从同步数据分析乔木树干液流与气象因子的关系

[目的]树干液流是研究植物蒸腾耗水的重要生理指标,树种和气象因子均是其关键影响因素。本文旨在消除树种因素限制,探讨树干液流与气象因子之间的关系。[方法]以哈尼梯田水源区3种林分中10种乔木树种为研究对象,采用Granier热扩散探针技术测定其树干液流速率,将其同步数据与气象因子进行关联分析。[结果]从次生落叶阔叶林和原生常绿阔叶林的7779条乔木树干液流速率数据中发现7条异常数据,且这些异常数据在各个树种中都表现出同步一致性;进一步关联分析表明,太阳辐射的突然增加是产生乔木树干液流数据同步上升的主要原因,而降雨则是产生树干液流数据同步下降的主要原因,两者的变化可导致其他气象因子发生变化,从而影响树干液流速率;树干液流与气象因子存在一定的时滞效应,在发生同步异常数据的气候条件下,树干液流滞后太阳辐射0~30 min,提前于饱和水汽压差、气温和湿度0~60 min,滞后或提前时间远小于正常气候条件下各树种的时滞时间。[结论]乔木树干液流受到太阳辐射和降雨等气象因子的综合调节,其中太阳辐射的影响最为显著。研究结果可为从生理生态角度探究乔木的蒸腾作用与气象因子的关系提供科学依据。

哈尼梯田沟渠的植物多样性特征及其影响因素

哈尼梯田沟渠是一种具有湿地性质的人工溪流,是哈尼梯田可持续发展的关键所在。为探明哈尼梯田不同沟渠的植物多样性与环境因子的关系,以哈尼梯田典型灌区沟渠系统植物为研究对象,运用样方调查法、方差分析和冗余分析对不同类型沟渠的植被群落组成、物种多样性与环境因子的关联性进行分析。结果显示:(1)哈尼梯田沟渠植物共118种,隶属45科100属,以菊科和禾本科植物为主,占总种数的28.81%;植物生态型构成以湿生植物为主(52种),中生植物次之(42种);(2)不同沟渠植物Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Simpson指数大致表现为三级沟渠>断头渠>二级沟渠>一级沟渠;Pielou指数则表现为二级沟渠>三级沟渠>一级沟渠>断头渠;(3)冗余分析表明干扰程度对哈尼梯田沟渠植物多样性的影响最为显著,其次为海拔和土壤有机碳,而土壤全氮、全磷、全钾、pH和积水深度对沟渠植物多样性的影响相对较小。哈尼梯田沟渠生境受人为干扰程度的影响最为强烈,适度的人为干扰有助于维持与提高沟渠植物群落多样性水平。该研究结果可为哈尼梯田沟渠植物资源保护和梯田生态系统健康发展提供参考。

哈尼梯田湿地土壤不同形态磷的时空分布特征

磷是湿地和农业生态系统中的重要元素之一,其中土壤磷形态的迁移转化广受关注。以哈尼梯田湿地为例,分别在哈尼梯田湿地的水稻生长期、收获期和休闲期,采集湿地不同海拔(梯田区上部、中部和下部)和不同深度的土壤(0—20 cm,20—40 cm,40—60 cm,60—80 cm)进行磷形态分析,研究了哈尼梯田湿地土壤中不同形态磷的时空分布规律和影响因素。结果表明:(1)哈尼梯田湿地土壤中总磷(TP)含量均值为318.74 mg/kg,在水稻收获期含量最高,无机磷(IP)含量均值在水稻休闲期最高(85.95 mg/kg),湿地土壤磷总体呈缺乏状态。(2)受外源磷输入影响,铁铝结合态磷(NaOH-P)占无机磷比重最大,且季节差异性显著(P<0.05);而钙结合态磷(HCl-P)在各季节无显著差异(P>0.05),这与湿地生态环境和地质背景有关。(3)哈尼梯田湿地对磷的迁移有截留作用,表现为各形态磷含量总体呈现在上部梯田湿地较高,并随海拔的降低而降低;不同形态磷含量在20—40 cm土层富集。(4)除HCl-P外,其余形态磷与土壤粒径在不同土层表现为负相关;不同土层TP和有机磷(OP)与pH值呈正相关;土壤总有机碳(TOC)与不同形态磷在收获期呈显著负相关(P<0.05)。研究表明了哈尼梯田湿地立体空间结构和人为活动能影响湿地生态系统中磷的分布与迁移循环,该结论可为梯田湿地的可持续发展提供参考。

