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[硕士论文] 张赫林
地理学;地图学与地理信息系统 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:三北防护林是世界上最大的生态恢复工程。陕西省榆林市位于黄土高原与内蒙古高原毛乌素沙漠的交界处,是三北防护林工程中的生态脆弱地区。对陕西省榆林市的森林覆盖变化以及生物量的反演对该地区的环境监测与生态评价有着重要的意义。Landsat数据具有长时间的数据积累和较高的空间分辨率。本文主要利用时序Landsat数据,对榆林六县的土地利用变化情况、森林覆盖变化和造林毁林时间反演进行定量化研究,并结合造林树龄对研究区森林地上生物量进行反演,定量地分析榆林地区自1974年以来的生态建设成效。本文对榆林六县的土地利用/覆被变化、单木生物量异速生长方程、森林覆盖变化时间反演以及区域森林生物量估算展开研究,得到以下结论:
  (1)本文利用长时间序列的Landsat数据,通过大气校正、相对辐射归一化以及地形辐射校正、去云等定量化处理,获取研究区时序地表反射率数据,利用基于CART分类方法对研究区1987年、1993年、2000年、2007年和2014年的地表反射率数据进行土地/覆被类型分类,将研究区地物类型分为耕地、林地、草地、水域、城镇居民建设用地、沙地以及裸土地。在进行CART分类时,引入EVI作为一个特征波段,增加地物类别判别精度。分类结果的总体分类精度达到88.91%,Kappa系数为0.87,具有较高的分类精度。
  (2)根据研究区的优势树种(槐树、杨树、油松和樟子松),利用2012年实测的胸径、树高、树龄等参数构建不同类型的异速生长方程,结果发现结合树木胸径与树高两种参数形式的异速生长方程效果最好,其次是基于胸径的幂函数形式的异速生长方程,拟合效果好并且仅需要胸径一种参数,相比于需要胸径和树高的异速生长方程有更好的适用性。建立基于胸径的槐树、杨树和松树的异速生长方程,估算各个样区内所有单木的地上生物量,获得样区的森林总生物量。
  (3)利用1974年至2012年Landsat时序数据定量化结果,构建森林概率指数IFZ,设计并建立了植被追踪VCT算法,反演出森林覆盖变化以及森林造林时间和毁林时间。经过实测样区检验VCT算法分类总体精度为90.95%,Kappa系数为0.88,森林覆盖变化时间误差小于等于3年的达到83.72%,具有较好的反演效果。研究区1977年与2003年呈现两个造林峰值,分别达到279.52km2与1249.26km2。毁林面积在1987年与2007年达到两个毁林峰值,分别为11.27km2与10.61km2。结果表示利用时间序列IFZ数据,构建VCT算法得到的森林覆盖变化时间反演,能够有效地反演区域森林造林和砍伐时间。
  (4)基于像元尺度的树龄建立区域森林地上生物量估算模型。将NDVI*age作为变量构建区域森林生物量估算模型,估算方程为y=150.6x+332.31,决定系数R2达到0.62。对2012年榆林六县森林生物量进行反演,其中神木县的总地上总森林生物总量最高,达到4.76×109kg。区域森林生物总量最低的为米脂县(7.94×108kg),中间依次是榆阳区(1.66×109kg)、佳县(1.40×109kg)、子洲县(1.35×109kg)和衡山县(1.16×109kg)。利用NDVI与像元尺度树龄能够有效的反演区域森林生物量,实现对榆林地区各个区县森林生物量以及分布情况的监测,对探究榆林地区森林固碳能力以及“三北防护林工程”生态恢复成效有重要意义。
[硕士论文] 向彬彬
控制科学与工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:中国拥有较大林区面积,林区火灾的监测一直是中国环境问题中亟待解决的问题。如此大的林区,如果有火灾发生,带来的损失,将不可估计。为防止火情扩大,造成更大损失,因而对林区火灾的实时监测,显得十分必要。
  首先,分析了林区火灾监测研究中的关键技术,如物联网技术,无线传感网络技术,多感信息融合和LoRa技术,并介绍了林区火灾预测中的几种常用算法。
  接着,对整个林区火灾监测系统做了硬件设计,包括传感器设计,无线通信模块设计,主控制器设计,4G模块设计。综合分析整个林区火灾系统的能耗,采用太阳能锂电池供电,结果表明可以保障整个系统的长时间运行。基于LoRa低功耗广域物联网技术,建立了林区火灾以LoRa为主的无线传感器网络。由于林区环境大,设计了一种多中继的无线网络传输方式与协议,网关节点以轮询方式与中继节点信息交互,中继节点又通过轮询方式与感知节点信息交互。这样保证了整个网络的数据收发有序性,保证网络的稳定运行。主控制器将网关节点数据发送给4G入网,从而建立林区火灾监测平台和林区火灾监测数据库,可以实时检测和调取林区的火灾环境的数据。
  最后,建立了林区火灾参数辨识模型,对数据库中的火灾参数进行决策级信息融合。由于传统的林区火灾预测学习算法缺点较大如BP神经网络,缺点有算法复杂训练速度慢、精度差等,此外,该算法需要多次修正参数,如权值和阈值使整个系统很难达到全局最优。极限学习机是典型的单隐含层前馈神经网络,学习速度快,但其在训练过程中会产生不同的输入权重和偏置阂值,因此本文提出一种粒子群优化的极限学习林区火灾辨识模型。利用该模型对林区的火灾环境数据进行决策级信息融合,优化输入权值和阈值,得到了很好的林区火灾预测效果。优化后的极限学习机相比于传统的方法,其网络训练速度提高了数千倍,预测精度更高。
[硕士论文] 王子龙
药用植物学 华中农业大学 2018(学位年度)
摘要:当前,用于食品行业提取色素的水栀子Gardenia jasminoides var.radicans存在着不少的问题,主要有水栀子品种混杂,种植不够规范,加工及贮藏条件对其色素的影响尚不明确。以往研究中,通常以色价来反应栀子黄色素质量优劣。本试验分别从水栀子品系,种植方式,加工工艺,干果含水量与色价关系及贮藏条件等角度进行了研究。在栀子品种系方面,选取了江夏水栀子作为研究对象,从植株生物学性状及栀子黄色素色价方面进行了比较;在种植方面,选取了东西朝向和南北朝向的地块,分别从东、南、西、北四个方向采集果实,对其栀子黄色素色价进行了对比研究;在加工工艺方面,选取水栀子的一个品种,分别采用不同的处理方式,包括蒸、煮、微波、焯水(5s)和不杀青等,其中蒸,煮及微波分别作了四个时间梯度的处理,最后对其栀子黄色素色价进行了对比研究;贮藏条件,分别从见光,避光,室温,恒温,贮藏时间等角度进行了正交组合,探讨了对其栀子黄色素色价的影响。结果:
  1.水栀子品系中JX02品系色价达225.13,最高。应选取水栀子的JX02品系作为提取栀子黄色素的高产品种;
  2.种植方式中东西朝向果实平均色价247.54高于南北朝向果实平均色价216.83。得出生产上应大力推广东西朝向种植方法,以提高栀子黄色素产量;
  3.加工工艺中焯水加工方法的水栀子色价达264.96,最高。使用焯水的杀青方式,提取的栀子黄色素含量最高;
