盐度对滨海湿地盐地碱蓬生理指标和反射光谱的响应分析

为探讨盐度对碱蓬生理指标和反射光谱的响应,以滨海湿地盐地碱蓬(Suaedasalsa)为研究对象,采用自然光照盆栽试验方法研究8种盐度(0(对照,CK)、5、10、15、20、25、30和35)对碱蓬幼苗的生理指标(株高、鲜质量、干质量、叶绿素含量、可溶性总糖和蛋白质质量比)和反射光谱的响应。研究结果表明:盐度对碱蓬植株生理指标存在显著响应,低中盐度(0～25)对植株生长有促进作用,而高盐度(30～35)对植株生长起到抑制作用;25盐度下,碱蓬株高、鲜质量、干质量、叶片叶绿素含量、可溶性总糖质量比均高于其他盐度和对照组;不同盐度处理下的碱蓬植株蛋白质质量比均高于对照组;盐度对碱蓬反射光谱存在明显响应,碱蓬在绿光和近红外波段的反射率随着盐度的增加而逐渐减小;通过相关分析判断出碱蓬株高、鲜质量、干质量、叶绿素含量、可溶性总糖和蛋白质质量比的诊断波段,分别是547、555、548、556、546和2 300 nm。碱蓬高光谱特征指数MTCI、MNDVI1、DCNI、TCARI/OSAVI和R546在不同盐度下存在明显差异,可作为盐分胁迫的高光谱响应诊断指标。分析盐度对碱蓬生理指标和反射光谱的响应,可为深入研究碱蓬对退化滨海湿地生态修复具有重要参考意义。     

滨海湿地典型耐盐植物盐地碱蓬的HPLC化学指纹图谱

建立药用耐盐植物盐地碱蓬(Suaeda salsa)的HPLC指纹图谱。运用DAD-Agilent 1100高效液相色谱仪,色谱条件:Agilent Zorbax XDB C18柱(4.6 mm×250 mm;5.0μm)色谱柱,1.0 mL.min-1流速,320 nm检测波长,360 nm参比波长,10μL进样量,30℃柱温,乙腈(A)-0.1%磷酸水(B)梯度洗脱。建立了盐地碱蓬的HPLC指纹图谱,包含16个共有峰,指纹图谱特征明显,化学信息完整。方法的系统适应性测定结果符合指纹图谱的技术规范。结论:首次建立的盐地碱蓬HPLC参考指纹图谱可用于盐地碱蓬的快速真伪鉴别。     

海滨湿地碱蓬地上鲜生物量高光谱估算研究

为促进海滨湿地生态系统的健康可持续发展,以海滨湿地碱蓬为研究对象,利用便携式地物光谱仪测量碱蓬的反射光谱,应用称重法测定碱蓬的地上鲜生物量,定量分析碱蓬地上鲜生物量与其反射光谱变换形式之间的相关性,并应用线性或非线性模拟法构建海滨湿地碱蓬生物量估算模型。研究结果表明:碱蓬地上鲜生物量与变量(R800–R635)/(R800+R635)之间的相关性最大,以该变量构建的碱蓬生物量线性回归模型精度最高。该研究为海滨湿地脆弱生态定量遥感监测提供技术支撑。     

种植盐地碱蓬修复滨海盐渍土效果的研究

利用盐生植物——盐地碱蓬进行天津河口滨海盐碱地的生物修复。通过比较种植盐地碱蓬土壤和对照土壤的电导率、有机质和微生物数量的差异等研究了其修复效果。结果表明，种植区碱蓬根际土壤的电导率与对照土壤相比下降了13％；有机质和总氮与对照土壤相比分别增加43％和18％；根际土壤的微生物数量明显增加，放线菌和真菌分别比对照增加了5倍和16倍。根际微生物优势种群的盐耐受性结果显示，部分根际土壤的优势种群的盐耐受性明显下降，耐盐性较低的微生物种群已成为优势种群。以上结果表明，种植盐地碱蓬对改善滨海盐碱地的生态有明显的效果。     

