塔里木河下游胡杨(Populus euphratica)地上生物量估测

根据塔里木河下游英苏至喀尔达依区段距离河流50～300 m的80个胡杨(Populus euphratica)一级枝生物量实测数据,采用数理统计方法构建胡杨一级枝和树冠生物量估测模型,在精度检验基础上筛选出最佳模型,并对其估测值与实测值进行卡方检验.结果表明:使用以胡杨一级枝条的基部直径(D)和枝条长度(L)派生因子D2L为自变量估测生物量(Sb)的模型Sb=125.546(D2L)0.654最优,使用以冠幅面积(A)为自变量估测树冠生物量(Sc)的模型Sc=0.016A2+2.291A+11.084最优,在离河300 m内,两模型平均估测精度分别为93.75％和87.01％;在离河600～1 500m进行估测时需根据修正因子进行修正,修正后平均估测精度分别为86.04％和84.32％.根据全收获法得到的胡杨树干平均材积密度(748.43 kg·m-3)和样地每木检尺数据,使用树干材积计算式和树冠生物量估测模型,计算胡杨平均标准木的树干和树冠生物量,从而得到样地胡杨地上生物量数据.这一研究将为塔里木河流域胡杨生物量的遥感估测和胡杨林碳汇功能研究提供直接依据.     

腾格里沙漠东南缘4种灌木的生物量预测模型

灌木生物量模型是预测灌木生物量最有效的方法。选择腾格里沙漠南缘荒漠生态系统中常见的4种灌木（驼绒藜(Ceratoides latens)、盐爪爪(Kalidium foliatum)、珍珠猪毛菜(Salsola passerina)、红砂(Reaumuria soongarica)）为研究对象,以株高（H）和冠幅（C）的复合因子灌木体积（V）为自变量,通过回归分析,分别构建了4种灌木和混合物种的叶、新生枝、老龄枝、地上部分、地下部分和整株生物量的预测模型。通过决定系数（R2）、估计值的标准误（SEE）和回归检验显著水平（p＜0.05）筛选出了最优的生物量估测模型。结果显示:4种灌木的生物量模型主要以幂函数W=aVb为最优模型,少数以三次函数W=a+bV+cV2+dV3为最优模型。灌木生物量与V之间呈极显著的相关关系（p＜0.001）,决定系数较高,分别为:叶片（0.775＜R2＜0.866）,新生枝（0.694＜R2＜0.840）,老龄枝（0.819＜R2＜0.916）,地上部（0.832＜R2＜0.917）,地下部分（0.74＜R2＜0.808）,全株（0.811＜R2＜0.912）,说明预测模型可以应用于此4种灌木的生物量估算。不同物种之间及不同器官之间的生物量模型存在差异,在实际使用中,要根据物种来选择相应的模型。生物量模型的建立有助于全面估算荒漠生态系统的生物量,并进一步评估生态系统不同碳库的碳存储量与碳循环。为有效提高荒漠草地碳储量、合理实施生态系统管理和人为干预提供科学依据。     

科尔沁沙地优势固沙灌木的生物量预测模型

灌木生物量预测模型对于快速估算固沙灌木林生产力具有重要作用。以科尔沁沙地3种常见的固沙灌木小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、差不嘎蒿（Artemisia halondendron）、黄柳（Salix gordejevii）为对象,基于对灌木地上、根系和整株生物量及高度、冠幅等的测定,建立3种灌木地上、根系和总生物量的估算模型,通过决定系数（R²）、估计值的标准误（SEE）和回归检验显著水平（P<0.05）筛选最优的生物量预测模型。结果表明：小叶锦鸡儿和黄柳生物量的最佳估算变量为冠幅体积,而差不嘎蒿的最佳预测变量为冠幅面积。幂函数回归模型具有最大的R²和较小的SEE,说明相对生长方程是估算小叶锦鸡儿、黄柳、差不嘎蒿灌木生物量较理想的模型。通过实测值检验,3种灌木幂函数模型预测生物量的预估精度在93%以上,具有较好的预测精度。     

