕还林(草)工程的水文效应具有重要意义。     

吉林省长白山区胡桃楸天然次生混交林立地指数模型

依据吉林省长白山胡桃楸天然次生混交林12个典型区域的坡向、坡位分布,结合胡桃楸龄级,布设样地109块,以年龄-树高数据为材料,编制了吉林省东部山区胡桃楸天然次生混交林立地指数表.结果表明: 应用3倍树高标准差法剔除异常数据,最终得到80块379对胡桃楸不同龄级的年龄与树高数据,运用7个数学模型进行比较,确定了单形立地指数导向曲线方程式: H=28.0181(1-e^-0.0341A)^1.0503,决定系数R²为0.85,残差平方和为0.89,基准年龄为50年,指数级距为2 m,得到了16～28 m的7条立地指数曲线.根据不同立地类型,建立了多形立地指数模型,幂函数拟合效果较好,即H=B₀t^B1,其中B₀=10^-9e^0.9213SI,B₁=-0.2139SI+5.6183,最终得到了多形立地指数模型方程式H=10^-9e^0.9213SIt^{-0.2139SI+5.6183}.指数级差法和落点检验法对2种立地指数模型的精度检验表明,多形立地指数的精确度较高,能够准确地反映胡桃楸不同立地类型间树高生长的差异,可用于吉林省长白山区胡桃楸天然次生混交林立地质量评价.     

亚热带地区常绿阔叶林SPAC系统水分的氢氧稳定同位素特征

森林的土壤-植物-大气连续体(SPAC)是陆地重要的水循环连续界面过程。本研究通过分析亚热带常绿阔叶林的降水、大气水汽、土壤水、叶片水的同位素组成,探讨森林SPAC系统水分的氢氧同位素组成特征以及植物蒸腾与叶片性状和环境因子的关系。结果表明: 研究区大气降水、土壤水、竹柏枝条水、竹柏叶片水和大气水汽的δD-δ¹⁸O线性回归方程分别为: δD_P=7.97δ¹⁸O_P+12.68(R²=0.97)、δD_S=4.29δ¹⁸O_S-18.62(R²=0.81)、δD_B=3.31δ¹⁸O_B-29.73(R²=0.49)、δD_L=1.49δ¹⁸O_L-10.09(R²=0.81)、δD_V=3.89δ¹⁸O_V-51.29(R²=0.46)。在降水→土壤水→植物水的界面水输送过程中,氢氧同位素逐渐富集,而从土壤蒸发和从植物蒸腾的水汽同位素贫化。在降水和蒸发作用的影响下,土壤水同位素随深度增加有贫化的趋势,而且整体上旱季土壤水同位素比雨季富集。观测期间,枝条水同位素比土壤水略微富集,说明水分在植物体内运输过程中存在受到蒸腾富集作用的可能性。旱季,乔木的枝条水同位素比灌木贫化,说明根系分布更深的乔木植物更倾向于利用深层土壤水。由于在叶片性状、蒸腾速率以及对环境因子的响应程度等方面存在差异,不同植物的叶片水同位素组成随叶龄增长的变化特征有所不同。雨季的环境条件更有利于叶片蒸腾,使雨季的叶片水同位素比旱季富集。叶片水同位素组成与植物叶片含水量呈正相关关系,与相对湿度呈负相关关系,综合反映了植物应对环境变化的水分调控功能。     

极端干旱区多枝柽柳叶片气孔导度的环境响应模拟

气孔通过调节植物体水分散失和CO₂吸收在植物适应环境变化和环境胁迫中发挥重要作用。该文在对极端干旱区多枝柽柳(Tamarix ramosissma)叶片气体交换参数观测的基础上, 引入诊断函数f(H)对BWB模型和BBL模型提出的气孔导度(g_s)模型中的空气湿度(h_s或D_s)进行了评价, 并将评价结果引入叶子飘和于强推导出的g_s机理模型。结果表明: (1) BWB和BBL模型对h_s (或D_s)的模拟效果存在很大差异: BWB模型拟合效果较好(R² = 0.5354), BBL模型的结果显著但效果较差(R² = 0.1103)。试验结果显示: 随h_s(或D_s)的增大, g_s呈先增大后减小的趋势, 可用Gauss模型进行拟合, R²分别为0.593和0.258, 说明g_s与h_s的关系要比D_s更密切; (2)叶子飘和于强给出的简化模型(Simple模型)和该文给出的指数模型(Gauss-h模型)均具有较好的模拟效果(R²分别为0.8707和0.8286), η值分别为0.1245和0.0171, 其值均介于0-1之间; (3)模型验证中Gauss-h模型较Simple模型明显低估了观测值, 当观测条件无限趋近于Simple模型的假设时, Simple模型的拟合效果可得到显著提高(R² = 0.9606)。     

