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基于国产高分遥感数据的黑龙江三江湿地分类

中南林业科技大学学报 2022年第9期42卷 71-81页

作者：潘煜琳林辉中南林业科技大学林业遥感信息工程研究中心湖南长沙410004 林业遥感大数据与生态安全湖南省重点实验室湖南长沙410004 南方森林资源经营与监测国家林业与草原局重点实验室湖南长沙410004

【目的】湿地是重要的生态系统之一,实现湿地信息的自动提取和动态监测对湿地资源的科学管理和利用有重要的意义。黑龙江三江湿地是我国最大的淡水沼泽湿地,具有丰富的野生动植物资源。探究国产高分五号(GF-5)高光谱和高分六号(GF-6)多... 详细信息

【目的】湿地是重要的生态系统之一,实现湿地信息的自动提取和动态监测对湿地资源的科学管理和利用有重要的意义。黑龙江三江湿地是我国最大的淡水沼泽湿地,具有丰富的野生动植物资源。探究国产高分五号(GF-5)高光谱和高分六号(GF-6)多光谱遥感数据及其不同特征组合在中高纬度湿地信息分类中的能力,为三江湿地的可持续发展提供科学依据。【方法】首先对获取的高分数据进行辐射定标、大气校正、地理配准、镶嵌和裁剪预处理后,然后采用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)对高光谱数据进行降维和特征筛选,最终从GF-5遥感影像中选取了5个特征;在GF-6的8个原始波段基础上通过波段计算提取了指数特征(NDVI、NDWI),增加到10个波段,并将GF-5和GF-6影像提取特征进行组合,利用支持向量机(SVM)、随机森林算法(RF)和K-近邻算法(KNN)等3种分类器提取湿地信息。【结果】基于GF-5和GF-6波段组合后的特征组合与SVM算法的结合获取的湿地信息总体分类效果最好,总体精度可达到88.96%,Kappa系数为0.85,能够合理地提取三江湿地的不同地类信息。根据混淆矩阵的数据统计可知,湿地重要的地类草本和水域错分比例明显减少,此外大面积噪声情况有所改善并且细小狭长的水域能够被识别分类。【结论】不同源数据和特征组合的湿地信息提取的精度表明高光谱和多光谱遥感数据的特征组合可以提供丰富的光谱信息,显著减少了“同物异谱,同谱异物”的情况;而且基于GF-5和GF-6特征组合,应用SVM算法,可以获得较高的分类精度,对比单一的GF-5和GF-6遥感数据,总体精度分别提高了16.74%和3.3%,为构建国产高分卫星数据的湿地信息智能提取理论和方法提供技术支撑。

关键词：三江湿地支持向量机随机森林 K-近邻算法 GF-5 GF-6

三江平原湿地开垦对土壤微生物群落结构的影响

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环境科学 2019年第5期40卷 2375-2381页

作者：王娜高婕魏静刘颖庄绪亮庄国强中国科学院生态环境研究中心中国科学院环境生物技术重点实验室北京100085 中国科学院大学资源与环境学院北京101408 中国科学技术大学生命科学学院合肥230026

过度开垦会导致湿地生态系统的快速退化,湿地土壤微生物能够敏感地反映湿地土壤质量及湿地生态系统功能的演变.为研究土地利用变化对湿地微生物群落结构的影响,以黑龙江抚远三江湿地保护区为研究对象,采集其中的原始泥炭湿地、开垦后改... 详细信息

过度开垦会导致湿地生态系统的快速退化,湿地土壤微生物能够敏感地反映湿地土壤质量及湿地生态系统功能的演变.为研究土地利用变化对湿地微生物群落结构的影响,以黑龙江抚远三江湿地保护区为研究对象,采集其中的原始泥炭湿地、开垦后改种豆科植物及水稻的3种湿地土壤.采用基于细菌16S rRNA基因的高通量测序技术研究上述土壤细菌的群落结构,并探讨其与土壤环境因子间的关系.结果表明,不同土地利用方式湿地土壤中的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)及酸杆菌门(Acidobacteria),但土地利用方式明显改变了湿地土壤细菌属的组成.改种豆科植物土壤中Blastocatella、Coxiella、Rickettsia丰度较高,水稻田土中Massilia、Nitrosomonas、Bradyrhizobium聚集较多,而泥炭湿地中含较高丰度的Rhizomicrobium、Arthrobacter、Bacillus.结合Chao值与Shannon指数,水稻田土微生物多样性高于改种豆科植物土壤及泥炭湿地土壤,而后两种土壤细菌群落多样性则未见明显差异.相关性分析表明,土壤p H及含水率是影响微生物群落组成的重要驱动因子,说明湿地土壤开垦后改变了土壤p H、含水率及土壤养分,从而对微生物群落结构产生影响.