  4.干果含水量与色价关系,随着干果含水量下降,水栀子色价越高。生产中为了节约能源成本,又要使果实不易霉变,故含水量控制在10%左右合适;
  5.贮藏条件中各处理随时间延长,色价降低。相同时间下,室温避光处理色价最高;
  通过对水栀子色价影响因子的研究,筛选出最优的水栀子品系,种植方式,加工工艺,干果含水量及贮藏条件,为提高水栀子黄色素含量,为食品行业提供更多的色素原料打下基础。
[硕士论文] 周晓涵
土木工程;岩土工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:中国是世界范围内石漠化最严重的国家之一,植被恢复是治理石漠化灾害的根本途径,而重建石漠化地区乔木-灌木-草本生态系统是一项全球性的环境科学问题。本论文针对石漠化地区岩石大面积裸露、大气降水及人工降雨不能保存、土壤缺乏且营养成分不足等特点,充分利用石漠化地区岩石裂隙发育且裂隙中富含地下水的实际情况,遵循从“乔木→灌木→草本”的石漠化地区生态系统重建思路,提出了“一个基盘一棵树”的乔木树种栽种原则,研发了乔木种植基盘技术,包括基盘研发和现场应用程序两方面。通过室内实验遴选出了营养土的组成成分并得到最优配合比,据此分析汲湿根的汲水性能,实施现场试验。总结本文研究成果,获得的主要结论如下:
  (1)石漠化地区乔木种植基盘技术包括汲湿根、基盘母体和防蒸发盖三部分,其中基盘母体和汲湿根内填充有保水性营养土。针对石漠化地区岩体裂隙发育并富含裂隙水的实际情况,创造性地在基盘底部设置汲湿根,为基盘内早期成活生长的单株树木根系提供了向岩体深部生长的通道。树木根系可通过该通道从岩体裂隙内吸收地下水及其中的营养成分,解决了树木后期可持续生长问题;针对石漠化地区岩石裸露并缺少土壤的实际情况研发“基盘母体”,其保水吸水的自营养结构,解决植物初期生长缺乏养分和水分的问题;针对石漠化地区地表太阳辐射强烈,蒸发量大,造成干旱,导致植物生长困难的情况,研发“防蒸发盖”,致力于减少水分蒸发,使基盘母体易于吸收大气降水,促进基盘内树木生长。
  (2)基盘母体是乔木种植基盘技术的核心。基盘内营养土由菇渣、秸秆、蛭石、牛粪、保水剂、珍珠岩、肥料、粘合剂和壤土按照不同配比混合而成,具有自营养保水结构的营养土为乔木初期成活和生长提供了必要条件。选取室内盆栽实验的植物种子为刺槐,一共分成26组配比,前13组分析菇渣、秸秆、牛粪三种材料对植物生长特别是营养土保水性的影响,后13组讨论保水剂、蛭石、珍珠岩、肥料四种材料对营养土保水性的影响。每隔5天左右使用土壤水分测定仪测定营养土水分变化,持续观测并记录,实验期间不进行人工常态化浇水。
  (3)适量的菇渣、秸秆和蛭石可改善营养土结构,促进植物生长。菇渣体积配比适宜含量为10%,适量的秸秆对营养土的理化性质有改善作用,适宜含量为10%,过量则会加大土壤孔隙。蛭石可提高土壤透气性,适宜含量为4%。牛粪可提高土壤肥力,含量过多则会阻碍植物生长,适宜含量为10%。保水剂可显著提高水分利用率,适宜含量为0.2%。珍珠岩为土壤保持水分和营养成分,提供丰富的表面积,适宜含量为8%。
  (4)各牛长基质中,牛粪、保水剂和珍珠岩是影响基盘营养土保水性的主要因素,菇渣、秸秆和蛭石是次要因素。配比7、11、18营养土保水性较优,75天营养土含水率分别为:38.4%、29.1%、31.3%,另根据植物生长情况选出的三组较优配比7、10和17。综合分析不同配比的生长基质的含量变化对营养土保水性和植物生长情况的影响,最终选取最优配比7,据此进行汲湿根汲水性能实验。
  (5)汲湿根是乔木种植基盘技术的关键部分。根据室内盆栽实验结果,使用配比7配制汲湿根,分为两组:D=2cm,L=25cm和D=1.5cm,L=25cm。每组各制作成相同的汲湿根5根,每3天采用烘干法分别测量汲湿根上段、中段和下段的含水率,持续记录汲湿根的相关数据。第一组汲湿根第15天上、中、下段含水率分别为:0.06%、41.9%和59.7%,第二组汲湿根第15天上、中、下段含水率分别为:6%、62.3%和51.6%。第一组汲湿根第15天干湿分界长度为16.4cm,第二组汲湿根第15天干湿分界长度为12.5cm。第一组汲湿根吸水体积一共为80ml,第二组汲湿根吸水体积一共为11ml。实验表明:温度越高,汲湿根直径越大,汲湿根水分输送越快,汲湿根提取水分的高度越大,吸水体积越多,即汲湿根汲水性能越好。
  (6)本实验表明:在26组配比中,配比7:菇渣10%,秸秆10%,牛粪10%,保水剂0.2%,蛭石4%,珍珠岩8%,壤土57.05%,肥料0.6%,粘合剂0.15%,水肥气热条件适宜,更有利于植物的可持续生长,特别适合石漠化地区的生态环境特点,可作为石漠化地区乔木种植基盘技术的最优配比。利用该配比制作的汲湿根,保水吸水性好,且一定程度内温度越高、汲湿根直径越大,汲湿根的水分提取高度越大、吸水体积越多,汲水性能越高,越有利于将岩石裂隙中的水分和湿气输送至基盘底部,供植物源源不断的吸收生长,促进石漠化地区植被恢复。
  (7)根据室内盆栽实验获得营养土的最优配比,在重庆市南山石漠化地区进行乔木种植基盘技术现场试验,详细给出了基盘技术的现场应用方法。乔木种植基盘的现场应用遵循“基盘坑开凿→用泥浆进行坑壁护壁→在汲湿根孔内安放已经制备的汲湿根→将基盘母体安放在基盘坑内→在基盘坑内中部安放树苗并使其直立→在基盘母体表面安放防蒸发盖”的应用程序。
  (8)从2017年10月至2018年4月的现场试验结果证明,该技术能保障石漠化地区乔木树种栽种成活和生长,如能在石漠化地区推广应用,能率先重建石漠化地区乔木-灌木-草本生态系统中的乔木植被,为灌木和草本植被的后期恢复提供必要的生长条件。
[硕士论文] 毛晋花
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:作为全球气候变化的重要情景,大气氮沉降加重和降水格局变化将直接或间接地引起生态系统氮循环和水分循环的改变,进而改变植物生长。红皮云杉(picea koraiensis Nakai)是中国小兴安岭云冷杉林的建群种之一,该树种在中国寒温性针叶林中占据着重要位置,因此探究红皮云杉对近年来严峻的气候变化情景的响应对于大小兴安岭云冷杉林的发展动态意义重大。本文以两年生红皮云杉幼苗为研究对象,对红皮云杉幼苗进行模拟氮沉降增加和降水减少的处理。增氮分为四个水平:高氮HN(15g N m-2a-1)、中氮MN(10g N m-2a-1)、低氮LN(5g N m-2a-1)和对照CK(不添加),减水处理通过人工减少浇灌量来实现,分为两个水平:自然降水量(WW)和减1/3降水量(WS),用于研究红皮云杉幼苗生长和生理对氮沉降加剧和降水减少的响应,以期为该树种在未来气候变化下的生长动态提供数据支撑和科学依据。主要结论如下:
  (1)适量氮添加能有效促进红皮云杉幼苗的生长,且幼苗生长所受的干旱胁迫能在适量的氮添加下得到有效缓解,但当N添加量过高时,施氮反而会加重干旱胁迫对幼苗生长产生的负作用。
  (2)幼苗在增氮和减水条件下采取不同的生物量分配策略,增氮促使幼苗分配更多生物量给地上部分,尤其是分配给叶片,而在减水条件下幼苗会加大对根系生物量的分配力度。