盐地碱蓬生长生理指标和冠层光谱对水盐胁迫的响应

探讨盐碱植物生长、生理和冠层光谱特性对水盐胁迫的响应机理对研究滨海湿地植物适应性、碱蓬滩生态系统健康评价、退化湿地生态修复等具有重要意义。本文通过盆栽水盐胁迫试验,利用双因素方差分析法指示盐地碱蓬幼苗的株高、分枝数、生物量、叶绿素含量、可溶性糖含量和冠层光谱对水盐胁迫的响应。结果显示：(1)分枝数、地上鲜重、地下鲜重和地上干重对水盐胁迫有显著响应,其中地下鲜重对水盐胁迫响应最显著(P<0.001)。(2)株高、叶绿素含量和可溶性糖含量分别对淹水胁迫和盐胁迫响应极显著(P<0.001),但对水盐交互胁迫响应不明显。(3)基于水吸收带的差值植被指数对水盐胁迫的响应最显著(P<0.001)。(4)新构建的10个植被指数对水盐胁迫有显著响应;已有植被指数、RVI对淹水胁迫有显著响应,而已有植被指数DVI、TGI对盐胁迫有显著响应。研究获得了对水盐胁迫下响应显著的生长生理指标和植被指数,对进一步理解盐地碱蓬极端生境下的适应性具有科学价值,但未确定适宜盐地碱蓬生长的最佳水盐条件。     

模拟升温对滨海湿地盐地碱蓬生物量及其枯落物分解影响的研究

为了研究滩涂湿地植物枯落物分解状况与温度的响应关系,基于系统动力学的原理,采用STELLA软件构建了盐地碱蓬(Suaedasalsa)种群生长与分解模型,对比了盐地碱蓬生物量与枯落物生物量的年变化过程,并解析了不同温度(原始温度、升温2.5℃、5℃)与植物枯落物分解状况的关系。模型结果表明,盐地碱蓬生物量与枯落物生物量年变化过程有显著差异,地上和地下生物量年变化过程为快速增长-稳定不变-快速减少,地上、地下枯落物生物量年变化过程为下降-急速上升-下降;温度升高会导致枯落物生物量增加和分解量降低,从而增加枯落物有机质量,使碳释放量减少。本研究揭示了在全球变暖的大环境下,滨海湿地植物枯落物分解变化情况,有助于深入了解滨海湿地植被在碳源汇过程中的作用。     

低磷胁迫下翅碱蓬生长特性及脂肪酸含量的变化机制

为了研究低磷条件对盘锦滨海湿地优势物种翅碱蓬的影响,本文探究了不同无机磷酸盐浓度处理下翅碱蓬生理指标、光合色素、丙二醛(MDA)及不同组织脂肪酸含量的变化。结果表明,翅碱蓬株高、茎长、茎粗、叶片数量、株重均与施磷浓度呈显著正相关,MDA含量与施磷浓度呈显著负相关(P<0.05)。叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量先降低后升高。低磷条件会影响翅碱蓬根部脂肪酸C18:2n6与C16:0的相互转化;叶片中多不饱和脂肪酸相对含量降低,中长链脂肪酸相对含量升高,茎中脂肪酸则无明显变化。本文分析翅碱蓬植被退化与磷含量的关系为盘锦辽河口湿地修复治理及翅碱蓬保护提供依据。     

