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2019年  第36卷  第5期

研究论文
多时相Sentinel-2影像在浙西北茶园信息提取中的应用
李龙伟, 李楠, 陆灯盛
2019, 36(5): 841-848. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.001
[摘要](1109) [HTML] (301) [PDF](112)
摘要:
利用Sentinel-2遥感影像研究一种快速、准确提取茶园空间分布的新方法,可为茶园经济林资源及其动态变化的快速检测提供新的手段。以浙江省西北部为研究区,根据实地调查选取6类典型植被,基于4个季节的Sentinel多光谱影像分析不同植被物候及光谱特征。茶园在5月经历修剪后与其他植被区别较大,根据红边与短波红外波段构建归一化茶园指数(NDTI)。基于新指数建立决策树模型提取茶园,通过谷歌地球对结果进行验证。结果显示:归一化茶园指数可以最大限度扩大茶园与其他植被之间的差距。基于该指数提取茶园的总精度达93.83%,Kappa系数为0.917,成功实现了浙西北茶园信息的提取,证明了使用红边波段提取茶园的潜力。
基于Sentinel-2时序多特征的植被分类
郭文婷, 张晓丽
2019, 36(5): 849-856. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.002
[摘要](2347) [HTML] (621) [PDF](94)
摘要:
植被分类是研究森林资源状况和动态变化规律的基础,利用遥感手段可以更加快速、准确地识别植被类型。以位于内蒙古赤峰市喀喇沁旗西南部的旺业甸实验林场为研究对象进行植被分类。采用分层分类的思想,首先根据植被物候特征选取植被生长旺盛时期的影像,计算归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)并设定合适的阈值将研究区内的植被提取出来,剩余部分归为非植被。然后选取NDVI时间序列、最佳时相的Sentinel-2数据中10个波段的光谱反射率特征和主成分分析前3个分量的纹理特征作为分类特征,利用支持向量机分类器将研究区内的植被类型分为耕地、草地、常绿针叶林、落叶针叶林和落叶阔叶林五大类,并将分类结果与最大似然法、NDVI时序+光谱特征的分类结果进行对比分析。NDVI时序+光谱特征+纹理特征的多特征植被分类总体精度达87.64%,Kappa系数为0.85,分别比最大似然法和结合NDVI时序+光谱特征的分类总体精度提高了15.73%和14.61%,Kappa系数提高了0.20和0.18。其中常绿针叶林和耕地的分类结果与实地调查情况高度一致,分类精度分别达到95.65%和92.31%。从而得出:①基于多特征的分类方法有助于提高分类精度;②NDVI时序特征对于植被的区分具有很大帮助;③采用分层分类的思想,首先将研究区内的植被提取出来,可以排除非植被因素的干扰,有效提高植被类型的分类精度。
高分辨率遥感影像林地类型精细识别
张兆鹏, 李增元, 田昕
2019, 36(5): 857-867. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.003
[摘要](1453) [HTML] (387) [PDF](64)
摘要:
以内蒙古自治区根河市根河生态站为研究区,探讨在大面积复杂林区、具有红边波段卫星数据支持下,高空间分辨率遥感影像林地类型精细分类方法。以2016年7月的RapidEye遥感影像和2017年的GF-1PMS遥感影像为主要数据源,综合利用影像的光谱特征、纹理特征与根河森林资源小班数据等辅助信息,以及2016年林地类型外业调查样本数据,分别对2种数据源采用传统的监督分类方法[最大似然法(MLC)和支持向量机法(SVM)]和基于IDL语言的ImageSVM和ImageRF分类方法进行林地类型精细识别。最后以外业调查数据和根河森林资源小班数据作为检验样本对分类结果进行精度验证,通过建立混淆矩阵对分类结果进行评价。结果表明:①ImageRF和ImageSVM等2种分类方法对林地类型信息提取精度较高。在RapidEye影像中,针叶林、阔叶林、灌木林等8种地物类型总体分类精度分别为90.26%和90.02%,Kappa系数均大于0.88。ImageSVM和ImageRF分类结果中,灌木林、针叶林和阔叶林制图精度和用户精度均高于支持向量机法和最大似然法;相对于支持向量机法和最大似然法,ImageSVM法总体分类精度分别提高了6.18%和7.06%,Kappa系数分别提高了0.07和0.08;ImageRF法总体分类精度分别提高了5.93%和6.82%,Kappa系数分别提高了0.07和0.08,能确保森林资源调查成果的精细化、准确性、高效性。②在林地类型精细识别中,携带红边波段信息的RapidEye影像比无红边波段信息的GF-1影像具有更好的识别精度和可分性。研究证明,ImageSVM和ImageRF分类方法是有效的林地类型信息精细识别方法,具有精度高和可信度高的优势,是进行复杂山区林地类型精细分类的有效手段,可满足森林资源调查、变化监测、数字更新等林业应用需求。
