基于VSURF-CA的小麦条锈病高光谱病情指数估测模型

【目的】条锈病对小麦生长和产量造成严重威胁,为确保有效防控,精准监测尤为关键。利用遥感技术构建小麦条锈病估测模型,能快速、准确地估测病情指数(DI),为精准防控提供技术支持。【方法】利用ASD光谱仪获取小麦不同生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)高光谱数据,采用随机森林变量选择(VSURF)方法结合相关性分析(CA)对原始光谱(OR)和一阶微分光谱(FD)进行特征波段筛选。使用随机森林(RF)对比不同数据集的特征波段建模结果,确定模型效果最佳的特征集。随后借助偏最小二乘回归(PLSR)、极致梯度提升(XGBoost)以及反向传播神经网络(BPNN),对比特征集在不同算法中的建模效果。通过对比建模效果,确定针对全生育期小麦条锈病病情指数的最佳估测模型。为了验证特征集在不同生育期中的效果,利用特征集在3个生育期重新构建模型,并对比模型效果。【结果】对不同数据集进行特征筛选,并使用RF构建条锈病DI估测模型,通过比较模型效果,确定VSURF-CA-FD特征集(绿光范围的537 nm以及近红外范围的821和846nm)在RF模型中的估测效果最好。采用RF算法构建的模型表现出优异的精度,R^(2)为0.89,RMSE为12.34。这些特征波段在其他算法构建的模型中也展现出良好的精度:XGBoost模型的R^(2)为0.87,RMSE为13.15;BPNN模型的R^(2)为0.84,RMSE为15.19;PLSR模型的R^(2)为0.69,RMSE为20.92。使用不同生育期的冠层微分高光谱数据进行验证,利用VSURF-CA-FD特征集构建RF模型,对比模型发现在小麦生长的早期(抽穗期)R^(2)为0.54,RMSE为1.29,NRMSE为0.21,能满足估测病害的要求;小麦生长的中期(灌浆期),模型的R^(2)表现较好,R^(2)为0.66,RMSE为12.24,NRMSE为0.21;小麦生长晚期(成熟期),模型效果好于前两个时期,R^(2)为0.75,RMSE为10.77,NRMSE为0.15。【结论】使用VSURF-CA方法筛选出的特征波段,能构建出对小麦条锈病病情指数具有出色估测效果的RF模型。研究结果可为预测早期和中期条锈病病情指数提供有价值的思路和方法。

武汉东湖风景名胜区可持续发展障碍与对策研究

武汉东湖风景名胜区可持续发展的主要障碍是湖泊水体的水质恶化,文章分析了城市污水的大量注入和湖泊水动力条件的改变是主因;提出了加快东湖截污与城市污水治理的工程建设、从单纯的点源治理转向综合治理、重新开启通江调节闸门恢复通江湖泊功能、实施环湖绿色生态保护工程建设意见。

武汉市海外旅游客源市场的时空动态分析

针对武汉市海外旅游客源市场的时序和空间数据,揭示出海外旅游客源市场发展波动明显,受国内外旅游业环境影响剧烈,客源市场空间分布不均,主要集中于港澳台地区、美国和日本;构建相应指标体系,利用SPSS主成份分析法,揭示出海外旅游客源市场的主要影响因子:人均可自由支配收入、与武汉市的空间距离以及客源地与我国的文化差异。利用灰色模型预测,建立GM(1,1)模型探讨了武汉市海外旅游客源市场的发展趋势:第一、二、三等级市场缓慢发展;第四等级市场发展速度将加快。

湖北省珍稀濒危植物标本信息的统计与分析

为了解湖北省珍稀濒危植物标本的概况,查阅了相关植物标本馆内的标本,并分别从标本种类、标本采集地、采集年代及馆藏地4个方面进行统计分析.结果共查阅到湖北珍稀濒危植物的标本共有62种,包括在湖北栽培的3种2 546号3 394份;所查阅到的标本中,水杉(Metasequoiaglyptostroboides)的标本数量最多(135号),占总标本号数的5.30%;在利川采集的标本最多(499号),占总标本号数的21.83%;50年代采集到的标本数量最多(606号),占总标本号数的27.07%;存放在武汉植物所标本馆的数量最多(714号),占总标本号数的27.97%.

