基于数码相片Gamma校正的水稻叶面积指数估算

随着数码相机的日益普及,利用数码相机进行作物叶面积指数(LAI)测量不断得以应用。由于数码相机成像时会对入射光辐射强度进行Gamma编码变换,输出的相片DN(Digital Number)值与入射光辐射强度呈非线性关系,会造成在确定相片中植被叶片与背景的分割阈值时出现误差,并最终导致LAI估算存在较大不确定性。以水稻为研究对象,获取不同生长期水稻冠层相片并结合同步LAI 2000测量的LAI数据,基于相片Gamma校正原理,对水稻不同生长期冠层相片进行Gamma校正,在此基础上利用冠层孔隙率方法,估算不同生长期水稻LAI。结果表明,经过Gamma校正相片估算的水稻LAI总体精度有显著提高,相片估算的IMAGE LAI与LAI-2000测量值比较的决定系数达到0.71(P0.05)。在整个观测期内,两种方法观测的LAI值在时间变化趋势上表现一致,但在不同生长期内存在差别,在水稻分蘖期和拔节期相片估算的IMAGE LAI要高于LAI-2000测量值,孕穗期到抽穗期期间IMAGE LAI低于LAI-2000测量值,乳熟期到成熟期IMAGE LAI又高于LAI-2000的观测结果。     

气候变暖对东北玉米低温冷害分布规律的影响

利用东北地区48个农气站1961-2010年气象资料和近20多年玉米生育期资料,建立生育阶段热量指数和冷害指数,分析气候变暖对东北玉米4个生育阶段热量及低温冷害分布格局的影响。结果表明:热量指数总体表现为明显的增加趋势;平均温度、热量指数的年代际变化特征明显,中晚、晚熟区的上升趋势均小于早、中熟区;冷害频率总体表现为明显的减小趋势;气候变暖对两个熟型区域4个生育阶段的冷害影响并不一致,早、中熟区的冷害平均频率最大值均出现在20世纪60年代,中晚、晚熟区的冷害平均频率最大值均出现在70年代,两个熟型区域的最小值均出现在21世纪初。研究结果可为未来东北地区调整玉米种植制度和生产布局,为适应气候变化和趋利避害提供科学依据。     

转Bt水稻土壤跳虫群落组成及其数量变化

以转Bt水稻恢复系"克螟稻"(Cry1Ab纯合基因型)和"华恢1号"(Cry1Ab+Cry1Ac融合基因型)以及融合基因型转Bt水稻杂交系"Bt汕忧63",及其对照亲本水稻"秀水11"、"明恢63"和"汕优63"稻田土壤跳虫类群为对象,系统研究转Bt水稻种植下土壤跳虫群落组成及其数量动态变化,以评价不同基因型和不同育种品系转Bt水稻种植下稻田土壤生态安全性。结果表明,转Bt水稻种植导致土壤跳虫个别稀有类群的消失,并显著影响半土生和真土生类群以及土壤跳虫总量,但对群落多样性、均匀度和种类丰富度等影响不显著。与对照亲本相比,Cry1Ab转Bt稻田半土生类群和土壤跳虫总量及其种类丰富度指标显著增加了54.7%、44.4%和26.7%;Cry1Ab+Cry1Ac转Bt杂交稻田球角跳属百分比和真土生跳虫数量显著增加了212.3%和180.4%。就恢复系处理而言,与Cry1Ab转Bt水稻相比,Cry1Ab+Cry1Ac转Bt水稻种植导致棘跳属、球角跳属和原等跳属百分比以及半土生跳虫数量分别显著降低了62.1%、56.7%、61.8%和43.4%,同时,显著提高了裔符跳属百分比达88.2%。就Cry1Ab+Cry1Ac融合基因型转Bt水稻而言,与恢复系相比,转Bt杂交稻种植导致球角跳属和原等跳属百分比,半土生类群和土壤跳虫总量及其种类丰富度和群落多样性显著增加了312.9%和171.6%,302.4%和233.2%,以及54.0%和26.7%,同时,显著降低了裔符跳属百分比达65.5%。     