基于光谱水分指数的阔叶树种叶片等效水厚度估算
赵静瑶, 张学霞, 杨维
2019, 36(5): 868-876. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.004
[摘要](1023) [HTML] (266) [PDF](29)
摘要:
植物叶片的水分含量是评价植物水分状态的一项重要指标。为快速、准确地获取植物的叶片含水量,分别使用传统敏感性分析方法和扩展傅立叶振幅灵敏度分析(EFAST方法)对PROSPECT模型进行了敏感性分析。在此基础上筛选与叶片含水量敏感度高的光谱水分指数,并以阔叶树种为研究对象,根据地面实测叶片等效水厚度(lEWT)和光谱数据建立了叶片等效水厚度估算模型并验证。结果表明:EFAST方法比传统的敏感性分析方法,可以量化叶片各项生化参数的敏感特征。叶片等效水厚度的敏感波段为900~2 500 nm,但在这个范围内光谱反射率也受叶片结构(N)和干物质含量(Cm)的影响;在选取的8个光谱水分指数中,水分胁迫指数(IMSI)、归一化差异红外指数(INDⅡ)和归一化差异水分指数(INDWI1640)可以有效提高lEWT的敏感度。基于实测数据对植被水分指数建立的叶片等效水厚度估算模型的验证结果显示:INDWI1640INDⅡ估算模型的预测精度要优于其他指数。对比分析表明:在选取的光谱水分指数中,INDWI1640INDⅡ是叶片尺度上估算水分的最佳指数,而归一化差异水分指数(INDWI1240)和简单水分指数(ISRWI)适合于低值区域的叶片等效水厚度反演。
基于似乎不相关回归和哑变量的日本落叶松单木生物量模型构建
申家朋, 陈东升, 孙晓梅, 张守攻
2019, 36(5): 877-885. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.005
[摘要](991) [HTML] (236) [PDF](26)
摘要:
精确地估算林木生物量对于了解大尺度森林生物量、碳储量及其动态变化具有重要意义。以甘肃省、湖北省、辽宁省3个区域共计161株日本落叶松Larix kaempferi单木各器官组分(树干、树皮、树叶、树枝、树根)生物量数据为例,基于似乎不相关回归和哑变量的方法,建立了适合不同区域、不同器官组分的日本落叶松单木通用性生物量方程。结果表明:与普通模型相比,构建的3个哑变量生物量通用模型不仅解决了不同器官组分的相容性,还提高了生物量估测精度,复相关系数增加了0.28%~0.44%,均方根误差减少了0.40%~6.61%,绝对偏差减少了1.63%~6.61%。单独引入1个哑变量时,区域哑变量构建的生物量通用模型预估精度高于发育阶段作为哑变量构建的生物量通用模型;而同时引入2个哑变量时,预估精度分别高于单独引入1个哑变量的生物量通用模型,表明同时考虑区域和发育阶段构建的日本落叶松生物量模型为最佳模型。因此,考虑将区域和发育阶段同时作为哑变量并应用似乎不相关法来构建单木生物量模型,可以解决大尺度生物量模型的通用性和不同组分的相容性问题。
近自然经营间伐对黔中马尾松天然次生纯林生长的初期效应
王科, 谭伟, 戚玉娇
2019, 36(5): 886-893. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.006
[摘要](930) [HTML] (208) [PDF](44)
摘要:
以黔中地区2013年实施近自然经营间伐的2个龄级马尾松Pinus massioniana天然次生纯林为研究对象,通过对8个固定样地与8个临时样地(100~400 m2)胸径、树高、材积、蓄积以及林下植被各生长因子的调查,对比近自然经营间伐林分与相应对照林分各生长因子的差异,评价近自然经营间伐实施4 a的初期效果,为建立贵州省森林可持续经营技术体系提供理论参考。结果表明:①间伐增加了马尾松林分大径级林木的株数比例,对照的中龄林和近熟林胸径分别在8~14和10~14 cm的株数比例最大,间伐在12~18和22~26 cm的株数比例最大。②间伐提高了林木胸径与材积的生长量,间伐的平均木、目标树、非目标树胸径与材积生长量均达到对照的1.15倍以上,最高在中龄林目标树中可达对照的1.65倍。③间伐提高了林分蓄积的生长率,间伐林分蓄积的生长量在小于对照林分的情况下,生长率却在中龄林和近熟林中分别比对照林分高出了4.13%和1.03%。④间伐不能有效促进林分树高生长及林下植被生长。树高及林下植被各生长因子在间伐与对照林分中没有表现出显著的差异性(P>0.05)。
高温干旱胁迫对黄薇抗氧化防御系统的影响
顾帆, 季梦成, 顾翠花, 郑钢, 郑绍宇
2019, 36(5): 894-901. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.007
[摘要](1184) [HTML] (204) [PDF](36)
摘要:
黄薇Heimia myrtifolia是具有较高价值的引种植物,但对其引种后的适应性研究仍较缺乏。为了探究黄薇对高温干旱及协同胁迫的响应,采用人工模拟自然状态下干旱(对照、轻度干旱、中度干旱和重度干旱),高温(30,36和42℃)及高温干旱协同胁迫对黄薇叶片抗氧化防御系统的影响。结果显示:干旱胁迫下,过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)质量摩尔浓度显著增加(P < 0.05),脂膜过氧化程度加深,抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环相关酶活性和相关还原物质均呈先上升后下降趋势,在中度胁迫下达到顶峰,与对照相比均显著增加(P < 0.05)。高温胁迫下,抗氧化酶效率和AsA-GSH循环效率均有提高。高温干旱协同胁迫下,黄薇受到的伤害明显大于单一胁迫,超氧化物歧化酶(SOD)和POD显著上升(P < 0.05)并于中度胁迫时达到顶峰,MDA质量摩尔浓度显著增加(P < 0.05),AsA-GSH循环效率均有提高但在中度胁迫下开始下降,脂膜过氧化随着胁迫加深显著加剧,重度胁迫下已无法维持正常生长。黄薇在高温干旱胁迫下可以通过调节抗氧化酶系统和AsA-GSH循环共同清除氧化物质,提高抗胁迫能力,维持正常生长发育。
覆土控鞭栽培对高节竹鞭根养分和抗性生理特征的影响
时俊帅, 章超, 陈双林, 谷瑞, 郭子武
2019, 36(5): 902-907. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.008
[摘要](1241) [HTML] (186) [PDF](28)
摘要:
为探明覆土控鞭栽培对高节竹Phyllostachys prominens鞭根养分和抗性生理特征的影响,测定了不同覆土厚度[0(ck),10,30,50 cm]高节竹2年生竹鞭的细根养分含量和抗性生理指标。结果表明:与ck比较,覆土厚度30 cm及以下的覆土控鞭栽培对高节竹鞭根的氮、可溶性蛋白质、可溶性糖质量分数,丙二醛质量摩尔浓度,氮碳比,根系活力及超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性有显著影响(P < 0.05),但对鞭根碳、磷质量分数,碳磷比,氮磷比,相对电导率影响并不显著(P>0.05)。其中,随覆土厚度的增大,高节竹鞭根氮质量分数、丙二醛质量摩尔浓度、可溶性蛋白质质量分数、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性及氮碳比呈先减小后增大的趋势,可溶性糖质量分数和根系活力呈先增大后减小的趋势。表明适当厚度的覆土(10和30 cm)可在一定程度上改善高节竹鞭根的生长环境条件(水分、温度等),对高节竹生长有促进作用,但覆土厚度过大(50 cm),对鞭根生长会产生负面影响。综合竹笋品质、经济效益及竹林可持续经营能力等分析,高节竹覆土控鞭栽培适宜的覆土厚度为30 cm。
氮素形态对喜树叶片生长、叶绿素荧光参数及叶绿体相关基因表达的影响
卞赛男, 常鹏杰, 王宁杭, 刘志高, 张明如, 吴家胜, 申亚梅, 王小德
2019, 36(5): 908-916. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.009
[摘要](1260) [HTML] (240) [PDF](34)
摘要:
为探究适于喜树Camptotheca acuminata生长的最佳氮素水平和氮素形态,采用盆栽法,以2年生喜树实生苗为材料,以分析纯硫酸铵[(NH42SO4]、硝酸钾(KNO3)为氮肥,设置对照(ck)、铵态氮(NH4+-N)[T1(2.5 g·株-1)、T2(5.0 g·株-1)、T3(7.5 g·株-1)、T4(10.0 g·株-1)]和硝态氮(NO3--N)[W1(2.5 g·株-1)、W2(5.0 g·株-1)、W3(7.5 g·株-1),W4(10.0 g·株-1)]处理,研究不同水平铵态氮和硝态氮施肥对喜树生长生理特性、叶绿素荧光参数及光系统Ⅱ核心复合体叶绿体相关基因(psbApsbBpsbCRbcL)表达的影响。结果表明:从整个生育期看,与ck相比,合理增施(T1~T3,W1~W3)铵态氮和硝态氮显著促进了喜树的生长发育、叶绿素合成、叶绿素荧光特性及叶绿体相关基因的表达(P < 0.05)。本试验条件下,T3和W3施肥处理效果最佳(P < 0.05),且W3优于T3P < 0.05),认为喜树属于喜硝植物;高氮T4和W4处理下处理后期(处理60~105 d),喜树叶片受到明显的光抑制(P < 0.05),表明高氮不利于植物光合特性的提高。适当增加铵态氮和硝态氮可以显著促进喜树的生长和光合效率;喜树在7.5 g·株-1的铵态氮和硝态氮施氮量下生长效果最佳。
毛竹Phyllostachys edulis retrotransposon 7(PHRE7)转座子的克隆与鉴定
蒋政勤, 周明兵, 郑浩, 季航, 徐芷馨
2019, 36(5): 917-927. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.010
[摘要](1034) [HTML] (248) [PDF](22)
摘要:
长末端重复序列(LTR)反转录转座子广泛存在于植物基因组中,本质是一段可移动的脱氧核糖核酸(DNA)序列。大多数LTR反转录转座子在外界环境变化下能够被激活转录,对环境变化做出响应。为研究毛竹基因组中的LTR反转录转座子的转录活性及在非生物环境胁迫下表达量的具体变化,克隆和鉴定了1个毛竹Phyllostachys edulis反转录转座子PHRE7。该转座子全长为6 073 bp,属于Ty1-copia家族中的Tork分支,LTR序列相似性为96.7%,插入时间为126.923万a前。对毛竹实生苗分别进行辐照(30,50,70 Gy),甲基化抑制剂(50,100,150 μmol·L-1),高温(42℃),低温(4℃),高盐(0.1,0.2,0.3 mol·L-1)等5种不同胁迫处理,通过定量荧光聚合酶链式反应(PCR)检测,PHRE7在INT,RT和RH等3个结构域中的表达量仅在辐照及0.2~0.3 mol·L-1高盐处理下随处理强度的上升而下降,其余所有处理(甲基化抑制剂、高温、低温、高盐0.1~0.2 mol·L-1)的表达量都随处理强度呈上升趋势。这些结果表明:PHRE7转座子是一个具有转录活性的LTR反转录转座子,且外界非生物环境胁迫对其表达模式有较大影响,表明PHRE7转座子能够响应外界环境变化。
不同光周期和温度处理下桂花内参基因的筛选
王千千, 蒋琦妮, 付建新, 董彬, 赵宏波
2019, 36(5): 928-934. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.011
[摘要](1014) [HTML] (310) [PDF](25)
摘要:
光周期和温度处理能够影响桂花Osmanthus fragrans的基因表达水平和花芽分化过程,通过实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)分析基因表达已成为研究这些过程机制的重要手段,而筛选出适合光周期和温度处理的内参基因在研究桂花分子机制中尤为重要。为了得到不同光周期和温度处理下桂花中稳定的内参基因,以桂花品种‘佛顶珠’O.fragrans‘Foding Zhu’当年生枝条的第2或第3对幼叶为材料,以OfACTOfEF1α,OfIDHOfRAN1,OfTUBOfUBC2和Of18S等7个基因作为候选内参基因,利用geNorm,NormFinder和BestKeeper 3个软件对候选内参基因的表达稳定性进行比较分析;以昼夜节律相关基因GIGANTEAGI)对筛选出的最佳内参基因进行验证。结果表明:在不同处理条件下,桂花叶片中OfRAN1和OfIDH为最佳内参基因,Of18S的稳定性最差(geNorm分析结果显示OfRAN1和OfIDH的稳定值为0.347,而Of18S的稳定值为0.601;NormFinder显示OfRAN1和OfIDH的稳定值为0.135和0.206,而Of18S为0.474;BestKeeper显示OfRAN1的稳定值为0.80,OfIDH为0.133,而Of18S为0.474);GI基因的相对表达水平分析表明(昼夜节律基因GI的表达模式为在白天累积并在夜间下降),在7个内参基因及OfRAN1和OfIDH的基因组合中,使用OfRAN1和OfIDH的内参基因组合可获得GI基因更为精确的基因表达结果。综上所述,OfRAN1和OfIDH内参基因组合是桂花在不同光周期和温度处理下最佳内参基因组合。这为桂花分子机制研究奠定基础。
景宁木兰热胁迫下实时荧光定量PCR内参基因的筛选
王倩颖, 常鹏杰, 申亚梅, 张超, 董彬, 时宝柱
2019, 36(5): 935-942. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.012
[摘要](904) [HTML] (224) [PDF](18)
摘要:
高温对景宁木兰Magnolia sinostellata生长产生严重影响。通过筛选景宁木兰热胁迫下稳定表达的内参基因,可以为景宁木兰在高温条件下基因表达研究提供准确数据,达到对目的基因进行准确量化的目的。以热胁迫下景宁木兰1年生实生苗的根、茎、叶组织为材料,从转录组数据库中选取13个管家基因ACTIN-7(肌动蛋白基因-7),CYP(亲环蛋白基因),EF-1α(延伸因子-1α蛋白基因),GAPDH(甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因),GTB(GTP结合蛋白基因),NACNAC域蛋白基因),NADP(异柠檬酸脱氢酶基因),TEF(翻译延伸因子基因),UBC(泛素化酶基因),UBQ(多聚泛素蛋白基因),α-TUB(α微管蛋白基因),β-TUB(β微管蛋白基因)和18S(18S核糖体RNA),通过Primer 5.0进行引物设计,琼脂糖电泳和溶解曲线分析验证引物特异性;利用实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)技术和geNorm,NormFinder和BestKeeper等3个内参分析软件研究候选内参基因在热胁迫下不同组织中的表达稳定性,并通过CSLD3和KOR 2个目的基因的表达分析验证其可靠性。13个内参基因的电泳结果均显示单一条带,溶解曲线也均显示单一峰,证明引物特异性良好;13对引物的扩增效率均在100%左右;内参软件综合分析得到,UBCEF-1α和ACTIN-7是景宁木兰在热胁迫下较为稳定的内参基因,以3个单独的内参基因以及内参组合(EF-1α和ACTIN-7)为参照对CSLD3和KOR的表达模式进行校准,也显示了一致的表达水平。通过qRT-PCR技术和内参软件分析,UBCEF-1α和ACTIN-7等3个内参基因在景宁木兰热胁迫下不同组织中稳定性较高,CSLD3和KOR等2个目的基因的表达也证实了其可靠性。因此,UBCEF-1α和ACTIN-7可以作为景宁木兰热胁迫下稳定表达的内参基因。