湖北省十堰地区种子植物区系研究

笔者统计分析了湖北省十堰地区种子植物区系。本区物种多样性较为丰富,共有野生种子植物162科836属2652种,地理成分复杂。分析表明:本区系具有明显的温带性质,同时具有较多的热带成分,表现出过渡性的特点;本区系中国特有属较多,珍稀濒危植物丰富。与湖北省的神农架、七姊妹山和陕西省太白山3个邻近的植物区系相比,与神农架植物区系的相似性较大。

氮、磷浓度对太湖水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)群体生长的影响

大量微囊藻群体的形成和聚集是微囊藻水华形成的重要条件.氮、磷浓度是影响微囊藻群体生长的重要因素之一.为了探讨氮、磷浓度对微囊藻群体生长的影响,本研究以太湖微囊藻水华优势种之一的水华微囊藻作为研究对象,开展了不同氮、磷浓度对水华微囊藻群体生长的影响研究.以近几年太湖微囊藻水华暴发最严重的梅梁湾氮磷比的平均值作参考,氮、磷浓度设置为5个水平组,依次是T1(TN=0.1 mg/L,TP=0.005 mg/L)、T2(TN=1 mg/L,TP=0.05 mg/L)、T3(TN=10 mg/L,TP=0.5 mg/L)、T4(TN=100 mg/L,TP=5 mg/L)和T5(TN=250 mg/L,TP=5.44 mg/L)(BG-11培养基中氮、磷的浓度).结果显示,T1、T2、T3和T4 4组微囊藻群体均增大,且都发现有大于100个细胞的群体形成,群体大小分别为151、217、437和160 cells,而T5组微囊藻群体实验初期增大,实验后期变小,T5整个实验期间未发现有大于100个细胞的群体形成.研究结果表明相对低的氮、磷浓度有利于水华微囊藻群体的生长,而过高的氮、磷浓度则会抑制微囊藻群体生长.本研究结果也表明目前太湖氮、磷浓度有利于水华微囊藻群体的生长,从而有利于微囊藻水华形成.

长江流域陆地生态系统NDVI时空变化特征及其对水热条件的响应

为辨识长江流域陆地生态系统植被的时空变化特征及其对水热条件的响应,根据长江流域2000—2015年MODIS NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)资料和气象资料,利用时间序列分析技术研究长江流域及主要陆地生态系统NDVI和水热条件的年际变化及相关性特征。结果表明:①近16 a来,全流域及主要生态系统NDVI均呈现出显著的增加趋势,农田、森林、水体与湿地生态系统NDVI增长率较大;②降水量整体略微增加,具有明显的空间差异性,积温(≥10℃)增加明显,且在空间上普遍呈现出增加的趋势;③受气候条件和生态系统类型差异性的影响,不同水热条件分区上NDVI与降水量和积温(≥10℃)的相关性有所差别,但整体而言,由于长江流域水量相对丰沛,降水量并不是长江流域植被生长的限制性因子,降水量与NDVI相关性并不显著,但对于森林、草地和荒漠生态系统而言,植被NDVI与积温呈现出较为明显的正相关关系,表明热量条件是长江流域植被生长的限制性因子。研究成果可为长江流域主要陆地生态系统变化的监测和预测提供一定的数据和技术支撑。

东亚地区栓皮栎的地理分布格局及其气候特征

植物地理分布与气候关系的格局及其对气候变化的响应，是目前生态学研究的一个热点问题。在东亚地区，栓皮栎（Quercus variabilis Blume）是分布最广的树种之一，具有重要的生态、经济和景观价值。在本项研究中，通过文献检索和实地调查的方法，对栓皮栎在东亚地区的天然分布格局及其影响因素进行了综合分析，重点分析了天然分布区的气候特征。结果表明，在东亚地区栓皮栎主要分布在19°～42°N、97°～140°E之间；栓皮栎除了在中国大陆有大量的分布以外，在中国的台湾、海南岛，以及朝鲜半岛和日本列岛均有分布。在水平分布上，栓皮栎在中国大陆的分布区的多年年平均气温为15.3℃，最高和最低的年平均气温分别为23．6℃和7．2℃，多年平均年降水量为411～2000mm；在岛屿分布区域，栓皮栎分布区的多年年平均气温为13．1℃（日本）～14．7℃（中国台湾），多年平均年降水量为1788mm（日本）。2803mm（中国台湾）。在垂直分布上，在温带地区海拔上限大约为1500m。温度为7．7℃；在亚热带地区海拔高度上限超过3000m，温度为7．6℃。