基于CiteSpace的稻田湿地土壤磷吸附和释放研究可视化分析

在稻田湿地生态系统中,土壤对磷的吸附和释放特征在作物生长以及环境保护中发挥着重要作用,利用CiteSpace软件对1992—2022年中国知网(CNKI)数据库中有关磷的吸附和释放方面的研究文献进行可视化和计量分析,总结了稻田湿地磷的输入与输出概况、梳理磷的吸附和释放研究的发展脉络、利用普赖斯理论计算核心作者群体以及追溯探讨磷的吸附和释放在稻田湿地中的主要研究热点与应用情况。结果显示,1992—2022年有关磷的吸附和释放研究有1130篇文献,发文量整体趋势呈波浪式上升状态,大量学者对该领域愈发关注。对核心研究人员进行分析发现,以上海海洋大学林伟健、詹艳慧等为中心的研究团队发文量居于榜首,但不同作者之间合作较少。对关键词进行聚类分析后可将磷的吸附和释放研究内容分为4类,主要涉及在磷形态分布、磷的吸附和释放的影响因素、土壤吸附和释放磷能力的评估以及利用数学模型探讨磷的吸附和释放过程4个方面。稻田湿地中磷的迁移转化与磷流失的环境风险问题成为该领域的研究热点,覆盖技术和生物炭的使用是今后的研究趋势,将成为大量学者重点研究方向。有关磷的吸附释放研究愈发受到重视,发文量以及研究方向不断上升和扩散,在稻田湿地中的应用研究还不够广泛,各研究机构和学者之间要不断加强进一步的合作探讨,利用新技术促进稻田湿地的农业资源利用和推动生态环境的可持续发展。

哈尼梯田典型区域土壤水分特征曲线模拟研究

以哈尼梯田典型流域全福庄小流域为研究对象,采用压力膜仪法对0~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm深度土层的土壤水分特征曲线进行测定,并选取Van‒Genuchten模型、Brooks and Corey模型和Gardner模型对梯田土壤实测数据进行曲线拟合和适用性分析。结果表明:在相同土壤水吸力下,哈尼梯田0~10、40~60 cm土层土壤持水性最差,20~40 cm土层土壤持水能力最强。Van‒Genuchten、Brooks‒Corey和Gardner模型拟合值与实测值变化趋势相似,均对0~10 cm和20~40 cm土层土壤有较好的拟合效果,而对40~60、80~100 cm土层土壤模拟效果较差。3种模型均可用于拟合哈尼梯田土壤水分特征曲线,其中Van‒Genuchten模型拟合效果最佳,误差相对较小;Brooks‒Corey和Gardner模型拟合效果较差。Van‒Genuchten模型是哈尼梯田土壤水分特征曲线较为理想的拟合模型。

聚丙烯酸/板栗壳色素水凝胶吸附水中Pb(Ⅱ)研究

利用板栗壳色素和丙烯酸合成水凝胶用于吸附水中的铅,分析合成工艺中板栗壳色素用量以及吸附工艺中溶液pH、初始浓度、吸附时间等因素对该水凝胶吸附Pb(Ⅱ)性能的影响,探讨吸附动力学和吸附等温平衡特征。结果表明:底物配比以m_(板栗壳色素)∶m_(丙烯酸)=0.128为最好,此时所合成水凝胶对Pb(Ⅱ)的吸附量是不加入板栗壳色素的聚丙烯酸水凝胶的1.263倍。该水凝胶具有三维网状结构,pH_(pzc)为4.2,氨基、羧基和羟基是Pb(Ⅱ)的结合位点,适宜的吸附pH为5.6。吸附过程在120 min内达到平衡,符合准二级动力学模型,化学吸附是限速步骤。吸附平衡符合Langmuir等温线模型,最大单层饱和吸附容量达到315.6 mg/g。因此,聚丙烯酸/板栗壳色素水凝胶是一种很有应用潜力的Pb(Ⅱ)吸附剂。