  (3)相比于各器官的N和P浓度,红皮云杉幼苗各器官C浓度对增氮和减水实验条件的响应较小。此外,幼苗各器官N含量对施氮处理存在一致响应,但P浓度在未减水和减水条件下对增氮的响应不同,说明幼苗P浓度对增氮的响应会受水分状况的影响,且不同器官的响应不同,说明P浓度对增氮减水实验条件的响应存在器官差异。
  (4)增氮和减水对红皮云杉幼苗生态化学计量特征的影响在不同生长时期存在不同变化,且各器官之间的响应也存在差异,因此实验进行期间的某单次取样以及只针对一种器官(如叶片)所得出的结果可能不可靠。
  (5)幼苗各组织C:N在增氮减水实验条件下的变化主要是由N的变化引起的。幼苗各组织N:P在实验条件下的变化可能更多地受P浓度变化的影响。
  (6)模拟氮沉降的后几个月份里减水和施氮处理会抑制幼苗1级根和2级根的伸长以及扩展,说明本实验中施氮不利于幼苗吸收根的伸长和扩展且减1/3水对幼苗吸收根形态的发展产生了抑制作用,使根系形态无法朝着更有利于吸水的方向发展。但俩者之间的交互作用使适量的氮添加能有效缓解干旱胁迫对根系形态所产生的负作用。
[硕士论文] 刘珂艺
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:森林生态系统是全球生态系统的重要组成部分,作为复杂的异质等级系统,森林生态系统处于动态变化之中。森林景观模型是研究森林生态系统对气候变化响应的有效工具。本研究运用森林景观模型LANDIS PRO7.0模型对小兴安岭地区森林景观在气候变化情景和现行气候情景下,100年(2000-2100年)的森林演替动态进行模拟。结合现行采伐方案,对比分析了四个预案下,林区内15种树种100年间的树种组成和年龄结构动态变化趋势,在此基础上对气候变化和干扰对森林演替的影响进行探讨研究。结合野外调查数据对模拟的结果进行了验证,评价了模型在本研究区的适用性。结果表明:100年内平均增温2℃的气候变化情景是对气候变暖良好控制的体现,气候变化背景下,森林动态演替趋势基本与现行气候下一致。100年的演替动态可概括为:由白桦针阔混交林阶段过渡到落叶松针阔混交林阶段。森林的年龄结构由以中龄林为主过渡到幼龄林、中龄林、成熟林、过熟林四个龄级占比均衡的态势。采伐干扰对森林演替的影响远远大于气候变化对森林演替的影响,采伐干扰加剧了气候变化对森林演替的影响。近年来,全球气候变化成为研究热点,本文可为研究森林生态系统对气候变化的响应提供参考,为森林生态系统保护与管理提出应对策略。
[硕士论文] 曲鹏
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:早春草本植物作为落叶阔叶林下特殊的生态层片,在森林生态系统能量流动和物质循环等方面扮演着重要角色。目前,在全球气候变化背景下,氮沉降的增加与降水格局的变化,对生态系统的稳定以及发展进程都产生了影响。因而,为探讨氮沉降增加和降水减少对早春草本植物影响,本研究在长白山阔叶红松林区进行了人工模拟氮沉降和降水的控制试验,设计了四个处理,即对照处理(CK),增氮处理(N),减水处理(W),增氮减水交互处理(NW),测量了17种早春草本植物的生物量、根系形态性状以及生态化学计量等指标,结果表明:
  (1)对于试验的早春草本植物生物量而言,在增氮处理下,多数的早春草本植物相对比于对照和减水处理,生物量会增加。其中,对于地下块茎发达或者根系明显会向下进行分级的早春草本植物,根冠比会相比于对照和减水处理增加,倾向于地下植物器官的发育;而对于地下块茎不发达或者根系较为单一的早春草本植物,根冠比会相比于对照和减水处理减少,植物发育倾向于地上植物器官。
  (2)对于试验的早春草本植物生物量而言,在减水处理下,多数的早春草本植物相比于其他三个处理,生物量会减少。在增氮减水交互处理下,多数的早春草本植物相比于其他三个处理,生物量会增加,其中,尤其与减水处理相比,早春草本植物生物量增加的更为明显,这表明干旱条件下对植物施氮有助于植物获取养分发育,并且对于地下块茎较为发达的植物更加倾向于地下植物器官的发育。
  (3)对于试验的早春草本植物根系形态性状而言,总体来看,增氮处理相对比其他三个处理增加了早春草本植物的总根长和总根表面积。相比于对照,其他三个处理使多数早春草本植物根平均直径减小,而处理对于总根长以及总根表面积没有显著影响。在减水处理条件下,增氮处理使多数早春草本植物总根长和总根表面积增加,而根平均直径变化不明显,增加总根长和总根表面积有利于植物吸收更多的养分用来生长发育。
  (4)对于试验的早春草本植物地上化学计量比整体而言,氮沉降以及氮沉降条件下的减水变化对植物地上化学元素含量及化学计量比有更多的影响。相比于对照,其他三个处理均使地上P含量减小(减少7.5%~12.9%),氮沉降增加和降水减少大多不利于早春草本植物地上P含量的吸收转化。而氮沉降增加以及氮沉降条件下的减水变化,对于早春草本植物地上N的吸收转化影响较大。
  (5)对于试验的早春草本植物地下化学计量比整体而言,降水减少以及降水减少条件下的氮沉降增加对植物地下化学元素含量及化学计量比有更多的影响。相比于减水处理,增氮减水交互处理使地下P含量显著减小(P<0.05)、地下C:P显著增加(P<0.05);相比于增氮处理,增氮减水交互处理使地下C:N显著增加(P<0.05),减水处理使地下N:P显著减小(P<0.05)。
  (6)对于试验的早春草本植物的地上地下化学计量比,增氮处理对地上地下N含量及其化学计量比的相关性有明显影响,减水处理对于地上地下P含量及其化学计量比的相关性有明显影响,增氮减水交互处理对于地上地下C含量、N含量及C:N的相关性有明显影响。
  总之,模拟氮沉降增加和降水减少的环境条件下,探讨早春草本植物生物量、根系形态性状和化学计量比的变化,对于探讨早春草本植物生长权衡策略有着重要意义,进而对于生态系统物质能量循环,改变生态系统碳库均有重要影响。
[硕士论文] 刘瑜
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:本研究选择东北森林优势针叶树种(兴安落叶松、红松、长白落叶松)及典型的阔叶树种(白桦和蒙古栎),运用树木年轮学方法,研究树木径向生长对环境变化的响应规律。通过比较不同纬度和不同地区树轮—环境关系的规律,对研究东北地带各个类型森林的稳定性具有重要意义,并且为预测环境变化背景下该地区未来森林植被的变化以及为建立减缓未来环境变化对森林影响的对策提供重要的科学依据。文章选择了气候因子和氮沉降这两种环境变化因子,主要分析了树种年轮径向生长与月平均温度(tmp)、月最高温度(tmx)、月最低温度(tmn)、降水(pre)以及自矫正PDSI(sc-PDSI)间的相关关系,利用滑动相关分析和波谱分析探究各树种对环境变化的响应差异及其同步性,运用贝叶斯A/B检验揭示氮沉降对东北优势树种的影响。研究的主要结果如下:
  (1)长白山红松对温度因子(tmp、tmn、tmx)比降水要更敏感,与上年12月、3月和4月的月平均气温及当年6月的降水量呈显著正相关。长白山落叶松主要对低温敏感,与上年5月的sc-PDSI和当年4月最低气温呈显著正相关。小兴安岭红松对降水比温度更敏感,与当年6月、上年5月和9月的降水呈显著正相关。而大兴安岭兴安落叶松主要对高温和降水敏感,并与上年5月、当年2月和当年6月的月最高气温呈显著负相关,与当年2月和6月的月平均气温呈显著负相关,与当年3月和6月的降水量呈正相关,以及与当年6月的sc-PDSI呈显著正相关。海拔与温度、降水的综合作用是影响长白桦径向生长的重要因素,白桦对温度的敏感度大于降水因子,蒙古栎对降水和温度都较为敏感。