柑橘花芽分化期结果和未结果树矿质元素和碳水化合物含量变化

用石蜡切片法确定温州蜜柑花芽形态分化集中在3月初到4月中旬,同时用H2SO4—H2O2法分析了8年生和2年生树体秋春季叶片和茎矿质元素含量,结果表明：结果树茎叶钾含量最高,氮次之,磷和钙较低,花芽分化初期,氮和钾含量均有峰值.未结果树氮峰值较低,钾较高,且峰值时间较迟.用80%乙醇加热法和蒽酮硫酸比色法分析了醇溶性糖,淀粉和全糖含量,结果表明：结果树醇溶性糖含量花芽形态分化前积累其后下降,淀粉含量秋冬和早春较低,花萼原基后上升,总糖含量花芽形态分化前同醇溶性糖相似,形态分化期波动大.未结果树碳水化合物平均含量比结果树高,C/N比值比结果树高41.3%~63.3%.

鄂西二仙岩泥炭藓沼泽—草甸交错带植物群落的β多样性研究

应用二元属性数据和数量数据对二仙岩泥炭藓沼泽—草甸交错带植被的β多样性进行了初步研究,在5个样地的25个样方内共记录25种高等植物.二元属性测度的β多样性与数量数据测度的β多样性所得结果相似:沿二仙岩草甸向泥炭藓沼泽内部逐渐过渡时,β多样性呈现递减的趋势,物种替代的速率逐渐减小,群落逐渐趋于稳定.该结果反映了泥炭藓沼泽由外部草甸向沼泽内部延伸植物群落所受人为活动的影响逐渐减小.

酸析+CASS+气浮工艺处理浆粕废水中试研究

根据粘胶纤维生产特点,对某厂浆粕黑液废水采用酸析+CASS+气浮工艺技术进行处理。中试研究表明:处理后出水COD<100mg/L、BOD<20mg/L、SS<70mg/L、色度<70倍、Zn<2.0mg/L,除色度外,各项指标可以满足GB89781996一级排放标准要求。并且根据中试装置的运行进行了经济技术分析,为工程设计提供理论依据。

晚更新世以来中国北方典型剖面记录的大气粉尘载荷与空间差异性

选取塔勒德、盘子山、延长、库伦沟4个黄土剖面,对比分析磁化率曲线、粒径含量曲线、载荷曲线、δ18 O（‰）含量曲线,运用古粉尘载荷数量作为古气候代用指标,恢复古粉尘载荷数量的时空差异,结果表明冰期的古粉尘载荷数量高于间冰期（相差1.34~4.34倍）,并且冰期粉尘载荷的变化具有高频波动的特征;在空间尺度上,自西向东粉尘载荷量降低。结论为进一步通过粉尘堆积较为准确地反演中国北方干旱半干旱地区自西向东的气候环境变迁提供依据。

结合先验知识和图像特征的道路提取方法

致力于在复杂环境下能对多种道路进行检测,提出了一种先验知识库与自适应区域增长相融合的道路检测方法,通过少量的道路样本采集,建立样本库,训练挖掘出道路知识模型,并结合区域增长方法对分割的实时道路影像进行道路区域增长。实验结果表明,该方法适用于多种不同环境道路的提取,鲁棒性强。

天然水杉林的群落分类及演替动态

水杉为我国一级保护的珍贵树种,具有重要的科研价值和应用价值。由于人类过度开发,天然水杉林生境退化严重,自然更新不良。笔者应用Braun-Blanquet的植被社会学研究方法对湖北利川钢厂湾、邓家湾、游家湾3处的天然水杉林进行群落学调查,结果表明:钢厂湾的水杉样地群落类型为水杉-尾叶山茶-日本金星蕨群落,共有植物种类约78种;邓家湾的水杉样地群落类型为水杉-桂竹-黄金凤群落,共有植物种类约81种;游家湾的水杉样地群落类型为水杉-微毛柃-大叶金腰群落,共有植物种类约58种。经过20a的演替,天然水杉林各层的盖度都逐渐增加。在种类组成上,乔木层阳性树种减少,灌木层和草本层种类组成变化不大。