‘无子瓯柑’CHS基因家族的克隆和表达分析
俞狄虎, 张迟, 柯甫志, 敬露阳, 顾雪娇, 吴宝玉, 张敏
2019, 36(5): 943-949. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.013
[摘要](1399) [HTML] (273) [PDF](25)
摘要:
为研究查尔酮合成酶基因(CHS)家族在‘无子瓯柑’Citrus suavissima‘Seedless’雄性不育发生过程中的作用,以克里曼丁橘Citrus clementina基因组数据库为参照,在‘无子瓯柑’和瓯柑Citrus suavissima的转录组和蛋白质组测序结果中筛选出4个CHS同源差异表达基因,并对其克隆和表达量分析,对克里曼丁橘CHS基因家族成员进行生物信息学分析。结果表明:‘无子瓯柑’和瓯柑CHS基因编码区核苷酸序列相似度达98%以上。小孢子母细胞发育各时期CHS基因表达量在瓯柑和‘无子瓯柑’间差异显著。与瓯柑相比,‘无子瓯柑’小孢子母细胞时期Ciclev10005133mCiclev10030093mCiclev10015535m的表达量显著下调;减数分裂时期Ciclev10005133mCiclev10001405mCiclev10015535m的表达量显著下调;四分体时期Ciclev10001405mCiclev10030093m的表达量显著减少。在花粉粒成熟时期的花蕾中,Ciclev10001405mCiclev10005133m在花药中特异性表达。CHS同源基因在花药不同时期中的差异表达可能是‘无子瓯柑’花药发育异常的重要原因,并最终导致‘无子瓯柑’雄性不育。
水稻冠层叶片SPAD数值变化特征及氮素营养诊断
俞敏祎, 余凯凯, 费聪, 柯威宇, 吴业飞, 张镇子, 包泽航, 林海琛, 李飞飞, 陈国林, 吕尊富
2019, 36(5): 950-956. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.014
[摘要](794) [HTML] (196) [PDF](14)
摘要:
建立水稻Oryza sativa氮营养诊断模型,实时反映水稻植株氮素营养状况,对水稻田间管理至关重要。于2015年在浙江省德清市开展田间试验,选择‘甬优538’‘Yongyou 538’和‘秀水134’‘Xiushui 134’作为代表品种,设置5个施氮水平0(N0),70.0(N1),140.0(N2),210.0(N3),280.0(N4)kg·hm-2,通过研究不同施氮水平下2个水稻品种冠层叶片作物分析仪器开发值(SPAD)变化规律,探究5个不同施氮水平下植株氮质量分数的变化趋势,并利用归一化SPAD指数(INDSPAD14)估算植株氮质量分数。结果表明:顶4叶相较其他叶片更能指示水稻植株氮质量分数,归一化SPAD指数与N0~N4所有不同施氮量组别之间冠层叶片氮质量分数呈显著正相关(P < 0.05),‘甬优358’水稻品种决定系数为0.69~0.96,‘秀水134’品种决定系数为0.64~0.94。该指数可以对水稻冠层叶片氮质量分数快速估测。
乌海市几种灌木与土壤养分聚集的关系
谭锦, 杨建英, 侯健
2019, 36(5): 957-964. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.015
[摘要](2226) [HTML] (290) [PDF](15)
摘要:
植被与土壤资源的空间格局关系可以为植被恢复提供重要信息,对内蒙古乌海市周边地区的不同灌木与不同土壤养分(全氮、全磷、有机质)的空间聚集关系进行研究。在乌海市周边选取9个包含锦鸡儿属Caragana灌木或沙蒿Artemisia desertorum的植被群,在尺度为5 m×5 m样方中建立坐标系,记录每株灌木坐标点,并从坐标原点在样方范围内沿4个方向隔100 cm采集1份土样,测定土样中全氮、全磷和有机质质量分数,将灌木坐标点和每种养分质量分数前20%的土样坐标点代入点格局模型进行分析。结果表明:在草原化荒漠区域,狭叶锦鸡儿Caragana stenophyllar=250 cm),锦鸡儿Caragana sinicar=230 cm)和柠条锦鸡儿Caragana korshinskiir=150 cm)与全氮的关联尺度相对于沙蒿(r=100 cm或r=75 cm)较大;与全磷存在聚集关系的仅有草原化荒漠区域的锦鸡儿(r=50 cm);在荒漠草原毛刺锦鸡儿Caragana tibeticar=45 cm)与有机质存在聚集关系;而沙蒿在荒漠草原(r=190 cm)或草原化荒漠(r=200 cm)均能聚集有机质。将点格局模型运用到灌木与土壤养分的空间关系分析中,得到的关联尺度一定程度可以反映灌木的根冠范围,揭示灌木与土壤养分的空间格局关系。