  (2)大兴安岭兴安落叶松的周期为2.6年、3.7年及10~15年,长白山落叶松的周期为2.3年、4.5年及11+0.5年,长白山红松的周期为3.7年及90±2年,红松生长周期最长。长白山落叶松和长白山红松同步性较强,在周期为2年和4.2年时达到了0.1的显著性水平,在周期为14±0.5年达到了0.05的显著性水平。长白山红松和大兴安岭落叶松在周期为4.5±0.2年达到了0.1的显著性水平。长白山落叶松和大兴安岭兴安落叶松的同步现象存在,但响应并未达到显著。
  (3)在大兴安岭地区,低氮对落叶松的生长响不显著,施加中等水平的氮肥著促进了大兴安岭落叶松的径向生长,高氮对落叶松生长的影响虽不显著,但表现出了一定的促进作用。在长白山地区,氮添加抑制了红松的径向生长。由于氮添加对不同区域的树种生长影响不同,同时,植物供氮与光合作用紧密耦合,当光合作用的刺激再加上叶片上N的增加,可能会有助于提高施肥树的水分利用效率。施加氮肥后,可能增加了落叶松对温度和降水的滞后期,与当年的温度降水生长季前期的相关性降低,而当年8月和9月的温度更有益于晚材的生长。
[硕士论文] 罗维
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:随着大气氮沉降的加剧和全球降水格局的改变,温带森林正遭受着日益严重的环境胁迫。为探讨温带森林土壤胞外酶活性对大气氮沉降增加和空间降水减少的响应及其年际间的变化规律,以典型温带森林-长白山阔叶红松林为研究对象,设置四组来进行试验:模拟氮沉降组(50kgNha-1a-1);减少降水组(~30%);施氮减水组和对照组,主要研究结果如下:
  (1)施氮增加了与土壤碳循环相关酶和N-乙酰-β-D葡萄糖苷酶的活性;减水对碳循环酶和N-乙酰-β-D葡萄糖苷酶活性具有潜在的抑制作用,但这种抑制作用只在施氮减水组才表现出来;
  (2)对于亮氨酸氨基肽酶而言,施氮抑制其活性,而减水促进其活性,同时,施氮减水对亮氨酸氨基肽酶活性的影响并不是简单的加减效应;
  (3)所有处理对脲酶和酸性磷酸酶都没有显著影响;
  (4)所有处理都对过氧化物酶活性有显着的促进作用,而施氮减水才是多酚氧化酶活性变化的关键;
  (5)土壤酶活性的年际变化趋势大体上表现为3月份为全年酶活性的低点,而5月份为全年酶活性的高点。这主要是由于3月份土壤物理状态呈现为反复的冻融,直接破坏了土壤酶的生理结构,导致酶活性下降;而在5月份,土壤微生物和植物根系的复苏是土壤胞外酶活性增加的关键因素;
  (6)冗余分析(RDA)表明:土壤可溶性全碳是解释土壤胞外酶活性变化的最佳环境因子。
[硕士论文] 卢贞
地图制图学与地理信息工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着科技的不断发展,测绘技术逐步告别了对人力的过分依赖。三维激光扫描作为一种新型的测量方式,近年来也获得了长足进步。树木作为生态系统的重要组成部分,可以吸收二氧化碳,部分树木还可以产生果实,为人类提供粮食。将三维激光技术应用于林业可以很好的对树木进行三维重建,加快林业可视化的研究进程,在不破坏树木的情况下,快速、真实、直接地获取树木的点云数据,并能够达到较高的精度,克服传统林业调查中获取数据效率低,劳动强度大、自动化程度差等问题。
  本文从单株树木的三维重建着手,通过三维激光扫描仪获取树木的点云数据,计算树木树高、冠幅、胸径等信息,分析三维激光应用于林业的优势,并提出一种计算树冠体积的方法,使用Matlab编程实现。为凸显利用三维激光扫描进行树木点云数据获取的优势,将其与数据获取同样快速的多视图立体摄影测量方法进行比较,分析两者优缺点。
  使用三维激光扫描仪获取树木点云数据,并对数据进行拼接、裁剪等处理,将树木点云数据根据枝干生长特征进行分割,一方面解决处理大量点云数据而产生的计算负担,另一方面降低由于计算方法带来的误差。将分割后的点云数据运用Matlab进行处理,将切割的点云数据在其Z值范围内按照设定的k值等距分割,在k极小的状况下,获取分割部分的点云投影,使用凸包算法构建封闭曲面,计算多边形面积,利用祖暅定理,累加计算出树冠体积。
[硕士论文] 董雄德
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:近年来由于工农业的迅速发展,全球变暖和大气氮沉降对人类健康和生态系统平衡的影响越来越受到了人们的关注。凋落物是生态系统中不可或缺的组成部分,在生态系统养分循环、能量流动、生物多样性以及生产力功能等方面有重要作用,因此温度升高和氮沉降对凋落物分解中养分归还的影响也成为诸多学者研究的热门领域之一。基于此,试验中以空间移位模拟温度升高(2.5℃),以NH4NO3作为外施氮源(CK:0gNm2a-1、LN:2.5gNm-2a-1、MN:5gNm-2a-1、HN:7.5gNm-2a-1)于2014年10月-2016年10月采用尼龙网袋法,在两年时间里调查了兴安落叶松凋落物在温度升高以及不同浓度氮沉降处理下对其干质量损失,以及有机物、元素释放速率。研究了大兴安岭地区原始兴安落叶松林兴安落叶松凋落叶养分归还对温度升高和氮沉降增加响应,进一步揭示大兴安岭地区温度和氮沉降对凋落叶养分归还机制,为大兴安岭地区乃至北方寒温带森林生态系统养分循环提供重要参考。
  1、自然情况下,兴安落叶松凋落叶主要依靠非生长季冻融作用分解,氮沉降显著增加了兴安落叶松凋落叶质量损失速率,温度升高显著加快了兴安落叶松在生长季的质量损失速率(6.8%)。温度和氮共同驱动下显著增加了兴安落叶松凋落叶质量损失,在温度升高2.5℃及MN处理下其质量损失速率提高了18.2%。温度升高加快了凋落叶中粗脂肪、多酚、纤维素、木质素、以及C、K、Mg、Mn、Zn的释放速率来提高凋落叶的分解速率。氮沉降加快了凋落叶中粗脂肪、多酚、纤维素、木质素、以及C、P、K、Ca、Mg、Mn、Zn的释放速率来提高凋落叶的分解速率。
  2、兴安落叶松凋落叶中四种有机物均为直接释放模式,多酚、粗脂肪主要在第一个非生长季大量释放,纤维素主要在第一年释放,木质素主要在第二个非生长季释放。氮沉降和温度均显著促进了有机物释放。C、K为直接释放模式,N、Mn、Fe、Zn为富集释放模式,P、Ca、Mg为淋溶-富集-释放模式。氮沉降没有改变元素释放模式,但温度改变了Ca和Mg的释放模式。温度和氮沉降共同驱动下改变了N、Ca、Mg、Zn的释放模式。
  3、试验中,C、Ca、Mn、Zn元素是真正的氮促进释放元素,其绝对含量和相对含量均有氮沉降促进释放趋势,其中Ca、Mn、Zn表现出氮浓度越高,其促进趋势越明显。而N、P、K和Fe元素为氮抑制元素。
  4、凋落物分解过程中,氮沉降改变了凋落叶质量损失和有机物、元素之间的相关性。各氮处理均降低了凋落叶中N与四种有机物之间的相关性,Ca和Fe为凋落叶中测量的元素里质量最大和最小的元素,且Ca和Fe是各浓度氮沉降之后的与质量损失负相关最大的元素。
