国家自然科学基金(41271297)
- 作品数：10 被引量：167H指数：6
- 相关作者：温仲明郑颖丁曼郭茹王红霞更多>>
- 相关机构：西北农林科技大学中国科学院中国科学院大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中国科学院知识创新工程重要方向项目更多>>
- 相关领域：生物学农业科学自动化与计算机技术更多>>
- 环境及遗传背景对延河流域植物叶片和细根功能性状变异的影响被引量：23
- 2014年
- 研究环境筛选作用和植物系统发育背景对植物群落构建产生的影响,有助于理解植物在生长过程中对资源的分配利用和对环境的适应规律。以延河流域3个植被带(森林带、森林草原带及典型草原带)稳定的自然植物群落为研究对象,调查了31个样地107种植物,隶属于35个科78个属,测量了6种叶片和3种细根性状。分别对3个植被带和不同植物科植物的叶片和细根性状做单因素方差分析,结果表明:叶片氮含量和细根氮含量在3个植被带间无显著差异,叶厚度、比叶面积、叶组织密度、叶片磷含量、叶片氮磷比、比根长、根组织密度在3个植被带间差异极显著。由南向北随着气候干旱的加剧,植物通过调节叶片和细根性状,表现出了不同的适应策略:森林带植物叶片相对生长速率高,根系防御力强;森林草原带植物叶片防御力强,根系相对生长速率快。不同科的植物在相同的环境条件下,对于资源的竞争力和胁迫的忍耐力也有所不同,比如豆科植物具有远远高于其他科的叶片和细根氮含量,但是对养分的利用效率并不高。GLM分析结果说明,所涉及的植物功能性状的空间变异主要来自于年均降雨量的变化及植物科的差异,如16.26%的比叶面积的变异可由年均降雨量变化解释,4.02%可由植物科的差异解释。物种水平上,叶厚度、比叶面积、叶组织密度、比根长、根组织密度、叶片磷含量是对气候干燥度变化响应敏感的植物功能性状,其空间变异主要由环境差异所致。延河流域的植物群落在形成过程中,存在明显的环境筛选效应。这表明,环境异质性在植被恢复实践中必须予以考虑。
- 郑颖温仲明宋光丁曼
- 关键词：环境因子延河流域
- 黄土丘陵区植物功能性状的尺度变化与依赖被引量：28
- 2014年
- 研究植物功能性状随环境梯度的变化规律和性状间的相关性,对于认识不同环境梯度下群落构建和植物对环境的响应具有重要意义。以黄土丘陵区为研究区,调查了研究区内的32个样方的物种组成,测量了研究区内98种地带性植物的叶面积(LA)和比叶面积(SLA)两个功能性状值,并运用性状梯度分析法对这两个功能性状进行组分分解。结果表明:(1)随着水热环境梯度增大(降水增加,温度升高),物种叶面积逐渐增大,比叶面积逐渐减小;(2)在群落间,比叶面积按照乔木—灌木—草本顺序依次增大,且草本群落和灌木群落的生态位宽度较乔木的大,即在延河流域草本与灌木群落比乔木群落有着更广泛的分布。在群落内,物种相对于共生物种的比叶面积的变化大于沿着群落平均比叶面积梯度的变化;(3)叶面积和比叶面积两性状的相关性在群落间的依赖性比相对其共生物种群落内的依赖性要强,物种在群落内和群落间采取不同的适应策略来适应群落环境。
- 丁曼温仲明郑颖
- 关键词：叶面积比叶面积黄土丘陵区
- 延河流域不同植被区植物叶片碳、氮、磷化学计量特征及其影响因子被引量：6
- 2018年
