检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：彭春雪东北林业大学

学位级别：博士

体胚发生技术是目前商业上针叶树繁殖潜力最大的方法之一,可以快速生产大量符合人工林需求的高价值幼苗,对树木改良,商业林的建立,提高森林生产力、可持续性和一致性发挥重要作用。尽管很多针叶树种通过体胚发生技术已成功获得再生植株... 详细信息

体胚发生技术是目前商业上针叶树繁殖潜力最大的方法之一,可以快速生产大量符合人工林需求的高价值幼苗,对树木改良,商业林的建立,提高森林生产力、可持续性和一致性发挥重要作用。尽管很多针叶树种通过体胚发生技术已成功获得再生植株,但依旧存在一些重要的问题待解决。在针叶树中,发现体胚发生过程中存在严重的基因型依赖性和胚性丧失问题,这些问题严重的影响了精英树种的培育和扩繁,限制了该技术商业化发展。因此,分析不同体胚发生能力细胞系在体胚发生过程中的差异及其关键驱动因素的研究,对解析体胚发生表达的分子遗传网络具有至关重要的作用。本研究以红松不同体胚发生能力的细胞系为研究对象,在进行同步化处理后,对不同细胞系的体胚发生能力进行鉴定,并开展形态观察和生理测定,以期筛选出具有体胚发生能力细胞系的形态指标和生化标记。基于此,对高体胚发生能力细胞系（R-EC）、无体胚发生能力细胞系（B-EC）以及丧失体胚发生能力细胞系（L-EC）在体胚发生过程中的形态和生理变化进行探究。然后,对这些具有体胚发生能力差异的细胞系开展转录组学和代谢组学研究,从而全面探究体胚发生能力差异的细胞系在体胚发生过程中涉及的动态转录组谱、基因调控和代谢通路模式,解析决定体细胞全能性表达的关键因子,为揭示植物细胞全能性表达的分子遗传网络奠定基础。主要研究结果如下:（1）成功建立红松胚性愈伤组织悬浮培养体系,将40 mg·m L-1的胚性愈伤组织转移至含有20 m L液体培养基的200 m L烧瓶中,置于100 rpm转速下培养14 d可以获得最大的增殖量（FW=1.96g,DW=0.132g）,同时在液体培养基中增殖的胚性愈伤组织转移至体胚成熟培养基中后具有成熟的能力且体胚产量高于半固体培养基。（2）建立利用高水平原胚团III（PEMIII）和早期体胚（E-SE）数量作为筛选早期高体胚发生细胞系的形态指标,而低水平的淀粉含量、吲哚乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）含量和腐胺:精胺（Put:Spm）作为生理标记。同时发现随着胚性愈伤组织长期增殖培养,体胚发生能力逐渐下降,在增殖培养12个月后体胚发生能力完全丧失,在此期间,淀粉含量逐渐下降（降低1.3-2.6倍）,大部分细胞系中的IAA含量呈上升趋势。（3）在增殖培养过程中,R-EC和B-EC之间的鲜重无明显差异,但均显著高于L-EC。R-EC和L-EC中的PEMIII数量无明显差异,均高于B-EC,而R-EC中E-SE数量显著高于L-EC和B-EC。R-EC中的贮藏物质显著高于B-EC和L-EC,其中L-EC中贮藏物质含量最低,在增殖培养后期R-EC中的抗氧化酶活性显著高于B-EC和L-EC,B-EC中的抗氧化酶活性显著高于L-EC,在L-EC还发现相较于R-EC和B-EC,IAA和Put含量显著积累。（4）在R-EC、B-EC和L-EC体胚成熟过程中,R-EC在培养7 d时能够观察到早期体胚存在,7 d之后早期体胚逐渐发育并形成完整体胚,而L-EC和B-EC分别在7 d和14 d时观察到早期体胚,但随着体胚成熟培养时间的延长早期体胚无法进一步向早期体胚后期发育逐渐败育。同时在体胚发育后期,R-EC中ABA含量显著高于B-EC和L-EC,B-EC中淀粉、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（POD）、过氧化氢（H2O2）、三磷酸腺苷（ATP）、Put、IAA水平显著高于R-EC和L-EC,R-EC和L-EC中可溶性蛋白、还原型辅酶Ⅱ（NADPH）显著高于B-EC。（5）在R-EC和L-EC中,鉴定了2566个差异表达基因（DEGs）,其富集于122个KEGG通路中。在R-EC和B-EC中,13768个DEGs,其富集于137个KEGG通路中,在B-EC和L-EC中13900个DEGss,其富集于137个KEGG通路中。R-EC和R-SE中23319个DEGss,其富集于139个KEGG通路中。其中最具有代表性的通路是苯丙烷生物合成、植物激素信号转导、黄酮类生物合成和淀粉和蔗糖代谢等通路。基于此我们发现在苯丙烷合成中注释到过氧化物酶的DEGs最多,植物激素信号转导过程中AUX1和AUX/IAA家族基因在L-EC中显著上调表达,TIR1、ARF和CH3家族基因在R-EC中显著上调表达,大部分ABA和乙烯相关基因在R-SE中高表达。参与淀粉和蔗糖代谢过程中大部分酶在L-EC中显著上调表达。此外,在大部分参与调控SOD的DEGs在L-EC中的表达量高于R-EC和B-EC,而在R-EC体胚成熟培养过程中大部分参与CAT和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的DEGs的表达量显著上调,B-EC体胚成熟培养过程中大部分参与调控GPX的DEGs表达量显著增加。（6）在红松体胚发生过程中,共检测到1113种代谢产物,其中R-SE的植物化学特