关键词：三江湿地土地开垦高通量测序微生物群落环境因子

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三江湿地土壤微生物群落结构的多样性分析

三江湿地土壤微生物群落结构的多样性分析

作者：陈会海东北农业大学

学位级别：硕士

采用PCR-DGGE技术,研究毛苔草湿地土壤、小叶章湿地土壤（氮肥施用量分别为0、20、40和60kg/hm2）和岛状林湿地土壤在生长期（2010年7月和2011年6月）和凋落期（2010年10月）的细菌、真菌和反硝化细菌群落结构变化规律。研究结果如下： ... 详细信息

采用PCR-DGGE技术,研究毛苔草湿地土壤、小叶章湿地土壤（氮肥施用量分别为0、20、40和60kg/hm2）和岛状林湿地土壤在生长期（2010年7月和2011年6月）和凋落期（2010年10月）的细菌、真菌和反硝化细菌群落结构变化规律。研究结果如下： 1、同一季节,施肥处理的小叶章湿地土壤真菌群落的多样性指数,在2010年7月、10月和2011年6月湿地土壤真菌群落的多样性指数分别升高了0.270、0.150和0.050。表明施氮肥能够改变湿地土壤真菌的群落结构。然而,施肥量为60kg/hm2时,土壤真菌的多样性指数会下降。而对于土壤细菌来说,与未施加氮肥的小叶章湿地土壤相比,施加氮肥反而会在植物的生长期降低土壤细菌的群落多样性指数。但施氮肥对于土壤细菌的群落多样性指数影响较小,并没有其对于土壤真菌的群落多样性指数的影响程度大。另外,与未施加氮肥的小叶章湿地土壤相比,施加氮肥为20-60kg/hm2的小叶章湿地土壤样品的中反硝化细菌的条带数明显增多,说明施加氮肥可以增加土壤反硝化细菌的种类。而且施加氮肥湿地土壤的反硝化细菌多样性指数高于未施氮肥的土壤,并且随着氮肥量的增加,土壤反硝化细菌的多样性指数有增加的趋势。 2、植物的生长期和凋落期的湿地土壤细菌、真菌和反硝化细菌的群落结构差异性较大。在植物生长期检测到的土壤细菌、真菌和反硝化细菌条带数多于植物凋落期的条带数。季节变化对于土壤细菌群落的多样性指数影响较小,两个季节的细菌群落多样性指数较相似,说明在植物的生长期并没有产生更多的细菌多样性。然而,在生长期,土壤真菌群落的多样性指数却低于植物凋落期的真菌群落多样性指数。另外,岛状林湿地土壤和毛果苔草湿地土壤中的反硝化细菌群落的多样性指数随着植物生长期和凋落期的变化比较小。而小叶章湿地土壤的反硝化细菌群落多样性指数在植物生长期高于凋落期。 3、同一季节,岛状林湿地土壤的细菌、真菌和反硝化细菌群落结构的多样性指数均高于其它两种土壤。三种湿地土壤中,细菌群落的多样性指数的变化趋势为A＞C＞B,而菌群落的多样性指数的变化趋势为A＞B＞C,表明湿地土壤类型对于细菌和真菌的影响程度也有着差异性。然而,岛状林湿地土壤中的反硝化细菌DGGE条带数却明显少于其它两种土壤,说明湿地土壤的水文条件对于反硝化细菌的影响不同于细菌和真菌。 4、三江湿地土壤的细菌类群主要包括β-proteobacteria（p-变形菌纲）和γ-proteobacteria（Y-变形菌纲）,可见β-proteobacteria和γ-proteobacteria为三江湿地土壤中的优势类群。这两种细菌类群在每个季节的三种土壤类型中都能被检测到,只有少数的细菌在个别的季节和土壤类型中出现。三江湿地土壤的真菌类群主要包括Taphrinomycetes （外囊菌纲）,Dothideomycetes（座囊菌纲）和Leotiomycetes（锤舌菌纲）。湿地土壤的真菌种类多数属于Leotiomycetes,是主要的土壤真菌类群。在植物的生长期,Taphrinomycetes, Dothideomycetes和Leotiomycetes都存在,而Dothideomycetes和Leotiomycetes在三种土壤中都存在,Taphrinomycetes仅出现在小叶章湿地土壤中。在植物的凋落期,只有Dothideomycetes和Leotiomycetes,而Leotiomycetes存在于三种土壤中,Dothideomycetes仅存在于小叶章湿地土壤中。三江湿地土壤的反硝化细菌类群主要包括α-变形菌纲（α-proteobacteria）、β-变形菌纲（β-proteobacteria）、γ-变形菌纲（γ-proteobacteria）和未分类细菌（Unclassified bacteria）,其中α-proteobacteria是该湿地的主要反硝化细菌类群。在生长期,小叶章湿地土壤检测到了四种类群的反硝化细菌,岛状林湿地土壤检测到了α-proteobacteria、γ-proteobacteria和Unclassified bacteria,而毛苔草湿地土壤中只检测到了Unclassified bacteria和α-proteobacteria。在植物的凋落期,α-proteobacteria、γ-proteobacteria和Unclassified bacteria都存在于三种类型的土壤中,β-proteobacteria仅存在于小叶章湿地土壤中。两个季节中,四类反硝化细菌中的大部分菌群都出现在小叶章湿地土壤中,而且,主要存在于施肥20～40kg/hm2的土壤中。