盐城国家级自然保护区景观格局变化及其驱动力

利用RS、GIS手段研究分析了盐城新洋港—新港闸段国家级自然保护区内景观格局的时空变化及其驱动力因子,结果表明:1992—2008年间,在景观面积变化方面,全区内景观主体由自然景观变成了人工景观;核心区内自然景观面积变化不大,仍以自然景观为主;缓冲区和试验区内的自然景观面积都不断减少,分别减少了约30%和75%。在景观破碎度方面,全区内景观的密度指数增加1倍,景观破碎化程度加剧;核心区内斑块密度指数呈现略减,各景观类型的平均斑块的面积增大,景观破碎化程度略增但不显著;缓冲区和试验区破碎化程度加剧。在景观多样性方面,全区内景观格局由简单变得复杂化,多样性指数增大,异质化程度增加;核心区内景观多样性呈现略增但不显著;缓冲区内景观多样性显著增加;实验区内多样性指数减小,景观异质化程度降低;整个研究区内的景观格局向均衡化方向发展,核心区和缓冲区变化与全区一致,而试验区景观格局朝单一化方向发展。由于引起景观格局变化的外界干扰不断加深,盐城国家级自然保护区内的景观生态环境保护与经济开发之间的矛盾亦将愈发突出。     

三种回归分析方法在Hyperion影像LAI反演中的比较

借助GPS进行地面精确定位,利用LAI-2000冠层分析仅在攸县黄丰桥林场开展130个样地(60m×60m)的叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)测量.采用FLAASH模块对Hyperion数据进行大气校正并与地面同步冠层观测数据进行拟合,通过研究地面实测LAI与Hyperion影像波段及其衍生的系列植被指数(NDVI、RVI等)的相关性,筛选出估算叶面积指数的植被指数因子.应用曲线估计、逐步回归及偏最小二乘三种回归分析技术分别建立叶面积指数的最优估算模型.结果表明:参与建模的因子中,比值植被指数(RVI)与LAI的相关性最大,敏感性最高,其次是SARVI0.1,NDVI705,NDVI,SARVI0.1,SARVI0.25;曲线估计、逐步回归分析和偏最小二乘回归三种分析方法所建的6个回归模型中,偏最小二乘回归的拟合效果最好,预测值与实测值的决定系数R2为0.84、曲线估计的拟合效果最低,预测值与实测值的决定系数R2为0.64;建模精度分析表明,选用5-6个自变量因子进行LAI建模是可靠的,以6个植被因子建立的偏最小二乘回归模型预测精度最高.     

地球的生态负债与人类的可持续发展挑战——WWF《生命行星报告2006》分析

世界自然基金会(WWF)<生命行星报告2006>的最新数据(2003 年)显示,从1961 年以来,人类的"生态足迹"已经增长了3倍.目前的生态足迹已经超出地球自身再生能力的25%.报告中的"生命行星指数"(LPI)显示出自1970年来脊椎动物的数量减少了大约1/3,生物多样性正快速持续地遭到损失.影响 "生态足迹"的最主要因素是生产和使用能源的方式.如生命行星指数所示那样,人类对释放CO2的燃料的需求在不断增长.这些影响气候变化的污染气体占到了生态足迹的48%.将生态足迹与"人类发展指数"(HDI)进行对比发现,目前全球的发展还在继续背离可持续发展之路,人类发展的代内不公平、代际不公平还在加剧,人类向可持续发展的转变之路仍遥远而漫长.     