  5、自然分解中元素释放量大小为K>P>C>Mg>>N>Ca>Fe>Zn>Mn,低氮条件下其释放量大小为P>K>C>Mg>N>Ca>Mn>Zn>Fe,中氮条件下其释放量大小为K>P>C>Mg>Ca>N>Zn>Mn>Fe,高氮条件下其释放量大小为K>P>C>Mg>Ca>N>Zn>Mn>Fe,温度升高后其释放量大小为K>Mn>C>P>Mg>Ca>N>Zn>Fe,温度升高和氮沉降处理下释放量大小为K>C>P>Mn>Mg>N>Ca>Zn>Fe。
[硕士论文] 郭亮
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:氮沉降改变了土壤碳循环的进程,进而破坏了森林生态系统的稳定性。伴随着大气氮沉降的增加,研究土壤呼吸各组分对氮沉降的响应,并且探讨其影响机理,对深入了解森林生态系统碳动态具有重要的意义。本研究以东北地区典型的天然次生林为研究对象,从2017年5月至2017年10月,在吉林省长白山的杨桦次生林进行模拟氮沉降实验,设置三个处理水平即对照样地(0gN·m2·a-1)、低氮样地(2.5gN·m2·a-1)和高氮样地(5.0gN·m-2·a-1),研究了氮添加对天然次生林土壤呼吸组分、土壤基本理化性质等的影响,以及不同凋落物处理对土壤呼吸的影响,得出了以下结果:
  (1)氮沉降显著降低了长白山天然次生林土壤pH,土壤全氮含量显著升高,同时氮沉降对土壤DON、DOC及一些土壤金属元素也有显著的影响。
  (2)氮沉降使土壤基本理化性质和土壤金属元素间的相关性发生转变,多是由于氮沉降影响了植物和微生物对各元素的吸收及同化,同时改变了各个元素间的耦合和解耦合作用。
  (3)氮沉降对Rl、Rr、Rs、Rt都有极显著的影响,各个土壤呼吸组分的月份间差异也极显著,同时施氮处理和月份的交互作用对Rt、Rs、Rr、Rl也有极显著的影响。在整个生长季内对照处理样地,Rl占20%,Rr占28%,Rs占52%;低氮处理Rl占23%,Rr占28%,Rs占49%;高氮处理Rl占21%,Rr占29%,Rs占50%。由此可知,低氮处理对全年Rl和Rs有一定的促进作用,高氮处理对全年Rr有一定的抑制作用。
  (4)在对照样方减少凋落物在5、6月对土壤呼吸无显著影响,别的月份土壤呼吸显著受到抑制;低氮样方内去除凋落物在6、7、8、9、10月明显抑制了土壤呼吸;高氮处理下减少凋落物在7、8、9、10月显著抑制土壤呼吸。总的来说,去除凋落物对土壤呼吸有一定的抑制作用,对照样地、低氮处理和高氮处理分别减少了14.5%、25.1%、19.9%。
  (5)氮沉降和凋落物的增减均对土壤呼吸的温度敏感性产生影响,对照样方表现出:对照>增加凋落物>去除凋落物;低氮样方表现出:增加凋落物>对照>去除凋落物;高氮样方表现出:增加凋落物>去除凋落物>对照。
  (6)由本研究结果可知,土壤呼吸各组分对氮沉降的响应结果各异,后续开展的研究应该更注重此,才能更好的解释其机理,为研究温带森林碳动态提供详实的支撑。
[硕士论文] 单文俊
植物保护 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:森林生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,对人类和其他生物有很高的服务功能价值。大气氮沉降影响森林生态系统养分循环,进而对其产生负面影响。现阶段,氮沉降对陆地生态系统的影响研究开展的很多,但是对于温带次生林的研究较少,本研究结果可以作为这方面的补充。本研究以长白山次生林为研究对象,模拟低氮与高氮沉降LN25N kg(hm2·a)-1,HN50N kg(hm2·a)-1对次生林土壤pH、土壤可溶性有机物(DOC/N)土壤微生物生物量(MBC/N)、土壤酶和土壤呼吸的影响,探讨温带次生林微生物生物量与物质循环对氮沉降的响应。得到以下研究结果:1)氮沉降显著降低了长白山次生林土壤pH,土壤全碳含量,增加土壤全氮和全磷含量。2)氮处理对DOC含量具有一定的促进作用。氮处理对上层土壤DON有一定的抑制作用,下层土壤则表现出HN抑制,LN促进的作用。3)氮沉降对MBC在秋季月份(9,10月)具有一定的促进作用。LN处理降低了夏季月份(7,8月)MBC。氮沉降对上层MBN在春季月份(5,6月)有抑制作用,LN处理抑制了夏季月份MBN,但是对秋季月份MBN有一定促进作用。氮添加下,上层土壤MBC:N在HN处理下前三个月有降低,后三个月有升高趋势。LN处理和CK处理差别不大。下层土壤氮处理下5月和10月MBC:N降低,其他月份升高。4)氮沉降在春季对过氧化物酶活性有抑制作用,LN处理在秋季对其促进作用,7月和9月降低过氧化物酶活性。氮沉降对土壤蔗糖酶、土壤脲酶活性具有抑制作用,对土壤酸性磷酸酶的活性有促进作用。5)LN处理对土壤呼吸具有一定的促进作用。HN处理列土壤呼吸在生长季前3个月有一定的促进作用,后3个月有抑制作用。氮沉降对土壤微生物呼吸在前3个月有抑制作用,促进了秋季土壤微生物呼吸。6)各指标同时受到氮处理、月份、土壤深度的影响以及其交互作用。且各指标相关性在不同处理下有差异。
[博士论文] 沈爱华
农业遥感与信息技术 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:森林是人与自然和谐的关键与纽带,具有调节气候、涵养水源、保持水土、固碳释氧、保护生物多样性等多种功能,对区域生态安全、美化人居环境具有巨大作用。浙江省作为我国东南沿海经济发达省份,经济的高速增长过程中对森林的破坏和由此导致的生态环境问题也日趋严重。改革开放以来,着眼于发挥森林减排和防灾功能,浙江省进一步加大了生态公益林的建设力度,然而目前浙江省生态公益林还存在林分质量差、林种树种结构不合理等问题。因此,加快生态公益林体系建设,对于建设“美丽浙江”,为全面高水平建成小康社会提供生态支撑,意义重大。本文选取了在公益林监测过程中的生物量指标,结合公益林大样本生态监测数据和遥感生物量监测模型,对浙江省生物量分布特征进行了研究,并进一步对典型县市的公益林生物量时空动态进行了分析。主要研究内容和结论如下:
  (1)运用浙江省生态公益林大样本生态监测数据,系统地分析了公益林群落生物量时空特征。公益林中针阔混交林单位面积生物量最高,然后依次为杉木林、阔叶林、松林和灌木林。从群落垂直梯度分析,乔木层生物量以杉木林最高,灌木林最低;下木层的生物量以阔叶林最高,杉木林最低;草本层的生物量杉木林最高,阔叶林最低。从海拔梯度分析,灌木林群落生物量在不同海拔梯度下没有显著差异;松林和杉木林群落生物量随着海拔梯度升高而增加;针阔混交林和阔叶林群落生物量分别在0-200m和1000-1500m梯度达到峰值。
  2001至2010年的10年间,松林、杉木林、阔叶林、针阔混交林、竹林和灌木林单位面积生物量分别增长72.5%、84.3%、38.4%、24.8%、33.4%和133.9%,公益林单位面积生物量的年增长率为5.69%。从不同林分类型的不同林龄生物量变化看,松林和杉木林到了中后期生物量的增长较小,而针阔混交林和阔叶林的生物量进入近熟林后,其生物量的增长依然保持较高的水平。