中国南方古梯田的分布与景观结构特征

以中国南方典型古梯田为研究对象,运用景观生态学原理、ArcGIS技术和方法,对其分布和景观特征进行分析。结果表明:1)中国南方古梯田主要分布在云南省、四川省、贵州省、广西壮族自治区、湖南省、江西省、福建省和浙江省,总面积超过2600 km 2;比较著名的有哈尼梯田、龙脊梯田、紫鹊界梯田、上堡梯田、云和梯田等;2)中国南方古梯田位于E 101°48′~119°29′、N 22°33′~29°46′之间的亚热带山区和丘陵地区,海拔范围约为150~3000 m,在6°~25°坡度区间的阳坡分布最多,半阳坡和半阴坡次之,阴坡分布最少;3)中国南方古梯田生态系统主要由林地和耕地(梯田)组成,林地所占面积比例为53.77%~86.36%,耕地(梯田)所占面积比例为6.59%~35.66%,林田面积比例为1.62~13.42,森林为梯田涵养了水源;4)中国南方古梯田的垂直景观结构为从山顶到河谷以“四素同构”与“多素同构”为主,其中“四素同构”的景观结构特征为:森林村庄梯田河流;“多素同构”的景观结构特征为:森林村庄梯田城镇河流。独特的景观结构形成从山顶森林到山腰村寨、梯田到河谷的自流灌溉系统和借助灌溉渠系的梯田养分输入系统。研究结果对现代梯田的建设具有指导意义。

林木根系固土作用数值分析

林木根系的固土作用是通过影响土体的应力、应变(位移)状态来实现的.该文将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触单元所联系起来的有机体,采用Duncan-ChangE-μ模型和非线性界面单元模型对根系固坡问题进行了应力应变分析,以油松为对象,模拟了油松根系与黄土相互作用的应力场,探索了有限元数值分析方法在根系固土机理研究领域的应用.研究结果表明,根系能使坡面表层的应力传递到土层深层,并弱化一定深度土层土体的应力,尤其是根底边缘附近的浅层土体应力减小的幅度较大,表明根系固土的影响范围局限于土体浅层.采用有限元法计算坡面在无林与有林两种条件下的边坡安全系数分别为1·821和1·984,有油松根系存在的边坡其安全系数比天然边坡计算的安全系数提高了10%,说明根系具有一定的固土作用.

树木根系固土力学机制研究综述

近30 a来,由于科学技术的发展和生态环境建设的需要,根系固坡力学机制研究成为学科交叉的新领域。鉴于此,概述了近30 a来固土力学机制的研究进展及今后研究方向。综观根系固坡的研究历程,研究集中在林木根系抗拉、锚固、根系-土壤复合体提高抗剪强度等方面。今后应加强对根系纤维素、半纤维素的定量分析,探讨不同植物根系弹性、抗拉力及应力-应变关系的差异,加强水土保持树种搭配的理论研究,从不同力学特性的根系相搭配的角度来研究根系固土护坡的功效。在边坡的稳定方面,应用有限单元方法研究根土复合体边坡的应力场、位移场的变化及边坡的稳定性情况,并用有限元的方法解决实际生产中的边坡造林中树种选择、造林密度等问题。

林木根系固土的理论基础

为了探索林木根系的固土作用,半个多世纪以来许多学者从不同侧面对根系的固土作用进行了大量的研究和探索,在根系固土理论研究上取得了一定成果。鉴于此,概述了莫尔—库仑强度理论、加筋理论、锚固理论等根系固土基础理论以及须根理论模型(W氏模型)、垂直根系木本植物根—土相互作用力学模型、水平根系根—土相互作用力学模型等根系固土的分析模型。依据固土理论,提出了今后根系固土作用研究重点是根系的分布特征,根系与土的摩擦特性以及根系的力学性能。

根系与土体接触面相互作用特性试验

为探索根系与土体间相互作用的特性,基于库仑理论,采用直接剪切的方法,对油松根系和刺槐根系与黄土在不同含水量、土壤密度条件下进行不同法向荷载作用下的剪切试验,得出了油松根系和刺槐根系与黄土之间的剪切特性,刺槐根系与黄土间的摩擦阻力大于油松,并讨论了法向应力、树木根系种类、土壤密度及含水量对接触界面剪切特性的影响。

