公路隧道低碳施工影响因素研究

为实现公路隧道低碳施工目标,基于结构方程模型量化分析目标影响因素的作用路径、影响效应并筛选出关键影响因素。通过文献研究、案例分析及专家访谈构建了公路隧道低碳施工的影响因素清单,并根据4M1E理论将影响因素划分为5个维度;然后利用SEM建模方法从潜在变量、观测变量及作用路径等方面得出各影响因素定量化评价结果,并对关键影响因素展开分析。结果表明:五类因素之间存在密切的相互作用关系,对公路隧道低碳施工的影响程度依次为环境(0.428)、人(0.317)、材料(0.3)、方法(0.26)、机械设备因素(0.218);应重点针对低碳意识及能力、教育培训力度、机械设备能源利用率、机械设备使用能源种类、材料种类选择、材料利用率和回收率、施工方案技术先进性、规划设计阶段低碳理念、施工组织设计合理性、法律法规体系完备性、政府规制措施力度等方面采取针对性的管控措施,以实现公路隧道低碳施工。研究成果可为公路隧道从业者推动低碳施工提供着力点,明确重点管理方向,助力实现“双碳”目标。

黄土高原和六盘山区的林水协调多功能管理

【目的】面对实施黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略、推进“山水林田湖草”系统治理的国家要求,黄土高原等旱区的林业发展和植被恢复必须改变传统方式,增加考虑水资源的限制和对水资源的影响,关注森林的多种功能优化,探索如何克服长期存在的忽视水资源承载力、造林成活率低和生长不良、减少河川径流危及区域供水安全、整体功能低下等问题,实现森林多功能性的整体提升。【方法】针对深入理解林水关系和进行森林多功能管理的科技需求,自2000年以来在黄土高原的泾河流域和作为黄土高原区域重要水源地的六盘山土石山区,围绕“结构”、“格局”、“过程”、“耦合”、“尺度”等关键内容,在从单株到区域的多个空间尺度上,采用观测对比、统计分析、模型模拟等多种手段,长期开展旱区森林生态水文和多功能管理研究。【结果】1)林业高质量发展的本质是森林多功能优化的定量精准管理,为此需深入理解和准确量化立地环境与林分结构对多种功能形成的影响,在考虑多种功能的相互作用和供需关系基础上明确各功能的重要性差异,通过科学设计和合理调控森林的数量、质量(结构)和空间格局而权衡优化相互竞争的多种功能,在保证森林本身稳定的前提下尽可能同时满足对主导功能及其他功能的需求。2)提出了旱区林水协调多功能管理的实现途径,即在管理决策时除继续考虑可造林土地面积、立地质量、可用造林苗木等限制外,增加水资源管理及多功能管理的决策内容,并嵌入到传统的森林单功能经营决策过程中,这涉及流域森林覆盖率(造多少?)、森林空间分布(在哪造?)、植被类型和树种组成(造什么?)、林分结构(怎么管?)4个决策层。3)按决策层梳理总结了相关技术成果,在确定黄土区流域合理森林覆盖率方面,将仅考虑年降水量限制的潜在森林覆盖率提升为同时考虑降水量与产流要求限制的合理森林覆盖率,这可藉助于有关统计关系及率定过的流域水文模型模拟;在确定流域内的森林合理空间分布方面,提出相关决策需增加考虑立地类型的产流差别及其造林响应,这可借助于分布式流域水文模型模拟结果或研发的区域植被承载力计算系统;在林分尺度的森林多功能管理方面,提出了5个决策步骤,即进行立地质量分类、确定各地类的主要功能及优先性、调查现有林分结构特征、诊断现有林分的结构与功能、编制面向结构与功能的管理计划;为给森林多功能管理提供参照和目标,提出了不同详细程度的多功能水源林理想结构,包括表示为“3×0.7+X”的一般化理想结构(郁闭度0.7左右,0.6~0.8;地表覆盖度0.7以上;林木高径比0.7 m/cm以下,至少不超过0.9;X表示其他要求)、通过权衡多种功能和林分稳定的需求而确定的华北落叶松中龄林多功能合理密度、基于主要功能的变化规律和重要性排序而确定的不同海拔和林龄时的华北落叶松林多功能合理密度。【结论】本文证实了林水协调多功能管理的理论先进性和技术可行性,是旱区林业高质量发展的可行途径。通过深入认识和定量分析森林多种功能的变化规律,结合应用本文提出的管理技术,就可以科学设计和合理调节森林的数量(覆盖率)、质量(结构)和分布格局,整体提升森林的多种功能,更好地满足社会发展需求。但是,现有成果还有局限性,仍需针对各地情况开展更多理论与技术研究,助力“山水林田湖草”生命共同体治理及黄河流域生态保护和高质量发展。

