基于无人机和决策树算法的榆树疏林草原植被类型划分和覆盖度生长季动态估计

植被覆盖度是评估生态环境质量与植被生长的重要指标,也是全球众多陆面过程模型和生态系统模型中表达植被动态的重要参数。卫星遥感和地面测量是估算植被覆盖度的常见方法。然而,如何精确估计榆树疏林草原上木本、草本不同类型植被的覆盖度仍然具有挑战性。无人机飞行系统有效的补充了区域尺度低空间分辨率的卫星遥感影像与样地尺度实地调查之间的缺口,为精确的监测、评估疏林草原的植被动态提供了新途径。利用无人机监测平台和决策树算法构建了一套快速、准确、自动获取景观尺度植被类型和估算植被覆盖度的自动化工具,以浑善达克沙地榆树疏林草原为对象,应用无人机监测平台对榆树疏林草原长期定位监测大样地2017年生长季植被状况进行7次监测。结果表明:1)无人机植被监测平台数据飞行高度100 m,获取的样地数字正射影像空间分辨率为2.67 cm/像元,远高于高分卫星影像,利用决策树算法基于数字正射影像可以实现自动划分榆树疏林草原木本和草本植被类型和估算植被覆盖度; 2)生长季内榆树疏林草原木本植被覆盖度为(19±2)%,草本植被覆盖度为(50±8)%,植被总覆盖度为(69±9)%,相对于木本植被,草本植被生长季内盖度变幅较大; 3)在整个生长季中,木本植被和草本植被对植被总覆盖度的平均贡献率分别为27%和73%,草本植被对植被总盖度的贡献远大于木本植被,榆树疏林草原植被的盖度主要受草本植被的影响。本研究证明无人机监测平台是一种高效、准确的植被监测工具,结合机器学习算法,实现了景观尺度植被类型的自动划分和不同类型植被覆盖度快速获取;在浑善达克沙地榆树疏林草原地区首次获取了木本植被和草本植被覆盖度的生长季动态。该平台未来可应用于各种类型生态系统植被类型划分、监测和评估。     

北京城市化进程中家庭食物碳消费动态

不可持续的家庭消费是造成全球环境问题的主要原因,食物碳消费研究是促进可持续家庭消费的重要内容。基于政府宏观统计数据,分析北京城市化进程中城市家庭食物碳消费的变化趋势和影响因素。结果表明,与1979年相比,1999年北京城市家庭人均及户均食物消费量分别减少了15.2%和38.6%,而食物碳消费总量增加了28.5%,食物碳消费结构由“以粮食为主”转变成“以粮食和肉类为主”。城市化进程中,以1993年为界,家庭食物人均及户均碳消费量均由明显减少趋势转变为明显增长趋势,变化的主要原因由“食物消费结构变化引起的人均谷物类碳消费量的减少”转变为“人均食物消费量增加引起的人均肉类碳消费量的增加”。北京城市家庭已基本完成食物消费结构的转变,人均食物消费量仍继续增加。GDP指数是影响人均食物碳消费量的主要经济因素,经济的继续增长可能带来人均食物碳消费量的增加,北京城市家庭食物碳消费尚未达到稳定状态。     

不同来源和粒径的胶体对光合细菌生长的效应

天然胶体是近岸海域细菌和浮游植物可利用氮的一个重要来源 ,其含量的增加可促进藻类的繁殖和生长 ,有时甚至引发赤潮。研究显示 ,细菌在高分子量胶体存在下的生长和代谢速率比在低分子量中的提高 3～ 6倍 ,暴露在阳光下的胶体有机物可释放生物可利用的富氮组分 ,进而提高细菌对胶体的分解。利用错流超滤技术从河流、河口、海洋水体和微藻培养液中提取胶体 ,研究了胶体来源和粒径对光合细菌 (PSB,沼泽红假单胞菌 Rhodopseudomonaspalustris)生长的影响。结果表明 ,在一定的胶体有机碳浓度范围 ,河流胶体 (0～ 2 81.0μmol/ L )、河口胶体 (0～ 12 1.2μmol/ L )、海洋胶体 (0～ 88.8μmol/ L )和生源胶体 (7.7～5 4 8.6μmol/ L )都能促进 PSB的生长 ,分别使其相对增长率平均提高了 4 7.3%～ 196 .2 % ,3.6 %～ 9.3% ,8.1%～ 10 .4 %和2 .4 %～ 6 .9%。其中 ,PSB在河流胶体中的相对增长率的平均值 (Y)与有机碳浓度 (CDOC)呈对数相关 (Y (% ) =- 193.7 70 .7ln CDOC) ,表明高浓度的河流胶体 ,对 PSB生长的促进效果更显著。两种生源胶体中 ,海水小球藻胶体 (0～ 5 4 8.6μmol/ L )对PSB生长的促进作用大于球等鞭金藻胶体 (7.7～ 384 .4 μmol/ L) ;PSB在粒径为 10 k D～ 0 .2 2 μm的海洋胶体中的生长大于     