- 以延河流域不同植被区优势物种叶片为研究对象,测定并分析不同植被区植物叶片以及0~60 cm土壤中碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比,采用方差分析和逐步回归分析的方法,分析不同植被区植物叶片C、N、P含量及生态化学计量比的差异及影响因素。结果表明:叶氮含量、叶磷含量、叶碳氮比、叶氮磷比在不同植被带间差异显著(P<0.05),森林区植物生长主要受磷限制,草原区植物生长主要受氮限制,而森林草原区植物生长受氮、磷两者共同限制。植物叶片C、N、P含量及生态化学计量比与气候、地形、土壤因子间存在不同的相关关系。影响叶碳含量的主要因子是坡位,其次是坡度;影响叶氮含量的主要因子是坡度,其次是年均蒸发量;影响叶磷含量的主要因子是年均降水量;影响叶碳氮比的主要因子是土壤磷含量,其次是年均蒸发量;叶氮磷比受土壤碳含量影响最大,7—9月平均降水量次之,坡度影响最小。
- 戚德辉郝咪娜温仲明
- 关键词：延河流域植被区
- 延河流域植物叶性状间关系及其在不同植被带的表达被引量：18
- 2015年
- 以延河流域不同植被带的地带性植物群落为研究对象对群落优势种和主要伴生种的6种叶片性状进行测定分析这些性状及其关系随环境梯度的变化,以了解该区域植物对环境变化的适应策略.结果表明:植物比叶面积(SLA)与叶组织密度(LTD)、叶片单位面积氮和磷含量均呈显著负相关与单位质量叶片磷含量呈显著正相关;各性状间的尺度关系和生存对策在不同植被带不同,典型草原带和森林草原带植物LTD-SLA的尺度依赖关系比森林带植物的强,而森林带植物叶片单位面积N、P含量与SLA、LTD间的尺度关系较草原带更明显,植物对环境的适应策略发生了位移.在干旱贫瘠的草原带和森林草原带植物以防御和抗胁迫策略为主,而在环境条件相对湿润、富养的森林带植物以快速生长和资源优化配置策略为主.
- 郭茹温仲明王红霞戚德辉
- 关键词：叶性状植被带
- 黄土丘陵区刺槐人工林与乡土植物叶片和细根功能性状比较研究被引量：2
- 2016年
- 植物功能性状是表征植物与环境关系的重要媒介。不同种群间功能性状的差异直接决定其竞争优势,并决定群落的结构和功能,影响整个群落的演替与发展。以黄土丘陵区森林草原带不同立地环境下的刺槐林和乡土植物群落为研究对象,比较二者功能性状随立地环境的变化,进而阐明其对不同环境的适应策略。结果表明:(1)同一坡向,刺槐林和乡土植物群落的叶N含量、根C含量、根N含量、比叶面积、叶组织密度及比根长之间有显著性差异(p<0.05),而根P含量、根组织密度只在阴坡上有显著性差异(p<0.05)。除叶组织密度、根组织密度、根P含量外,刺槐其他各功能性状值均高于乡土植物群落。在同一坡位,刺槐林叶C含量、叶N含量和根C含量、根N含量、比叶面积、比根长整体上显著高于乡土植物群落(p<0.05);(2)刺槐林的土壤C含量、土壤P含量在阴阳坡上均低于乡土植物群落,阳坡土壤N含量高于乡土植物群落,阴坡上则相反;在不同坡位上,两者的土壤C含量有显著性差异(p<0.05);(3)刺槐林和乡土植物群落5m的土壤含水量变化基本一致。刺槐林下土壤含水量低于乡土植物群落。在干旱贫瘠的环境中,刺槐林具有较高的叶养分含量、根养分含量、比叶面积和比根长,具备较强的水分和养分竞争能力;而乡土植物群落具有较小的比叶面积、较大的叶组织密度和根组织密度,虽然可以较好地维持体内水分和养分的平衡,形成对环境的有效适应,但相比刺槐水分和养分竞争能力较弱。因此,在黄土丘陵区植物恢复重建中,要充分考虑物种对环境的适应性及其对生长的影响,要维持物种适应环境与健康生长间的平衡。
- 王红霞温仲明高国雄戚德辉郭茹杨士梭
- 关键词：刺槐林黄土丘陵区
- 不同地形校正方法对刺槐林遥感提取的影响被引量：5
- 2017年