基于Voronoi图的群落优势树种种内种间竞争

在浙江天目山国家级自然保护区内,选择典型常绿阔叶林设置样地,样地大小100m×100m。用全站仪测定每株树木坐标(x,y,z)。首先,用优势度分析法确定群落优势树种。其次,提出基于Voronoi图的V_Hegyi竞争指数,并对Hegyi、APA和V_Hegyi三种竞争指数进行比较分析。最后,采用V_Hegyi竞争指数分析常绿阔叶林的种内、种间竞争关系。结果表明:常绿阔叶林群落共有11个优势树种即细叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinaefolia)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、短尾柯(Lithocarpus brevicau-datus)、豹皮樟(Litsea coreana)、白栎(Quercus fabri)、天目木姜子(Litsea auriculata)、黄连木(Pistacia chinensis)、榉树(Zelkovaschneideriana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、枫香(Liquidambar formosana)和黄檀(Dalbergia hupeana)。比较分析认为,V_Hegyi竞争指数既克服了用固定半径圆确定竞争单元的尺度不统一缺陷,又可进行种内、种间竞争分析,并保持竞争排序的稳定性,因此是优于Hegyi和APA的更合适的竞争指数,所以选择V_Hegyi竞争指数进行优势树种竞争分析。常绿阔叶林优势树种的种内竞争比种间竞争激烈。种内竞争最激烈的优势树种细叶青冈、青冈和短尾柯与其它优势树种的种间竞争强度也是最高的。反之,种内、种间竞争都较弱的优势树种包括豹皮樟、白栎、天目木姜子、黄连木、榉树、杉木、枫香和黄檀。多数优势树种存在1个主要竞争树种,很少有超过3个以上的情形。细叶青冈是群落最占优势的树种,具有最强烈的种内竞争。同时,也是所有其它优势树种的最大竞争者。     

随机区块法在空间点格局分析中的应用

利用一种以随机模拟技术为基础的空间点格局分析方法--随机区块法对长白山阔叶红松林中5个主要树种的空间格局及空间关系进行了分析.随机区块法利用ICS(t)=s2(t)/x(t)-1来衡量不同尺度t上空间点的分布格局,并通过随机模拟技术构建零假设的95%或99%置信区间,以确定空间点格局偏离零假设的显著性程度.结果表明,除蒙古栎、山荆子、怀槐为随机分布外,其它树种均在局部空间尺度上呈聚集分布;并且绝大多数种对或种组在局部空间尺度上呈正相关关系.随机区块法克服了小样方统计法研究尺度单一的问题,也避免了以空间点距离为基础的点格局分析过程中边缘效应带来的影响和误差,尤其是在多变量点格局分析中具有明显的优势.     

新疆植被生产力与叶面积指数的变化及其对气候的响应

利用美国探路者卫星遥感资料AVHRR LAI和全球生态模式CASA给出的植被净初级生产力资料(NPP)对新疆地区1982~2000年的植被时空变化进行了定量分析,结果表明新疆地区的LAI和NPP的空间分布严格受水分的制约,与气温呈负相关,表现出干旱内陆地区植被受降水控制的地带特征。相对于20世纪80年代,90年代整个新疆出现了变暖的趋势,降水基本也呈现增加的趋势,在42°N以北地区暖湿转型尤其明显,与这种气候型相对应,植被出现了明显的增加趋势,NPP最大增幅可达45gCm-2a-1。但植被对气温和降水的年际变化响应不一样,降水主要是影响植被峰值的起落,而植被在总体演变趋势上却主要受气温控制,3个分区1984~2000年的气温明显上升,而降水变化趋势不明显,植被受气温控制出现了显著的上升趋势(P<0.01)。     

典型河床底质组成中底栖动物群落及多样性

底栖动物是河流生态系统中食物链的重要环节。通过对长江、黄河、东江和拒马河等河流野外调查和采样分析研究了河床底质组成对底栖动物群落结构的影响规律。研究结果发现,不同河床底质组成中的底栖动物结构差别很大,不同地理位置而相同底质条件和水力条件的河流底栖动物群落组成相似,说明河床底质是影响河流底栖动物群落结构的关键因素,受地理位置和大气候的影响不大;利用多项生物指标分析了不同河床底质组成中底栖动物群落的多样性,卵石河床且有水生植物生长的河流底栖动物物种组成最丰富,大河中沙质河床不稳定,未采集到底栖动物;不同底质类型河床中的优势种群亦不同。并分析了采样所得底栖动物物种数与采样面积之间的关系,符合前者随后者呈幂指数增加的规律,当实测采样面积为1～2m^2时物种数变化不大,建议一般情况下最小采样面积应为1m^2。