温带森林乔木生物量估算:Logistic模型优于Allometric模型

作为研究森林生态系统结构与功能的基础要素,准确估算植被生物量关乎温室气体减排政策制定,以及区域气候稳定性评估,具有显著的科学意义和社会需求。Allometric模型提供了量化生物量与个体体型关系的简洁数学形式,但其幂函数结构描述了生物量持续加速且无限增长,与随植株增大而不断加剧的种内种间竞争和资源限制相悖。然而,当前严重缺失大体型植株的不合理样本结构部分掩盖了模型缺陷,是造成该模型获得重复验证的重要潜在原因。相较而言,通过引入限制因子,Logistic模型同时具备描述高速增长和后期渐趋收敛的模型特征,却鲜被用于植被生物量估算。因此,本研究搜集了典型植被类型--温带森林乔木生物量相关的197篇已发表文献（1945-2016年）,基于198种针阔叶乔木物种总计26402个叶、茎和地上部分生物量数据,采用Logistic模型分析了生物量随胸径增长的变化规律。结果表明,较之Allometric模型（R^2* 0.76、RMSE 0.44 g、AIC 7189.9）,Logistic模型呈现更好的拟合优度（R^2* 0.81、RMSE 0.39 g、AIC 5809.1）。此外,Logistic模型计算了平衡生物量与平衡生长率,以反映与生境资源相适应的植株生物量及其累积速率,通过识别生物量渐趋稳定的胸径阈值,发现超过该拐点的大体型样本占比不足0.71%,呈现显著的生态学意义。综上,Logistic模型估算温带森林乔木生物量具备统计效力和理论优势。研究显著改进了植被生物量估算模型,有助于揭示植物碳蓄积策略,了解森林能流规律和碳库动态,为制定气候变化应对政策提供依据。     

基于MODIS数据的草地生物量估算模型比较

准确估算草地生物量对合理规划区域畜牧业、评估草地植被的生态效益有重要意义.目前,在常用的遥感估算模型中,采用的植被指数和模型函数形式多样.本文根据野外生物量调查结果和MODIS数据,分别采用归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和修正的土壤调节植被指数(MSAVI)建立了内蒙古科尔沁左翼后旗草地地上生物量和地上地下总生物量估测的3种(线性、乘幂和指数)模型,并进行了比较.结果表明:3种模型能够对草地生物量进行较好的模拟,其中指数模型效果最佳;3个植被指数(NDVI,EVI和MSAVI)与草地生物量均有较高的相关性,可用于该草地产量估测,其中MSAVI对地上生物量拟合效果最好(R2=0.900);NDVI和EVI的线性模型对总生物量的模拟明显好于对地上生物量的模拟.     

南亚热带常绿阔叶林林下层植物的生物量及其测定方法的探讨

应用全收割法测定广东省鼎湖山南亚热带常绿阔叶林林下层植物生物量 ,林下植物总生物量为 12 9 58g/m2 ,其中茎、枝、叶、根的生物量占总生物量的比例约为 4 0 % ,9 0 % ,2 2 % ,2 9% .由部分实测数据建立林下植物个体生物量估算模型为W =0 0 0 4 2 ·H1 932 3.应用该模型得到的估算值 ,与收获实测值的相对误差仅为 1 8% ,具有良好的精度 .此外 ,还通过改变取样面积对该模型的适用性进行了探讨 .     

三种林分生物量估算方法的比较

区域森林生物量的估算方法是人们目前关注的焦点,建立林分生物量模型成为一种趋势.本文以吉林省落叶松人工林固定样地为例,采用非线性似乎不相关回归法构建2种林分生物量模型,即基于林分变量的林分生物量模型(模型系统Ⅰ)和基于生物量换算系数的林分生物量模型(模型系统Ⅱ),给出落叶松人工林固定生物量换算系数值,并比较了3种林分生物量估算方法的预估精度.结果表明: 所建立的2种林分生物量模型中,总生物量和树干生物量模型拟合和预测效果较好,其R_a²>0.95,且均方根误差(RMSE)、平均预测误差(MPE)和平均绝对误差(MAE)都较小.树叶和树枝生物量模型拟合和预测效果相对较差,其模型的R_a²<0.95.模型系统Ⅰ和模型系统Ⅱ的预测精度均优于固定生物量换算系数法.基于生物量换算系数的林分生物量模型属于材积源生物量法,其本质与基于林分变量的林分生物量模型不同,但二者的预测效果相当.固定生物量换算系数的预测能力较差,将生物量与蓄积量之比假定为恒定常数是不恰当的.此外,为了使模型参数估计更有效,所建立的生物量模型应当考虑林分总生物量及各分项生物量的可加性.     