基于脆性联系熵的铁路工程桥隧接口故障分析

为明确铁路工程桥隧接口系统内部的故障情况,提出一种基于脆性联系熵的铁路工程桥隧接口故障分析方法。依据接口间的相互影响程度,利用脆性联系熵,完成接口系统内部脆性联系的量化;通过构建接口脆性基元分析多接口的动态故障情况,接口的熵增决定接口系统的故障演化方向,这一过程体现了接口在动态故障中的博弈行为;将受故障影响的接口映射为博弈中的参与者,建立铁路工程桥隧接口非合作博弈故障分析模型;以实际工程为应用案例,仿真结果表明:铁路工程桥隧接口系统内部存在连锁性的故障传播情况,在以每6单位时间为周期进行周期性维修时,只需要完成铁路工区内64%的工程接口检修,便可保证铁路工程桥隧段的正常运营状态;通过接口故障分析研究,明确了接口故障发展的过程,为提高铁路工程桥隧接口的安全性和可靠性提供理论支撑。

六盘山半干旱区华北落叶松林坡面土壤含水量的降雨响应

在宁夏六盘山外围半干旱区,土壤含水量是影响林木成活与生长的关键因子,需深入理解森林坡面不同坡位的土壤含水量对降雨量的响应差异。本文在宁夏六盘山叠叠沟小流域,选择一个华北落叶松人工林典型坡面,于2021年5—10月利用自动气象站和土壤水分仪连续监测降雨等气象条件和坡面土壤含水量变化,分析土壤含水量的坡位差异及对降雨量级的响应。观测期间总降水量为443.7 mm,虽然接近多年平均值,但夏季干旱严重。结果表明:(1)土壤含水量存在明显的生长季内变化,整体表现为先降低后升高的趋势,8月最低(0.112 m^(3)·m^(-3))。(2)土壤含水量存在明显的坡位差异,整体表现为:上坡[(0.191±0.044)m^(3)·m^(-3)]>中坡[(0.158±0.045)m^(3)·m^(-3)]>下坡[(0.146±0.034)m^(3)·m^(-3)],表明土壤含水量的坡位变化因处于干旱年,主要受植被蒸散耗水量大小的影响,而受坡面汇流影响不大。(3)在同一降雨量级时,因受土壤孔隙度和持水能力、林下草本截持、优先流等的影响差异,中坡的土壤含水量对降雨量增加的响应最敏感,其次是上坡,下坡最不敏感。(4)在本研究区,降雨以<10 mm的小降雨事件为主,7 mm是形成有效降雨的阈值,超过此阈值的降雨才有可能缓解0~20 cm土层土壤干旱和补给该层土壤水分。本研究有助于理解半干旱山区森林坡面的土壤含水量大小变化与分布特征,指导确定基于坡面土壤水分的植被承载力和进行林水综合管理。