盐胁迫对大米草反射光谱和叶绿素浓度的影响

为促进海岸带生态系统的完整性和健康可持续发展,本文以滨海湿地盐沼植被大米草为研究对象,进行不同盐分浓度(10,20,30)胁迫处理,并对比分析不同盐分含量对各个测定期内的大米草叶片反射光谱和叶绿素浓度的影响。结果表明:大米草叶片叶绿素浓度在高盐胁迫下变化最显著,然后依次是中盐胁迫、低盐胁迫。大米草叶片反射光谱在不同的盐分胁迫下,曲线变化主要体现在绿光波段的反射峰和680nm附近的抬升程度;叶绿素浓度越低,抬升越明显。光谱特征参量D725/D702,D715/D702,D725/D722,BmSR,mSR,mND,NDI,DD的变化趋势与叶片叶绿素浓度演变趋势一致;胁迫程度不同,光谱特征参量的变化幅度也不同。该研究可为大田试验条件下探讨滨海湿地盐沼植被盐分胁迫反射光谱响应机理提供理论参考。     

碱蓬（Suaeda salsa）对胶州湾滨海湿地重金属的富集与迁移作用

通过对胶州湾东北部滨海湿地5个采样点生长的碱蓬中10种重金属Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Co、Ni、V、Mo的系统研究,发现碱蓬对Cu,Zn的吸收明显高于其它重金属,这可能与Cu和Zn是植物生长发育必需的微量元素有关,碱蓬体内Cr、Pb、V和Ni的含量也相对较高。碱蓬对Mo的富集效果最为显著,对Cu、Zn、Cd...     

滨海湿地稀疏采样重构高光谱图像分类精度评价

高光谱遥感影像维数高、数据量大、波段之间的相关性强,分类时易出现"Hughes"现象,因此在分类过程中如何有效减小数据处理过程中的计算量,又保证原始数据重要的地物信息不丢失具有重要的意义。压缩感知理论可通过远低于耐奎斯特的采样率和少量观测数据实现信号的精确重构,具有对硬件读写要求低、图像恢复效果好等优势。通过利用基于小波变换的压缩感知算法对黄河口地区的高光谱影像进行图像重构,然后分别采用SVM算法、最大似然法以及神经网络分类法对重构后的影像进行分类,并对分类结果的精度分别从空域和小波域、不同的测量值等维度进行了分析和比较。结果表明:(1)压缩感知理论重构后的影像保留了原始影像的基本信息,保证了分类精度;(2)SVM算法的分类精度最好,空域和小波域的分类精度基本一致;(3)分类精度随测量值的增加先逐渐提高,然后趋于稳定。     

联合光谱和纹理特征的滨海湿地高光谱深度学习分类—以黄河三角洲湿地为例

本文基于CHRIS高光谱遥感影像,发展了一种结合地物光谱特征和多纹理空间特征信息,采用双全链接的8层深度卷积神经网络分类算法对滨海湿地高光谱影像进行遥感地物分类,并在黄河口滨海湿地进行了应用。结果表明：1）基于测试样本数据,联合光谱特征和K-L变换的纹理特征信息,采用DCNN模型方法展现了高的分类精度,精度高达99%;2）利用光谱特征和全纹理特征的精度比仅使用光谱特征和光谱特征联合K-L变换后纹理特征的分类精度低。利用K-L变换后的光谱特征和纹理特征的DCNN分类精度达到99.38%,相比于使用全纹理特征信息的精度提高了4.15%;3）基于验证图像,发展的DCNN分类方法精度优于其他算法,DCNN方法总体分类精度为84.64%,Kappa系数为0.80;4）相比于浅层分类方法,本文发展的DCNN模型分类算法保证了所有地物类型的分类精度更加均衡,保持了主要地物类型的分类精度几乎不变,同时提高了滩涂和农田的精度。基于DCNN模型,潮滩和农田的分类精度分别达到79.26%和56.72%。比其它浅层分类方法提高了2.51%和10.6%。     

