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应用高光谱图像技术对林下作物质量等级鉴别方法——以黄芪为例

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东北林业大学学报 2024年第6期52卷 79-84页

作者：张佳薇支佶豪管雪梅张颂苏田林舒杨余佩龙李明宝东北林业大学哈尔滨150040

黄芪作为一种林下多年生草本,具有极高的经济和药用价值。黄芪粉是黄芪的重要消费形式,不同质量等级的黄芪粉由于内部成分差异,在近红外光谱下具有不同的特性,而肉眼却难以区分。针对不同质量等级间黄芪粉难以鉴别的问题,利用高光谱成... 详细信息

黄芪作为一种林下多年生草本,具有极高的经济和药用价值。黄芪粉是黄芪的重要消费形式,不同质量等级的黄芪粉由于内部成分差异,在近红外光谱下具有不同的特性,而肉眼却难以区分。针对不同质量等级间黄芪粉难以鉴别的问题,利用高光谱成像技术对312组黄芪粉样本进行数据采集,再对光谱信息采用标准正态变化(SNV)、多元散射校正(MSC)和卷积平滑(SG)3种预处理,再利用竞争性自适应重加权采样(CARS)、变量组合集群分析(VCPA)和区间变量迭代空间收缩法(IVISSA)对全波段光谱进行特征提取,以优选的特征波长作为输入,建立K-近邻判别(KNN)和支持向量机(SVM)分类模型。结果表明:经过竞争性自适应重加权采样的支持向量机模型分类效果最好,训练集和测试集准确率分别达到100.00%和98.94%,能够实现黄芪粉的准确分类,为林下作物的等级鉴别提供了新的研究思路。

关键词：高光谱图像黄芪鉴别特征波长提取机器学习

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应用地基雷达和机载激光雷达数据反演落叶松冠层叶面积密度

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东北林业大学学报 2024年第4期52卷 82-88页

作者：余之灏范文义东北林业大学哈尔滨150040

为了实现落叶松冠层叶面积密度盲区互补的协同反演,以塞罕坝机械林场为研究区,根据地基雷达和机载激光雷达数据对落叶松林冠层点云信息进行提取;利用点云分割算法对点云信息进行枝叶分离,并对冠层点云进行体素建模,分析落叶松林最优体... 详细信息

为了实现落叶松冠层叶面积密度盲区互补的协同反演,以塞罕坝机械林场为研究区,根据地基雷达和机载激光雷达数据对落叶松林冠层点云信息进行提取;利用点云分割算法对点云信息进行枝叶分离,并对冠层点云进行体素建模,分析落叶松林最优体素和接触频率的相关性;采用体素模型冠层分析法(VCP)分别对机载雷达和地基雷达数据绘制冠层叶面积密度曲线,实现对区域林木叶面积密度的反演。结果表明:运用冠层分析法适用于估算落叶松的叶面积密度,机载雷达点云数据和地基雷达点云数据协同估算的相对误差最小(平均相对误差1.95%),机载雷达数据估算次之(平均相对误差5.09%),地基雷达数据估算误差最大(平均相对误差9.37%)。因此,机载和地基雷达数据协同反演可以提升落叶松林叶面积密度的估算精度。

关键词：叶面积密度体素模型冠层分析法地基激光雷达机载激光雷达协同反演

不同树种防护林带对黑土区坡耕地土壤侵蚀的阻控效应

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东北林业大学学报 2024年第10期52卷 104-109页

作者：李伟珍谢雷雷师立鹏王秀伟东北林业大学哈尔滨150040

以樟子松(Pinus sylvestris ***)、落叶松(Larix gmelinii)、小黑杨(Populus×xiaohei)林带防护的坡耕地土壤为研究对象,以无林带防护的坡耕地土壤为对照,测定土壤理化性质、团聚体特征并计算土壤可蚀性因子,分析不同防护林树种和坡位... 详细信息