半干旱沙区3种优势固沙灌木生物量分配及其生态学意义

为探究科尔沁沙地3种优势固沙灌木生物量的分配特征,以黄柳（Salix gordejevii）、差不嘎蒿（Artemisia halodendron）和小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）为对象,采用全挖法在个体水平上研究了固沙灌木生物量构件及其占比、R/S（root-shoot ratio）、地上新生生物量占比、地上新生生物量与老枝生物量占比及其与冠幅的相关性和地下-地上生物量关系。结果表明：（1）科尔沁沙地3种优势固沙灌木生物量构件及其占比存在显著性的种间差异（P<0.05）;黄柳的老枝生物量及其占比居于首位,NAB（new aboveground biomass,新枝生物量）/OBA（old branch biomass,老枝生物量）为43.90%;差不嘎蒿的地上生物量占比居于首位,地上新生生物量是老枝生物量的2.43倍;黄柳和差不嘎蒿地下生物量集中分布在浅土层,不存在深根系（根系长度>100 cm）。（2）小叶锦鸡儿地下生物量及其占比和R/S（root/stem）均居于首位;地下生物量在根系长度>30 cm处的生物量占比达到61.61%,深根系（根系长度>100 cm）层地上生物量占比达到22.33%。（3）黄柳和差不嘎蒿的R/S、NAB/AGB（aboveground biomass,地上生物量）和NAB/OBA均与冠幅呈负线性关系,在固沙后期该两种灌木随着冠幅的增大,地上新生部分锐减,生产力下降,植被出现衰退。（4）通过非线性回归拟合得到3种灌木地上（y）-地下（x）生物量异速生长模型为：黄柳y=2.928x ^1.039（R²=0.901,P<0.01）,差不嘎蒿y=32.802x ^0.685（R²=0.469,P<0.01）,小叶锦鸡儿y=1.337x ^0.066（R²=0.833,P<0.01）。     

不同取样单元对干旱区绿洲小麦地上生物量光谱估算模型的影响

为了更好地了解小麦高光谱特征与其地上生物量的关系,采用美国ASD公司手持便携式野外光谱仪（ASD Fieldspec HandHeld）在甘肃河西绿洲进行了小麦高光谱遥感地面观测。运用单变量线性和非线性回归分析方法,以不同绿洲为取样单元,建立4种NDVI-小麦地上生物量（ANPP）的地面光谱模型。研究结果表明,各模型均达到极显著检验水平（小样区:α=0.01,n=20;大样区:α=0.01,n=34）,通过对各个模型进行误差分析,确定基于同一绿洲和不同绿洲单元构建的最优光谱模型均为指数函数模型。其中,张掖绿洲、酒泉绿洲和河西绿洲模型分别为ANPP=0.1567e12.568NDVI(R2=0.8123)、ANPP=0.4082e11.108NDVI(R2=0.8321) 和ANPP=17.255e5.4326NDVI(R2=0.7369)。基于同一绿洲（小样区）构建的小麦光谱生物量预测模型在不同绿洲之间可以通用,但不能用于河西绿洲小麦估产;河西绿洲小麦估产要借助不同绿洲小样区构建的小麦光谱生物量模型进行预测。     

咸水灌溉对塔里木沙漠公路防护林植物生长的影响

通过不同矿化度成水造林实验和对塔里木沙漠公路防护林工程沿线不同矿化度水灌溉林地进行定位调查,选取成活率、株高、冠幅、地径、地上生物量及结实状况等反映造林苗木生长状况的常规指标,分析了不同矿化度成水灌溉对乔木沙拐枣(Calligonum arborescons)、梭梭(Haloxyloammodendron)和多枝柽柳(...     

辽东栎萌生个体的地上生物量及其构件分配与生长参数的关系

选择岷江上游海拔2100-2300m地段的辽东栎萌生株个体69株，测定了每株生长参数（年龄、高度、基径、冠幅）、各器官生物量及地上总生物量，分析了各器官生物量及构件分配与生长参数的相互关系。结果表明，辽东栎萌生株构件分配的大小排序为：茎干〉枝〉皮〉叶：随径级增大。茎干、大枝生物量所占总生物量比例上升，其他器官所占比例减小。辽东栎年龄与高度呈S曲线关系，其他均表现出很好的幂指数函数关系；各构件器官生物量与生长参数大多也呈幂指数函数W=aD^h（D为基径）关系。基径为估测辽东栎萌生株地上各器官生物量及总生物量的最佳因子。     