人工长白落叶松立木叶面积预估模型

叶面积影响着树木干物质的生产,进而影响树木乃至整个林分的生长,而叶面积准确估计对分析树木和林分生长具有重要作用.本研究基于黑龙江省长白落叶松人工林中76株解析木数据,分别建立枝条层面和单木层面的叶面积预估模型.结果表明: 考虑样木层次随机效应的最优枝条叶面积混合效应模型包含lnBD(BD为枝条基径)、lnRDINC(RDINC为相对着枝深度)和lnCR(CR为冠长率)3个随机效应参数,具体形式为:lnBLA=β₁+(β₂+b₂)lnBD+(β₃+b₃)lnRDINC+β₄lnDBH+β₅lnHT/DBH+(β₆+b₆)lnCR,其中:β_i和b_i分别是模型的固定效应参数和随机效应参数;DBH为树木胸高处直径;HT/DBH为树高与胸径的比值.模型的修正决定系数(R_a²)为0.90,均方根误差(RMSE)为0.5477,平均偏差(ME)为-0.03,平均绝对偏差(MAE)为0.24,预测精度(P)为91%,枝条叶面积预估模型的预估效果较好.以枝条叶面积预估模型为基础,计算树冠叶面积并建立树冠叶面积预估模型,最终形式为:lnCLA=γ₀+γ₁lnDBH+γ₂CR,其中,γ_i为模型参数.似然比检验结果(P>0.05)说明该模型不用考虑样地层次的随机效应.本研究所建立的立木树冠叶面积预估模型的决定系数(R²)为0.87,RMSE为0.3847,拟合效果好,可以很好地预测人工长白落叶松立木树冠叶面积,为以后叶面积分布和光合作用的研究提供了理论基础.     

pH homeostasis of the circadian sporulation rhythm in clock mutants of Neurospora crassa

The influence of environmental (extracellular) pH on the sporulation rhythm in Neurospora crassa was investigated for wild-type (frq⁺) and the mutants chr, frq¹, frq⁷, and frq⁸. In all mutants, including wild type, the growth rate was found to be influenced strongly by extracellular pH in the range 4-9. On the other hand, for the same pH range, the period length of the sporulation rhythm is little influenced in wild type, chr, and frq¹. A loss of pH homeostasis of the period, however, was observed in the mutants frq⁷ and frq⁸, which also are known to have lost temperature compensation. Concerning the influence of extracellular pH on growth rates, a clear correspondence between growth rates and the concentration of available H₂PO₄^- ion has been found, indicating that the uptake of H₂PO₄^- may be a limiting factor for growth under our experimental conditions. The loss of pH compensation in the frq⁷ and frq⁸ mutants may be related to less easily degradable FRQ^7,8 proteins when compared with wild-type FRQ. Results from recent model considerations and experimental results predict that, with increasing extra-and intracellular pH, the FRQ⁷ protein degradation increases and should lead to shorter period lengths. (Chronobiology International, 17(6), 733-750, 2000)     

基于边际回归的沈阳市绿化树种人工油松冠形模拟

构建城市典型绿化树种树冠外部轮廓预估模型,可以为城市绿化树种的空间配置优化奠定基础。本研究以辽宁省沈阳市典型绿化树种人工油松为对象,基于Crown Window装置获取60株样木树冠形状,利用幂函数、分段抛物线方程和修正Kozak方程选取基础模型,通过再参数化引入树冠结构因子(最大树冠半径)和相邻木竞争变量(相邻木平均树高、平均胸径、平均冠幅、相邻木株数,以及样木与其相邻木平均树冠接触高),构建耦合相邻木竞争及树冠结构因子的油松树冠外部轮廓预估模型。结果表明: 修正Kozak方程R_a²最大、均方根误差(RMSE)最小,模型稳定性良好,选取其为构建油松冠形模型的基础模型。通过再参数化在基础模型中引入最大树冠半径和相邻木平均胸径后,模型的R_a²提高0.0693,MSER为14.4%。分析最大树冠半径和相邻木竞争对油松树冠形状的影响发现,最大树冠半径对树冠形状影响较大,树冠半径随最大树冠半径增大而增大;相邻木平均胸径对树冠形状影响相比最大树冠半径较弱,树冠上半部分随相邻木竞争增强而增大,树冠下半部分随相邻木竞争增强而变小。本研究构建的耦合相邻木竞争及最大树冠半径的油松树冠外部轮廓边际回归模型具有良好的拟合优度,能够合理地模拟及预测沈阳市典型绿化树种人工油松的树冠形状。     

红松的生长与气候生态因子关系的研究

本文在研究中采用了树高指数作为气候因子对红松生长影响的数量指标。经过多元线性逐步回归分析和主分量分析得出如下结果.红松是对气候因子反应比较敏感的树种。由于各类气候因子不是孤立存在, 而是相互影响, 相互制约的, 所以气候生态因子对红松生长的影响是错综复杂的。各个因子通过单优势性、协同作用、拮抗作用等形式对红松生长产生直接影响和间接影响。气候生态因子对红松生长的影响是各因子的综合效应, 然而各因子对红松生长影响的大小并不相同。≥10℃积温影响最大占52.79%, 降雨量次之占18.62%, 二者的影响占71.41%是影响红松生长的主导因子。回归方程为Y=0.2924577+6.26395531×10^-5x₂+6.45308913×10^-5x₄.x₂=降雨量, x₄=10℃积温)。     