- 刺槐是黄土丘陵区生态环境建设的主要乔木树种之一,而地形阴影是影响刺槐林遥感提取精度的重要因素。为研究不同地形校正方法对刺槐林分布信息提取的影响,以黄土丘陵区安塞县的刺槐人工林为例,使用Cosine、SCS、Minnaert、C、SCS+C 5种校正方法对该地区2015年7月份的Landsat8 OLI影像进行地形校正,并采用基于样本、面向对象提取的方法对人工刺槐林的分布信息进行提取。最后对地形校正前后的影像进行视觉比较和回归分析,并对提取结果进行精度评估,从而比较不同地形校正方法对刺槐人工林分布信息提取的影响。结果表明:1)5种地形校正方法削弱了遥感影像上地形阴影的视觉效果,其中Cosine、SCS校正存在过度校正的现象。2)5种地形校正方法使得各波段辐射亮度值的均值和方差较之前发生变化,且SCS+C校正符合预期效果。3)Minnaert、SCS+C及C校正降低了太阳入射角的余弦值cosi与影像各波段的辐射亮度值间的回归直线斜率m的绝对值及相关系数r的绝对值,Cosine、SCS校正使两参数在部分波段上变大。4)5种地形校正方法都不同程度地降低刺槐提取的漏分误差,但Cosine校正后用户精度降低了2.47%;Minnaert、SCS+C及C校正均提高了用户者精度和生产者精度,以C校正的精度最高,生产者精度提高了16.66%,用户精度提高了2.82%。5)5种地形校正方法均提高了Kappa系数值,以C校正最高,Kappa系数值为0.76。本研究说明刺槐林遥感提取有必要进行地形校正,且应结合研究区的情况选择地形校正方法,这为黄土丘陵区刺槐信息提取时合适地形校正方法的选取提供了重要的依据。
- 刘时城温仲明陶宇朱朵菊张静曾鸿文
- 关键词：地形校正刺槐遥感提取
- 延河流域植物功能性状变异来源分析被引量：23
- 2013年
- 由于遗传背景对植物性状的影响,直接研究环境与植物性状的关系有一定的不确定性。因此,研究植物性状对环境变化的响应,必须明确遗传背景与环境对植物性状的相对影响,以排除遗传背景的作用。本研究以延河流域为研究区域,选取19个典型样点,调查了64种植物的6种功能性状,即比叶面积(SLA)、比根长(SRL)、叶片氮(LN)与磷含量(LP)、根的氮(RN)与磷含量(RP),并通过野外定位信息,从已有专题信息图中获取环境数据,采用方差分析和逐步回归的方法,分析了植物性状变异来源,研究了不同科属植物对环境变化的响应。结果表明:(1)不同气候条件下,植物的SLA、LN和RP性状存在显著差异,森林区植物SLA、RP较草原区植物偏低33.02%、19.94%,而LN则高于草原区植物19.33%;不同科属植物之间SLA、SRL、LN和RN存在显著差异,豆科植物具有较高的SLA、LN、RN,分别高出研究区平均值16.33%、65.23%、97.78%,而禾本科植物SRL具有最大值,高出平均值103.11%;(2)遗传背景差异是植物性状变异的首要决定因子,遗传背景对SRL、LN、RN变异的解释比例分别达到了27.86%、32.78%、42.70%,而LP、RP则受环境因子的影响更大,环境因子对LP、RP解释比例分别达到24%、15.58%;(3)豆科Leguminosae、禾本科Poaceae、菊科Asteraceae、蔷薇科Rosaceae植物性状的环境因子逐步线性回归模型,表明不同科属的植物对环境因子是否产生响应和响应的方式均不相同,豆科和禾本科植物对区域性气候条件较为敏感,而菊科和蔷薇科植物受地形因子和土壤含水量影响较大。
- 张莉温仲明苗连朋
- 关键词：功能性状环境响应
- 基于GIS和RS的延河流域植被覆盖度与地形因子的相关性研究被引量：44
- 2017年
