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2018年  40卷  第8期

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林学
温带长白山天然阔叶林沼泽湿地生态系统碳储量
闫苏, 牟长城, 王伯炜, 王彪
2018, 40(8): 1-11. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180005
摘要:
目的数据性分析了几种沼泽类型的长期碳汇作用、碳储量和固碳能力。目的是为了揭示几种沼泽类型的空间变异规律。方法采用年轮分析仪及相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,研究了生态系统的植被年净固碳量及净初级生产力,主要研究温带长白山沿湿地过渡带环境梯度顺序分布的4种天然沼泽的生态系统碳储量(土壤和植被),这4种沼泽类型包括:白桦沼泽、毛赤杨沼泽、灌丛沼泽和草丛沼泽。并分析了这几种类型的沼泽沿过渡带水分环境梯度的分布格局。结果(1) 各个不同的沼泽植被碳储量分布((3.18±0.17) t/m2~(54.04± 23.76)t/m2)沿过渡带环境梯度呈递增趋势,2种阔叶林沼泽显著高于草丛沼泽和灌丛沼泽15.9~16.0倍和9.3~ 9.4倍(P < 0.05),且灌丛沼泽高于草丛沼泽0.63倍(P >0.05)。(2)土壤碳储量为((459.67±7.11) t/hm2~(824.5±50.79) t/hm2)跟随过渡带环境梯度出现递减趋势,草丛沼泽显著高于2种森林沼泽和灌丛沼泽30.8%~79.4%(P < 0.05),灌丛沼泽显著高于2种森林沼泽20.4%~37.1%(P < 0.05)。(3)生态系统碳储量((516.71±6.44) t/hm2~(827.52±50.96) t/hm2)的草丛沼泽显著高于灌丛沼泽与森林沼泽30.2%~61.3%(P < 0.05),这表明沿过渡带环境梯度生态系统碳储量总体上也呈递减趋势,灌丛沼泽高于白桦沼泽23.8%(P < 0.05)和毛赤杨沼泽10.0%(P>0.05)。(4)植被年净固碳量((2.44±0.03) t/(hm2·a)~(6.36±0.53) t/(hm2·a))沿过渡带环境梯度呈现出阶梯式递增趋势,2种森林沼泽显著高于草丛沼泽与灌丛沼泽1.4~1.6倍和1.3~1.4倍(P < 0.05),且高于中国陆地植被年均固碳量20%~30%及全球植被年均固碳量45%~55%。结论这表明森林沼泽湿地的固碳量远远高于陆地植被固碳量,故温带长白山2种阔叶林沼泽应属于高固碳湿地类型。
基于LANDIS模型的福建天宝岩森林景观演替动态模拟
周梦遥, 游巍斌, 林美娇, 刘君成, 林雪儿, 何东进, 刘进山, 蔡昌棠
2018, 40(8): 12-22. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180186
摘要:
目的了解天宝岩国家级自然保护区森林演替发展趋势,可以更好地为保护区制定管理政策保护珍稀植物和生物多样性提供科学依据。方法借助空间直观景观模型LANDIS Pro 7.0对福建天宝岩国家级自然保护区未来300年(2016—2316年)的森林景观演变进行模拟,采用Fragstats 3.3景观格局分析软件对树种面积变化、景观聚集度、分维度、多样性指数进行分析,并对各个树种在模拟时间内的龄级组成进行分析。结果在演替时段内,除毛竹林外所有树种斑块分维度均在1.00~1.06之间,表明其景观斑块形状较规则且变化不大。