以樟子松(Pinus sylvestris ***)、落叶松(Larix gmelinii)、小黑杨(Populus×xiaohei)林带防护的坡耕地土壤为研究对象,以无林带防护的坡耕地土壤为对照,测定土壤理化性质、团聚体特征并计算土壤可蚀性因子,分析不同防护林树种和坡位间坡耕地土壤抗侵蚀能力差异,探究防护林树种和坡位对坡耕地土壤抗侵蚀能力的影响及其潜在调控机理。结果表明:有林带防护的坡耕地土壤抗侵蚀能力显著高于无林带坡耕地土壤,林带对坡耕地土壤抗侵蚀能力的提升主要发生在坡中下及坡下位。3个树种中,落叶松防护林带对坡耕地土壤抗侵蚀能力的提升效果最佳。土壤密度、粒径(d)为2.00 mm≤d<5.00 mm、0.25 mm≤d<0.50 mm、d<0.25 mm的干筛团聚体均显著影响坡耕地土壤抗侵蚀能力,且d<0.25 mm干筛团聚体的影响最大。防护林树种对坡耕地土壤的抗侵蚀能力存在直接影响和间接影响。落叶松防护林带对坡耕地土壤抗侵蚀能力的提升效果最明显,可作为东北黑土区农田防护林的优先选择树种。

关键词：土壤团聚体土壤可蚀性土壤侵蚀樟子松落叶松小黑杨

应用集合卡尔曼滤波算法对土壤呼吸速率同化及NEP估算

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东北林业大学学报 2024年第7期52卷 77-84,110页

作者：贾科于颖杨曦光范文义东北林业大学哈尔滨150040

为了对净生态系统生产力(NEP)进行准确估算,以长白山通量观测站观测数据为基础,构建土壤温度、湿度耦合因子的更新模型(线性函数、指数函数、二次式函数),结合集合卡尔曼滤波算法(EnKF)获取高精度土壤呼吸速率数据,应用陆地生态系统碳... 详细信息

为了对净生态系统生产力(NEP)进行准确估算,以长白山通量观测站观测数据为基础,构建土壤温度、湿度耦合因子的更新模型(线性函数、指数函数、二次式函数),结合集合卡尔曼滤波算法(EnKF)获取高精度土壤呼吸速率数据,应用陆地生态系统碳循环综合模型(InTEC模型)准确估算NEP。结果表明:二次式模型的EnKF算法同化结果估算效果最好,决定系数(R^(2))为0.782,均方根误差为52.90 g·m^(-2)·a^(-1);指数模型EnKF算法同化结果估算值的R^(2)为0.755,均方根误差为56.47 g·m^(-2)·a^(-1);线性模型EnKF算法同化结果估算值的R^(2)为0.742,均方根误差为62.80 g·m^(-2)·a^(-1)。选取二次式模型优化后的土壤呼吸速率数据,InTEC模型模拟长白山通量观测站长时间序列净生态系统生产力的R^(2)为0.900,均方根误差为61.77 g·m^(-2)·a^(-1);InTEC模型模拟东北三省森林生态系统2003—2010年的净生态系统生产力年均值,由初始模拟的30.07 g·m^(-2)·a^(-1),经EnKF算法更新后提升到176.87 g·m^(-2)·a^(-1)。因此,采用EnKF更新土壤温度-湿度耦合因子获取的土壤呼吸速率数据,能够提高InTEC模型估算NEP的精度,为大区域尺度森林生态系统NEP估算提供技术支持。

关键词：集合卡尔曼滤波算法土壤温湿度陆地生态系统碳循环综合模型净生态系统生产力土壤呼吸速率

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杨树白粉病菌鉴定及宿主叶片的生理反应

东北林业大学学报 2024年第7期52卷 103-110页

作者：柏乾唐宇馨朱梦璇王占斌东北林业大学哈尔滨150040

为研究山新杨白粉病的病原菌种类以及病原菌侵染后宿主叶片的生理反应,观察了山新杨白粉病菌分生孢子的形态特征及特异性入侵结构,统计不同介质分生孢子的萌发情况,测定5个不同感病时期(健康、早期、中期、晚期、末期)山新杨叶片的过氧... 详细信息