- 以延河流域为研究区,综合运用GIS和RS技术,基于Landsat TM影像,运用改进的像元二分模型估算了延河流域2000年和2010年的植被覆盖度,结合DEM数据提取的高程,坡度、坡向地形数据,分析了植被覆盖度与地形因子的相关性,以期为延河流域植被恢复和生态建设提供依据。结果表明:(1)延河流域植被覆盖度从2000年的29.18%增加到2010年的52.42%,呈上升趋势。(2)2000年植被覆盖度随高程的增加呈减小的趋势,2010年植被覆盖度随高程的增加呈先增加后减少的趋势。2000年和2010年植被覆盖度随坡度的升高,大致呈现先升高后降低的趋势,在30°~35°范围内最高。2000年和2010年植被覆盖度总体表现为阴坡(北、东北)>半阳坡(东南、西)=半阴坡(东、西北)>阳坡(南、西南)>平地,其中阴坡的植被覆盖度最高,平地的植被覆盖度最低。(3)在高程1 000~1 500m,坡度在25°~45°范围内,植被覆盖度增加的值最大。
- 汤巧英戚德辉宋立旺温仲明
- 关键词：植被覆盖度地形因子延河流域
- 延河流域森林草原区不同植物功能型适应策略及功能型物种数量随退耕年限的变化被引量：20
- 2015年
- 不同退耕年限退耕地的环境差异以及不同生物间的相互作用导致各阶段植物功能型物种数量不同。研究退耕地植被自然恢复过程中不同植物功能型适应策略及功能型物种数量随退耕年限的变化,对于理解植物对环境的响应机制及植物的适应策略具有重要意义。采用空间序列代替时间序列的方法,以延河流域森林草原区不同退耕年限、自然恢复的植物群落为研究对象,调查了不同退耕年限的植物群落33个,共44种植物,涉及16个科35个属,分别测定了每个物种的叶厚度、比叶面积、叶组织密度、叶片氮含量、比根长、根组织密度、细根氮含量等7项能够反映植物生存对策且易于测量的功能性状。依据这7项植物功能性状,采用数量分类方法将全部物种划分为3个功能型。结果表明:(1)根据C-S-R理论,功能型Ⅰ植物用于防御的投资较多,生长速率处于中间水平,偏向于"胁迫-干扰型",功能型Ⅱ植物能够通过维持体内的养分平衡的方式对抗资源贫瘠或干旱的环境,偏向于"胁迫-竞争型"对策,而功能型Ⅲ植物吸收大量的营养和资源用于生长,偏向于"竞争型";(2)功能型Ⅰ在整个植被恢复时间序列中占据优势地位(61%—80%),并呈增加趋势,功能型Ⅱ则由恢复初期的25%降低为恢复后期的15%,功能型Ⅲ从恢复初期的14%降低到恢复后期的5%。同时,在功能型Ⅰ内部,优势物种也发生着相应的相互替代。虽然土壤养分含量整体上随着植被自然恢复时间的延长而呈上升趋势,但是植物的生存环境并未改善到不存在干扰与胁迫的程度。因此,在植被恢复初期的四、五十年内,"胁迫-干扰型"策略的植物占据着绝对优势。随着植被恢复时间的延长,能够高效利用资源且抗胁迫能力强的物种代替了以快速生长和传播为适应策略的物种。
- 郑颖温仲明宋光丁曼
- 关键词：植物功能型延河流域
- 基于面向对象特征提取的植物叶片面积测量方法被引量：6
- 2017年
- 【目的】提出一种基于面向对象图像特征提取的植物叶面积测量方法,为快速、高精度地测量野外采集植物的叶片面积提供支持。【方法】以扫描图像为基础,借鉴遥感影像的面向对象图像特征提取的思想,获得扫描对象的矢量轮廓,以此计算其面积,并采用AutoCAD绘制的7种多边形进行重复试验,以验证该方法的精确性;然后进一步对青蒿(Artemisia carvifolia)、臭蒿(Artemisia hedinii)、苜蓿(Medicago sativa)3种植物叶片进行重复试验,并与矢量化方法、监督分类方法进行对比,分析该方法在实际叶片测量中的稳定性和计算效率。【结果】利用基于面向对象图像特征提取的植物叶面积测量方法,在进行标准几何图形的面积测量时,该方法的相对误差皆小于1.86%;与矢量化方法、监督分类方法相比,该方法在测量真实植物叶片面积时具有更高的稳定性,而且耗时都小于20s,用时最短;该方法采用IDL模块设计,可实现叶片面积的自动批量处理。【结论】基于面向对象特征提取的植物叶片面积测量方法,是叶片面积高精度及批量自动化测量的一种新途径。
- 刘时城温仲明戚德辉王红霞郭茹
- 关键词：面向对象特征提取