西安市4种城市绿化灌木单株生物量估算模型

以西安市常见的4种绿化灌木(小叶女贞、雀舌黄杨、紫叶小檗、大叶黄杨)为研究对象,利用不同函数和自变量构建单一物种的器官及个体生物量估算模型,筛选出相关性最高、拟合度最好的模型作为生物量最佳估算模型.结果表明： 4种灌木各器官及个体生物量最优估算模型除大叶黄杨叶生物量模型为对数函数(VAR)模型外,其余无论是器官生物量模型还是个体生物量模型均为幂函数(CAR)模型.模型包含的自变量有基径、植株冠幅直径、植株冠幅直径与株高乘积、植冠面积和植冠体积.大叶黄杨和其他3种灌木在自变量选取上有着明显不同.大叶黄杨生物量模型主要以基径为自变量,其他3种灌木生物量模型主要以与冠幅相关的因子为自变量.
     

基于植株拓扑结构的生物量分配的玉米虚拟模型

依据植物结构—功能相互作用机理,建立了能模拟玉米生长发育与形态结构建成的虚拟模型。该模型的重要部分为基于植株拓扑结构的生物量分配模块。叙述了该模块的构建原理,以2000年田间试验数据提取了玉米的发育、生物量生产和生物量分配参数。模型模拟了2001年的玉米生长发育与生物量分配过程,模拟结果与田间试验结果比较吻合。应用该模型模拟了2001年玉米不同生育阶段植株的生物量分配和各器官生物量积累动态。     

地形校正对森林生物量遥感估测的影响

基于常用的4种地形校正模型（Cosine模型、C模型、C+SCS模型、Minnaert模型）,以IDL语言为二次开发平台,对黑龙江省帽儿山地区2007年7月21日TM图像进行地形校正,从视觉差异、图像的定量统计特征两方面评价了4种地形校正模型的修正效果,并比较了地形校正后几种遥感因子与森林生物量的相关性,建立了森林生物量的遥感反演模型,分析了不同地形校正模型对森林生物量反演的影响.结果表明：由于K-T变换采用线性变换方式,地形校正后遥感数据与森林生物量的相关性出现了较大波动,应根据地表信息调整变换参数,因此该变换方式不适合与地形校正结合使用;植被指数的信息量在地形校正后明显提高,其与森林生物量的相关性显著增强;4种地形校正模型中,Cosine校正过度,不宜采用,C模型和C+SCS模型通过引入半经验参数,较好地消除了地形效应,Minnaert模型校正后降低了森林生物量估测的误差,有效地提高了遥感反演模型的精度.     

大兴安岭植被生物量的ALOS PALSAR估算

利用野外实测调查数据,系统分析了ALOS PALSAR L波段HH(L-HH)极化数据与大兴安岭地区森林各成分参数的关系,并采用简单线性模型、指数模型和加入地理因子模型建立森林生物量的估算模型进行最优反演.结果表明:后向散射系数与树木地上部分总生物量相关性最大,其次是干生物量,L-HH数据可以用来反演正确的树木地上部分总生物量.3种模型中,加入地理因子模型降低了植被生物量估算的误差,精度达0.851,反演结果与实际相符.在41.5°入射角L-HH极化数据下,大兴安岭塔河林业局和阿木尔林业局的森林生物量饱和点在15.4 kg·m-2.     