关键词：三江湿地细菌真菌反硝化细菌 PCR-DGGE 多样性

三江湿地小叶章不同水分条件下的光合响应与适应性研究

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三江湿地小叶章不同水分条件下的光合响应与适应性研究

作者：杨丽颖哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

以三江平原典型湿地植物——小叶章（Deyeuxia angustifolia）为研究对象,应用LI—6400便携式光合分析仪观测自然及控制条件下不同群落小叶章光合参数,并测定其叶片光响应曲线或叶绿素荧光。野外观测结果显示：①典型草甸小叶章净... 详细信息

以三江平原典型湿地植物——小叶章（Deyeuxia angustifolia）为研究对象,应用LI—6400便携式光合分析仪观测自然及控制条件下不同群落小叶章光合参数,并测定其叶片光响应曲线或叶绿素荧光。野外观测结果显示：①典型草甸小叶章净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）略高于沼泽化草甸小叶章,二者显著高于沼泽小叶章的;典型草甸小叶章气孔导度（Cond）、胞间C02浓度（Ci）显著低于其它类型小叶章;典型草甸小叶章长势最好,沼泽化草甸小叶章次之,沼泽小叶章生长受到抑制;②典型草甸小叶章最大净光合速率（Pmax）、表观量子效率（α）及光饱和点（LsP）均略高于沼泽化草甸小叶章,二者高于沼泽小叶章;典型草甸小叶章暗呼吸速率（Rd）和光补偿点（LcP）显著低于另两种类型,它的低光补偿点、高光饱和点和暗呼吸速率表明其较另两类型具有更高的光合能力。室内观测结果显示：①50%水分条件下小叶章的气孔导度最高,表明其物质交换更顺畅一些;80%、120%、150%三种水分条件下小叶章的气孔导度变化不显著,胞间C02浓度及净光合速率和蒸腾速率随气孔导度降低而升高或随之减弱;20%水分条件下小叶章的气孔导度及蒸腾速率却持续偏低、胞间C02浓度偏高,内外环境物质交换不畅通;③50%水分条件下小叶章潜在的PS II的光化学效率最高、非循环光合电子传递速率最高、最低的qP及最高的qN值;相对的,20%水分条件下小叶章的各项叶绿素荧光参数最低,而代表PS II天线色素吸收的光能中以热的形式消耗的光能部分比例的qN最高,表示这一水分条件对小叶章的影响最显著,该水分条件下小叶章光合系统受到损伤最严重。其他三种水分条件下小叶章的叶绿素荧光参数虽然有所变化,但变化的差异显著程度不及20%水分条件下的。

关键词：三江湿地小叶章光合参数光响应曲线叶绿素荧光

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三江湿地:野性的“东方亚马逊”