关键词：红松(Pinus koraiensis) 体胚发生体胚发生潜力胚性丧失转录组测序代谢组分析

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风箱果枯枝病原菌生物学特性及16种杀菌剂的毒力比较

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分子植物育种 2023年

作者：张思雨王秋宇遇文婧姚春华刘雪峰杨兴旺刁桂萍东北林业大学林学院黑龙江省森林保护研究所森保重点实验室呼伦贝尔林业和草原局海拉尔分局

为进一步防控风箱果枯枝病的发生提供有效的理论依据。在风箱果中分离获得一株枯枝病病原菌，鉴定为大单孢属新种(Aplosporella longipes)，本研究采用菌丝体生长法测定病原菌在不同培养基、不同pH值、不同碳源、不同氮源、不同光照条... 详细信息

为进一步防控风箱果枯枝病的发生提供有效的理论依据。在风箱果中分离获得一株枯枝病病原菌，鉴定为大单孢属新种(Aplosporella longipes)，本研究采用菌丝体生长法测定病原菌在不同培养基、不同pH值、不同碳源、不同氮源、不同光照条件下的主要的生物学特性，并选16种低毒杀菌剂进行毒力比较。风箱果枯枝病病原菌在PDA培养基上的生长状态最佳，培养9 d时生长速率为9.44 mm/d，菌落直径8.5 cm，风箱果煎汁、燕麦和玉米粉不利于其生长；pH值为6.2～7.0时病原菌生长状态最佳，培养9 d时生长速率为9.44 mm/d，菌落直径8.5 cm；葡萄糖为碳源时病原菌生长状态最佳，培养9 d时生长速率为7.07 mm/d，菌落直径8.5 cm；酵母浸粉为氮源时病原菌长势最好，培养8 d菌落直径8.5 cm，平均生长速率为10.63 mm/d；全黑暗处理的病原菌菌丝浓密，菌落暗黄色，培养8 d菌落直径8.5 cm，平均生长速率为10.63 mm/d；16种供试的杀菌药剂均对病原菌有抑制效果，其中50%多菌灵对该病原菌的防治效果最好，EC50为6.627 mg/L，其次是30%苯甲丙环唑、10%苯醚甲环唑、50%腐霉利，EC50值为10 ～ 20 mg/L。风箱果枯枝病原菌最适培养基是PDA，最适pH 6.2～7.0，葡萄糖为最佳碳源、酵母浸粉为最佳氮源，并且在全黑暗处理条件下可促进风箱果枯枝病原菌菌丝生长，病原菌对50%菌灵药敏感性最好，可作为田间防治的首选药剂。