  不同群落公益林生物量在不同地形条件下分布规律具有差异。松林、杉木林和阔叶林的群落生物量依次为中山>低山>丘陵,针阔混交林为低山>丘陵>中山,竹林为低山>中山>丘陵;按不同坡位比较,杉木林、灌木林和竹林的群落生物量都是中部的最高,阔叶林和针阔混交林的群落生物量以全坡的最高;在坡度研究中,松林、杉木林和竹林的群落生物量都是陡坡的最高,所有群落类型在缓坡的生物量都最低;按不同坡向比较,松林、杉木林和竹林的群落生物量都是西北坡的最高,针阔混交林和灌木林的群落生物量分别以南坡、西南坡和东北坡的最高;不同土壤厚度相比较,除了竹林是土厚中等的最高以外,松林、杉木林、阔叶林等5个群落生物量均以在土层厚立地条件下为最高。低山地区的公益林因年均生长量高于丘陵和中山地区,所以松林、杉木林、阔叶林、针阔混交林和竹林的群落生物量均为低山比丘陵高,缓坡、斜坡等立地条件较好的地段由于人类利用开发的程度较高,公益林生物量则相对较低。
  通过灰色系统关联度分析,影响公益林生物量最大的因子为林龄、坡度、地貌,不同群落生物量影响关键因子存在差异,阔叶林影响最大的因子与总体公益林一致,针阔混交林主要影响因子为林龄、坡度、坡向,松林为林龄、坡度、海拔,杉木林林龄、地貌、海拔,竹林为坡度、海拔、地貌,灌木林主要为坡度、地貌、土层厚度。
  (2)结合浙江省250m空间分辨率生物量和植被净初级生产力数据,对浙江省公益林生物量分布的空间特点进行了分析。从行政区域上看,公益林生物量、植被净初级生产力分布存在一定差异,杭州市和绍兴市平均生物量密度最高,分别为86.46t/ha和83.59t/ha,而衢州市和温州市平均植被净初级生产力最高,分别为10.966gC/m2和10.843gC/m2。对浙江省公益林平均生物量密度、平均植被净初级生产力与年均气温和年均降雨量之间分别进行了相关性分析,发现公益林生物量密度与年均气温呈中等负相关,净初级生产力与年均气温弱正向相关。浙江省公益林平均生物量密度和平均植被净初级生产力在16.61℃到17.58℃间较适宜的温度区域较高,可见不同的气温条件可能影响生态公益林的长势情况。浙江省公益林生物量密度和净初级生产力与年均降雨量都呈现较强正相关关系,可见年均降雨量会影响生态公益林的长势情况,随着年均降雨量的升高生态公益林的平均生物量密度、平均植被净初级生产力也相应的升高。
  (3)以舟山市定海区、金华市武义县和台州市仙居县作为浙江省境内浙东海岛、浙中盆地和浙南山区典型地貌的代表,结合生态监测数据和多时期Landsat系列遥感数据,运用随机森林模型,构建了县级尺度上公益林生物量遥感估测模型,对公益林生物量时空动态变化进行了分析。
  通过比较不同区域从2010年到2015年的变化发现,生物量均呈现增长趋势。在盆地和海岛区域,因人类干扰活动的减少与低海拔区域相对立地条件较好,生物量在低海拔区域增长均较快,而在山地区域,生物量增长在高海拔区域最明显。盆地区域生物量增加速度随坡度变大而加快,高山地区生物量增加速度随坡度变大而降低,海岛地区生物量增加速度随着坡度变大而呈现先增加后下降的趋势,可见不同地形区域的生物量增加速度随着坡度增加而呈现出不同的变化规律。从坡向交换角度来看,高山地区和盆地地区在东坡、东南坡、南坡位置的生物量相对较高,但在西北坡、西坡、西南坡增加速度较快;而海岛地区生物量在西南坡、西坡、西北坡相对较高,且不同坡向生物量的增加速度较为均匀,这可能因为海岛地区四周环海,受其它地物的影响较小,因而植被生长环境较为相似有关。
  结合传统地面调查数据和遥感技术,开展公益林资源与生态状况的综合监测,可对公益林森林资源、质量的动态变化以及生态系统服务功能进行快速、准确的客观评价,为全省公益林的建设与管护提供科学指导。
[博士论文] 毛颖基
生物物理 中国科学技术大学 2017(学位年度)
摘要:油桐(Vernicia fordii)属于大戟科(Euphorbiaceae),为多年生落叶木本油料作物,是我国热带和亚热带特有的经济林,同时也是生产生物柴油的重要原材料。油桐种子中含油量为50-60%,油脂中75%是α-酮烯酸(α-eleostearic acid),其决定了桐油的质量。随着能源危机,在中国油桐作为重要的木本能源植物越来越受到关注。油桐为雌雄异花同株植物,花序为圆锥状聚伞花序,在当年生的枝条顶端形成。在花序中,只有一个或几个雌花生在花序主轴的中心或二级花序轴的顶端,周围被雄花围绕。雄花远远比雌花多,平均雌雄比为1∶27,低产量严重制约了油桐产业花的发展。因此,为了改变油桐雌雄花比和提高油桐产量,研究油桐花发育、性别决定的过程及雌雄花性别决定相关基因的查找具有十分重要的意义,为下一步的遗传育种提供理论依据。本研究主要内容如下:
  1.油桐花发育
  1)油桐花芽物候期观察(合肥),其分化的时间为每年的6月至7月底之间,分化周期从当年的6月或7月至下年的4月份为止。因此根据物候学理论将油桐花芽分化分成6个时期:枝芽发育(bud development)、枝条伸长(shoot elongation)、花序分化起始(initiation of inflorescence differentiation)、花序休眠(inflorescence dormancy)、萌芽期(bud burst)和花序轴伸长(inflorescence axes elongation)。
  2)显微形态和扫描电镜观察,油桐雌、雄花的发育可分为12个时期。在前6个时期,雌、雄花之间不存在明显的形态学差异;在发育时期7时,雌、雄花具有明显的形态学差异,即雌、雄花性别分化起始阶段。油桐雄花在形成过程中,始终保持单性花的状态;但油桐雌花首先经历两性期,之后由于雄蕊的退化,形成单性花。
  3)形态学观察,油桐雌花雄蕊的发育停滞在雌花发育时期10,花药分化不正常,小孢子母细胞无法完成减数分裂形成四分体。在随后的发育过程中,即停滞在减数分裂前(pre-meiosis)。
  4)细胞学观察,雌花雄蕊在花发育时期11时发生细胞凋亡,从而实现两性花向单性花的转变。
  2.油桐雌雄花转录组分析
  应用Illumina Hiseq 2500对油桐雌雄花(花发育时期7)进行转录组测序,产生了56,065个非冗余的unigene,总长58,533,301 bp,平均长度为1,044 bp,序列最长为23,196 bp,N50为1,463 bp。以拟南芥TAIR10蛋白数据库进行BlastX比对,共注释到24,567个基因,每个油桐unigene ID对应一个拟南芥AGI号。油桐雌、雄花性别差异基因为812个DEGs,其中有387个DEGs在雄花中显著性表达,425个DEGs在雌花中显著性表达。通过与拟南芥蛋白数据库比对,812个油桐雌雄DEGs中有608个比对到拟南芥的AGIs而得到注释结果,其中,310个DEGs在雄花中显著性表达,298个DEGs在雌花中显著性表达。油桐雌雄花差异基因GO富集分析,雌花性别形态的形成受到茉莉酸(LOX2和LOX3)及其响应转录因子(GL3、MYB3、WRKY33、WRKY53和MYB73等)、和花分生组织活性的基因(SPLAYED和AGO10)影响。对油桐而言,我们推测JA具有组织或细胞特异性调节功能,从而促进雌蕊的分化而形成雌花的两性态特征。
