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基于树木年轮径切特征的卷积神经网络树种识别 被引量：3
1
作者 高欣 杨立新 陈振举 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期47-57,共11页
卷积神经网络可以通过树木年轮样本构造特征图像实现物种识别的自动化。本研究通过建立树木年轮样本构造特征图像集,选用LeNet、AlexNet、GoogLeNet和VGGNet 4个卷积神经网络模型,实现基于树木年轮横切面的计算机自动化树种精准识别,进... 卷积神经网络可以通过树木年轮样本构造特征图像实现物种识别的自动化。本研究通过建立树木年轮样本构造特征图像集,选用LeNet、AlexNet、GoogLeNet和VGGNet 4个卷积神经网络模型,实现基于树木年轮横切面的计算机自动化树种精准识别,进而确定各模型的树种识别准确率,明晰不同树种在自动识别中的混淆情况,探测不同模型识别结果的差异。结果表明:本研究训练的用于树种识别的卷积神经网络模型具有较好的可信度;4个模型中GoogLeNet模型树种识别准确率最高,为96.7%,LeNet模型识别准确率最低(66.4%);不同模型对于所选树种的识别结果具有一致性,表现为对蒙古栎识别准确率最高(AlexNet模型识别率达到100%),对臭冷杉的识别准确率最低。本研究中也存在类似结构树种的识别混淆情况。模型在科和属水平的识别准确率高于种水平;阔叶树种因其显著的结构差异容易区分,阔叶树树种的识别准确率高于针叶树。总体上,通过卷积神经网络,探测了树木年轮特征的深层信息,达到树种的精准识别,提供了一种快速便捷的自动树种初筛鉴定方法。 展开更多
关键词 树种识别 树木年轮 径切 卷积神经网络
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树木年轮记录的辽河平原南部240年以来10～6月的降水变化 被引量：2
2
作者 陈振举 白学平 +3 位作者 李俊霞 张先亮 李露露 常永兴 《第四纪研究》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1165-1174,共10页
利用油松（Pinus tabulaeformis）的树木年轮宽度年表,在相对湿润的辽河平原南部,重建了该地区1774年以来10～6月的降水变化.重建方程可以解释该地区实际降水量变化的39.9％.重建结果表明,在1774～2010年的过去约240年里,研究区经历了1... 利用油松（Pinus tabulaeformis）的树木年轮宽度年表,在相对湿润的辽河平原南部,重建了该地区1774年以来10～6月的降水变化.重建方程可以解释该地区实际降水量变化的39.9％.重建结果表明,在1774～2010年的过去约240年里,研究区经历了11个相对湿润期（1774～1795年、1809～1810年、1822～1823年、1835～ 1850年、1867～1874年、1889～1894年、1907～1914年、1931～1956年、1973～1976年、1985～1991年、2006～2010年）和10个相对干旱期（1796～1808年、1811～ 1821年、1824～ 1834年、1851～1866年、1875～1888年、1895～ 1906年、1915～1930年、1957～1972年、1977～1984年、1992～ 2005年）,其中最湿润年份是1788年,最干旱年份是1859年.该地区降水以高频变化为主,存在准2.0～2.2年、2.4年,3.1～3.2年和3.7～3.8年的显著周期（p＜0.05）,其中准2.1年和准2.4年的周期达到极显著水平（p＜0.01）.重建的降水序列还存在50～70年左右的准周期.研究区10～6月的降水受东亚季风的影响,东亚冬季风强或夏季风弱,降水量均少,东亚冬季风弱或夏季风强,降水量则偏多. 展开更多
关键词 油松 树木年轮 气候变化 降水重建 东亚季风
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白桦树轮记录的额尔古纳地区最近百年的降水变化
3
作者 陈寅一 李俊霞 +1 位作者 高欣 陈振举 《第四纪研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期908-919,共12页