关键词：风箱果濒危植物枯枝病病原菌生物学特性药剂筛选

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中国盗夜蛾族（鳞翅目：夜蛾科）1中国新记录种和内蒙古自治区5新记录种的记述

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延边大学农学学报 2024年第1期46卷 1-6页

作者：任爽金元元韩辉林东北林业大学林学院东北亚生物多样性研究中心东北林业大学教育部可持续森林生态系统管理重点实验室

通过2022年对内蒙古自治区草原有害生物进行调查，在标本整理过程中，发现盗夜蛾族1中国新记录种：俄歧窄眼夜蛾Anarta dianthi(Tauscher, 1809)；内蒙古自治区5新记录种：灰褐寡夜蛾Sideridis albicolon(Esper,[1790])、烦寡夜蛾Sideri... 详细信息

通过2022年对内蒙古自治区草原有害生物进行调查，在标本整理过程中，发现盗夜蛾族1中国新记录种：俄歧窄眼夜蛾Anarta dianthi(Tauscher, 1809)；内蒙古自治区5新记录种：灰褐寡夜蛾Sideridis albicolon(Esper,[1790])、烦寡夜蛾Sideridis. incommoda (Staudinger, 1888)、齿斑盗夜蛾Hadena dealbata(Smith, 1888)、俗安夜蛾Lacanobia suasa([Denis&Schiffermüller], 1775)、黑脉秘夜蛾Mythimna atrata Remm&Viidalep, 1979。该文给予中国新记录种的成虫、外生殖器形态特征进行了详细描述，并对其与内蒙古自治区新记录种的分布信息和寄主植物进行了记录。

关键词：夜蛾总科新记录种内蒙古锡林郭勒盟呼伦贝尔市

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富民枳bZIP基因家族的鉴定和干旱胁迫表达

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东北林业大学学报 2025年第4期53卷 12-22页

作者：张珊珊张攀杨文忠国家林业和草原局云南珍稀濒特森林植物保护和繁育重点实验室(云南省林业和草原科学院) 昆明650201

为深入研究富民枳bZIP基因家族在干旱胁迫中发挥的功能及筛选抗旱基因,采用生物信息学的方法对富民枳bZIP基因家族进行分析。结果表明:富民枳中鉴定到53个bZIP基因,不均匀地分布在9条染色体上。根据系统进化分析,这些基因可划分为10个亚... 详细信息

为深入研究富民枳bZIP基因家族在干旱胁迫中发挥的功能及筛选抗旱基因,采用生物信息学的方法对富民枳bZIP基因家族进行分析。结果表明:富民枳中鉴定到53个bZIP基因,不均匀地分布在9条染色体上。根据系统进化分析,这些基因可划分为10个亚族,不同亚族的内含子数目及保守基序差异较大。共线性分析表明,富民枳bZIP基因之间存在片段复制事件,富民枳bZIP与拟南芥和枳分别存在62和69个同源基因对。GO和KEGG富集分析表明,PpbZIPs成员响应ABA和渗透压刺激,参与植物激素信号转导途径。顺式作用元件分析表明,PpbZIPs基因启动子含大量的干旱响应元件和ABA响应元件。利用枳的转录组数据,筛选了8个富民枳bZIP抗旱候选基因。qRT-PCR分析结果表明,在干旱胁迫下,除了PpbZIP46其余7个基因表达均显著上升,表明这些基因参与了干旱胁迫响应。受干旱胁迫诱导上调表达的7个PpbZIPs基因,可能是重要的抗旱基因,研究结果为挖掘富民枳bZIP抗旱基因提供参考。

关键词：富民枳 bZIP 干旱胁迫系统进化表达分析

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Granier原始公式计算树干液流速率的适用性分析——以毛白杨为例