多样性指数呈现先上升后下降趋势,均匀度指数呈现先下降后上升的趋势,且变化速度在逐渐变缓,表明树种逐渐趋于稳定。阔叶林聚集度先增加后保持稳定,其面积则始终保持增长,至演替结束,以成熟林和幼龄林为主;猴头杜鹃林、长苞铁杉林聚集度在整个演替时段内呈增加趋势,其面积在演替中后期有所增加,且以幼龄林的增加为主;杉木林面积在前150年增长,此期间幼龄林比重也在逐渐上升;后150年面积保持稳定,至演替结束,以中龄林和近熟林为主;聚集度虽保持稳定但略有增加;柳杉林聚集度在演替前100年保持稳定而后200年有所降低,至演替后期,整个柳杉林以过熟林为主,中龄林次之;马尾松林在整个演替过程中均以过熟林为主,幼龄林和中龄林比例很低;毛竹林在演替后期以过熟林占据主要地位,其次是成熟林;且马尾松林和毛竹林在演替期间聚集度均呈现降低的趋势。结论天宝岩森林景观的演替会依据一定的规律向顶级群落常绿阔叶林演替;马尾松林、柳杉林、毛竹林在群落中随时间的推移会逐渐被取代;杉木林、长苞铁杉林和猴头杜鹃林,在演替时段内表现出良好的发展趋势。
基于16线阵TLS数据的单木识别及林分断面积估测研究
马静怡, 黄华国, 黄侃, 邢路
2018, 40(8): 23-32. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180016
摘要:
目的地基激光雷达(TLS)可以对林冠下层进行快速、非破坏性的三维测量,与传统森林参数调查相比,节省了大量人力、物力和时间,在林业调查中有广泛应用。目前的研究集中在基于全方位TLS数据的参数提取,全方位扫描获取的点云数据量庞大,所需扫描时间较长,而针对快速扫描的多线阵点云数据的研究较少,相关算法有待提出,多线阵激光雷达数据的应用能力也有待验证。方法以北京市东升八家郊野公园和奥林匹克森林公园内的人工林为研究对象,基于多个单站扫描采集的16线阵TLS点云数据,提出了一种新的树干识别算法。该算法利用点云到达目标单木及周围其他物体距离的差异,检测出树干表面点云,并结合随机采样一致性(RANSAC)算法拟合圆,提取单木胸径;在此基础上引用角规抽样技术,进行林分平均胸高断面积的估测。结果对于多个单站扫描数据,单木检测率均在80%以上,株数密度最小的样地单木检测率可高达95%;对于单站数据,单木平均检测率随着扫描半径的增加而下降,在10 m左右范围内可以达到较高的检测率。以样地中被正确检测到的单木胸径估测值与实测值建立回归方程,单木胸径估测的决定系数R2在0.72~0.82之间;计算各样地单木胸径实测值与估测值的平方平均数,林分平均胸径估测精度均在90%以上,最高可达到99%,表明在样地水平上有较好的胸径估测效果。由TLS提取的胸径值结合角规抽样原理计算林分平均断面积估测值,与实测值相比,林分平均断面积估测精度可以达到90%左右。结论本文提出的算法能够基于单帧16线TLS数据提取单木参数,实现林分平均胸径及单位断面积的快速高效估算,为林业调查提供了一种新方法。
库布齐沙地柠条叶生物量及营养估测模型
马普, 陶梦, 吕世海, 苏德荣, 叶生星, 刁兆岩
2018, 40(8): 33-41. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180044
摘要:
目的柠条是一种生长迅速、枝叶茂盛、防风固沙能力强大的豆科植物,且茎叶粗蛋白含量相对较高,具有广泛的饲用开发前景,但柠条灌丛在不同发育阶段叶生物量和体内营养物质含量差异较大,其饲用性受到一定限制。因此,了解柠条各生长阶段叶生物量及其营养物质含量变化情况成为打破柠条叶片利用局限性的关键。方法本试验以库布齐沙地柠条灌丛为研究对象,分别测量了不同林龄、不同发育时期柠条的叶生物量及营养物质含量,并构建了柠条不同生长年限叶生物量动态模型、生长参数与叶生物量估测模型以及叶片营养物质动态变化模型。结果(1) 不同生长年限,柠条叶生物量年内变化均呈现出先增长后降低的趋势,在7月份2年生、3年生、5年生柠条叶生物量分别达到0.14、0.32、1.40 kg/株的最高峰值,生长拟合曲线R2>0.8,F检验结果均达到显著水平(P < 0.05)。(2)不同生长年限,柠条叶片粗蛋白含量平均达16.0%以上,年内总体变化呈下降趋势(拟合曲线R2>0.8),且最高值均出现在每年的5月份。(3)不同生长年限,柠条叶片内中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量无明显变化规律,且年内变化趋势各不相同。结论根据研究结果可以发现7月份柠条叶生物量达到最大值,5月份柠条叶粗蛋白含量达到最大值。因此,根据柠条叶片生育期及其营养价值等综合考虑,建议5月、7月为主要利用时期。
杂种枫香组织培养再生研究
王泽伟, 张炎, 齐帅征, 朱军杰, 袁玮, 张亚东, 刘学增, 张金凤
2018, 40(8): 42-49. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170443
摘要:
目的枫香具有适应性强、生长速度快、观赏价值高等特点,既可以作为用材树种又可以作为优良的园林绿化树种。北美枫香能够与中国枫香杂交并可产生有杂种优势的后代,但是杂种枫香的快速繁殖技术和遗传转化体系还有待完善。方法本研究以北美枫香为母本,中国枫香为父本进行杂交,选用子一代杂种枫香的子叶、子叶节以及下胚轴为外植体材料建立高效的组培再生体系,并对3种外植体的分化能力进行比较。结果(1) 子叶和子叶节外植体最佳芽诱导培养基为0.2 mg/L TDZ+0.1 mg/L NAA的WPM培养基,而下胚轴外植体最佳芽诱导培养基为0.1 mg/L TDZ+0.1 mg/L NAA的WPM培养基。(2)3种外植体在0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+0.8 mg/L GA不加琼脂的WPM芽伸长液体培养基中获得最高的平均不定芽诱导数。(3)不定芽在2.0 mg/L IBA+0.1 mg/L NAA的WPM培养基中生根,生根率达到100%。(4)不定芽生根培养2个月后长为完整植株,移栽成活率在90%以上。结论(1) 杂种枫香3种外植体的分化能力依次为:子叶节>子叶>下胚轴,其中子叶节的分化能力显著高于子叶和下胚轴。(2)TDZ能够有效促进不定芽的诱导,GA对不定芽的伸长具有显著的影响。(3)杂种枫香外植体在固体培养基中获得了最高的不定芽诱导率,在液体培养基中获得了最高不定芽平均数量,而且液体培养中未出现玻璃化。本研究为杂种枫香新品种的快速繁育以及遗传转化体系的建立奠定了良好的基础。
降雨对植物叶表面颗粒物的淋洗作用
马文梅, 武亚楠, 张振明
2018, 40(8): 50-55. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170376
摘要:
目的降雨能够洗脱植物叶表面滞留的颗粒物,使叶表面具有反复滞留颗粒物的能力,研究不同降雨强度、降雨历时对植物叶表面颗粒物洗脱特征的影响对于植物去除颗粒物的机制有科学指导意义。方法通过模拟降雨的方法,量化了在15、30和45 mm/h降雨强度的不同历时降雨过程下植物叶表面颗粒物的洗脱量和降雨对叶表面不同粒径颗粒物的影响。结果(1) 植物叶表面的洗脱量随降雨量的增大而增大。(2)在不同降雨强度下,降雨对叶片表面颗粒物的洗脱量在树种之间显著相关(P < 0.05),叶表面平均洗脱量从大到小依次为迎春>银杏>卫矛>杜仲。(3)4种植物叶表面的洗脱量随降雨历时的延长而增大,在5 min时,4种植物的洗脱量基本一致,在10和15 min时,卫矛、迎春、银杏的叶表面颗粒物洗脱量显著增大(P < 0.05),杜仲在10和15 min的叶表面颗粒物没有显著相关关系(P>0.05)。(4)3种粒径的洗脱量在总颗粒物洗脱量中占的百分比不同,呈现出0.45~2.5 μm < 2.5~10 μm < 10~100 μm,10~100 μm的洗脱量显著高于0.45~2.5 μm和2.5~10 μm(P < 0.05),而2.5~10 μm和0.45~2.5 μm的洗脱量无显著相关性(P>0.05),降雨强度与各粒径颗粒物洗脱百分比也没有显著相关性(P>0.05)。结论不同降雨量、降雨强度、降雨历时对于植物叶表面颗粒物的洗脱因植物树种的差异性、颗粒物粒径大小而有不同的影响。
坡地黑土碳氮分布及其与团聚体稳定性的关系
曹伟, 李露, 赵鹏志, 夏祥友, 王恩姮
2018, 40(8): 56-63. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170449
摘要:
目的探究黑土区土壤团聚体碳氮分布规律及其与团聚体稳定性的关系,进一步对比耕地与林地团聚体破坏机制差异,为退耕还林以及其他植被恢复途径提高黑土区土地生产力等方面提供理论依据。方法以典型黑土区长期耕作的坡耕地和樟子松坡林地为研究对象,通过不同坡位(坡上、坡中上、坡中、坡中下、坡下)和不同粒级(2~5 mm、1~2 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm、 < 0.25 mm)水稳性团聚体总碳、总氮、铵态氮、硝态氮、碳氮比(C/N)及铵态氮与硝态氮比值(ANR)的测定与分析,探究团聚体碳氮分布特征及其与团聚体破坏率之间的相关关系。结果坡林地土壤团聚体有机碳和总氮在坡下沉积且富集在小粒径团聚体中;耕地土壤团聚体有机碳含量及C/N显著低于林地,氮对坡位和粒径变化的响应规律不明显。铵态氮含量在 < 1 mm土壤团聚体中含量较高,硝态氮含量则在>1 mm土壤团聚体中含量较高,且林地铵态氮含量显著高于耕地。耕地团聚体破坏率显著高于林地,以>1 mm粒级团聚体破坏率的表现最为显著,坡上、坡中和坡中下2~5 mm团聚体破坏率显著高于同坡位其他粒径团聚体。团聚体碳含量和团聚体氮含量分别与团聚体破坏率呈负相关和正相关趋势,但均未达显著水平,而综合指标C/N和ANR,以及单因素铵态氮均与黑土团聚体破坏率呈显著负相关关系;当耕地团聚体破坏率超过40%时,ANR、C/N均处于较低的水平。结论坡耕地与坡林地之间,由于养分归还方式与土壤侵蚀环境的不同,导致土壤团聚体碳氮分布规律与团聚体稳定性的差异。坡地黑土团聚体稳定性受团聚体内部有机碳氮的共同作用,与微生物代谢密切相关的综合性指标C/N和ANR,以及被微生物优先利用的铵态氮对黑土团聚体稳定性的影响较其他指标更为显著,可在微生物活性与团聚体稳定性的关系方面做进一步研究。
华北土石山区不同粒径土壤团聚体特征及其与坡面侵蚀定量关系
陈佩岩, 马岚, 薛孟君, 梅雪梅, 张栋, 孙一惠
2018, 40(8): 64-71. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180026
摘要:
目的为明确华北土石山区不同粒径(1~2 mm、2~3 mm、3~5 mm、5~7 mm、7~10 mm)团聚体结构特征对沟间及沟道侵蚀过程的影响。方法选取2种典型褐土为研究对象,通过Le Bissonnais(LB)法对团聚体稳定性进行分析,并初步研究了不同粒径团聚体稳定性特征与人工降雨条件下坡面沟间、沟道侵蚀量之间的定量关系。结果石灰性褐土团聚体稳定性大于黄土性褐土;不同粒径团聚体稳定性差异较为显著,较小粒径的团聚体稳定性大于较大粒径的团聚体,其中1~2 mm粒径的团聚体稳定性最好;不同雨强下土壤侵蚀现象差异明显,坡面径流强度和产沙强度均随产流历时的增加而增大,且降雨强度大小对坡面入渗率变化幅度和达到稳渗状态的时间有很大影响。将可蚀性因子(Ki)替换为经修正后的团聚体稳定性参数(Ka),然后将其代入到WEPP侵蚀模型,通过回归分析,建立了不同粒径团聚体的侵蚀预测方程,显示了较好的预测性能,其决定系数均在0.81以上;尤其是2~3 mm粒径对应的预测方程,其沟间及沟道相对误差均小于20%。结论该研究验证了土壤可蚀性参数可以由不同粒径团聚体稳定性表示,并建立了不同粒径团聚体的沟间及沟道侵蚀预测方程,为华北土石山区褐土的侵蚀机理研究提供了新思路。
云南省建水县不同石漠化治理模式下碳储量功能评估
张靖宙, 吴秀芹, 肖桂英
2018, 40(8): 72-81. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180069
摘要:
目的石漠化综合治理引起的土地利用变化改变了土壤呼吸条件和地表植被,进而对生态系统的碳储量功能产生影响。本文为揭示区域不同发展模式下石漠化综合治理对碳储量功能的影响。方法本文以云南建水县为案例,基于Dyna-CLUE和InVEST模型,以2015年为基期,模拟和预测了县域未来10年3种发展情景(快速发展、石漠化治理、规划发展)下土地利用变化对碳储量影响。结果(1) 石漠化治理情景下,相比2015年,2025年乔木林、建设用地、园地、水域面积均有所增加;而未利用地、耕地、草地和灌木面积有所减少。快速发展情景下,相比于2015年,耕地、园地、建设用地、乔木林和水域的面积有所增加。未利用地、灌木和草地面积有所减少。规划发展情景下,相比2015年,耕地、园地、草地、建设用地、灌木和水域面积有所增加。未利用地和乔木林面积有所减少。(2)2025年,石漠化治理情景下建水县的碳储量为318.72×105 t,相比于2015年,增加23.94×105 t,该情景为研究区提升了最多的碳储存量;快速发展情景延续之前趋势,碳储量总量为301.07×105 t,相比于2015年增加了6.29×105 t;规划发展情景下,碳储量总量为284.89×105 t,相比于2015年损失了9.89×105 t。结论研究反映了不同石漠化综合治理发展模式对土地利用格局及其岩溶生态系统碳储服务的影响,可为政府管理人员区域发展模式的确定,和利益相关者实施石漠化治理策略提供参考。
低洼重度盐碱地滴灌垄作模式土壤水盐运移规律研究
董世德, 万书勤, 康跃虎, 孙甲霞
2018, 40(8): 82-89. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170272
摘要:
目的“滴灌+高垄”模式下盐碱地垄沟栽种的苗木初始成活率高,而一段时间后成活率大幅降低,为研究清楚垄沟苗木死亡原因,开展了“滴灌+高垄”模式水盐运移规律研究。方法田间原土起垄后分别在垄面和垄沟铺设滴灌带,在保证滴头附近不出现大面积明水前提下持续滴灌,根据湿润锋运移和水盐运动情况连续取土样,分析垄体和垄沟盐分运移规律与灌水量之间的关系。结果当灌水量不超过41.4 mm时,水平湿润锋和垂直湿润锋运移距离均随灌水量的增加呈极显著的幂函数关系增加,垄体滴头下方形成一个高土壤含水量、低土壤盐分区,并且随着灌水量的增加,该区向横向和纵向不断扩大。