  3.油桐雌雄花蛋白质组学分析
  建立了适合油桐蛋白二维电泳的方法,可以有效地分离各种蛋白组分,且重复性好。对油桐雌雄花(花发育时期7)进行二维电泳分析,共筛选出17个差异蛋白,MALDI-TOF/TOF质谱鉴定出14个功能性蛋白,其中2个特异性在雄花中表达,10个特异性在雌花中表达。在这10个雌花特异性蛋白中,抗坏血酸过氧化物酶、天冬氨酸蛋白酶和亲环蛋白参与到雄蕊败育和雌蕊形成,可以作为油桐性别决定的候选基因。
[硕士论文] 程灿然
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:城市绿地信息作为城市生态环境的重要组成部分,已逐步成为衡量城市综合质量的重要指标。对城市绿地景观进行合理化布局能够提升城市绿地系统的管理水平,是城市可持续发展的重要保障。
  本文以国产GF-1影像作为主要信息源,在研究城市绿地信息提取的基础上,研究了兰州市中心城区的景观空间格局特征,并进一步对兰州市风景游憩绿地景观格局进行了空间分析。本文主要结论如下:
  (1)针对GF-1影像分析了不同融合方法,提出了融合评价指标。实验采用四种方法对GF-1影像进行融合,经过定性、定量对比评价得出,NNDiffuse Pan Sharpening方法对GF-1影像融合效果最好。
  (2)提出了基于光谱和纹理的多特征支持向量机方法,并与最大似然法、基于植被指数分类法进行精度对比分析,实验结果表明,前者拥有较高的绿地信息提取率。通过此种方法,得到了兰州市中心城区绿地种类信息图。
  (3)选用景观指数研究了兰州市中心城区的景观空间格局特征,并利用voronoi图和缓冲区分析法对兰州市风景游憩绿地进行系统分析与可达性研究。结果表明,兰州市中心城区绿地景观空间结构不尽合理,风景游憩绿地主要分布在沿黄河的带状区域。各斑块较为零散,以小型斑块为主,且各类型绿地面积分配不均,绿地多样性指数较低。但同时南北两山的公园服务能力较强,对全面改善兰州城市生态环境质量,提升兰州市人居环境质量起到重要的作用。综上,城市绿地景观布局还有较大提升空间。
[硕士论文] 陈亮
森林经理学 浙江农林大学 2017(学位年度)
摘要:亚热带森林生态系统在减缓全球气候变化方面起着重要的作用。然而,在多时间尺度上对该区域森林生态系统碳通量变异特征及其对环境变化的响应研究相对较少。其次,目前大多数森林生态系统碳通量研究都还停留在单系统碳通量时间动态及其对环境因子的响应机制上,缺乏与土壤呼吸的协同研究,这都制约了对亚热带森林生态系统碳通量特征以及控制机制的更深入了解。为准确估算亚热带典型森林生态系统碳收支变化以及为区域生态系统过程模型的参数调整。本文以毛竹(Phyllostchys edulis)林、雷竹(Phyllostachys violascens)林和常绿落叶阔叶混交林这三种亚热带典型森林生态系统为研究对象,应用涡度相关通量塔数据和土壤呼吸数据描述该三种森林生态系统在不同时间尺度上碳通量的变化特征,并用随机森林模型拟合碳通量,通过重要性得分来揭示环境因子对碳通量影响重要程度。此外,分析了三种森林生态系统土壤呼吸变化特征,并计算土壤呼吸对整个森林生态系统的贡献率。结果表明:
  (1)从月平均日变化来看,该三种森林生态系统碳通量均呈现“U”字型,白天为碳汇,晚上为碳源;从月尺度上看,毛竹林全年为碳汇,而常绿落叶阔叶混交林在1月和12月,表现为碳源。雷竹林在4月表现为碳源;毛竹林固碳率在8月达到最大值,雷竹林在11月达到最大值,常绿落叶阔叶混交林在10月达到最大值,分别为51.890%、25.213%和56.284%。雷竹林月均NEE(净生态系统交换量)和RE(生态系统总呼吸)与毛竹林和常绿落叶阔叶混交林月均NEE和RE均存在显著差异。天目山年总NEE和GEE(总生态系统交换量)最高,太湖源全年总RE最高。
  (2)采用随机森林模型分别拟合三种森林生态系统碳通量,结果表明,模型训练阶段和模型测试阶段,随机森林模型均保持较高精度,说明随机森林模型具有较好的适用性。十折交叉验证表明,随机森林模型内部参数设置合理,模型具有较好的泛化能力和稳定性。
  (3)通过计算环境因子重要性得分表明,在月平均半小时尺度上,PAR是影响三种森林生态系统碳通量变化的首要环境控制因子,而RH、VPD和TS,SWC和TS、TA和TS分别是毛竹林、雷竹林和常绿落叶阔叶混交林全年月平均半小时尺度上的次要影响因子。在月尺度上,TA和TS是三种森林生态系统月尺度NEE、RE和GEE变化主要影响因子,此外VPD也对三种森林生态系统月尺度碳通量有显著影响。
  (4)三种森林生态系统土壤呼吸季节变化明显,全年变化趋势均呈单峰型,毛竹林在6月达到峰值,其次是常绿落叶阔叶混交林(7月),最后为雷竹林(8月)。三种森林生态系统土壤呼吸主要控制因子均为土壤温度,土壤含水量与土壤呼吸相关性均不显著。二元模型较一元模型精度均有提高,毛竹林和常绿落叶阔叶混交林土壤呼吸最适模型为Model9,而雷竹林土壤呼吸最适模型为Model10。通过计算三种森林生态系统土壤呼吸贡献率表明,雷竹林土壤呼吸占生态系统总呼吸最高,为62.834%;其次是常绿落叶阔叶混交林,贡献率为61.951%;最后为毛竹林,贡献率为43.498%。
[硕士论文] 季晶晶
微生物学 浙江农林大学 2017(学位年度)
摘要:松材线虫在环境不利条件下形成dauer型幼虫,这种dauer型幼虫能够感受传媒昆虫——松墨天牛蛹的存在,向其蛹室聚集并附着在天牛体内,当松墨天牛蛹羽化为成虫之后,松材线虫便借助天牛的飞行移动实现寄主转移,从而引起病害的传播和流行。目前,科学界对松材线虫dauer型幼虫的形成机制尚不清楚,这也为阻止松材线虫dauer型幼虫形成和切断病害流行等特异性的防控技术设置了障碍。因此,本文选择了两个与松材线虫dauer型幼虫形成相关的基因akt-1和daf-8,采用实时定量PCR(qPCR)、原位杂交(in situ hybridization)和显微注射(microinjection)等现代分子技术,系统研究其时空表达特性,并采用RNA干扰(RNAi)技术研究这两个基因在松材线虫dauer型幼虫形成过程中的调控功能,以期为揭示松材线虫Dauer型幼虫的形成机理提供基础。具体研究结果如下:
  1.qPCR分析结果显示,akt-1和daf-8基因的表达变化具有高度的一致性,即从胚胎到L2表达量显著增加,L2时的表达量最高,随后逐步下降。这表明akt-1和daf-8基因可能在松材线虫dauer形成之前的L2期启动了insulin/IGF-1信号路径和TGF-β信号路径,在一定程度上抑制dauer型幼虫的形成。另外,成虫期akt-1和daf-8基因在不同性别虫体内的表达量差异显著,雄虫明显高于雌虫,表明akt-1和daf-8基因的表达存在性别差异性。
  2.根据qPCR定量分析结果,结合dauer型幼虫的关键发育时间节点,我们选择L2幼虫开展mRNA整体原位杂交实验。研究结果表明,akt-1基因在松材线虫L2幼虫身体中部的消化系统稳定表达,daf-8基因在中食道球及其后部稳定表达。根据该原位杂交的特异性表达部位,结合松材线虫dauer型幼虫的口针和食道严重退化的形态特征,进一步证实akt-1和daf-8基因可能是调控松材线虫dauer型幼虫形成的关键基因。