湖南柿竹园矿区土壤重金属含量及植物吸收特征

矿区重金属污染十分严重,寻找和发现适合当地气候与土壤条件的重金属耐性植物是矿区植被恢复和污染土壤修复的前提。对我国湖南柿竹园有色金属矿区调查发现,该地区选矿厂的重金属污染问题普遍比尾砂库严重。选矿厂土壤砷、镉、铅、锌严重超标,尾砂库周围也受到不同程度的重金属污染。土壤重金属胁迫效应影响着植物物种分布,选矿厂物种分布较少,相比之下尾砂库的植物多样性较为丰富。柿竹园矿区植物对重金属的吸收表现为富集型(如蜈蚣草Pteris Vittata L .和苎麻Boehmerianivea (L .) Gaud.)、根部囤积型(如攀倒甑Patrinia villosa和木贼Equisetum hyemale)和规避型(如蔓出卷柏Selaginelladavidii Franch和芒草Miscanthus sinensis Andlerss)等3种类型。     

广西天然林中藤本植物区系组成及系统发育多样性

藤本植物是热带和亚热带森林的重要组分,在过去几十年中藤本植物多样性在热带森林增加,有可能导致森林的多样性减少,碳储量等生态系统服务功能降低,引起广泛关注。以《广西植被志要》中共355个样地数据(喀斯特森林、海拔1000 m以下的非喀斯特森林和海拔1000 m以上的非喀斯特森林)为基础,结合气候数据,分析天然林中藤本植物区系组成、不同生境藤本植物物种多样性与系统发育多样性关系、藤本植物物种多样性与年平均温度关系,以及系统发育结构特点。结果表明:(1)广西天然林藤本植物中,热带分布的含藤属占比最大(75.4%),温带分布含藤属占比较低(12.3%),世界广布含藤属和亚洲分布含藤属占比最小,海拔1000 m以下的喀斯特和非喀斯特森林都有一些专有的含藤科属;(2) 3个生境藤本的Gleason物种多样性和系统发育多样性与年均温都不相关,它们的物种多样性差异不显著,但是系统发育多样性有显著差异,海拔1000 m以下的非喀斯特森林中系统发育多样性最高,喀斯特森林系统发育多样性最低;(3)非喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于离散,暗指竞争排斥作用是藤本植物组合在该生境群落主要构建机制,喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于聚集,暗指藤本植物组合由生境过滤作用为主形成。这些研究发现对于热带亚热带森林藤本植物的多样性组成及其共存机制提供了新认识。     

圈养林麝(Moschus berezovskii)个性及与麝香分泌和繁殖成效的关系

于2016年6月20日至8月10日在四川马尔康林麝繁育场开展,采用基于量表的个性评价法对172头（雌麝59头,雄麝113头）圈养林麝进行了个性评价,建立了圈养林麝个性维度,并探索了个性维度与其麝香分泌和繁殖成效的关系。结果表明：因子分析各项载荷值均大于0.4,Cronbach''s α分析结果为0.648,表明个性量表具有较好的一致性信度和结构效度。此外,特征根大于1时,圈养林麝的侵略性、活跃性、刻板性、胆怯性及社会性五大个性维度可解释70.77%的个性信息,并通过聚类分析,进一步验证了维度划分的合理性;雄性林麝的社会性维度和麝香分泌量存在显著正相关（r=0.234,P < 0.05）,社会性越强（展现出更多的互饰接触、共同摄食等亲和行为的个体）,其泌香量越高;侵略性（r=0.463,P < 0.05）、活跃性（r=0.440,P < 0.05）、刻板性（r=0.595,P < 0.05）与雌性分娩时间存在显著正相关关系,即个性越强,分娩时间越晚,此外,刻板性与产仔数呈显著负相关（r=-0.341,P < 0.05）,表明圈养林麝的繁殖成效主要受刻板性维度影响,刻板性强的个体对繁殖成效会有一个负面的效应。     

植物病毒检测技术──组织印迹法

组织印迹法（Tissue blotting）是在酶联免疫吸附（Enzyme-Linked immunosorbent Assay ELISA）的基础上发展起来的植物病毒检测技术,该技术不仅保持了ＥＬＩＳＡ对病毒检测的灵敏度高,特异性强的特点,而且大大地简化了操作程序,对病毒的检测更加快速、简单、方便、印迹在硝酸纤维素膜上的样品能保存３个月以上,检测结果能直观地显示出病毒感染的部位。组织印迹技术尤其适用于植物病毒的大规模普查。     