利用树木年轮探测历史时期气候因子变化具有较大潜力。本研究首次基于大兴安岭西北部额尔古纳地区的白桦(Betula platyphylla)树轮样本,重建了该地区1902~2019年(EPS>0.85)共118年6~7月的降水量变化,重建模型的方差解释量为30.4%;同... 利用树木年轮探测历史时期气候因子变化具有较大潜力。本研究首次基于大兴安岭西北部额尔古纳地区的白桦(Betula platyphylla)树轮样本,重建了该地区1902~2019年(EPS>0.85)共118年6~7月的降水量变化,重建模型的方差解释量为30.4%;同时,本重建与邻近地区的历史资料有较好的对应关系,进一步验证了该重建序列的可靠性。该重建序列显示,自1902年以来本区域的降水变化相对平稳,共经历了8个偏干旱期(1903~1916年、1924~1929年、1937~1941年、1949~1954年、1965~1972年、1979~1983年、1990~1993年和2001~2007年)和8个偏湿润期(1917~1923年、1930~1936年、1942~1948年、1955~1964年、1973~1978年、1984~1989年、1994~2000年和2008~2019年),不存在明显的趋势变化,其中最长的偏干旱期为1903~1916年(共14年);该重建序列具有较好的时空代表性,1967年、1968年和2003年为该时期的3个极端干旱年,1920年为该时期的1个极端湿润年。波、谱分析结果显示该地区降水存在2.2 a、7~7.7 a以及8~15 a的准周期。另外,研究区降水变化与热带太平洋海温波动(如ENSO、PDO等)和极地海洋涛动(如AO)存在关联并受太阳活动影响。该研究不仅填补了区域空白,延长了该地区的降水记录,还证明阔叶树种白桦也是该地区可靠的树木年轮气候学代用资料。 展开更多
关键词 白桦 树木年轮 降水重建 额尔古纳地区
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沈阳清墓木质葬具的树种鉴定及生态环境的指示潜力 被引量：5
4
作者 李俊霞 马鑫博 +3 位作者 付永平 贠瑞鑫 靳雨婷 陈振举 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3687-3698,共12页
古墓葬器所用木材是我们了解当时植被、气候以及社会状况的重要材料。本文利用木材解剖学和树木年代学方法,对沈阳浑南水家村墓葬群出土的木质葬具进行树种识别与树木年轮定年研究。结果表明:16个木质葬具样本中有7个为松科松属油松木材... 古墓葬器所用木材是我们了解当时植被、气候以及社会状况的重要材料。本文利用木材解剖学和树木年代学方法,对沈阳浑南水家村墓葬群出土的木质葬具进行树种识别与树木年轮定年研究。结果表明:16个木质葬具样本中有7个为松科松属油松木材,有8个为松科落叶松属木材,很可能为长白落叶松,有1个为槭树科槭树属木材。这些树种至今在辽宁地区仍广泛分布,说明该地区森林结构(树种组成)相对稳定,在一定程度上反映了当时气候与现在相似。也表明清代盛京(今沈阳)地区平民墓葬木质葬具所用木材存在区域性的植物地理特征,并反映出当时的生产力发展水平,即均是低成本、易获得的乡土树种,且这些木材以针叶树为主,也有少量阔叶树。这些木材很可能来源于沈阳当地或辽东山区森林,浑河水道是木材运至沈阳的重要途径。部分油松和落叶松葬具木材可以较好地交叉定年,确定树木生长年代在1680s—1770s(清朝早期至中期)。这些样本的年轮宽度变化具有较好的一致性和较高的气候敏感度,反映出区域气候环境的一致性。这些木质葬具对清朝早期至中期的气候条件具有一定的指示潜力。 展开更多
关键词 木材识别 交叉定年 树轮学方法
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水热耦合对沈阳地区油松木质部生长的影响 被引量：1
5
作者 刘伟韬 李俊霞 +5 位作者 赵莹 韩勍 侯森 张敬远 李丰 陈振举 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3468-3476,共9页
利用微树芯技术可以从细胞尺度研究树木形成层物候和径向生长的过程,揭示树木生长与气候的关系。油松是我国北方森林的建群树种之一,也是沈阳地区的优势树种。研究2020年整个生长季(4—11月)油松周尺度的形成层及木质部细胞变化,分析油... 利用微树芯技术可以从细胞尺度研究树木形成层物候和径向生长的过程,揭示树木生长与气候的关系。油松是我国北方森林的建群树种之一,也是沈阳地区的优势树种。研究2020年整个生长季(4—11月)油松周尺度的形成层及木质部细胞变化,分析油松在沈阳地区的生长规律。结果表明:油松形成层分裂活动开始于4月初,结束于9月末。木质部从扩大细胞出现(4月中旬)开始生长,到木质化细胞消失(10月下旬)结束,其生长符合"S"型曲线。2020年生长53个/列木质部细胞,最大生长速率(0.55个/列/d)出现在5月末,早晚材细胞于7月末发生转变。在沈阳地区最低温达到0℃以上时树木形成层开始活动,影响木质部生长开始和结束的最低临界温度为2~3℃。降水在油松整个生长过程中起到促进作用。沈阳地区7月末的高温和水分供给不足是木质部细胞分化形成早晚材的主要因子。 展开更多