宁夏六盘山半干旱区典型植物群落的持水功能及其对土壤有机碳的影响

量化分析和定量评价植物群落的持水功能与固碳功能对于系统认识旱区植物群落的水源涵养及碳汇功能具有重要的价值和意义.本文在宁夏六盘山半干旱区的叠叠沟小流域选择了华北落叶松人工林、白桦人工林、沙棘人工灌丛和天然草地等4种典型植物群落,开展了枯落物层和土壤层的持水功能与固碳功能的野外测定与定量对比,采用熵权法(EWM)对植物群落的枯落物层和土壤层的持水能力进行了综合分析,应用通径分析解析了土壤有机碳质量分数与持水性能的关系.结果表明:4种植物群落的枯落物层最大持水量变化范围为3.03~20.55 t·hm^(-2),有效拦蓄量变化范围为2.13~14.58 t·hm^(-2),其中最大的为白桦人工林,约分别是华北落叶松人工林、沙棘人工灌丛、天然草地的1.4、3.0、6.8倍;在4种植物群落的0~100 cm土壤层,最大持水量变化范围为515.0~563.9 mm,毛管持水量变化范围为377.8~423.1 mm,其中华北落叶松人工林土壤持水性能最优;4种植物群落0~100 cm土层的有机碳质量分数均值变化范围为23.89~26.43 g·kg^(-1),其中华北落叶松人工林最高,白桦人工林最小,土壤有机碳质量分数与土壤持水性能(总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量)呈显著正相关,表明二者有很好的协同关系;对枯落物层和土壤层持水功能的综合评价结果为华北落叶松人工林最高(0.330),白桦人工林次之(0.303),天然草地(0.218)和沙棘人工灌丛(0.148)相对较差.以上结果表明,华北落叶松人工林枯落物层及土壤层的持水和固碳功能要好于其他植物群落,在立地条件较好时应优先恢复.本研究结论可为六盘山半干旱山区森林植被的恢复与多功能优化管理提供科学依据.

宁夏六盘山华北落叶松人工林植被碳密度时空特征及其环境响应

【目的】调查分析宁夏南部六盘山区华北落叶松人工林乔木层、灌木层和草本层碳密度大小及其时空变化规律,建立考虑立地环境和林分结构等主要因子影响的碳密度模型,为我国西北山区复杂地形条件下人工林碳密度估算和可持续经营提供理论基础和决策工具。【方法】采用样地清查与数学模型相结合的方法确定研究区华北落叶松人工林乔木层和林下灌草层碳密度;应用外包线法确定各植被层碳密度对各主要因子(林龄、林分密度、年均降水量、年均气温和坡向)的响应规律及其函数形式,通过连乘耦合构建反映多因子综合影响的植被碳密度模型,并基于实测数据进行模型率定和检验。【结果】1)六盘山区华北落叶松人工林植被碳密度平均为46.82 t·hm^(-2),其中乔木层占94.92%,灌木层和草本层分别占4.76%和0.32%。2)乔木层碳密度随林龄、林分密度、年均降水量增大先快速增加、超过阈值后缓慢增加并渐趋最大值,相应阈值为林龄30年、林分密度1500株·hm^(-2)、年均降水量525 mm;随年均气温增加先增后减,6℃时达到峰值;随坡向增大(正北为0°,随向两侧偏离正北方向的角度而增大)呈近线性降低。3)林下灌草层碳密度随乔木层碳密度增加近线性减少,随年均气温、年均降水量和坡向的变化规律与乔木层相同,相应阈值同样为年均气温6℃、年均降水量525 mm。4)多因子耦合模型可较好估算乔木层和林下灌草层碳密度变化,其R^(2)分别为0.8和0.7。5)根据模型模拟结果,华北落叶松人工林植被碳密度随海拔升高先增后降,垂直差异较大,最高分布范围在海拔2200~2400 m之间;受地形和气候影响表现出一定的水平差异,西高东低、南高北低;阴坡植被碳密度高于阳坡,其中乔木层相差约20%,灌草层相差可达1倍。【结论】宁夏六盘山华北落叶松人工林植被碳密度平均为46.82 t·hm^(-2),以乔木层为主,受立地环境(年均降水量、年均气温、坡向)和林分结构(林龄、林分密度)的多因子综合影响,林下灌草层碳密度受乔木层生物量影响,应用多因子耦合模型可较好解释并预测其时空变化;合理选择造林立地类型和林分密度有利于维持较好的华北落叶松林植被碳密度和层次组成。

