植物功能性状对城市湿地水体富营养化的响应研究进展

城市湿地是构成城市复合生态系统重要的生态系统类型,在维持城市生态系统安全方面具有不可替代的作用。城市湿地面临的主要问题之一是水体富营养化,主要是由于人类活动引起的氮、磷元素的过量输入和N∶P比例失调所导致的一系列生态问题。从植物全株性状、叶片性状、茎和根性状以及繁殖性状等方面综述了湿地高等植物功能性状对湿地水体富营养化的响应,并展望了今后可能的研究方向。     

Effects of Nitrogen Addition on Plant Functional Traits in Freshwater Wetland of Sanjiang Plain,Northeast China

To clarify the responses of plant functional traits to nitrogen（N） enrichment, we investigated the whole-plant traits（plant height and aboveground biomass）, leaf morphological（specific leaf area（SLA） and leaf dry mass content（LDMC）） and chemical traits（leaf N concentration（LNC） and leaf phosphorus（P） concentration（LPC）） of Deyeuxia angustifolia and Glyceria spiculosa following seven consecutive years of N addition at four rates（0 g N/（m^2·yr）, 6 g N/（m^2·yr）, 12 g N/（m^2·yr） and 24 g N/（m^2·yr）） in a freshwater marsh in the Sanjiang Plain, Northeast China. The results showed that, for both D. angustifolia and G. spiculosa, N addition generally increased plant height, leaf, stem and total aboveground biomass, but did not cause changes in SLA and LDMC. Moreover, increased N availability caused an increase in LNC, and did not affect LPC. Thus, N addition decreased leaf C∶N ratio, but caused an increase in leaf N∶P ratio, and did not affect leaf C∶P ratio. Our results suggest that, in the mid-term, elevated N loading does not alter leaf morphological traits, but causes substantial changes in whole-plant traits and leaf chemical traits in temperate freshwater wetlands. These may help to better understand the effects of N enrichment on plant functional traits and thus ecosystem structure and functioning in freshwater wetlands.     

Characterizing landscape spatial heterogeneity in multisensor images with variogram models

Most evaluation of the consistency of multisensor images have focused on Normalized Difference Vegetation Index （NDVI） products for natural landscapes, often neglecting less vegetated urban landscapes. This gap has been filled through quantifying and evaluating spatial heterogeneity of urban and natural landscapes from QuickBird, Satellite pour l＇observation de la Terre （SPOT）, Ad- vanced Spacebome Thermal Emission and Reflection Radiometer （ASTER） and Landsat Thematic Mapper （TM） images with variogram analysis. Instead of a logarithmic relationship with pixel size observed in the corresponding aggregated images, the spatial variability decayed and the spatial structures decomposed more slowly and complexly with spatial resolution for real multisensor im- ages. As the spatial resolution increased, the proportion of spatial variability of the smaller spatial structure decreased quickly and only a larger spatial structure was observed at very coarse scales. Compared with visible band, greater spatial variability was observed in near infrared band for both densely and less densely vegetated landscapes. The influence of image size on spatial heterogeneity was highly dependent on whether the empirical sernivariogram reached its sill within the original image size. When the empirical semivariogram did not reach its sill at the original observation scale, spatial variability and mean characteristic length scale would increase with image size; otherwise they might decrease. This study could provide new insights into the knowledge of spatial heterogeneity in real multisen- sor images with consideration of their nominal spatial resolution, image size and spectral bands.     

高寒草甸湍流特征量的季节变化特征

利用青藏高原东北边缘的若尔盖高寒湿地生态系统研究站玛曲高寒草甸观测场提供的2010年近地面层梯度和涡动观测资料,基于Monin-Obukhov相似理论(MOST)分析了该地区风速分量、温度、水汽和CO2的归一化标准差随稳定度参数z/L在均匀平坦地表的变化关系及其季节变化特征。结果表明,风速分量σu/u*、σv/u*和σw/u*与稳定度参数z/L呈1/3次方关系,并随|z/L|增大而增大,在近中性(|z/L|0.05)时趋于常数,且σu/u*σv/u*σw/u*;水平方向风速的归一化标准差随空气动力学粗糙度z0m的增大而减小,σw/u*无明显季节变化,可近似为常数;温度、水汽和CO2的归一化标准差在不稳定条件下与z/L呈-1/3次方关系,归一化值随|z/L|的减小而增大,在中性条件下σq/q*σc/C*σT/T*。σT/T*、σq/q*和σc/C*的季节变化分别与感热、潜热和CO2通量的季节变化相反,且主要决定于特征尺度T*、q*和C*。其中感热通量的季节变化与潜热通量、CO2通量相反,且年变化幅度最小,相应地,σT/T*的季节变化与σc/C*和σq/q*相反,且年变化幅度最小。     

