西北干旱荒漠区排矸平台不同配置与保育模式重建植被生态能值分析

通过多维度探索排矸平台区植被恢复与重建初期植物群落稳定性、系统自组织能力、环境承载力及可持续发展能力,为构建费省效宏的西北干旱荒漠区排矸平台植被配置与保育模式提供技术支撑。以排矸场平台区4种植被配置与保育模式(乔灌草(M1)、灌草(M2)、观赏型灌草(M3)和灌木林(M4))为研究对象,以人工播种(柠条、沙蒿、苜蓿)后未采取任何保育措施的近自然恢复模式(CK)为对照,利用普通生态学方法分析不同植被配置与保育模式的群落组成、物种重要值、物种多样性的变化,分析恢复初期植被群落结构特征,利用能值法分析各配置与保育模式的系统环境经济效益。结果表明:(1)4种植物配置与保育模式植物种类组成均增加,表现出较高的物种多样性。其中,M3>M1>M2>M4>CK;(2)购买能值在能值投入结构中占主导地位,4种模式的可更新资源利用程度均低于CK(99.86%);M1的不可更新资源利用率最高,为29.52%;(3)不同植被配置与保育模式能值指标相比,M1的净能值产出率(EYR)和能值自给率(ESR)高于其他模式,在生产效率方面具有最大优势,独自发展能力较强。M3的能值投资率(EIR)和系统可持续发展指标(EISD)高于其他模式,环境负载率(ELR)低于其他模式,表明M3的经济发展水平较高,对环境的依赖程度低,产生的压力较小,具有一定的可持续发展潜力;(4)从群落特征结构、系统经济发展水平、对环境产生的依赖程度和可持续发展能力方面考虑,M3为最优模式;从对生产效率、独自发展能力方面考虑,M1为最优模式。

均匀分布与结构描述ASIFT相结合的SAR与可见光图像配准算法

针对SAR与可见光图像配准中存在的非线性灰度差异与斑点噪声,同时考虑不同的成像视角问题,提出了基于均匀分布与结构描述ASIFT的SAR与可见光图像配准算法。该算法首先采用引导滤波建立引导尺度空间以达到噪声抑制与边缘保持,在特征点提取阶段,由于非线性灰度差异引入相位一致性强度信息,并与尺度空间网格划分相结合,指导筛选图像中均匀特征点的获取;然后在特征描述阶段,引入扩展相位一致性方法计算SAR与可见光图像的一致性梯度幅值和方向,提高了主方向和描述符的准确性;最后利用Optimal-RANSAC进行特征描述符匹配实现有效配准。通过对4组实测图像进行试验及结果分析,证明该算法相比SAR-SIFT与传统ASIFT算法具有更准确的配准精度。

北方城市10种常见树木凋落叶的分解及养分释放特征

将城市绿化树木凋落叶用作施肥材料直接还田或制备生物质有机肥是实现凋落叶资源化利用的有效途径。采用尼龙网袋法对10种城市绿化树木凋落叶的分解及其养分释放特征进行研究。结果表明:1)N含量以构树凋落叶较高(40.37 mg/g),P含量以七叶树、构树、樱花和鹅掌楸凋落叶较高(12.92~23.03 mg/g),K含量以构树和紫叶李凋落叶较高(5.88~6.38 mg/g);Zn含量以樱花和紫叶李凋落叶较高(18.53~19.95μg/g);Mn含量以紫叶李凋落叶较高(65.24μg/g);木质素含量以栾树、银杏、青桐和七叶树凋落叶较高(30.18~34.60 mg/g)。2)10个树种中,构树、火炬树和紫叶李的凋落叶分解较快(T为1.02~1.08 a),栾树、鹅掌楸、樱花、海棠、七叶树和青桐次之(T为1.12~1.18 a),银杏凋落叶分解较慢(T为1.22 a)。3)凋落叶分解过程中N元素释放较快的为构树、樱花和火炬树凋落叶,青桐凋落叶表现出"富集"的现象;P元素释放较快的为海棠、火炬树、鹅掌楸、构树和樱花凋落叶;对于K元素,除了七叶树和银杏凋落叶释放稍慢(T为1.26~1.43 a),其他凋落叶释放均较快(T为1.00~1.05 a)。4)相关性检验表明,凋落叶中含有较高的N、P含量有利于凋落叶分解,而凋落叶中含有较高的木质素含量及较大的木质素/N值,则不利于凋落叶的分解。因此,构树凋落叶适宜于制备N肥、P肥和K肥;七叶树、樱花和鹅掌楸凋落叶适宜于制备P肥;紫叶李凋落叶适宜于制备K肥。根据不同凋落叶的养分含量和分解释放特征可以有选择性和针对性地应用于农田施肥或制备生物质有机肥。