当灌水量达到84.3 mm时,土壤质量含水率等值线由原来的椭圆形转变为倾斜向垄沟方向,垄面滴灌形成的湿润锋与垄沟滴灌形成的湿润锋搭接,土壤盐分在湿润锋搭接处聚集。当灌水量达100.9 mm时,垄体盐分随着灌水量的增加不断向土壤深层和垄沟迁移,盐分等值线图由双“U”型转变为倾斜向垄沟方向,垄体淋洗下来的盐分向垄沟大量聚集。当累计灌水量为171.6 mm时,垄体和垄坡大幅度脱盐,ECe较初始值降低62.9%。结论垄作滴灌灌溉对垄体和垄沟水盐运移有显著影响,垄沟盐分经历了先降低后增加再降低的过程,垄沟脱盐较垄体脱盐有延迟性。在此条件下对垄沟进行植被构建时,要避开盐分向垄沟聚集的时段,延迟于垄面种植。
风景园林
广州3个传统村落植物景观特征及村落外扩对其影响
唐赛男, 王成, 张昶, 裴男才, 王子研, 段文军, 孙睿霖
2018, 40(8): 90-102. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180015
摘要:
目的随着人口的不断增长和城市化进程的快速发展,大部分传统村落开始向外扩张,如何在这一过程中延续传统乡村植物景观特色已成为当前需要解决的重要问题。方法为了解村落外扩对传统村落植物景观的影响,本文以广州3个传统村落为例,调查村落居住区范围内植物景观特征,对比分析村落传统区与扩展区的植物景观特征差异。结果(1) 无论是传统区还是扩展区,庭院林的绿色贡献率均为最大。(2)从传统区到扩展区,植物种类更加丰富,数量增多,植物生活型结构趋于灌木化。(3)从传统区到扩展区,人们对植物功能的关注由生态和食用开始向观赏转变。(4)传统区优势植物是榕树、木棉等风水树种,龙眼、黄皮、菠萝蜜等食用果树,麻楝、构树、绿竹等生态树种。扩展区优势植物是风水树榕树,龙眼、黄皮、番石榴等食用果树,紫薇、鸡蛋花等观赏树种,小叶榄仁、香樟、绿竹等生态树种。整体植物景观风貌由自然化、果树化向观赏化、城市化转变。(5)从传统区到扩展区,风水林和水岸林的绿量贡献率大幅减小。(6)乔木占比对传统区和扩展区的植物绿量都具有积极影响。传统区中,生态型和食用型植物越多,植物景观类型绿量贡献率越大;扩展区中,生态型植物越多,植物景观类型绿量贡献率越大。结论本研究分析了村落外扩过程中植物景观发生的变化及其影响因素,并基于研究结果为外扩过程中的传统村落的植物景观建设提出了建议。
天津滨海新区湿地耐盐植物分布与土壤化学因子的相关关系
尹德洁, 荆瑞, 关海燕, 屈琦琦, 张丽丽, 王若鹏, 董丽
2018, 40(8): 103-115. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180054
摘要:
目的天津滨海新区湿地具有非常丰富的耐盐植物资源。这些耐盐植物不仅可以丰富盐渍区园林绿化植物种类,同时可为盐碱地土壤的生态修复提供理论依据。本文通过对该区域耐盐植物资源的调查以及对土壤化学性质的分析,可以揭示天津滨海新区湿地耐盐植物分布与土壤环境之间的相关性。方法选取74个天津滨海湿地样方的物种数据和土壤化学因子数据,通过单因素方差分析、双向指示种分析和典范对应分析研究耐盐植物多样性与土壤pH、可溶性盐总量、全氮、全磷、有机质、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3- 12个土壤化学因子之间的关系。结果调研样方内共记录到耐盐植物34科65属80种,排名前3的科为菊科、禾本科和藜科,出现频度最高、重要值最大的物种为芦苇,该地区耐盐植物生活型主要为草本植物;潮上带湿地耐盐植物丰富程度远大于潮间带;群落类型分为4类,分别是无翅猪毛菜-砂引草+盐地碱蓬群落、芦苇-碱蓬+狗尾草群落、稗+碱蓬-酸模叶蓼群落和扁秆藨草+狭叶香蒲-碱蓬群落;土壤可溶性盐总量、土壤全氮含量及土壤水溶性离子含量是影响天津滨海湿地植被分布的主要土壤化学因子;植物群落的各种多样性指数与土壤可溶性盐总量及Na+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-呈显著负相关的关系。结论植物种类的分布格局在一定程度上决定了植物群落类型的分布格局;土壤盐分及水溶性盐离子含量越高,尤其是水溶性阴离子含量越高,物种多样性指数越低,对物种多样性造成的影响越大。