大兴安岭东部主要林分类型乔木层生物量估算模型

大尺度森林生物量的估算方法是人们目前关注的焦点,建立林分生物量模型成为一种趋势.本研究以大兴安岭东部6个主要林分类型为研究对象,构建了其总量及各分项一元、二元可加性林分生物量模型.采用似然分析法判断总量及各分项生物量异速生长模型的误差结构(可加型或相乘型),采用非线性似乎不相关回归模型方法估计模型参数.结果表明: 经似然分析法判断,大兴安岭东部6个主要林分类型总量及各分项生物量异速生长模型的误差结构都是相乘型的,对数转换的可加性生物量可以被选用.各林分类型可加性生物量模型的调整后确定系数为0.78～0.99,平均相对误差为-2.3%～6.9%,平均相对误差绝对值6.3%～43.3%.增加林分平均高可以提高绝大多数生物量模型的拟合效果和预测能力,而且总量、地上和树干生物量模型效果较好,树根、树枝、树叶和树冠生物量模型效果较差.为了使模型参数估计更有效,所建立的生物量模型应当考虑林分总生物量及各分项生物量的可加性.本研究建立的林分总量与各分项生物量模型都能对大兴安岭东部6个主要林分类型生物量进行较好的估计.     

岷江上游干旱河谷引种番麻的生态适应性及生物量预测模型

以岷江上游干旱河谷地区引种的番麻为研究对象,通过对不同海拔番麻的株高、冠幅、单株叶片数以及萌芽数等生长指标的调查研究结果,了解其在干旱河谷区的生长分布上限,为该地区与类似地区引种该品种相关物种提供理论依据;同时,利用株高等简单生长指标与番麻生物量的关系进行拟合,建立预测方程.通过高度、冠幅、单株叶片数、萌芽数(株/100m2)等生长指标比较表明,番麻的最适生长区为海拔1400～1500m.在干旱河谷阳坡的生长上限为海拔1800m,往上仅能成活,不能自身繁殖.根据番麻的株高、冠幅、叶片数等简单生长指标与生物量呈显著相关(P＜0.01),分别建立了相应的回归模型,其中地上生物量和单株生物量的最优回归模型R2值均在0.90以上,地下生物量的最优回归模型R2值也在0.75以上.     

温室白粉虱的种群动态及其对黄瓜生理生化特性影响的研究

用种群生物量代替种群数量作为统计温室白粉虱种群,既能代表种群数量的多少,又能反映不同虫态白粉虱危害程度的大小。不同初始虫量处理的种群生物量变化动态均与时间呈Logistic曲线关系。初始种群大的处理,各个时间的种群生物量都大。 黄瓜叶片光合作用强度,糖、叶绿素、蛋白质含量与种群生物量的大小呈负相关。其中叶片含fos量的变化与种群危害的程度吻合较好;植株孕蓄——开花期是抗逆能力较弱的时期,也是温室白粉虱种群迅速上升的时期,白粉虱的累积危害效应一般在这个时期反映出来,这个时期应是综合防治的关键时期。     

日光温室黄瓜生长发育模拟模型

实现日光温室黄瓜生长发育动态模拟预测,可为日光温室黄瓜智慧生产管理提供技术支撑.本研究依据黄瓜生长发育的光温反应特性,以‘津优35’为试验品种,利用2年4茬分期播种试验观测数据建立基于钟模型的温室黄瓜发育模拟模型.依据温室黄瓜叶片生长与关键气象因子(温度和辐射)的关系,以辐热积(TEP)为自变量构建了黄瓜叶面积指数(LAI)模拟模型;依据单位叶面积光合作用对叶面积指数和日长的二重积分,结合黄瓜不同器官的呼吸消耗,构建了黄瓜干重生产分配模拟模型,结合器官含水量,构建了黄瓜器官鲜重模拟模块.基于各子模块构建了温室黄瓜生长发育模拟模型,确定了模型品种参数并进行检验.结果表明: 日光温室黄瓜移栽期-伸蔓期、移栽期-初花期、移栽期-采收初期和移栽期-拉秧期的模拟值与观测值的均方根误差(RMSE)在3.9～10.5 d,归一化均方根标准误差(nRMSE)在6.5%～28.6%,符合度指数(D)在0.79～0.97.LAI与TEP呈S型曲线变化关系,LAI模拟值与实际观测值的RMSE为0.19,nRMSE为17.2%,D值为0.90.根、茎、叶、花和果干重模拟值与实际观测值的RMSE在0.39～8.94 g·m^-2,nRMSE在10.9%～17.7%,D值均为0.98以上.表明模型能够较准确地模拟黄瓜关键发育期、叶面积和各器官干鲜重,定量化日光温室黄瓜生长发育过程.     