四合木种群的生态适应性

通过四合木异地播种生长量比较、以及四合木对土壤的适应性和对水热综合因子的适应性分析,得到如下结果：（1）四合木生长量高低的顺序为乌海区的东胜土（12．12g）〉乌海区的乌海土（10．62g）〉东胜区的乌海土（3．10g）〉东胜区的东胜土（2．59g）。同一地区不同土壤间四合木生长量之间没有差异（P≥0．05）,不同地区相同土壤间的生长量之间却有十分显著的差异,说明了土壤条件对四合木的生存影响是次要的,气候条件是保证四合木生存的最重要的条件。（2）四合木分布区与异地保护区之间9种土壤微量元素具有差异,但由于四合木植株中的微量元素含量均高于土壤中的有效量,说明四合木对微量元素具有富集作用,土壤微量元素含量不是四合木成活与生长的限制因子。（3）四合木分布区与异地保护区之间各月平均温度差异显著;全年气温日较差以及温暖指数、寒冷指数、湿润指数和水热综合因子指数差异显著;生长季地表地温昼夜温差具有特殊性,这可能是异地保护不易成功的限制因子之一。     

8种阔叶树种叶片气体交换特征和叶绿素荧光特性比较

在自然条件下,测定了8种阔叶树种叶片的气体交换参数和叶绿素荧光参数并对其进行比较.结果表明,8种阔叶树种紫玉兰、广玉兰、玉兰、美人梅、铁杆梅、腊梅、红碧桃和紫薇的叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（gs）、瞬时水分利用效率（WUE）和潜在水分利用效率（WUEi）的种间差异达极显著水平（p〈0.01）,指示了不同树种间的光合能力及水分利用能力差别较大.8种阔叶树种叶片的初始荧光（Fo）、可变荧光（Fv）、最大荧光（Fm）和PSⅡ电子传递量子效率（ФPSⅡ）的种间差异极为显著（p〈0.01）,PSⅡ最大光能转换效率（Fv/Fm）、可变荧光与初始荧光之比（Fv/Fo）和非光化学猝灭系数（NPQ）的种间差异也达显著水平（p〈0.05）,说明各树种叶片的PSⅡ原初光能转换效率和潜在活性、PSⅡ电子传递量子效率以及PSⅡ的潜在热耗散能力差别较大,而实际光下最大荧光（F′m）和PSⅡ光能捕获效率（F′v/F′m）的种间差异不显著.3种木兰科植物的Pn、Tr、WUE和WUEi平均值均高于3种蔷薇科植物,说明木兰科植物的光合能力较强,对吸收的光能和水分的利用较高.蔷薇科植物的Fv/Fm、Fv/Fo、ФPSⅡ、F′v/F′m和光化学猝灭系数（qp）平均值均高于木兰科植物,而木兰科植物NPQ较高,表明其PSⅡ的潜在热耗散能力较强,可有效地避免过剩光能对光合机构的损伤.研究还表明3种木兰科植物和3种蔷薇科植物之间的叶绿素荧光参数差异不大,说明同一科属植物叶片的光合能力较为相近.相关分析表明,8种阔叶树种叶片的Pn与Tr、Tr与gs、Fv/Fm与Fv/Fo、ФPSⅡ与F′v/F′m、qp与NPQ均呈极显著正相关（p〈0.01）,Pn与gs呈显著正相关（p〈0.05）,而Tr、gs与WUE、WUEi,Pn与ФPSⅡ,ФPSⅡ与NPQ,F′v/F′m 与 qp、NPQ均呈极显著负相关（p〈0.01）.     

稻田甲烷排放模型研究——模型灵敏度分析

模型方法对区域稻田甲烷排放估计的不确定性主要源于模型参数在区域范围内的误差,这种误差导致的估计不确定性由模型灵敏度决定.采用一种动力学分析与统计分析相结合的方法对稻田甲烷模型CH4MOD进行了参数灵敏度分析,结果表明,稻田水管理方式的灵敏度最高,灵敏度指数为O.64,其次为稻田土壤的砂粒含量参数,灵敏度指数0.50,灵敏度最低的参数是水稻移栽期地上生物量.以模型灵敏度指数为基础,建立了模型估计值不确定性与模型参数区域化误差间的数量关系,利用这一量化关系得出我国2000年稻田甲烷排放的不确定性范围为3.09～10.61Tg.此外,模型灵敏度参数的大小也反映了模型要素对稻田甲烷排放影响的大小,因而分析的结果对于采取合理措施减少稻田甲烷排放具有指导意义.