为研究山新杨白粉病的病原菌种类以及病原菌侵染后宿主叶片的生理反应,观察了山新杨白粉病菌分生孢子的形态特征及特异性入侵结构,统计不同介质分生孢子的萌发情况,测定5个不同感病时期(健康、早期、中期、晚期、末期)山新杨叶片的过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)的质量摩尔浓度变化,应用分子生物学分析的方法鉴定山新杨白粉菌病原。结果表明:山新杨白粉病菌分生孢子萌发时产生裂瓣状附着胞,并且萌发时不受介质面影响。感病前后,山新杨叶片内的生理生化指标变化显著,其中超氧化物歧化酶、过氧化物酶以及过氧化氢酶活性均呈先升高后下降趋势,丙二醛质量摩尔浓度则呈不断上升趋势。说明侵染前期,由于白粉病菌胁迫,叶片活性氧上升,抗氧化酶活性与丙二醛质量摩尔浓度升高;随着感病程度加重,叶片清除活性氧的能力下降,抗氧化酶活性降低,丙二醛质量摩尔浓度升高。通过ITS序列比对与系统发育进化树分析,可认为山新杨白粉病病原菌为Erysiphe adunca(Wallr.)***。

关键词：山新杨白粉病显微观察抗氧化酶分子生物学鉴定

长林小蠹对非寄主植物精油的电生理和行为反应

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东北林业大学学报 2024年第10期52卷 131-136页

作者：王雅静陈焕文解丹潘自凯迟德富宇佳东北林业大学哈尔滨150040

长林小蠹(Hylurgus ligniperda)为鞘翅目象虫科小蠹亚科树皮类小蠹,是国际重大林业检疫性害虫。其体型较小,生活隐蔽,繁殖迅速,防治困难。为筛选对长林小蠹有生物活性的行为调控剂,共选取10种非寄主植物精油,对长林小蠹雌、雄成虫进行... 详细信息

长林小蠹(Hylurgus ligniperda)为鞘翅目象虫科小蠹亚科树皮类小蠹,是国际重大林业检疫性害虫。其体型较小,生活隐蔽,繁殖迅速,防治困难。为筛选对长林小蠹有生物活性的行为调控剂,共选取10种非寄主植物精油,对长林小蠹雌、雄成虫进行电生理及行为反应测定。结果表明:与对照相比,质量浓度为100及500 mg·L^(-1)的生姜油、质量浓度为20及500 mg·L^(-1)的薄荷油、质量浓度为500 mg·L^(-1)的桉叶油均能引起雌、雄成虫较为强烈的触角电位反应(P<0.05);质量浓度为500 mg·L^(-1)的甜罗勒油、丁香油、柠檬草油能引起雌虫较为强烈的触角电位反应(P<0.05);质量浓度为20 mg·L^(-1)的丁香油及甜罗勒油、质量浓度为500 mg·L^(-1)的肉桂皮油及红橘油能引起雄虫较为强烈的触角电位反应(P<0.05)。“Y”型嗅觉仪行为测定中,质量浓度为500 mg·L^(-1)的生姜油及桉叶油对长林小蠹雌虫具有引诱作用,质量浓度为100 mg·L^(-1)的生姜油及质量浓度为500 mg·L^(-1)的桉叶油对雄虫具有引诱作用。质量浓度为20 mg·L^(-1)的薄荷油、质量浓度为100 mg·L^(-1)的肉桂皮油及甜罗勒油、质量浓度为500 mg·L^(-1)的丁香油对雌虫具有驱避作用;质量浓度为20 mg·L^(-1)的甜罗勒油、丁香油、薄荷油及质量浓度为500 mg·L^(-1)的肉桂皮油对雄虫具有驱避作用。风洞行为测定可以看出,质量浓度为100及500 mg·L^(-1)的生姜油、质量浓度为20 mg·L^(-1)的桉叶油对长林小蠹雌、雄成虫均具有引诱作用。质量浓度为100及500 mg·L^(-1)的甜罗勒油、质量浓度为20 mg·L^(-1)的薄荷油对雌、雄成虫均具有驱避作用。生姜油、桉叶油对长林小蠹雌、雄成虫均具有引诱作用,甜罗勒油、薄荷油对其均具有驱避作用。

关键词：长林小蠹植物精油电生理反应行为反应

方向性效应对2022年四川泸定MS6.8地震主余震长周期地震动的影响

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2683-2696页

作者：张峻杰马强解全才林德昕陶冬旺中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

2022年四川泸定MS6.8地震主震是一次较为典型的近垂直断层走滑型地震,为研究地震动强度的方向性效应,本文利用震中距100km范围内121台强震仪和地震烈度仪的加速度记录,与中国西南地区衰减模型的预测结果进行了对比,利用谱加速度残差的... 详细信息