应用GasBench Ⅱ-IRMS优化碳氧同位素分析方法

GasBenchⅡ-连续流稳定同位素质谱仪(IRMS)联用在线分析已成为碳酸盐碳氧同位素分析测试的常用方法,已有研究认为不同的实验条件直接影响δ¹³C和δ¹⁸O同位素测试结果的准确性。但这些报道未对该联用方法所涉及的实验条件进行综合分析。本文系统研究了GasBenchⅡ-IRMS法中各种实验条件(包括排空时间、反应温度、反应时间和色谱分离温度)对碳氧同位素测试结果的综合影响。结果表明:排空时间大于9 min可有效消除空气对测试结果的干扰,不同的反应温度和时间对碳氧同位素分析结果均有一定影响,经条件优化确定反应温度为72℃,反应时间为60 min,色谱分离温度为60℃。在优化的实验条件下,碳氧同位素分析精度分别优于0.03‰和0.05‰,达到了国际分析测试水平。同时,选择合适的同位素数据归一化方法可以进一步保证碳氧同位素测试结果的准确性和可靠性。通过分析近4000件实际样品,对比单一标准物质校准和双标准物质校准同位素归一化方法的计算结果,发现双标准物质校准偏差小于单一标准物质校准偏差,因此建议采用双标准物质校准法进行样品同位素标准化计算。本研究为GasBenchⅡ-IRMS联用技术中实验条件的选取提供了一定的参考,保证碳氧同位素测试结果的可靠性和准确性。同时提出,由于样品成分复杂且不均一,在分析实际样品时需要根据样品的性质进一步对实验条件进行考察。     

基于PLSR的典型沼泽湿地植物叶片性状与光谱模型构建——以三江国家级自然保护区为例

通过植物光学特性测量叶片性状是一种非破坏性的、长期的湿地动态监测方法。选择三江国家级自然保护区多种典型湿地植物为研究对象,探究植物性状与叶片光谱之间的联系。研究表明：叶片氮含量与光谱的模型构建效果最好,模型R²为0.61,均方根误差（RMSE）为2.3862;叶片含水量、叶片磷、可溶性糖、纤维素和木质素含量之和的模型一般,R²在0.38~0.55范围内,RMSE在0.0004~10.7019范围内;淀粉含量拟合效果较差, R²为0.29,RMSE为0.0106。光谱预测重要性的结果表明,可见光与近红外边缘范围内的光谱信息对于叶片含水量、叶片氮含量、叶片磷含量、单位叶面积质量、纤维素和木质素之和、可溶性糖和淀粉的预测具有最高的重要性。     

采用6S模型的多时相MODIS植被指数NDVI归一化方法

基于6S辐射传输模型,对连续6个时相的MODIS影像进行逐像元大气校正获取地表反射率,以此实现MODIS NDVI的时相归一化。归一化后,地物NDVI的时相趋势与校正前相比差异显著,能更加准确地描述地物随时间变化的规律,在浓密植被区域表现更为明显。开展对NDVI时相归一化的研究,对全球变化、作物物候监测等遥感时序分析相关应用具有着重要的意义和实用价值。     

结合ASIFT和归一化的抗仿射变换遥感影像盲水印算法

针对遥感影像使用过程中,含水印影像经过仿射变换后水印与影像的同步性被破坏,导致水印无法正常检测的问题,本文提出了一种适用于遥感影像的抗仿射变换盲水印算法。首先通过ASIFT算法提取影像具有仿射不变性的特征点,根据特征尺度的大小与特征点间的欧式距离筛选适量特征点,构造对应的正方形特征区域;然后通过计算特征区域的仿射不变矩得出归一化变换函数的参数,对特征区域进行归一化处理,并以归一化特征区域的不变质心为中心提取子区域作为水印嵌入区域,对该区域进行二级离散小波变换,得到水印嵌入区域的低频信息;运用量化嵌入规则将水印嵌入到低频信息中,依次进行低频信息逆小波变换,水印嵌入前后特征区域差值图像反归一化,最后将反归一化差值图像叠加在原始影像特征区域上,完成水印的嵌入。实验选用了3000像素×3000像素的高分二号遥感影像作为载体影像,含版权信息的二值图像作为水印,实验表明：含水印的遥感影像经过旋转、平移、缩放在内的仿射变换后,仍能准确提取水印信息;算法可有效抵抗加噪、滤波、裁剪等常规水印攻击,攻击后影像提取的水印与原水印相关系数均高于0.9;水印具有良好不可感知性;在水印提取时无需原始遥感影像,属于盲水印算法。     

数量性状位点的相对选择效率

从理论上采用蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟的方法研究了不同遗传力条件下数量性状位点的直接选择(DSQ)和以表型为基础的选择(TBS)在10个不重叠世代中的选择反应以及DSQ相对于TBS的优势。结果表明,在10个世代中DSQ的选择进展在几乎总是大于TBS的选择进展,说明DSQ较TBS具有优越性;但DSQ的相对选择效率(RSE)会随着世代数的增加而呈现较迅速下降的趋势,单个性状情况下RSE则呈直线下降的趋势。随着选择代数的增加,DSQ将失去其优越性,TBS在遗传进展上将超过DSQ。