多枝柽柳和疏叶骆驼刺幼苗生物量分配及根系分布特征

以塔克拉玛干沙漠南缘荒漠-绿洲过渡带上两种主要建群种植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和疏叶骆驼刺(Alhagi.sparsifolia SHAP.)的一年生幼苗为研究对象,采用人工壕沟全根挖掘法,研究同一生境条件下两种植物幼苗在生物量分配、根冠比、根系分布特征对极端干旱环境的适应特征.结果表明:(1)两种植物幼苗生物量分配策略明显不同.多枝柽柳幼苗把更多的生物量分配到地上,其根冠比为0.75;而疏叶骆驼刺幼苗把更多的生物量分配到地下,其根冠比为1.73.(2)两种植物幼苗地上/地下生物量属于典型的幂函数异速生长关系,异速生长模型的相关系数都在0.83以上.(3)两种植物幼苗根系分布各异.多枝柽柳幼苗根系多由垂直的主根和水平扩展的侧根组成,根长在垂直剖面上近似"丰"字形分布;骆驼刺幼苗根系在土壤中呈网状分布,根长在垂直剖面上近"古"字形分布.     

白刺地上生物量关系模型及其与叶面积关系的研究

把白刺地上部分区分为新枝、老枝Ⅰ、老枝Ⅱ和枯枝4种样枝类型,建立了其生物量与枝高、地径的关系模型,研究了总生物量与各器官生物量、叶面积之间的关系。结果指出,新枝总生物量(y)与最大枝高(H_m)、最大地径(D_m)的关系可用方程y=a(D_m²H_m)^b表示,老枝Ⅰ和老枝Ⅱ的总生物量(y)与最大枝高(H_m)的关系可用方程y=aH_m^b表示。枝生物量(y)与白刺总生物量(x)之间的关系可模拟为y=aEXP(-bx^k),叶生物量、叶面积(y)与总生物量(x)关系均可模拟为y=a+b(1-EXP(-kx))。通过研究确立了在乌兰布和沙漠估计和预测白刺地上生物量和叶面积的方法。     

基于无人机的胡杨(Populus euphratica)结构参数获取技术研究

快速准确获取森林结构参数具有重要的科学意义。通过使用大疆精灵4 Pro无人机通过倾斜摄影测量和正射摄影测量方式获取塔里木河下游胡杨林样地的冠层高度模型,提出一种自适应窗口最大值算法来分析处理,获取了研究区胡杨(Populus euphratica)的树高、冠幅和株数等结构参数。最后,使用地面实测数据对以上结构数据进行精度评价。结果表明:(1)自适应窗口最大值算法计算效果优于传统的固定窗口最大值算法。(2)倾斜摄影测量方式获取的树高、冠幅和株数精度均优于正射摄影测量方式。(3)倾斜摄影测量获取的结构数据与实测值比较,树高、冠幅和株数R2分别为0.9002,0.8403和0.9405,均方根误差分别是0.4457、0.6815和4.2500,证明使用消费级无人机可以有效获取单木尺度森林结构参数。     

黄河三角洲柽柳盐沼硫化氢和羰基硫通量特征

利用静态箱—气相色谱法,以黄河三角洲柽柳(Tamaix chinensis)盐沼为研究对象,观测了硫化氢(H2S)和羰基硫(COS)的通量及环境因子的变化。研究结果表明,黄河三角洲柽柳盐沼H2S和COS的通量有明显的日变化和季节变化规律;2014年2~12月观测期间,H2S的通量范围为0.22~6.38μg/(m2·h),平均通量为1.99μg/(m2·h);COS的通量范围为-3.32~1.75μg/(m2·h),平均通量为-0.22μg/(m2·h)。黄河三角洲柽柳盐沼是大气中H2S的源和COS的汇。季节变化对黄河三角洲柽柳盐沼的H2S通量和COS通量影响显著,不仅影响H2S和COS的通量,而且能改变其源/汇功能。H2S通量和COS通量受多种环境因子的影响,其中气温(x)对H2S通量(y)影响最显著,二者可用线性方程y=0.128x-0.302(R2=0.511)表示,没有发现显著影响COS通量的环境因子。     