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植物生态学报 2023年第3期47卷 404-417页

作者：赵小宁田晓楠李新李广德郭有正贾黎明段劼席本野北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室干旱半干旱地区森林培育和生态系统研究国家林业和草原局重点实验室北京100083 北京时域通科技有限公司北京100193 国家开放大学农林医药教学部北京100039

热扩散探针(TDP)在林木蒸腾研究中应用极广,其测定数据的计算精度直接影响对林木和林分耗水的精准定量。Granier原始公式(Fd=0.0119K1.231,Fd为液流速率(cm·s^(-1)),K为温差系数)是计算TDP测定数据的标准方法,但其准确性备受质疑... 详细信息

热扩散探针(TDP)在林木蒸腾研究中应用极广,其测定数据的计算精度直接影响对林木和林分耗水的精准定量。Granier原始公式(Fd=0.0119K1.231,Fd为液流速率(cm·s^(-1)),K为温差系数)是计算TDP测定数据的标准方法,但其准确性备受质疑。为系统了解Granier原始公式的适用性和明确对其校正的必要性,该研究以毛白杨(Populus tomentosa)为实验材料,采用室内茎段法和整树容器法,针对不同型号的TDP探针评估Granier原始公式的精度,并对比不同方法校正公式的应用效果。与茎段法实测值相比,Granier原始公式计算的液流速率平均低估52.3%–61.4%。通过茎段法和整树容器法得到的校正公式分别为Fd=0.0362K^(1.870)和F_(d)=0.0105K^(0.976);且一种方法下得到的校正公式,在其他方法条件下应用时存在较大偏差。与Granier原始公式相比,整树容器法校正公式计算的大田生长状态下的7株林木的平均液流速率没有显著变化,但茎段法和其他研究中得到的毛白杨校正公式的计算结果均显著变大。以整树容器法做对比,Granier原始公式的精度明显高于其他校正公式,其相对平均绝对误差和均方根误差分别为10%和0.0005cm·s^(-1)。此外,校正公式的系数在不同林木间存在较大差异,但其数值与导水边材中探针长度所占比例呈显著负相关关系。综上,利用TDP测定液流时,可能有必要对Granier原始公式进行校正,但不同方法校正公式的应用效果差异巨大,表明以往研究中得到的校正公式具有很大局限性。同时,该研究未找到充足证据支撑“有必要采用校正公式以精确估算毛白杨液流速率”的观点,尤其是考虑到整树容器法校正公式对大田栽植的毛白杨的液流速率估算结果与Granier原始公式并无显著差异,因此建议继续对该树种延用Granier原始公式。

关键词：蒸腾水分利用水分关系热扩散杨树

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雌雄异株树种东北鼠李营养资源需求性别二态性

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植物生态学报 2023年第12期47卷 1708-1717页

作者：张琦叶尔江·拜克吐尔汉王娟北京林业大学森林资源生态系统过程北京市重点实验室(BZ0190) 北京100083 新疆农业大学林学与园艺学院乌鲁木齐830052

以雌雄异株植物东北鼠李(Rhamnus schneideri var. manshurica)为研究对象,分析不同繁殖阶段雌雄植株叶片元素含量的性别差异和动态变化,可为雌雄异株植物性别特异性资源需求及利用策略提供理论参考。该研究在吉林蛟河天然针阔混交林内... 详细信息