人工湿地污水处理技术

人工湿地作为一种节能、经济、简易和有效的生态化污水处理技术,近几年来在我国一些城市应用较为广泛。本文从人工湿地的基本组成、机理谈起,结合一些实例比较说明了人工湿地的特点,并针对其近些年在应用中常出现的问题提出了部分解决措施。

人造丝生产废水处理工程的设计与运行

采用'石灰中和+曝气生物滤池'的工艺处理人造丝废水.运行3 a的结果表明,混合废水CODCr,Zn2+,S2-,SS的质量浓度分别为233～512,31.6～47.1,15.2～27.3,166～387 mg/L,pH值为3.5～5.0,处理出水水质达到了GB 8978-1996污水综合排放标准中的一级标准.本工艺具有运行可靠,容积负荷高,处理效果好,运行费用低,污泥产量小,不发生污泥膨胀等特点.

中国淘宝村的空间分布格局及其影响因素

根据阿里研究所发布的2013―2014年中国淘宝村的相关数据,运用最邻近点距离和邻近点指数、核密度分析法、回转半径法等方法分析淘宝村的空间分布格局及其影响因素。结果发现:1)淘宝村分布表现出明显的区域不平衡特征,呈集聚分布,且主要集聚于东部沿海城市,占据总数的98%;同时,淘宝村分布与大中型城市分布变化具有一致性。2)淘宝村的分布主要受资源禀赋、地理区位、产业集聚以及上网普及率的影响,淘宝村更多地分布在资源禀赋较好、交通便利、产业集聚区和上网普及率更高的地区。3)淘宝村共有2种发展模式,即城市依托模式和乡村内生模式。未来淘宝村在中西部地区的发展将主要围绕大中型城市及有一定产业集聚基础的专业村。

长柄水青冈幼苗根系构型及动态变化

长柄水青冈(Fagus longipetiolata)是我国亚热带山地林的重要组成树种,本研究在温室中用河砂培养长柄水青冈幼苗,采用直接测量法研究了长柄水青冈的根系构型。结果表明,生长50 d的长柄水青冈幼苗的根系呈倒圆锥形,根宽小于根深;基根平均生长角度较小,基根的向地性小;一级侧根与主根的夹角从根系上部至下部逐渐变小;二级侧根首先发生于根系的中下部,然后其发生范围向根系上、下部扩展。虽然长柄水青冈幼苗根系构型存在较大的个体差异性,但一级侧根与主根的夹角则具有较好的稳定性。研究揭示了实验条件下长柄水青冈幼苗的根系构型及其在幼苗建成过程中的生长变化规律,为长柄水青冈的进一步研究提供科学依据。

不同水位条件下5种湿地木本植物幼苗的形态特征研究

研究了水杉(Metasequoia glyptostroboides)、池杉(Taxodium ascendens)、枫杨(Ptero-carya stenoptera)、江南桤木(Alnus trabeculosa)和紫穗槐(Amorpha fruticosa)5种植物幼苗在不同水位条件下生长的植物株高、生物量及根冠比以及在植株完全被水淹没情况下幼苗的存活时间.结果表明,水杉株高随水位上升呈增加趋势;枫扬、江南桤木和紫穗槐的株高则是随着水位升高呈下降趋势,池杉株高则在中间水位最高.水杉、池杉和江南桤木幼苗的生物量在偏低水位下(-3cm)为最高,而枫扬和紫穗槐的生物量随着水位升高呈降低趋势.5种植物幼苗的根冠比均呈现出中间高两侧低的趋势.5种植物幼苗在全部淹水情况下最终死亡,存活时间由长到短依次为:池杉>枫杨>水杉>江南桤木>紫穗槐.

空心莲子草的入侵机制及其防治对策

空心莲子草为世界性的入侵物种,现已成为暖温带—热带湿润气候区淡水生态系统的重要外来入侵种,对经济、环境和生态系统产生了负面的影响。文章结合空心莲子草的生物学特性,对其危害、入侵机制以及防除措施方面进行评述。