Biochemical and biophysical studies on cytochrome aa3 VIII. Effect of cyanide on the catalytic activity

1. 1. Cyanide inhibits the catalytic activity of cytochrome aa₃ in both polarographic and spectrophotometric assay systems with an apparent velocity constant of 4·10³ M⁻¹·s⁻¹ and a K_i that varies from 0.1 to 1.0 μM at 22 °C, pH 7·3.

2. 2. When cyanide is added to the ascorbate-cytochrome c-cytochromeaa₃−O₂ system a biphasic reduction of cytochrome c occurs corresponding to an initial K_i of 0.8 μM and a final K_i of about 0.1 μM for the cytochrome aa₃−cyanide reaction.

3. 3. The inhibited species (a²+a₃³⁺HCN) is formed when a²⁺a₃³⁺ reacts with HCN, when a²⁺a₃²⁺HCN reacts with oxygen, or when a³⁺a₃³⁺HCN (cyano-cytochrome aa₃) is reduced. Cyanide dissociates from a²⁺a₃³⁺HCN at a rate of 2·10⁻³ s⁻¹ at 22 °C, pH 7.3.

4. 4. The results are interpreted in terms of a scheme in which one mole of cyanide binds more tightly and more rapidly to a²⁺a₃³⁺ than to a³⁺a₃³⁺.

林窗大小对杉木林内南方红豆杉生长与形质的影响

为明确林窗大小对南方红豆杉生长、形质的影响以及珍贵用材培育成效,测定福建省明溪杉木林中25个林窗样地的南方红豆杉的生长、干形和分枝等指标,分析林窗大小与生长、干形和分枝情况之间的关系,将25个林窗样地按不同面积划分为25～50 m² (Ⅰ)、50～75 m² (Ⅱ)、75～100 m² (Ⅲ)、100～125 m² (Ⅳ)、125～150 m² (Ⅴ)5种林窗类型,运用层次分析法构建了珍贵用材评价指标体系,采用多目标决策法评价5种林窗类型的综合效果.结果表明: 林窗大小显著影响南方红豆杉树高、胸径、冠幅、杈干率、通直度、圆满度、尖削度、径高比、枝下高、枝间距、最大侧枝直径等11个生长和形质指标以及综合评价值. 林窗Ⅰ、Ⅱ类型显著促进南方红豆杉的树高、胸径、冠幅的生长.在干形指标方面,林窗Ⅰ、Ⅱ类型显著抑制分杈率和尖削度,提高通直度;林窗Ⅱ类型显著提高圆满度和径高比.林窗Ⅰ、Ⅱ类型显著提高枝下高,降低最大侧枝直径;林窗Ⅰ类型显著提高枝间距. 林窗Ⅰ、Ⅱ类型显著提高珍贵用材综合评价值.在杉木林内南方红豆杉的培育过程中,控制采伐强度、创建面积25～75 m²的林窗可提高培育效果.     

人工长白落叶松幼龄林树冠比叶重

比叶重(LMA)是构建生态系统过程模型的重要参数之一,准确预测树冠比叶重的动态变化对提高模型精度有重要意义。本研究以黑龙江省尚志市帽儿山林场人工长白山落叶松为对象,分别在生长季针叶不同发育时期对树冠内不同垂直位置的针叶比叶重进行测量,分析针叶比叶重在树冠垂直方向及针叶不同发育时期的变化规律,探讨导致其时间和空间差异的主要因子,建立长白落叶松幼龄林比叶重动态预估模型。结果表明: 比叶重在树冠垂直方向表现为随着相对着枝深度(RDINC)的增加而减小,完全展叶后比叶重在垂直方向的变化幅度明显高于展叶初期。比叶重在不同发育时期表现为随发育进程先增大后趋于稳定,该趋势随着树冠深度的增加而逐渐减弱。分别以RDINC和年度积日(DOY)为单一变量预测比叶重时,模型的调整后决定系数(R_a²)低于0.6,当同时以RDINC和DOY为自变量构建比叶重预估模型时,R_a²提高0.19,且模型检验效果良好(ME=0.54 g·m^-2, MAE=5.74 g·m^-2)。研究表明长白落叶松比叶重在树冠不同轮层和不同针叶发育期间均存在显著差异,以RDINC和DOY为自变量构建的比叶重预测模型可以很好描述长白落叶松比叶重的空间及生长季针叶发育期变化,为阐明树冠发育机理提供理论依据,为提高生态过程模型精度奠定基础。