以雌雄异株植物东北鼠李(Rhamnus schneideri var. manshurica)为研究对象,分析不同繁殖阶段雌雄植株叶片元素含量的性别差异和动态变化,可为雌雄异株植物性别特异性资源需求及利用策略提供理论参考。该研究在吉林蛟河天然针阔混交林内建立1块23.76hm^(2)的永久性固定监测样地,于2019–2021年花期和果期(共5个繁殖阶段)选择样地内一定数量的东北鼠李雌雄植株,测定每株的叶片营养元素(氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼)含量,比较东北鼠李雌雄植株在不同繁殖阶段叶片各营养元素含量的差异及动态变化;并计算各个繁殖阶段雌雄植株的花、果生物量,利用方差分析方法检验雌雄植株各个繁殖阶段的花果生物量差异,以分析雌雄植株叶片营养元素出现性别差异及动态变化的背后机制。结果表明:(1)东北鼠李雌雄植株的叶片营养元素含量具有显著的性别差异,但这种性别差异仅在某些繁殖阶段存在。在2019年花期,雌雄植株的各叶片元素含量均无显著差异,2021年花期,雌株叶片的磷含量显著小于雄株。在2019年果期,雌株叶片的磷、钾含量显著小于雄株;而在2020年果期,雌株叶片的氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼含量均显著大于雄株;在2021年果期,雌株叶片的磷、钾、镁含量均显著大于雄株。(2)无论2019年还是2021年花期,雄株的花生物量及花数均显著大于雌株。(3)果期雌株果数和果生物量大小排序为:2020年> 2021年> 2019年。对不同繁殖阶段叶片营养元素含量进行分析,发现东北鼠李雌雄植株的叶片各营养元素含量存在性别差异,然而这种性别差异在不同繁殖阶段表现不同。在花期,雌雄植株叶片元素含量性别差异不明显,表明雄株并不会因为大量开花造成的高繁殖投入增加叶片元素含量储存;而在果期,雌株的叶片营养元素含量受其繁殖活动影响,在结实较为丰厚的年份增加元素储存,雌雄植株叶片营养元素含量的性别差异会更为显著。表明东北鼠李雌雄植株营养元素含量的性别二态性表现程度可能受植物个体所处繁殖阶段的影响和限制,并且雌性个体繁殖资源投入越大,这种性别二态性的表现就会越明显。

关键词：雌雄异株营养元素动态变化繁殖

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羽衣甘蓝M位点蛋白激酶MLPK基因的克隆及蛋白纯化

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分子植物育种 2022年

作者：李双辉赵朝宁史嘉渊李晓屿吴莹蓝兴国东北林业大学东北盐碱植被恢复与重建教育部重点实验室

为分离自交不亲和性（self-incompatibility， SI）关键基因M位点蛋白激酶（M-locus protein kinase， MLPK）的两种关键转录本MLPKf1和MLPKf2，并纯化其激酶域蛋白，本研究以羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）自交不亲和系(... 详细信息

为分离自交不亲和性（self-incompatibility， SI）关键基因M位点蛋白激酶（M-locus protein kinase， MLPK）的两种关键转录本MLPKf1和MLPKf2，并纯化其激酶域蛋白，本研究以羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala）自交不亲和系(S;S;)为实验材料，提取羽衣甘蓝柱头总RNA，通过RT-PCR和RACE获得BoMLPKf1和BoMLPKf2全长基因，然后将其激酶域的编码区克隆到载体pET-14b和pCold-SUMO上并转化到大肠杆菌中进行诱导表达和纯化。BoMLPKf1和BoMLPKf2开放阅读框全长分别为1 215 bp和1 233 bp，分别编码404和410个氨基酸的蛋白，二者C端386个氨基酸长度的激酶域序列一致。构建MLPK激酶域pET-14b-MLPK-KD融合表达载体，进行原核表达纯化，发现重组蛋白表达时形成包涵体。构建pCold-SUMO-MLPK-KD表达载体，转化到有分子伴侣的表达菌株BL21（DE3）Chaprone中，纯化出可溶的BoMLPK-KD蛋白，该融合蛋白分子量约58 kDa。进一步又对纯化蛋白进行质谱分析，结果显示纯化蛋白即为羽衣甘蓝MLPK的激酶结构域蛋白。该研究为探讨MLPK蛋白的生物学功能奠定基础。

关键词：羽衣甘蓝自交不亲和 M位点蛋白激酶激酶域原核表达

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三江平原沼泽植物叶片养分再吸收对灌木扩张的响应

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应用生态学报 2025年第4期36卷 1062-1070页

作者：杨静薛璟尹紫良冯伟辉赵琬婧张立王清波孙晓新东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江三江国家级自然保护区管理局黑龙江三江平原湿地生态系统定位观测研究站