林木根系的加筋作用试验研究

为探索林木根系的固土机理,基于加筋理论,采用三轴压缩试验的方法,对黄土加根土与素黄土在相同的土壤含水量和密度条件下,进行了25,50,75,100 kPa下的压缩试验,得出了加根黄土与素黄土的应力应变关系和应力差强度包线图,对加根土与未加根土的应力圆进行了分析,推导了加根土的"似黏聚力"。试验表明:在不同围压下,应变达到一定程度,含根土总是比素黄土的主应力差大一个值,说明在根系分布的不同深度,根系都增强了土体的强度。

坡度和刺槐覆盖对黄土坡面产流产沙影响的模拟降雨研究

选用处于黄土高原的山西省吉县蔡家川刺槐覆盖坡面的表层土壤，栽植刺槐幼林后进行人工降雨模拟试验，对比研究不同坡度对刺槐覆盖坡面和裸露坡面的产流和侵蚀产沙的影响。结果表明：当降雨强度一定时，在一定的坡度范围内，随着坡度增加，开始产流时间提前，径流的速度加快，树冠截留率减小，径流量增大，侵蚀量、含沙量增加；刺槐林树冠截留率与坡度的关系为，I=29．556α^-0.311（R^2=0．9874）；刺槐覆盖坡面侵蚀量与坡度之间的关系为形=0．11684α^3.0059（R^2=0．9795）；同一坡度条件下，裸露坡面比刺槐覆盖坡面径流平均速度高15％-25％，径流量高15％-48％，侵蚀量高10％～117％，平均含沙量高55．5％-133．0％。

林木根系研究综述

林木根系研究始于18世纪,发展至今,研究主要集中在林木根系的生态学、生物学、生理学、固土力学等方面,林木根系与生态环境相互作用的机制、林木根系生理学、林木根系固土力学机理的研究和应用将是今后根系研究的重要方向.

林木根系与土体相互作用的有限元数值模拟中几个关键问题的探讨

运用有限元法模拟林木根系与土体相互作用是林木根系固土机理研究的创新点。就林木根系与土体间相互作用的有限元数值模拟中存在的根土复合体的有限元离散化模型的建立、根土复合体各类型单元的本构模型的建立、根土复合体各单元本构模型参数的确定问题、造林边坡稳定性的评价问题等关键问题进行了探讨,并对今后的发展提出了建议。

我国石漠化现状及其防治综述

从概念、分布范围、成因、研究现状、防治技术和措施等方面对我国石漠化进行分析,提出了石漠化的研究思路、防治技术和措施。

双平双膜梯田试验研究

双平双膜梯田是在距离水平梯田田面一定深度土层 (80cm )水平铺设一层塑料薄膜作为不透水层 ,同时在地表进行覆膜种植的水平梯田。经试验 ,在黄土高原年降水量为 3 0 0mm左右的地区 ,双平双膜梯田 0～ 80cm土层土壤含水率平均比普通梯田高 1 4个百分点 ,粮食产量比普通梯田高 5 5 %～ 75 % ,年均净收益比普通梯田高 88%。

中国的水土流失及其对区域环境的影响

中国是一个水土流失十分严重的国家,根据最新的普查资料,20世纪90年代末全国水土流失总面积356万km2,其中水蚀165万km2,风蚀191万km2。在水蚀和风蚀面积中,水蚀风蚀交错区水土流失面积为26万km2。严重的水土流失导致耕地减少,土地退化;泥沙淤积,加剧了洪涝灾害;影响水资源的分配和有效利用,加剧了干旱的发展;破坏湿地生态系统,调洪能力下降;污染水资源环境;提高了大气中CO2浓度,对周边环境造成巨大的影响。

会宁县生态环境建设的实践

会宁县于 1999年列入国家生态环境建设重点县 ,经过 3年的实施 ,完成坡改梯 4435h ,修建混凝土集雨水窖7940眼 ,建成塘坝、淤地坝 11座 ,营造人工林 2 0 82h ,种植牧草 5 847h ,建苗圃 2 0h ,推广节能太阳灶 1.6万台。其主要做法是 :落实责任 ,强化组织管理 ;科学规划 ,注重综合治理 ;狠抓落实 ,严格推行“四项管理”机制 ;树立质量意识 ,建设精品工程 ;严肃财务制度 ,管好用好项目投资。

“水土保持方案编制”课程教学改革探析

"水土保持方案编制"课的最大特点是实践性和综合性,该课程在教学实践中应突出其特点,目前亟待解决的问题是编制统一的教学大纲和优秀教材,加强实践教学.