环渤海湿地盐地碱蓬对碳、氮、磷吸收通量的研究

主要调查环渤海湿地的盐地碱蓬对碳、氮、磷的吸收通量。调查表明,环渤海湿地的盐地碱蓬面积为7 397 hm2。2009年7月、10月和11月盐地碱蓬总生物量(干重)分别为2.104×104t、2.615×104t和1.523×104t。7月、10月和11月,盐地碱蓬对碳的吸收通量分别为6 577 t、8 538 t和5 713 t;对氮的吸收通量分别为201.2 t、278.6 t、177.7 t;对磷的吸收通量分别为17.00 t、32.40 t、16.60 t;盐地碱蓬对碳、氮、磷的最大吸收通量均为10月。     

基于HJ-1高光谱影像的黄河口芦苇和碱蓬生物量估测模型研究

湿地植被的生物量是湿地生态评价、保护和利用的重要基础数据,遥感技术已经成为湿地生物量高效、准确监测的重要手段。基于2013年9月的HJ-1 高光谱遥感影像,应用准同步现场踏勘数据,通过单变量线性回归和多变量线性回归的方法,针对7种常用的窄波段植被指数和2种红边指数对黄河口芦苇和碱蓬生物量(地上干重)的估测能力进行了评价。结果表明:(1)单光谱指数变量情况下,对于芦苇,选择近红外827 nm波段和红635 nm波段简单植被指数(SRI)和线性插值红边指数(REP_ linear interpolation)取得了最佳的单变量回归结果,决定系数分别达到0.42和0.58;对于碱蓬,选择近红外807 nm波段和红692 nm波段的归一化差值植被指数(NDVI)、SRI和优化的土壤校正植被指数(OSAVI)取得了较好的回归结果,决定系数分别达到0.60,0.59和0.47;(2)多光谱指数变量情况下,以在单变量回归分析中取得较好结果的SRI和REP_ linear interpolation指数为变量,芦苇得到了与其生物量之间决定系数为0.71的高相关性;同时,以NDVI、SRI和OSAVI为变量,与碱蓬生物量的决定系数达到了0.66。     

盐胁迫对不同生境种源盐地碱蓬幼苗生长、光合色素及渗透调节物质的影响

为探讨盐地碱蓬(suaeda salsa)适应不同生境的生理机制,研究了不同盐分处理(0、200和400mmol/L的NaCl;0、200和400mmol/L的KCl)对盐碱地和潮间带生境盐地碱蓬地上部分鲜重、干重、肉质化程度、光合色素及渗透调节物质的影响。结果表明:200mmol/L的NaCl处理使盐地碱蓬的地上部鲜重、干重、肉质化程度显著增加,400mmol/L的NaCl处理和两种浓度的KCl处理均使盐地碱蓬的鲜重、干重、肉质化程度显著降低;NaCl和KCL处理均使碱蓬的叶绿素含量显著降低,但使叶绿素a/b的值显著提高;NaCl和KCl处理使盐地碱蓬有机酸含量呈降低趋势,但使脯氨酸含量显著增加;200mmol/L的NaCl和KCl处理使碱蓬的可溶性糖含量显著增加,而400mmol/L的NaCl和KCl处理则其显著降低;潮间带生境盐地碱蓬的地上部鲜重、干重、肉质化程度、叶绿素a和叶绿素b含量显著低于盐碱地生境;钾盐对盐地碱蓬的胁迫效应显著大于钠盐;盐碱地生境碱蓬对盐分胁迫的响应显著高于潮间带生境。     