本文基于三江平原草本沼泽中灌木绣线菊的盖度(0～100%),采用野外调查与室内分析相结合的方法，以沼泽中优势植物大叶章、瘤囊薹草和绣线菊为研究对象，研究在4种灌木扩张程度(无灌木扩张；灌木轻度扩张：0～30%;灌木中度扩张：30%～70%... 详细信息

本文基于三江平原草本沼泽中灌木绣线菊的盖度(0～100%),采用野外调查与室内分析相结合的方法，以沼泽中优势植物大叶章、瘤囊薹草和绣线菊为研究对象，研究在4种灌木扩张程度(无灌木扩张；灌木轻度扩张：0～30%;灌木中度扩张：30%～70%;灌木重度扩张：>70%)下3种植物的成熟叶片和衰老叶片氮(N)、磷(P)、钾(K)含量及养分再吸收效率。结果表明：灌木扩张对沼泽植物成熟叶片的N、P、K含量影响不显著，但显著降低了大叶章和绣线菊衰老叶片的K含量以及瘤囊薹草衰老叶片的N含量，降幅分别为40.1%、60.6%和25.3%。沼泽植物养分再吸收效率对灌木扩张的响应存在显著差异。灌木扩张后，大叶章的N、P、K再吸收效率(NRE、PRE、KRE)分别显著提高了14.6%、9.5%、3.2%;瘤囊薹草的NRE显著提高了12.6%,但KRE显著降低；绣线菊仅KRE显著提高了14.8%,NRE和PRE则无显著变化。瘤囊薹草在灌木重度扩张沼泽样地中消失，而大叶章仍然存在。冗余分析表明，植物叶片的N、P、K养分含量及其N∶P∶K化学计量比是影响养分再吸收效率变化的主要因素。灌木扩张后，大叶章和瘤囊薹草通过调整叶片养分再吸收来应对环境胁迫。大叶章凭借灵活的养分权衡能力更能适应营养贫乏的环境，与扩张的灌木绣线菊形成互补的养分利用策略。

关键词：灌木扩张养分再吸收沼泽植物养分利用策略

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中国植物群落生产力由东向西分布格局及其驱动因素

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生态学报 2023年第6期43卷 2488-2500页

作者：王晓濛侯继华何念鹏北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 北京林业大学森林资源生态系统过程北京市重点实验室北京100083 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

植物群落生产力是表征植物群落光合生产能力的重要参数,是维护生态系统稳定性与可持续发展的基础。研究沿中国东西样带(WETC)的水热梯度对植物群落展开野外调查,并基于调查数据计算植物群落地上生物量(AGB)及地上净初级生产力(ANPP),结... 详细信息

植物群落生产力是表征植物群落光合生产能力的重要参数,是维护生态系统稳定性与可持续发展的基础。研究沿中国东西样带(WETC)的水热梯度对植物群落展开野外调查,并基于调查数据计算植物群落地上生物量(AGB)及地上净初级生产力(ANPP),结合环境因子对我国植物群落生产力的东西分布格局及其驱动因素进行了探讨。中国东西样带(WETC)沿30°N设置,水热梯度明显,具有良好的植被、气候等环境因素的过渡特征。在该样带上,ANPP和AGB均具有明显的经度地带性和垂直地带性分布特征,并且其空间分布特征能够较好地被环境因子所解释;具体关系为:ANPP、AGB和年降水(MAP)、生长季温度(T_(gs))、CO_(2)分压(Pco_(2))呈显著正相关关系,与太阳辐射(SRAD)、风速(WS)、pH为显著负相关关系。由于青藏高原特殊环境的影响,在该样带上除了MAP和T_(gs)外,Pco_(2)也成为影响ANPP和AGB空间分布格局的重要因子,该结论为未来研究高海拔地区群落生产力的响应机制提供了新的启示。综上所述,中国东西样带(WETC)具有良好的样带潜质,未来可能与中国东北样带(NECT)、中国东部南北样带(NSTEC)共同构成我国新的样带调查体系,为全球陆地生态系统与全球变化关系的研究提供一个更加完善的野外平台。