关键词 油松 形成层物候 木质部 水热因子
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气候变暖背景下不同海拔长白落叶松对气候变化的响应 被引量：25
6
作者 赵学鹏 白学平 +4 位作者 李俊霞 王丽丽 张先亮 陆旭 陈振举 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期637-647,共11页
为研究气候变暖背景下长白山北坡长白落叶松(Larix olgensis)径向生长对气候因子的响应,采集长白山北坡两个海拔(1400和900 m)的树芯,基于树木年代学理论建立了长白落叶松年轮宽度年表,分析了长白落叶松在两个时间段(1959—1993和1994—... 为研究气候变暖背景下长白山北坡长白落叶松(Larix olgensis)径向生长对气候因子的响应,采集长白山北坡两个海拔(1400和900 m)的树芯,基于树木年代学理论建立了长白落叶松年轮宽度年表,分析了长白落叶松在两个时间段(1959—1993和1994—2009年)与气候因子的关系。结果显示:(1) 1959—2009年经历了一次突变性增温,突变年份为1993年;(2)高海拔长白落叶松与生长季前的平均气温和平均最高温(当年4月)呈显著正相关,与当年9月降水呈显著负相关。而低海拔长白落叶松径向生长主要受当年9月降水的影响;(3)经近十几年的快速升温,长白山落叶松生长对气候因子的响应发生了明显的变化。在突变增温前后,高海拔长白落叶松径向生长与生长季前气温的正相关性明显增强,而与生长季气温的相关性由正转负,与9月降水的负相关性增强。低海拔长白落叶松径向生长与9月降水的相关性减弱,与4月降水的相关性增强;(4) 1993年以后的快速升温使得高海拔长白落叶松生长量(BAI)显著增加,而低海拔长白落叶松生长的增长幅度不明显。因此,突变增温促进了高海拔长白落叶松的生长,而对低海拔长白落叶松的生长没有较大的影响。可以预测,若气候持续变暖,长白山落叶松的分布范围会逐渐扩大。 展开更多
关键词 气候变暖 长白落叶松 径向生长 响应差异
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近30年快速升温对两种典型小地形上兴安落叶松径向生长的影响 被引量：17
7
作者 白学平 常永兴 +4 位作者 张先亮 马艳军 吴涛 李俊霞 陈振举 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3853-3861,共9页
沟谷和低海拔坡地是大兴安岭地区典型的微地形，这2种微地形的冻土对全球变暖极为敏感.本文在内蒙古大兴安岭北部地区进行树木年轮采样，建立了树轮宽度年表，对比2种小地形上兴安落叶松径向生长对近30年快速升温响应的差异.结果表明：... 沟谷和低海拔坡地是大兴安岭地区典型的微地形，这2种微地形的冻土对全球变暖极为敏感.本文在内蒙古大兴安岭北部地区进行树木年轮采样，建立了树轮宽度年表，对比2种小地形上兴安落叶松径向生长对近30年快速升温响应的差异.结果表明： 汗马和莫尔道嘎采样点分别在2000和1980年左右出现树木径向生长与温度的分异现象，之后树木的生长均为沟谷湿地大于山坡立地.1984—2008年2种地形年表t检验均达到显著水平，年表间欧氏距离在1980年以后为0.937～2.742，远大于平均值（0.809～1.304）.快速升温使得兴安落叶松径向生长对水热条件的响应发生改变，山坡上兴安落叶松主要受温度限制生长减慢，而沟谷冻土退化中兴安落叶松在短期内生长加快.随着气候变暖，兴安落叶松将经历一个受温度调控的复杂的环境——生长胁迫与气候响应模式，如果气候持续变暖，冻土退化，兴安落叶松可能在我国境内消失. 展开更多
关键词 冻土 兴安落叶松 径向生长 快速升温 微地形
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暖干化加剧东北半干旱地区油松人工林径向生长的水分限制 被引量：11
8
作者 赵莹 蔡立新 +3 位作者 靳雨婷 李俊霞 崔迪 陈振举 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3459-3467,共9页