基于高光谱信息的芦苇和香蒲地上干生物量反演方法研究

植物生物量是反映湿地生态系统功能与健康状况的重要指标,高光谱技术可以为定量监测挺水植物生物量提供快速、无损的数据采集与分析处理方法。利用Field Spec 3野外高光谱辐射仪,获取了北京市门城湖湿地公园内典型挺水植物芦苇(Phragmites australis)和香蒲(Typha angustifolia)的冠层高光谱数据,同步采集了对应区域两种挺水植物的样品,测定了其地上干生物量;分别采用原始光谱、微分光谱、植被指数、归一化和比值光谱指数、"三边"参数、吸收特征参数6种方法,分析了芦苇和香蒲的冠层高光谱数据与其地上干生物量关系的差异,选择与地上干生物量显著相关的高光谱特征参数,利用一元线性回归、逐步多元回归和偏最小二乘回归方法,建立反演模型;利用交叉检验中的3K-CV(Three K-fold Cross Validation)方法,对反演模型的估测精度进行了检验。结果表明,在通过6种光谱分析方法获得的高光谱特征参数中,与芦苇地上干生物量相关系数最大的高光谱特征参数为550~800 nm波段的吸收深度,相关系数为0.847;与香蒲地上干生物量相关系数最大的高光谱特征参数是由680 nm、735 nm两波段构建的归一化光谱指数,相关系数为0.953。从3种回归模型的反演结果来看,偏最小二乘回归模型的反演结果最好,其次是逐步多元回归模型,而一元线性回归模型的反演结果相对较差。3K-CV法的交叉检验结果显示,反演芦苇和香蒲地上干生物量的3种模型都取得了较理想的估测精度,最小估测精度为90.86%,最大为95.23%。利用挺水植物冠层高光谱信息,可以反演其地上干生物量。     

湿地植被地上生物量遥感估算模型研究——以洪河湿地自然保护区为例

以洪河湿地自然保护区的TM图像和29个实测样地生物量数据为数据源,采用单变量线性和非线性回归、多元线性逐步回归及人工神经网络(BP网络、RBF网络)技术,构建了研究区内典型湿地植被(草甸和沼泽)的地上生物量干重和湿重的遥感估算模型,并对比得到最优模型。主要结论有:(1)RBF神经网络模型及多元非线性模型是研究区内湿地植被地上生物量遥感估算的最优模型,生物量干重估算值的平均相对误差为2.795%,生物量湿重估算值的平均相对误差为3.399%。(2)比较2004年8月、2006年8月和2008年8月研究区内草甸和沼泽总生物量可得,总生物量干重呈上升趋势,而总生物量湿重呈下降趋势。(3)研究区内生物量极高值和极低值分布较少,且主要集中于混合像元分布的地方,如岛状林、灌丛的周边地区或是沼泽内含水较多的地区。     

胶州湾滨海盐沼芦苇地上部生长动态及EVI分析（英文）

在胶州湾滨海盐沼设置3条样带,分时段采集芦苇样品,分株测定芦苇的形态学参数、干湿重,结合遥感数据,通过EVI回归模型对胶州湾滨海盐沼芦苇地上部生长动态及生物量分配进行了研究,为胶州湾滨海盐沼及其他湿地生物地球化学循环提供基础数据支撑。结果表明,整个生长季,芦苇茎和叶的变化有差异。茎长增长迅速并于9月份达到峰值(194.40±23.89 cm),而叶宽于7月份首次达到峰值。茎长与茎直径之间呈显著负相关关系(R=-0.785)。茎生物量高于叶,并且地上生物量的最大值为27.17±3.56 g。芦苇地上部生物量的增长趋势可以F/C表征,其值为0.37~0.76。芦苇样方地上生物量于9月份达到峰值(2356±457gm~(-2))。EVI为0.05~0.5,EVI与生物量之间的幂指数模型比其它模型具有更好的模拟合效果,其方程式为:y=4219.30x~(0.88)(R~2=0.7810)。其它三个模型的R2以线性函数最大,多项式函数次之,指数函数最小,其值分别为0.7769,0.7623和0.6963。EVI可以用于估算植被生物量并有效解决传统收割法对样地带来的破坏性影响。     