2022年四川泸定MS6.8地震主震是一次较为典型的近垂直断层走滑型地震,为研究地震动强度的方向性效应,本文利用震中距100km范围内121台强震仪和地震烈度仪的加速度记录,与中国西南地区衰减模型的预测结果进行了对比,利用谱加速度残差的分布对长周期地震动进行了分析,并与两次震源机制不同的余震进行了对比.结果表明:泸定主震的方向性效应明显,在周期T=1.5~3 s,东南向的向前放大效应显著;在周期T=0.5~1.5 s,西北向的向后方向削弱效应显著;方向性效应在倾滑型的余震中没有明显体现;不同走滑型地震的方向性效应在不同周期体现不同,泸定主震在T=0.5~4 s的方向性效应较其他长周期段更大,对比2022年的马尔康系列地震和2016年日本熊本地震,前者分别集中在T=2 s和3~6 s,后者方向效应随周期增大而增大.

关键词：震源机制长周期特性方向性效应泸定地震

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中国农业净碳汇时空分异与影响因素演进分析

中国环境科学 2024年第2期44卷 1158-1170页

作者：贯君张少鹏任月盛春光东北林业大学经济管理学院黑龙江哈尔滨150040

在测算和分析2002~2021年中国省域农业净碳汇的时空格局变化基础上,利用随机森林模型识别关键影响因素及其非线性响应关系.结果表明:中国农业呈持续增长的碳盈余状态,净碳汇总量由2002年的22965.13万t增至2021年的49992.53万t,增幅达117... 详细信息

在测算和分析2002~2021年中国省域农业净碳汇的时空格局变化基础上,利用随机森林模型识别关键影响因素及其非线性响应关系.结果表明:中国农业呈持续增长的碳盈余状态,净碳汇总量由2002年的22965.13万t增至2021年的49992.53万t,增幅达117.69%.多数省份实现碳中和并逐渐偏向高碳盈状态,净碳汇总量呈由东向西依次递减的分布格局,并存在高值集聚增多、低值集聚减少的向好趋势,20a间黑龙江、内蒙古、河南和山东净碳汇增加量超过2000万t,仅浙江、福建、海南、上海和北京净碳汇量下降.净碳汇强度的空间集聚和非均衡趋势明显,东北、中部和西南地区净碳汇强度较高,大部分省份的净碳汇强度处于0~1.5t C/万元间,仅黑龙江和吉林始终高于1.5t C/万元,而西藏和青海则为负值.灌溉条件、机械化秸秆还田、机械化免耕播种、粮食单产等因素的影响均具有非线性,受教育程度与净碳汇间呈“倒U型”,机械化水平具有显著抑制作用,其他因素呈波动的正向影响.

关键词：农业净碳汇时空分异影响因素随机森林模型中国

应用双频合成孔径雷达(SAR)数据和干涉水云模型估算森林生物量

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东北林业大学学报 2024年第9期52卷 58-68页

作者：赵露伟范文义聂永辉东北林业大学哈尔滨150040

以河北省承德市塞罕坝机械林场为研究区域,应用哨兵1号(Sentinel-1A)C波段双极化数据和大地2号L波段全极化数据分别建立干涉水云模型(IWCM)估算森林地上生物量。结果表明:大地2号(ALOS-2)L波段全极化数据体散射比例为72%,二面角散射比例... 详细信息

以河北省承德市塞罕坝机械林场为研究区域,应用哨兵1号(Sentinel-1A)C波段双极化数据和大地2号L波段全极化数据分别建立干涉水云模型(IWCM)估算森林地上生物量。结果表明:大地2号(ALOS-2)L波段全极化数据体散射比例为72%,二面角散射比例为4%;L波段HV极化和VH极化的估算结果较好,HV极化估算结果的决定系数(R^(2))为0.737,均方根误差(R_(MSE))为28.88 t/hm^(2);VH极化估算结果的决定系数(R^(2))为0.743,均方根误差(R_(MSE))为27.76 t/hm^(2);C+L波段的组合方式反演结果最优,决定系数(R^(2))为0.863,均方根误差(R_(MSE))为18.92 t/hm^(2)。采用干涉水云模型估算森林生物量,L波段合成孔径雷达(SAR)数据估算精度高于C波段估算精度,L波段SAR数据更适合进行森林生物量的估算;C波段和L波段SAR融合对森林生物量的估算精度显著提高。

关键词：森林地上生物量干涉水云模型哨兵1号数据大地2号数据多频SAR

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