关键词：中国东西样带植物群落生产力生物量二氧化碳分压

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基于卫星遥感的松材线虫病疫木检测研究

基于卫星遥感的松材线虫病疫木检测研究

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作者：周桓宇东北林业大学

学位级别：硕士

松树象征着坚韧、忠贞、长寿,具有极高的药用、生态、经济价值,被誉为“百木之长”。松材线虫病被称为“松树的癌症”,植物界的“非典”,已在我国造成6亿多棵松树的死亡和上千亿元人民币的经济损失,极大地威胁了我国林业生态安全。普查... 详细信息

松树象征着坚韧、忠贞、长寿,具有极高的药用、生态、经济价值,被誉为“百木之长”。松材线虫病被称为“松树的癌症”,植物界的“非典”,已在我国造成6亿多棵松树的死亡和上千亿元人民币的经济损失,极大地威胁了我国林业生态安全。普查监测是发现松材线虫病的重要手段,对松材线虫病的防控意义重大。卫星遥感技术是我国松材线虫病普查监测的主要方法。然而目前其只能检测出已发生在林分尺度上的松材线虫病,严重掣肘着防控工作。本研究以松材线虫病普查监测问题为背景选题,结合卫星遥感技术、机器学习理论等多学科知识,探索了在卫星图像上检测发生在单株松树上松材线虫病病害的解决方案,具有明显的理论深度、实用价值和森林生态保护意义。本文以国家林业和草原局提供的松材线虫病北京-2号卫星遥感数据为基础。首先,对数据进行了二次处理并通过地面核实检疫和目视检疫的方式标记了遥感图像中的松材线虫病疫木。然后,根据数据二次处理结果,分析了造成卫星于不同时刻捕获图像间差异的原因并探讨了这一问题的解决方案。在此基础上对比了 Wallis滤波算法和直方图匹配算法的处理效果。随后,通过测量染病松树的反射率、形状、大小,探讨了染病松树的光谱特性和空间特性。之后,对比多种深度学习模型在松材线虫病疫木卫星图像切片上的识别效果,并探讨了深度学习模型处理低分辨率图像的能力与网络架构间的关系。而后,结合深度学习方法处理低分辨率影像的先进成果提出了优化HRnetV2模型和改进HRnetV2模型,并在此基础上设计了相应的松材线虫病疫木检测方法。最后,将该检测方法应用于卫星图像,并验证其在实践中的有效性。使用上述方法处理数据可得到如下结果:比起直方图匹配,Wallis滤波算法可以更好地消除图像间的差异。从反射率的平均值上来看,测量得到的松材线虫病疫木与健康树木等地物间存在着差异。染病松树树冠呈规律的椭圆形,树冠宽度平均约为5.6m。松材线虫病疫木切片识别实验结果表明,HRnetV2网络相较于其他模型识别效果更好。松材线虫病检测实验表明,基于改进HRnetV2网络的松材线虫病疫木检测方法效果更佳,其在符合定量处理精度得到卫星图像上可以有效地检测出发生在单株松树上的松材线虫病病害,但存在着将林区一些光谱成分类似的地物误检测为感染松材线虫病松树的情况。上述结果支持如下结论:其一,识别发生在树木尺度上松材线虫病需要高分辨率遥感卫星的数据支持。图像的辐射信息和空间信息对识别过程有着重要意义。其二,除参考影像外,Wallis滤波和直方图匹配等相对辐射校正方法无法满足定量处理卫星图像的要求。其三,连续的下采样过程会严重影响到深度学习模型处理低分辨率图像的能力。改进HRnetV2网络较少的下采样过程以及利用SE模块和空间注意力模块从图像的三个维度上引入了注意力机制是检测方法能正确检测发生在树木尺度上的松材线虫病的关键。

关键词：松材线虫病北京二号卫星深度卷积网络遥感病虫害监测

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