  3.采用In-fusion Cloning技术,将松材线虫akt-1和daf-8基因的启动子克隆到线虫特异表达载体pCFJ90的报告基因mCherry上游,构建松材线虫akt-1和daf-8启动子表达载体,将这两个启动子表达载体显微注射到秀丽隐杆线虫的性腺中,观察其时空表达。结果表明,在胚胎期,akt-1基因在虫体中后部集中表达,而daf-8基因则集中在中食道球附近的神经环(neuronal ring)表达,这与原位杂交的结果高度一致;在幼虫和成虫期,akt-1和daf-8基因在头部和尾部的神经节集中稳定表达。
  4.采用RNAi技术干扰不同发育阶段的胚胎(卵6h和卵18h),结果发现akt-1和daf-8基因干扰后松材线虫卵的孵化率显著降低,并且表现出明显的畸形性状,表明akt-1和daf-8基因对松材线虫的胚胎发育也具有重要的调控功能。有趣的是,对dauer型幼虫形成的关键L2幼虫干扰之后,均未见明显的表型变化,这可能是因为松材线虫从正常幼虫向dauer型幼虫转化的过程中,主要是生理代谢水平上的变化,在外部形态上没有明显畸形的表型特征。
  5.对L2幼虫干扰之后,进一步采用qPCR技术分析akt-1和daf8基因下游与dauer型幼虫形成相关的其它基因,初步发现daf-12、daf-14、daf-16和exp-2基因的表达量出现了明显的变化,这表明akt-1和daf-8基因可能是通过与这些基因的协同作用,共同调节松材线虫dauer型幼虫的形成。
[硕士论文] 白罩峰
地图学与地理信息系统 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:林火是森林生态系统的重要干扰因子,准确地掌握林火信息对于森林生态系统的保护、森林资源管理和碳循环研究都有重要意义。合成孔径雷达(Synthetic aperture radar,SAR)后向散射信号中包含与植被结构、生物量等直接相关的信息,而燃烧强度本质上是由单位面积内燃烧掉的林木和生物总量所决定的,这个量显然与过火林地的结构特征密切相关。相比于光学和红外遥感,SAR能提供关于林火的独特信息。现有SAR林火监测方法绝大多数是基于单极化或双极化数据的后向散射强度进行分析,仅能获得地面场景在特定极化收发组合状态下的目标散射特性,所得到的信息量有限,没有充分利用极化测量的优势。
  本文以新一代星载全极化SAR Radarsat-2和ALOS PALSAR影像为数据源,从过火林地后向散射机制变化出发,充分利用极化测量的优势,进行了基于极化特征分析的卫星SAR林火燃烧强度估计研究,主要工作和贡献体现在以下几个方面:
  (1)阐述了因燃烧引起的林火干扰区散射机理变化,并提出了与表征其变化相对应的极化特征参数。详细阐述了各种类型极化特征参数的原理及物理意义,为深入研究林火干扰区的散射特性奠定了基础。
  (2)研究了林火干扰区的散射特性。深入分析了后向散射强度参数、去极化作用参数、极化散射机制变化参数等三种类型极化特征参数林火前后的散射特性变化,确定了最能反映林火前后燃烧强度变化的敏感性参数。
  (3)对比了C、L波段SAR数据的林火监测能力。通过对C、L波段同种类型极化特征参数的林火敏感性进行对比,分析了波长对林火燃烧强度监测的影响。
  (4)评估了局部入射角对雷达后向散射的影响。在分析影响极化SAR影像后向散射的因素的基础上,重点评估了局部入射角对雷达后向散射的影响,并给出了消除其影响的方法,为火后单一时相极化SAR燃烧强度估计模型建立提供基础。
  (5)构建了极化SAR林火燃烧强度估计模型。针对存在林火前后时相和只存在火后单一时相极化SAR影像两种情况,基于林火敏感性参数分别构建了林火前后时相和火后单一时相极化SAR燃烧强度估计模型,取得了较高精度的燃烧强度估计结果。
[硕士论文] 卞金莉
森林经理学 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:以泰山森林生态系统为研究对象,在泰山地区选取典型地段,分别于不同海拔建立了0.96 hm2的油松针阔混交林(160 m×60 m)和0.6 hm2的侧柏针阔混交林(100 m×60 m)两块长期动态监测大样地,采用点格局分析方法,对样地内群落的结构特征,主要树种间及优势树种不同生长阶段个体的分布格局与空间关联性进行了研究。从调整结构的角度,分析现有林空间结构特征,将其与现有研究成果结合在一起,制订合理的经营目标及其技术措施,达到优化结构提高效益的目的。
  结果表明:泰山罗汉崖油松针阔混交林样地乔木层共调查到7个树种,油松(Pinus tabulaeformis)重要值最大,为优势种,主要伴生种包括麻栎、刺槐、栓皮栎等。样地内主要树种油松和麻栎的径级结构均呈单峰型分布。油松种群在整个生长阶段除了在小尺度上呈聚集分布之外,总体呈随机分布,小树的聚集强度较弱。油松林种群大树与中树以及大树与小树,在小尺度上具有正关联性呈促进关系,其余各个生长阶段在空间分布上均表现为相互独立。从群落演替趋势看,油松林生态系统目前暂时处于相对稳定状态。油松针阔混交林监测样地种间关系结果为:泰山油松林内,油松种群小树和中树与麻栎种群在所研究的空间尺度上小尺度范围内呈负相关,整体呈显著不相关;油松种群大树与麻栎种群在所研究的空间尺度上小尺度范围内呈不相关,整体呈现显著负相关。油松针阔混交林的种间关系主要受油松大径级个体的影响,油松种群优势度明显。
  泰山罗汉崖侧柏针阔混交林乔木层样地共调查到6个树种,以侧柏(Platycladus orientalis Linn)为乔木层优势种,主要伴生种有麻栎(Q.acutissima Carruth)、黄连木(P.chinensis Bunge)等。侧柏针阔混交林样地内的主要树种侧柏和麻栎的径级结构均呈单峰型分布。侧柏种群总体呈随机分布,小尺度上呈聚集分布。侧柏种群内中树与小树以及中树与大树之间在小尺度上呈正相关,相互促进生长,其余各个生长阶段在空间上表现为相互独立。侧柏针阔混交林监测样地种间关系结果为:泰山侧柏林内,麻栎种群小树和中树与侧柏种群在所研究的空间尺度上小尺度范围内呈负相关,整体呈显著不相关;麻栎种群大树与侧柏种群在所研究的空间尺度上小尺度范围内呈不相关,整体呈现显著负相关。侧柏针阔混交林的种间关系主要受麻栎大径级个体的影响。
  泰山森林生态系统针阔混交林由于遭受不同程度的人为干扰,现保持的这些森林树种单一、结构简单,已经失去了原始林整体的结构和功能。主要树种种群内林下更新匮乏,有向大径级偏移的趋势。泰山森林生态系统内各树种的空间分布主要受大树的空间格局影响,主要原因是大径级林木郁闭度高,不利于林下中小径级林木生长环境的形成,与之形成强烈的竞争关系。因此,在以后的泰山森林生态系统经营实践中,可以采用抚育间伐等措施,调整林分结构,并辅助以及时更新幼苗幼树,进而提高林分质量和促进森林演替和持续发展。
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