石灰碳铵熏蒸与施用生物有机肥对连作黄瓜和西瓜枯萎病及生物量的影响

采用稀释涂布平板计数法,研究了石灰碳铵及碳铵熏蒸对黄瓜和西瓜连作土壤尖孢镰刀菌数量的影响,以及熏蒸后施用生物有机肥对黄瓜和西瓜枯萎病的防控效果及植株生长的影响.结果表明:与对照相比,石灰碳铵及碳铵熏蒸后,连作土壤中黄瓜尖孢镰刀菌的数量分别下降95.4%及71.4%,西瓜尖孢镰刀菌的数量分别下降87.2%及64.2%;多因素方差分析表明,熏蒸、施用有机肥及作物种类均对土壤中尖孢菌数量、枯萎病发病率、防控率及生物量有显著影响;与未熏蒸施用普通有机肥对照相比,石灰碳铵熏蒸后施用生物有机肥能显著减少后茬黄瓜或西瓜土壤中尖孢镰刀菌的数量并显著降低枯萎病发病率,防控率高达91.9%及92.5%,同时显著增加了植株的株高、茎粗、SPAD值及干质量.表明石灰碳铵熏蒸及施用生物有机肥能够降低土壤中尖孢镰刀菌数量,有效防控黄瓜和西瓜枯萎病的发生并促进其植株生长.     

基于源库生长单位的温室番茄干物质生产-分配模拟

为了量化研究温室番茄果穗间干物质的分配,提高温室番茄栽培的效益,采用源库生长单位的测定方法,将经典的单叶同化物生产模型与GreenLab模型相结合,构建了干物质向源库生长单位内茎节、叶片、果实分配的动态模型,利用越冬茬、早春茬和春夏茬温室番茄各器官的干物质测定数据对模型进行了验证.结果表明:所构建的模型模拟结果与实测结果吻合性较好,不同茬口同化物生产模拟值与实测值的回归方程斜率为0.93,R~2为0.92;源库生长单位内茎节、叶片、果实以及根系的模拟值与实测值间回归方程斜率在0.85～0.89之间,其相对误差(R_e)均值分别为5.3%、5.6%、8.1%和3.6%,说明模型的模拟准确度较高,可为不同茬口温室番茄栽培管理提供理论依据和决策支持.     

Analysis of interactions between the invasive tree-of-heaven (<Emphasis Type="Italic">Ailanthus altissima</Emphasis>) and the native black locust (<Emphasis Type="Italic">Robinia pseudoacacia</Emphasis>)

Invasive exotic plants can persist and successfully spread within ecosystems and negatively affect the recruitment of native species. The exotic invasive Ailanthus altissima and the native Robinia pseudoacacia are frequently found in disturbed sites and exhibit similar growth and reproductive characteristics, yet each has distinct functional roles such as allelopathy and nitrogen fixation, respectively. A four-month full additive series in the greenhouse was used to analyze the intraspecific and interspecific interference between these two species. In the greenhouse experiment, the inverse of the mean total biomass (g) response per plant for each species was regressed on the density of each species and revealed that the performance of the plants was significantly reduced by interspecific interference and not by intraspecific interference (p < 0.05). Other biomass traits such as root dry weight, shoot dry weight, stem dry weight, and leaf dry weight were also negatively affected by interspecific interference. Competition indices such as Relative Yield Total and Relative Crowding Coefficient suggested that A. altissima was the better competitor in mixed plantings. Ailanthus altissima consistently produced a larger above ground and below ground relative yield while R. pseudoacacia generated a larger aboveground relative yield in high density mixed species pots.     