不同类型抗蒸腾剂对4种草本植物叶片水分利用效率的影响

为探究3种抗蒸腾剂叶片喷施对4种草本植物水分消耗和利用的影响规律,比较得出不同抗蒸腾剂的最佳使用浓度,为干旱荒漠区采煤迹地植被保育技术提供参考,本试验以蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)、沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)、白花草木樨(Melilotus albus Medic.ex Desr.)、蜀葵(Althaea rosea(Linn.)Cavan.)4种草本植物为研究对象,每种草叶面分别喷施不同类型和浓度的抗蒸腾剂:旱地龙(Fulvic Acid,FA)浓度分别为1,2,3,4 g·L^-1;冠存(Guan Cun,GC)浓度分别为3,6,9,12 g·L^-1;高岭土(Kaolin,KL)浓度分别为20,40,60,80 g·L^-1,以喷施清水为对照,喷施3个月后测定其对4种草叶片蒸腾速率(Transpiration rate,Tr)、净光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)、水分利用效率(Water use efficiency,WUE)和生物量的影响。结果表明:在试验浓度区间内,FA浓度越高,蒙古冰草、沙打旺、白花草木樨的Tr值越小、Pn值越小,WUE呈现先升高再降低的趋势;GC喷施浓度越高,蒙古冰草、沙打旺、白花草木樨叶片的Tr值越小、WUE值越大,Pn值较对照低但各浓度间未达到显著性差异;KL喷施浓度越高,蒙古冰草与蜀葵各浓度处理的Pn值越小、WUE值越小,Tr值较对照低但各浓度间未达到显著性差异。3种抗蒸腾剂对蒸腾速率的抑制程度均为GC和KL大于FA,对净光合速率的抑制程度均为KL和GC小于FA,对水分利用效率的提升程度均为KL和GC大于FA。综合3种抗蒸腾剂在植物叶面的喷施效果,GC和KL喷施效果较好,FA较差;蒙古冰草与沙打旺喷施12 g·L^-1的GC、白花草木樨与蜀葵喷施20 g·L^-1 KL的措施可用于干旱荒漠区采煤迹地的植被恢复。

干旱荒漠区煤矸石山覆土区土壤水分物理性质的空间异质性

基于网格取样(20 m×20 m),采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了干旱荒漠区煤矸石山表层(0~5 cm)土壤水分物理性质的空间异质性和分布格局。结果表明:研究区土壤容重、毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度、饱和含水量表现为弱变异,土壤含水率表现为中等变异。除土壤容重的最佳拟合模型为高斯模型外,其余指标的最佳拟合模型均为指数模型;土壤容重和含水率的块基比[C_(0)/(C_(0)+C)]较小,空间自相关性强烈;土壤毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度和土壤饱和含水量则表现为中等的空间自相关性;土壤容重与毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度、饱和含水量呈极显著负相关,土壤含水率与其余指标没有显著的相关关系;土壤毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度及饱和含水量两两之间呈极显著正相关关系;Kringing等值线图表明,土壤毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度和饱和含水量分布类似,高值集中在坡中部及下部左侧,土壤容重则与之相反,土壤含水率的大小主要受坡位的影响,由坡上向坡下增大。建议干旱荒漠区煤矸石山覆土区在人工植被恢复时应采取整地措施,疏松根区土壤;在植被恢复初期,应适当提高坡上部的灌水量,以改善煤矸石山覆土区土壤水分状况,为植被恢复营造均一、良好的土壤水分物理条件。