绿化与生活 2016年第1期 49-52页

作者：杨纪

森林里的野生动物盛宴如果把中国的版图比作英姿勃发的雄鸡,三江湿地就是它长鸣的吻喙,如果把黑龙江政区图形比作振翅翩飞的天鹅,三江湿地就是它俏丽的尾羽。黑龙江披一袭墨色纱巾从1805公里外赶来,乌苏里江舞一条蓝色缎带从890公里外赶... 详细信息

森林里的野生动物盛宴如果把中国的版图比作英姿勃发的雄鸡,三江湿地就是它长鸣的吻喙,如果把黑龙江政区图形比作振翅翩飞的天鹅,三江湿地就是它俏丽的尾羽。黑龙江披一袭墨色纱巾从1805公里外赶来,乌苏里江舞一条蓝色缎带从890公里外赶来,两江快乐地拥抱、握手,造就了这个祖国东方第一区——黑龙江三江国家级自然保护区,迎接着祖国的第一缕朝阳。三江湿地位于黑龙江省抚远县和同江市境内,距离哈尔滨约400公里,地处我国的最东北角是黑龙

关键词：沼泽湿地野生动物黑龙江沼泽三江湿地塔头嘎拉苍鹭森林分布野性芦苇纤维作物乌拉苔草冰槽黑线姬鼠田姬鼠豹猫

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三江湿地环境质量现状及保护对策研究

环境科学与管理 2015年第8期40卷 66-68页

作者：邓慧敏桦南县环境监测站黑龙江佳木斯154400

湿地作为界于陆地和水体间过渡的一种特殊生态类型,是一种多功能的生态系统。由于人类活动的增强,三江湿地面积正经历一个迅速减少的过程,从而对生态环境和气候变迁产生较大的影响。三江湿地的主要环境问题包括:(1)土壤侵蚀加剧,湿地生... 详细信息

湿地作为界于陆地和水体间过渡的一种特殊生态类型,是一种多功能的生态系统。由于人类活动的增强,三江湿地面积正经历一个迅速减少的过程,从而对生态环境和气候变迁产生较大的影响。三江湿地的主要环境问题包括:(1)土壤侵蚀加剧,湿地生境面积减少;(2)土壤肥力下降,土壤污染问题显现;(3)动植物资源破坏,自然灾害加剧。应综合科研和规划,建立强有力的政府管理与完善的政策法规体系,开展宣教以提高公众意识,开展湿地社区共管、生态旅游、生态安全型农业,加强自然保护区建设等,以实现三江湿地保护、恢复与可持续利用。

关键词：现状保护可持续利用三江湿地

应用PCR-DGGE分析三江湿地土壤真菌群落结构的多样性

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环境科学研究 2012年第11期25卷 1272-1278页

作者：陈会海许修宏李洪涛东北农业大学资源与环境学院黑龙江哈尔滨150030

采用PCR-DGGE技术,研究毛苔草湿地土壤、小叶章湿地土壤(氮肥施用量分别为0、20、40和60 kg/hm2)和岛状林湿地土壤在生长期(2010年7月和2011年6月)和凋落期(2010年10月)的真菌群落结构变化规律.结果表明:湿地植物生长期和凋落期真菌群... 详细信息

采用PCR-DGGE技术,研究毛苔草湿地土壤、小叶章湿地土壤(氮肥施用量分别为0、20、40和60 kg/hm2)和岛状林湿地土壤在生长期(2010年7月和2011年6月)和凋落期(2010年10月)的真菌群落结构变化规律.结果表明:湿地植物生长期和凋落期真菌群落结构差异显著;退化程度较高的岛状林湿地土壤真菌群落的多样性指数最高,2010年7月、10月和2011年6月多样性指数分别为3.22、3.25和3.21;在小叶章湿地土壤中添加氮肥20～40 kg/hm2,2010年7月、10月和2011年6月湿地土壤真菌群落的多样性指数分别升至0.27、0.15和0.05.对湿地土壤真菌18S rDNA基因测序分析可知,三江湿地土壤真菌类群主要包括外囊菌纲(Taphrinomycetes)、座囊菌纲(Dothideomycetes)和锤舌菌纲(Leotiomycetes),其中锤舌菌纲是该湿地主要的土壤真菌类群.

关键词：三江湿地土壤真菌 18S rDNA PCR-DGGE 微生物多样性