云南省县域尺度的石漠化分布与区划
刘鹏, 王妍, 刘宗滨, 郭玉静, 张紫霞, 李乡旺, 杨波
2019, 36(5): 965-973. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.016
[摘要](1813) [HTML] (446) [PDF](26)
摘要:
云南地处中国西南石漠化中心地区,从石漠化的影响因素展开全省石漠化分区的定量分析研究对促进石漠化治理及生态环境保护和可持续发展具有深远意义。运用主导因素法和叠置法,依据地形、气候条件、地带性土壤、植被等综合因素对云南65个石漠化县域进行区划。将云南省65个石漠化县域分为7个区域10个亚区19个小区,7个区域分别为北热带低山河谷盆地石漠化区、南亚热带中低山河谷盆地石漠化区、中亚热带高原山地石漠化区、北亚热带高中山石漠化区、暖温带高中山石漠化区、青藏高原东南缘高原温带石漠化区和金沙江燥热河谷石漠化区。本研究提出的云南省石漠化区域划分新体系,是从粗放的宏观区划向精细区划迈进的创新成果,这一区划成果使石漠化地区综合治理技术设计更具有可操作性。
高温快速热压处理对毛竹材物理力学性能的影响
莫珏, 马中青, 聂玉静, 马灵飞
2019, 36(5): 974-980. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.017
[摘要](818) [HTML] (238) [PDF](18)
摘要:
选取4~6年生的毛竹Phyllostachys edulis材为原料,采用热压机对毛竹材进行高温快速热压处理,研究不同热处理温度(225,250,275,300,325,350和375℃)下竹材物理力学性能的变化。结果表明:随着热处理温度的升高,竹材平衡含水率和气干密度明显下降(P < 0.05),与未处理材相比分别降低了34.39%~53.95%和7.89%~13.04%。相同热处理温度下,弦向干缩率的变化率>体积干缩率的变化率>径向干缩率的变化率;当温度达到375℃时,弦向全干干缩率下降了86.81%,径向全干干缩率下降了83.60%,体积全干干缩率下降了83.95%,达各向的最大值。热处理温度升高,竹材顺纹抗压强度、抗弯强度和抗弯弹性模量均先增加后减少,其中,顺纹抗压强度在375℃时达最小值(63.78 MPa);抗弯强度在250℃时达最大值(151.00 MPa),在375℃条件下达最小值(61.85 MPa);抗弯弹性模量在300℃时达最大值(10 487.44 MPa),在375℃时达最小值(7 071.14 MPa)。认为竹材接触式快速热处理工艺提升了竹材尺寸稳定性和力学性能。
烘焙预处理对方竹热解产物特性的影响
张雨, 徐佳佳, 马中青, 王浚浩, 李文珠, 张文标
2019, 36(5): 981-989. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.018
[摘要](1043) [HTML] (265) [PDF](19)
摘要:
以小径级竹材方竹Chimonobambusa quadrangularis为研究对象,采用程序控温管式炉、热重红外联用仪(TG-FTIR)和快速热解-气质联用仪(Py-GC/MS)等开展方竹烘焙与热解试验,探究烘焙温度(210,240,270和300℃)对热解(550℃)过程中气、固、液三态产物特性的影响,分析方竹烘焙后固体产物热解机制。结果表明:随烘焙温度升高,固体产物中碳元素及固定碳相对含量显著提高,氧元素及挥发分相对含量明显降低,氧碳比由0.72减小到0.53,热值由18.32 MJ·kg-1增加到21.65 MJ·kg-1,竹材能量密度显著提高。热解气体产物主要有二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)和氢气(H2),其中CO2产量最大;随烘焙程度加深,CO2,CO,H2O,CH4产量均减小,H2增加。热解液体产物主要有酸类、酚类、呋喃类、酮类和醛类等,其中酸类、酚类以及呋喃类相对含量较高,分别为12.69%,34.72%和29.80%,酮类及醛类相对含量较少,分别为9.32%和11.87%;随烘焙温度升高,酸类、醛类及呋喃类相对含量逐渐降低,酚类及酮类逐渐增加。
乌海市生态环境评价及驱动因子分析
赵勋刚, 胡雨村, 王文辉, 胡云卿
2019, 36(5): 990-998. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.019
[摘要](2083) [HTML] (230) [PDF](26)
摘要:
中国西部作为主要的矿产生产基地,拥有丰富的矿产资源,但由于多年无节制的开采使当地生态环境发生巨大变化,因此深入了解中国西部生态环境变化及驱动因子具有重要的现实意义。以内蒙古乌海市为研究对象,选取坡度、坡向、曲率、地形起伏度、高程、植被覆盖度、到水源的距离、到道路的距离、人口数目、工业总产值、居民人均可支配收入等11个因子,应用层次分析法(AHP)构建生态环境敏感性评价模型分析乌海市生态变化,并结合地理探测器分析影响乌海市生态环境变化的主要影响因子。结果表明:乌海市生态环境经历了初期的生态环境良好-生态破坏-生态修复的过程,不同过程中生态环境的空间分区存在明显差异,虽然整体生态环境有所改善,但改善程度较小。截至2016年海勃湾和乌达区的生态环境得到修复,但修复面积仅为46.790和0.212 km2,分别占分区比例的9.0%和0.1%。乌海市生态环境变化是自然和人为因子共同作用的结果,其中到水源的距离(q=0.782,P < 0.05)、人口数量(q=0.708,P < 0.05)、工业总产值(q=0.499,P < 0.05)、全体居民人均可支配收入(q=0.490,P < 0.05)等是最主要的驱动因子。在今后的生态修复工作中要加大对上述因子的调控,以达到最佳的治理效果。
城市土地集约利用与生态文明建设的耦合关系
朱乾隆, 刘鹏凌, 栾敬东, 杨乃琦
2019, 36(5): 999-1005. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.020
[摘要](1222) [HTML] (201) [PDF](14)
摘要:
城市土地集约利用与生态文明建设存在交互耦合关系,评价二者的耦合协调程度对提高城市土地利用效率、促进城市可持续发展具有重要意义。以五大国家级城市群(长江三角洲、珠江三角洲、京津冀、长江中游和成渝城市群)为研究对象,利用加权TOPSIS模型分别评价2007-2016年土地集约利用与生态文明建设子系统综合评分,在此基础上,借助耦合协调度模型测算两者耦合协调度及演变。结果发现:2007-2016年五大城市群城市土地集约利用与生态文明建设综合评分均呈上升趋势,城市群间差别较小;二者耦合协调度由中度失调向基本协调转变,整体达到基本协调水平,城市群耦合协调度均值从大到小依次为珠江三角洲城市群、长江三角洲城市群、京津冀城市群、长江中游城市群、成渝城市群。可见,进一步加强土地资源管理、深化城市生态环境综合治理,可以促进城市群土地集约利用与生态文明建设良好协调发展,推动建设资源节约型、环境友好型社会。
水稻规模农户生产环节对机械化服务外包的选择
彭杨贺, 潘伟光, 李林
2019, 36(5): 1006-1011. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.021
[摘要](1415) [HTML] (202) [PDF](23)
摘要:
以浙江省3个县的148个样本农户调查数据为基础,通过构建多元线性回归模型对影响农户生产环节选择外包机械化服务的因素进行实证分析。结果表明:随水稻Oryza sativa栽培面积增加,生产环节中农户接受社会化服务概率先增大后减少,呈"倒U"型,存在明显的规模经济效应;户主年龄对接受机械化服务程度有显著的正向影响;农机手的经历、家庭拥有农机数量以及土地破碎化等因素对接受机械化服务有显著负向影响。在此基础上提出培育多种服务主体、鼓励土地整理、为机械化外包服务提供良好发展环境等政策建议。
公众气候变化认知对环保支付意愿及减排行为的影响
邵慧婷, 罗佳凤, 费喜敏
2019, 36(5): 1012-1018. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.022
[摘要](1235) [HTML] (409) [PDF](20)
摘要:
基于2010年中国综合性社会调查(CGSS)数据,对公众的气候变化认知、环保支付意愿与减排行为进行统计分析和交叉统计分析,并利用Ologit模型,对气候变化认知对公众环保支付意愿与减排行为产生的影响进行回归分析。统计分析发现:目前居民总体环保支付意愿与减排水平不高,同时环保支付意愿高于减排行为意愿,说明为了保护环境,公众更愿意在经济上承受一定损失,而不愿意采取给生活不便的环保行为。通过回归分析发现:气候变化认知对环保支付意愿和减排行为均有显著的正向影响;气候变化认知对环保支付意愿的影响比对减排行为的影响更显著。此外,收入、宗教信仰和地区特征显著影响公众环保支付意愿;年龄、受教育水平、媒体使用程度、城乡居住地和东中西部的地区变量对公众减排行为有显著影响。根据这些研究结论,提出要通过利用现代信息传递方式、利用各种机会加强宣传来提高公众环境认知水平,并通过财税、信贷和补贴等方式调节公众的行为选择等建议。
文献综述
植物入侵对土壤微生物的影响
彭鑫怡, 李永春, 王秀玲, 李永夫, 陈志豪, 徐秋芳
2019, 36(5): 1019-1027. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.023
[摘要](1580) [HTML] (410) [PDF](69)
摘要:
入侵植物通过影响入侵地土壤微生物生物量、微生物群落多样性及功能菌群等造成环境威胁,危害生态、经济和社会安全。植物入侵已成为全球性问题,也是当前的研究热点之一。综述了国内外植物入侵影响土壤微生物的研究进展,总结了毛竹Phyllostachys edulis入侵天然阔叶林影响土壤微生物特征的生物学机制。研究发现:入侵植物会提高入侵地土壤微生物生物量,增加土壤微生物多样性,为入侵创造有利土壤环境;入侵植物通过改变土壤微生物功能类群进而改变养分循环和其他环境条件,最终实现入侵。加强植物入侵对土壤微生物影响及其驱动的养分循环研究,阐明"植物-土壤"反馈机制,有助于预防和控制植物入侵。
杂草稻生物学特性、发生与防控研究进展
王蓓, 何雨, 吴蓉, 沈亚芳, 王洋, 赵光武
2019, 36(5): 1028-1036. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.024
[摘要](1744) [HTML] (361) [PDF](47)
摘要:
杂草稻Oryza sativa f.spontanea是一种伴生性的稻田恶性杂草,和栽培稻Oryza sativa同属禾本科Poaceae稻属Oryza,具有生长势强、易脱粒、休眠性强、耐逆等特性;其起源主要是由栽培稻品种去驯化而成。杂草稻的发生严重影响栽培稻产量,降低稻米品质,影响稻种纯度,且难以防除。中国杂草稻发生分布不均,在广东、辽宁、宁夏、江苏、江西、黑龙江、安徽、山东、浙江等地均有发生,且发生程度不同。其发生原因主要有农机跨区作业、栽培技术改变、选择性除草剂缺乏等。目前常采用人工拔除,调整栽培方式(套播、直播转变为移栽、机插),实施水旱轮作,施用丙草胺类除草剂等方式防除,但尚未有非常有效的防控措施。此外,由于杂草稻的变异类型丰富,其遗传背景又与栽培稻相似,因此可作为栽培稻改良的重要种质资源。
研究简报
不同群体文冠果种实性状变异特征
张毅, 敖妍, 刘觉非, 赵磊磊, 由海德
2019, 36(5): 1037-1043. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.025
[摘要](897) [HTML] (185) [PDF](22)
摘要:
从中国文冠果Xanthoceras sorbifolium主要分布区,选取7个群体共1 044个单株进行种实采集,每株树采用四分法选取20个果实、50粒种子,对12个种实性状进行观测。采用方差分析、相关性分析、聚类分析等方法,探讨文冠果群体间、群体内种实性状变异规律。结果显示:①群体间种实性状差异均极显著(P < 0.01),单位投影面积种子产量(CV=46.39%),结果数(CV=45.32%)等产量性状的变异系数较大。果形指数(CV=8.84%),种子横径(CV=11.50%)等种实形态性状的变异系数较小。②文冠果种实性状在群体间(表型分化系数为67.86%)和群体内变异(表型分化系数为32.14%)都较为丰富,且种实性状在群体间的变异大于群体内变异。③单位投影面积种子产量与果质量(r=0.786),结果数(r=0.782)和每果种子数(r=0.688)极显著正相关;种子含油量与每果种子数(r=0.765),种子横径(r=0.662),果实横径(r=0.627)和果实纵径(r=0.541)极显著正相关。④UPGMA聚类将7个群体分为3类。研究结果表明:朱代沟(ZDG)群体的单位投影面积种子产量(平均0.13 kg·m-2),每果种子数(平均17.6粒),结果数(平均77.7个)和果质量(平均3.67 kg)等产量性状均优于其他群体,可作为高产型种质资源收集的重点群体;坤都(KD)和承德(CD)群体种子含油量(平均0.35 g·g-1)高于其他群体,可作为高油型种质资源收集的重点群体。
不同家系马尾松容器苗对基质配比及控释肥的响应
张东北, 王秀花, 周生财, 吴小林, 楚秀丽, 周志春
2019, 36(5): 1044-1050. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.05.026
[摘要](802) [HTML] (161) [PDF](16)
摘要:
基质配比及养分状况是容器苗培育的关键因子,不同家系容器苗对基质环境条件的响应亦不同。以马尾松Pinus massoniana不同家系苗为对象,开展基质泥炭和谷壳配比及控释肥加载量的析因试验,分析不同基质条件下马尾松家系容器苗生长及氮、磷吸收利用,探明其优质容器苗培育的基质配比和控释肥加载量。结果表明:单因素层面,基质配比对3个家系(32,35和36号)容器苗无显著影响,而控释肥加载量对各家系容器苗影响显著;双因素分析显示,不同家系容器苗对基质配比和控释肥加载量的交互作用响应不同,32号家系的双因素交互效应显著,以泥炭与谷壳体积比为5:5,控释肥加载量为3.5 kg·m-3组合处理的容器苗生长及氮、磷养分吸收利用均较好;而35和36号家系的双因素互作效应均不显著,仅对控释肥加载量表现出明显响应,分别以2.5和3.5 kg·m-3效果较优。经家系与控释肥双因素及容器苗各指标相关分析可知,苗期控释肥效应较家系明显。因此,容器苗培育不仅要注重苗高等表型指标达到出圃要求,还应严格掌控基质养分水平以确保苗木养分吸收利用;不同来源的容器苗育苗应结合其生长需求分别对待。