基于HJ-1A高光谱的黄河口碱蓬和柽柳盖度反演模型研究

碱蓬和柽柳是黄河口湿地典型的盐生植物类型,是多种保护珍禽的主要栖息地,具有景观尺度较小、分布广且多混生的特点。应用覆盖黄河口北部潮滩的HJ-1A高光谱遥感影像,基于现场测量的端元光谱和从遥感影像中使用顺序最大角凸锥法(SAMCC)自动提取的端元光谱,应用线性光谱分解法(LSU)、正交子空间投影法(OSP)、匹配滤波法(MF)、最小能量约束法(CEM)和自适应一致估计法(ACE)5种不同光谱解混方法进行混合像元光谱解混,对比两种方法得到的端元光谱分别对碱蓬和柽柳盖度的反演能力,并给出相应的反演模型。结果显示:(1)现场测量端元光谱取得了较好的碱蓬和柽柳盖度反演结果,其中应用LSU方法的光谱解混结果与现场测量盖度的决定系数对于碱蓬和柽柳分别达到了0.88和0.95;(2)两种端元获取方式的光谱解混结果中,LSU和OSP方法均获得了较高的相关性,ACE解混方法的相关性都最低;(3)SAMCC方法提取端元光谱对柽柳的分解结果与现场测量盖度的相关性远高于碱蓬。     

黄河三角洲湿地高光谱遥感研究进展

黄河三角洲湿地是我国暖温带最广阔、最完整、最年轻的滨海湿地,是黄河流域生态保护和高质量发展的重要组成部分,具有重要的生态保护和科学研究价值。物种多样、生境复杂、变化剧烈是黄河三角洲湿地的重要特点,高光谱遥感是黄河三角洲湿地生态监测的重要技术手段。本文首先阐述了高光谱遥感在河口湿地开展植被、土壤和水质等基本要素监测方面的优势,之后重点综述了其在黄河三角洲滨海湿地开展植被遥感监测、土壤参数反演和水质参数反演的研究进展,最后基于黄河三角洲湿地生态监测现状,提出了高光谱遥感的未来需求和发展展望。     

滨海湿地是我家——盐城滨海湿地的珍禽异兽

将近20年前，曾有过一首歌感动了大江南北，那首名为《一个真实的故事》的歌，是关于一个女孩儿为了救丹顶鹤而献出了宝贵生命的故事。绝大多数人也许仅仅是被歌曲忧伤的旋律和演唱者清纯的歌声所打动，很少人去在意，这首歌中所唱到的那个女孩儿确有其人。     

光学浅水海草高光谱识别

以三亚湾泰莱藻为例, 对海草光谱特征进行分析。结果表明, 450—780nm是海草光谱主要敏感波段, 其波段内的导数光谱是海草叶面积大小序列辨别的有效依据。一阶导数获得的红边与叶片叶绿素a浓度密切相关。   海草在625nm、675nm 两处出现明显的导数特征峰, 两峰峰值相差较大; 其优势特征峰分布在550nm、700nm、750—780nm。实际应用中, 此特征可作为海草底质分类的识别条件, 与海草覆盖率和光谱特征的关系相结合, 可对大量的遥感数据进行识别, 从而达到大尺度遥感监测海草分布和动态变化的目的。     

盐地碱蓬AGO蛋白基因家族的分离及表达分析

AGO蛋白(Argonature protein)作为RNA诱导沉默复合物的核心元件,在植物的非生物胁迫过程中发挥着重要作用。以前期获得的盐地碱蓬转录组数据为基础,开展了针对盐地碱蓬(Suaeda salsa)AGO蛋白的生物信息学及盐胁迫下的表达规律研究。采用RACE技术克隆2个AGO基因家族成员(SsAGO1、SsAGO16)的cDNA全长序列,并对其蛋白结构、进化关系、表达模式等进行分析。结果表明:盐地碱蓬2类AGO蛋白家族成员基因长度分别为3 212 bp和3 766 bp,编码的蛋白均是一个无跨膜结构域、无信号肽的亲水性蛋白,α-螺旋散布于每个蛋白质的整体结构中;SsAGO1和SsAGO16都含有一个未知的结构域DUF1785,除此之外,SsAGO1还含有PAZ和PIWI两个特征结构域,而SsAGO16仅含有PIWI结构域,SsAGO1和SsAGO16亲缘关系较远,且具有不同的时空表达模式。首次从盐地碱蓬鉴定了AGO蛋白基因并进行了盐胁迫下的表达规律分析,为研究AGO蛋白家族在盐生植物耐盐生理过程中的作用奠定了基础。