克隆植物准噶尔无叶豆的种群生物量结构及回归模型

根据根茎型克隆植物的特征,建立准噶尔无叶豆各构件单元生物量的模型。结果表明,准噶尔无叶豆的根茎生物量、根生物量、枝生物量和果实生物量分别是6.33、39.72、27.93 g·m^-2和3.47 g·m^-2。地上生物量所占比例为40.55%,小于地下生物量所占的比例59.45%。植株本身的高（H）、高与冠幅（C）的乘积（CH）与各部分生物量间的相关性很高;但C与各部分生物量间的相关性相对较低。在分析H、CH与各生物量相互关系的各种数学模型中,大多数模型有显著的相关性,选择其中相关显著性和R2值最高的模型,建立它们之间的相互关系模型。使用植株的CH所建立起来的线性数学模型对生物量的预测较好,为估算荒漠克隆灌木植物的生物量,提供个例物种的示范。     

塔里木河下游柽柳灌丛土壤真菌群落结构及多样性分析

土壤真菌群落对干旱区土壤生态系统功能的维持具有重要作用。为研究新疆干旱地区柽柳沙包和非沙包土壤理化性质对土壤真菌群落结构的影响,该实验采集了塔里木河下游英苏断面附近沙包柽柳灌丛和非沙包柽柳灌丛的冠幅内部、冠幅边缘和灌丛边缘3个位置的土壤,基于高通量测序对沙包柽柳灌丛和非沙包柽柳灌丛土壤真菌群落结构及功能进行初步研究,结合土壤理化性质,分析沙包和土壤因素对土壤真菌群落结构和功能的综合影响。结果表明:(1)土壤p H、速效钾、全钾、铵态氮、速效磷在柽柳灌丛的不同位置存在显著性差异,而土壤含水量、电导率、总盐、有机质、全氮、全磷、硝态氮在整个柽柳灌丛中均无显著性差异。(2)该区域柽柳灌丛土壤真菌分为1界,14门,48纲,110目,227科,410属,557种。在门水平上,子囊菌门、担子菌门和被孢霉门为该区域柽柳灌丛主要的优势菌门,在属水平上,链格孢属、曲霉属、Stolonocarpus、刺盘孢属、unidentified_Saccharomycetales_sp、裸子囊菌属为柽柳灌丛的主要优势菌属。(3)通过分析土壤理化因子与土壤真菌群落的关系,发现全氮、速效钾、铵态氮是影响土壤真菌群落结构的主要环境因子,全磷与曲霉属、Microthelia、裸子囊菌属、Phialosimplex均呈显著正相关关系,全氮与链格孢属呈显著正相关关系。(4)基于FUNGuild真菌功能预测,在柽柳灌丛中共检测到腐生、共生、病理3类营养型和5类互有交叉营养型功能菌群,其中腐生营养型(30.0%)功能真菌在柽柳灌丛中占据主导优势,其次是病理-腐生-共生营养型(10.6%)、病理-共生营养型(5.9%)、共生营养型(4.3%)在柽柳灌丛中占据一定的优势。(5)研究发现柽柳沙包和柽柳冠幅对土壤养分和土壤真菌的富集效应不明显,但在沙包冠幅内功能真菌与其它组存在明显差异,说明柽柳灌丛沙包和冠幅的综合效对土壤真菌功能组成有较大的影响。     

沙柳(Salix psammophila)丛生枝生物量最优分配与异速生长

茎叶生物量分配的权衡关系是植物生活史研究的重要内容。以毛乌素沙地南缘的优势灌木沙柳(Salix psammophila)为对象,用生物量分配份数的方法分析了沙柳丛生枝尺度上茎、小枝、叶生物量分配与个体大小的依赖关系,并用标准主轴回归(SMA)检验茎、小枝、叶生物量的异速生长关系。结果表明:(1)随着沙柳丛生枝的增大,茎、小枝、叶各构件生物量积累明显,基径比枝长能更好地反映生物量随个体大小的变化规律;丛生枝茎、小枝、叶和总生物量随基径变化的幂函数分别为y=0.1861x2.2950、y=0.0194x2.9794、y=0.0875x2.1421和y=0.1863x2.5454。(2)随着沙柳丛生枝个体的增大,总资源中分配到茎和叶的份数下降,分配到枝的份数增加;基径能更好地解释茎和小枝生物量分配份数的变化,枝长能更好地反映叶生物量分配份数的变化。(3)沙柳丛生枝茎、小枝、叶生物量相互间均存在显著的异速生长关系,异速指数αT-S、αL-S和αL-T分别为1.557、1.087和0.6916,随个体大小的变化,小枝生物量的变化速度最快,叶生物量的变化次之,茎生物量的变化速度最慢。最优分配理论和异速生长分配理论能互为补充,较好地解释沙柳丛生枝构件的生物量权衡关系。     