基于辐射和温度热效应的温室水果黄瓜叶面积模型

依据温室黄瓜(Cucumis sativus)叶片生长与温度和辐射的关系,构建了适合我国种植技术的黄瓜叶面积模拟模型,并利用不同品种、播期的试验资料对模型进行了检验。结果表明,该模型比传统的积温法和比叶面积法更准确地模拟温室水果黄瓜的叶面积。该模型对黄瓜叶面积指数的模拟结果与1∶1直线之间的决定系数R²和回归估计标准误差RMSE分别为0.879 2和0.398 0,比用积温法和比叶面积法模拟叶面积指数的精度分别提高了37%和74%。     

设施调温模式下叶施低浓度NaCl对黄瓜幼苗生长和生理指标的影响

为了明确设施调温模式下叶施低浓度NaCl对黄瓜幼苗生长和物质积累的影响,本试验在日光温室内加设地膜小棚进行调温,形成中低温(L)区和中高温(H)区,采用0(L0和H0)、5(L5和H5)、10(L10和H10)、15 mmol-L-l(L15和H15)的NaCl 对2子叶1 心期的黄瓜幼苗进行连续21 d的叶面喷洒处理...     

Explaining patterns of primary production from individual level traits

Question: Do species traits explain differences in productivity in grazed and ungrazed plots? Location: Río de la Plata grasslands, Uruguay (31°54′S, 58°15′W). Methods: In a greenhouse experiment, we measured the relative growth rate (RGR) of grasses with contrasting responses to grazing (increasers and decreasers). We performed six harvests at weekly intervals in order to calculate the RGR and assess 12 plant traits. We compared the RGR between increaser and decreaser species after 2 and 5 weeks using t‐tests. Linear and potential regression models were fitted to time versus natural logarithm of total dry biomass relationships. The RGR temporal trajectories of increaser and decreaser species were obtained from the derivatives of the best‐fit functions. Principal component analysis (PCA) was used to sort species according to their traits. Results: The RGR of decreaser grasses was higher than that of increasers at the second week, while at the fifth week the opposite was observed. The RGR of decreasers dropped through time, while the RGR of increaser species was constant. The PCA separated increaser from decreaser species. The attributes related to increaser species were: high specific leaf area, tillering rate, green leaf rate, total leaf number, root weight ratio and leaf weight ratio; while those associated with decreaser species were: high dead biomass, senescence rate, reproductive biomass, leaf elongation rate and total biomass. Conclusions: Traits possessed by decreasers reduce light availability and increase the reproductive investment, explaining the drop in RGR. Specific differences in RGR seem to scale up to the ecosystem level and would explain the pattern in aboveground net primary production observed in the field under contrasting grazing regimes.     

Chilli rhizosphere fungus Aspergillus spp. PPA1 promotes vegetative growth of cucumber (Cucumis sativus) plants upon root colonisation

A rhizosphere fungus was isolated from roots of chilli plants and identified as Aspergillus spp. PPA1. The fungus was tested for its ability to promote the growth of cucumber plants in a pot experiment. Cucumber seeds were sown in sterilised field soil amended with wheat grain inoculum (WGI) of PPA 1 at the rate of 0.5, 1 and 1.5% w/w, and plants were grown for 21 days in a net house. The treatment with PPA1 significantly increased shoot length, shoot fresh weight, shoot dry weight, root length, root fresh weight, root dry weight, plant length, leaf area and leaf chlorophyll content of cucumber plants compared to non-treated control. The growth promotion rate increased with the increasing concentration of inoculum of PPA1 applied to the soil. The fungus was re-isolated from the roots of cucumber plants at higher frequencies. These results suggest that Aspergillus spp. PPA1 is a root colonising plant-growth promoting fungus for cucumber.     

水葱对镉的超富集作用及其用于植物修复的潜力

野外观察与研究发现水葱(Scirpus tabernaemontani G.)可以耐受土壤中高浓度的重金属污染,并对镉有很高的生物富集量。实验室水培试验研究了两个主要因素,营养液pH值以及镉含量,对其生物量以及镉富集效果的影响。结果表明,水葱可耐受的高浓度Cd(30mg/L)和大范围pH值变化(3.7～7.7)。当营养液pH值为4.7,Cd含量为25mg/L时,水葱富集的Cd达到最大值:地上部分264.71mg/kg,地下部分234·39mg/kg,平均转运系数1.13。这显示了它用于植物修复镉污染土壤的巨大潜力。