相较天然林,人工林生态系统对全球性气候变化更敏感。本文利用树木年代学方法,以东北半干旱地区油松人工林为对象建立油松年轮宽度年表,研究油松生长的动态变化及其径向生长与气象因子的相关关系,探讨升温对油松生长及分布的影响。结果... 相较天然林,人工林生态系统对全球性气候变化更敏感。本文利用树木年代学方法,以东北半干旱地区油松人工林为对象建立油松年轮宽度年表,研究油松生长的动态变化及其径向生长与气象因子的相关关系,探讨升温对油松生长及分布的影响。结果表明:研究区油松年轮宽度主要与生长季5—7月的平均温度呈显著负相关,与生长季早期4月和生长季5—7月的平均降水量和PDSI呈显著正相关,水分可利用性是限制研究区油松径向生长的主要因子。自西南向东北随着年降水量增加,各样点油松径向生长对年均温的敏感性增强,与年降水量的相关关系由显著正相关转变为负相关,说明偏干旱的西南部地区油松生长受水分限制更严重。气候变暖导致的干旱胁迫使得研究区西南部的部分人工林油松生长呈衰退状态。随着暖干化的持续,研究区油松分布边界将发生局地收缩,适宜生长的边界将向北移动。 展开更多
关键词 油松 暖干化 径向生长 半干旱地区
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气候变暖下大兴安岭落叶松径向生长对温度的响应 被引量：41
9
作者 常永兴 陈振举 +4 位作者 张先亮 白学平 赵学鹏 李俊霞 陆旭 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期279-289,共11页
大兴安岭是我国气候变暖的敏感地区。为比较在升温过程中不同地区落叶松(Larix gmelinii)径向生长对温度的响应差异,在大兴安岭主脉南段、中段和北段进行树木年轮取样,建立了各点年轮宽度年表,根据年表第一主成分载荷系数分类最终合成... 大兴安岭是我国气候变暖的敏感地区。为比较在升温过程中不同地区落叶松(Larix gmelinii)径向生长对温度的响应差异,在大兴安岭主脉南段、中段和北段进行树木年轮取样,建立了各点年轮宽度年表,根据年表第一主成分载荷系数分类最终合成南部、中部和北部各区年轮指数。利用相关函数分析了落叶松径向生长与温度变化的关系,结合主成分分析对比了不同地区树木年轮宽度变化对温度的响应差异。结果表明:落叶松径向生长对温度变化的响应呈现明显的南北差异(中部>北部>南部);南部年轮指数与上年11月到当年4月的平均温度显著相关,中部年轮指数与上年生长季(6–8月)和当年3–10月的平均温度显著负相关,北部年轮指数与生长季前(4–5月)的平均温度极显著正相关。气候变暖背景下,高温引起的区域暖干化使土壤水分成为限制落叶松径向生长的主要因子,土壤干旱程度加剧使落叶松生长对温度变化的响应增强。胸高断面积增量指示的落叶松生产力经历了从响应低温胁迫到响应高温引起的水分胁迫的转变。未来几十年,若温度持续升高,大兴安岭地区落叶松径向生长量将呈南部和中部降低、北部升高的趋势。 展开更多
关键词 气候变暖 大兴安岭 落叶松 年轮宽度 径向生长 温度变化 敏感度
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寒温带森林白桦径向生长的海拔差异及其气候响应——以奥克里堆山为例 被引量：8
10
作者 吕朝阳 贠瑞鑫 +4 位作者 吴涛 马艳军 陈振举 靳雨婷 李俊霞 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1889-1897,共9页
气候变化深刻影响森林生态系统的结构和功能。在全球升温背景下,不同环境中不同树种的生长模式及其气候响应决定着生态系统的发展和稳定。本研究基于大兴安岭地区奥克里堆山的白桦年轮宽度数据,采用树木年代学方法,分析(兴安)落叶松森... 气候变化深刻影响森林生态系统的结构和功能。在全球升温背景下,不同环境中不同树种的生长模式及其气候响应决定着生态系统的发展和稳定。本研究基于大兴安岭地区奥克里堆山的白桦年轮宽度数据,采用树木年代学方法,分析(兴安)落叶松森林中先锋树种白桦的生长-气候响应与升温和海拔变化的关联。结果表明:气候变暖使具有明显海拔环境差异的白桦产生生长分异。较低海拔(1050 m)区域的白桦生长显著增加,而在相对偏高海拔(1250 m)区域的生长变化不大;在具有明显快速升温变化(1980年)之前,各海拔区域白桦生长的冬季(上年10月至当年2月)低温胁迫均达到显著水平;在快速升温阶段(1981—2010年),白桦生长的冬季低温胁迫降低,生长季(5—7月)温度成为偏高海拔处白桦生长的主要限定性因子;在水热条件较为调和的低海拔区域,白桦生长加快。研究区内白桦的分布总体上随着气候的持续变暖逐渐向高海拔区域扩散。 展开更多
关键词 海拔 白桦 径向生长 快速升温
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