蒙脱土对木粉/聚丙烯复合材料光降解及老化抑制作用
彭尧, 王雯, 曹金珍
2018, 40(8): 116-122. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180032
摘要:
目的为了探究蒙脱土对木塑复合材料耐光老化性能的影响,及其在老化过程中的作用机理。方法以毛白杨木粉和聚丙烯为原料,选用两种不同类型的蒙脱土钠基蒙脱土(Na-MMT)和有机蒙脱土(OMMT)为添加剂,在不同添加量的条件下(0、0.5%、1.0%和1.5%)制备了5组木粉/聚丙烯复合材料,并进行长达960 h的人工加速紫外老化。在老化过程中,测试试材的表面颜色和弯曲性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对复合材料表面的形貌和化学组成变化进行表征。结果老化造成复合材料表面的褪色和开裂现象,老化960 h后,对照组复合材料的静曲强度和弹性模量保持率分别仅为76.4%和61.7%;两种类型的蒙脱土均有效抑制了复合材料光降解,添加蒙脱土的复合材料其弯曲性能保持率均高于对照组;蒙脱土同时具有紫外屏蔽作用和光催化作用,前者在老化初期(老化480 h内)的作用较为明显;相比于Na-MMT,OMMT层间有机改性剂的光降解促进了复合材料体系的光老化进程。结论Na-MMT更有利于延缓复合材料的光老化,且在添加量较低时(0.5%)耐老化效果较好。
基于ROI-CNN的赛罕乌拉国家级自然保护区陆生野生动物自动识别
刘文定, 李安琪, 张军国, 谢将剑, 鲍伟东
2018, 40(8): 123-131. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180141
摘要:
目的利用红外自动感应相机对野生动物进行图像监测是对野生动物保护管理的有效手段,为了解决野外复杂背景环境导致的野生动物监测图像自动识别准确率低的问题,提出一种基于感兴趣区域(ROI)与卷积神经网络(CNN)的野生动物物种自动识别方法。方法以红外自动感应相机在内蒙古赛罕乌拉国家自然保护区内拍摄的马鹿、斑羚、猞猁、狍和野猪这5种国家级陆生保护动物的图像为实验样本,采用基于回归算法的目标检测方法,对监测图像中野生动物区域进行检测并分割,生成ROI图像,减少复杂背景信息对物种识别的干扰;利用裁剪、仿射变换等方式对样本数据进行扩充;构建基于全局-局部的VGG16双通道网络模型对样本图像进行训练,最后接入分类器输出物种识别结果。同时,构建了基于VGG19的双通道网络模型对样本图像进行训练,并与本研究训练结果进行比较;另外,将样本图像分别输入本研究算法与VGG16、R-CNN、Fast R-CNN算法进行训练,对比不同算法下的识别效果。结果利用本研究模型对样本图像进行训练时,测试集的平均识别精度均值MAP达到0.912,相对于VGG19结构下的训练模型和VGG16、R-CNN、Fast R-CNN,得到了更高的MAP值。结论相比于其他算法,本研究提出的物种识别模型更适合于复杂背景下的野生动物监测图像的物种识别,可以得到更高的MAP值与更优的识别效果。