广州市湿地植被碳汇功能研究

采用样地调查、模型构建和成果参照等方法,以广州市湿地植被为研究对象,选取样地实测湿地植物地上生物量,并分析湿地植物有机碳含量;选用2013年广州市Landsat 8 OLI遥感影像数据,得到波段反射率和植被指数(NDVI、RVI、DVI和MSAVI)数据,利用ENVI 5.0、SPSS 22和Arc View 3.3等软件,通过差异性检验、相关分析、一元线性回归、曲线回归和模型拟合度检验等步骤,建立湿地植被地上生物量模型,并估算植被地上生物量;选取湿地植物根冠比,估算湿地植被地下生物量,进而估算植被总生物量和碳储量。结果表明,2013年广州市湿地植被总面积为23 557.08 hm2,覆盖率为3.17%;湿地植被平均有机碳质量分数为44.97%;以RVI为自变量的三次曲线模型能较好地拟合湿地植被地上生物量;2013年广州市湿地植被总生物量为786 392.93 t,总碳储量为353 640.9 t碳,碳密度为15.01 t/hm2碳,碳汇量为1 296 683.31 t二氧化碳,碳汇价值为21 071.1×104元。     

Ⅰ-72杨树冠特性与碳蓄积量的相关性

详细分析了安徽安庆长江外滩地18年生I-72杨树各组分含碳率,认为单株的干、皮、枝、叶含碳率随取样部位的变化差异不显著.同时研究了树冠特性与单株碳蓄积量的相关性,结果表明:1)平均冠幅与单株碳蓄积量呈一元二次方相关;2)单株碳蓄积量与冠长呈指数相关,回归方程为:r=104.5e0.056 9x,R2=0.361 2;3)碳蓄积量与D2H呈幂相关,回归模型为r=88.522(D2H)0.0997 5,R2=0.945;4)单株叶干重、叶面积均与碳蓄积量呈一次线性相关,R20.7,回归模型分别为:y=7.892x+94.247;);r=0.809 4x+77.69.在冠幅、胸径等因子中,利用胸径、树高、叶面积、叶干重等来估算碳蓄积量具有较高的精度.     

准噶尔盆地梭梭群落地上生物量及季节变化研究——以克拉玛依农业综合开发区为例

根据样地调查资料,对位于准噶尔盆地的克拉玛依农业开发区外围荒漠植被的生物量及季节变化进行了研究。通过对梭梭自然群落地上生物量的研究表明,梭梭群落在一年的生长周期内没有明显的生长变化,只有两个生长高峰分别在6月下旬和8月下旬出现,但是绿色同化速率快。梭梭地上生物量中,多年生枝条比例最多占地上生物量的60%,当年生绿色同化枝生物量较少,一般占30%以下。5月份梭梭当年生绿色同化枝生长比较缓慢,地上生物量42 052．197g/m~2；7～8月份达到高峰76 457．18～92 922．598g/m~2,这是梭梭当年生绿色同化枝生长最旺盛、最有活力的时期；进入9月份随光合作用的下降生物量也下降至86 794．669g/m~2；10月份生物量迅速下降11月接近零,准备冬眠,脱落大部分枝条被并入非同化系统。梭梭群落地上生物量增长规律符合Logistic增长模型；其地上现存量季节动态呈二次抛物线方程y=a bx cx~2形式；梭梭绿色同化系统(AS)和非同化系统(UAS)的现存量集中分布于地面8～60cm和20～90cm的范围内,属典型的中繁型群落。梭梭群落的生物量及其季节变化与梭梭当年生绿色同化枝的萌发、生长、脱落有密切的关系。