西宁市油松人工林生长季水量平衡特征

【目的】深入理解和定量评价西宁市重要造林树种油松人工林的水文影响,为其林水协调的多功能管理提供科学依据。【方法】在西宁市湟水林场选择中龄、郁闭的油松人工林典型样地,于2021年生长季(6—10月)同步监测林外降水、林冠截持、干流、穿透雨、树木蒸腾、林下蒸散和土壤含水量变化,并基于水量平衡计算林地产流。【结果】1)生长季降水量为396.5 mm,林冠截留量、林木蒸腾量和林下蒸散量分别为117.6、109.4和187.5 mm,各占同期降水量的29.66%、27.59%和47.29%,存在先增后减的月份变化。2)0~100 cm土层储水量在生长季净增130.2 mm,接受高达189.3 mm的外来输入水分(来自深层土壤及上坡);土壤体积含水量6—8月为消耗期,整体走势一直减少,均在10%以下,存在明显的土壤干旱胁迫;9—10月为恢复期,呈波动上升趋势,均在9.3%以上。3)生长季总蒸散量为414.5 mm,超过同期降水量18.0 mm;基于0~100 cm土层水量平衡,考虑外来输水和土壤储水变化影响后,林地净产流-18.0 mm,即林地可降低坡面或流域产流。【结论】在西宁市半干旱气候条件下,即使在丰水的2021年生长季,自然降水也难以满足郁闭的油松人工林蒸散耗水需求,需通过降低密度(郁闭度)减少蒸散或适当灌溉补水来维持林分的抗旱稳定性,以保障其发挥好城市景观林的主导功能。

黄土高原刺槐人工林立地指数变化及评价

【目的】在黄土高原研究刺槐人工林优势木平均高及立地指数(基准林龄15年时优势木平均高)对气候和立地因子的响应,建立模型评价立地质量。【方法】对样地调查及文献搜集数据,用外包线法确定优势木平均高的单因子响应规律和适宜函数形式,然后建立多因子耦合模型并用实测数据率定,籍此评价立地指数空间差异。【结果】地形部位对优势木平均高的影响差异较大,相对得分表现为沟底1.000>塬面0.906>梁坡下部0.837>梁坡中部0.438>沟坡0.210>梁坡上部0.176>梁峁顶0.000。当年均降水量小于550 mm时,优势木平均高随年均降水量升高快速增加,之后渐趋平缓;优势木平均高随年均气温升高呈先增后减,最适范围是7.5~11.0℃。建立了耦合气候和立地因子影响的优势木平均高模型,拟合度较好(R^(2)=0.72)。依据对优势木平均高的影响,将年均气温和降水量都分为4级(<6.0℃,太冷,不能生长;6.0~7.5℃,冷,不宜或较宜生长;7.5~11.0℃,温,最宜生长;>11.0℃,暖,较宜或不宜生长。<400 mm,太旱,不能生长;400~450 mm,旱,不宜生长;450~550 mm,润,较宜生长;>550 mm,湿,最宜生长),据此确定了黄土高原不能刺槐造林的区域,提出了可刺槐造林区域的气候分区,其中温湿区、温润区、暖湿区和温旱区的平均立地指数均为中等或以上(>7.5 m),宜于刺槐生长;但冷旱/润区和暖润区立地较差,整体不宜刺槐生长。对各气候分区,计算了各立地类型(地形部位与坡向的组合)的立地指数,评价了立地质量。【结论】黄土高原刺槐人工林的立地指数同时受气候和立地因子影响。综合考虑这些影响的气候分区和立地评价可以指导精细的刺槐造林立地选择和林分科学经营。

祁连山不同年龄青海云杉径向生长对气候变化的响应

【目的】探讨不同年龄的树木生长及其对气候变化的响应规律,为预测未来气候变化下的森林动态和应对气候变化的林业管理提供科学依据。【方法】基于祁连山中段北坡排露沟小流域海拔2800和2900 m的青海云杉林全样地采样数据,采用胸高断面积年增长量(BAI)表征树木生长,探讨小龄树(30~60年生)、中龄树(60~90年生)和大龄树(90~120年生)在迅速增温期(1980—2000年)和增温趋缓期(2000—2013年)的生长差异及其主要影响因素。【结果】1980—2000年,迅速增温导致的水分胁迫限制所有树龄组的树木生长,小龄树、中龄树和大龄树的BAI拟合线斜率分别为-5.91(P<0.01)、-9.48(P<0.01)和-14.97 mm^(2)·a^(-1)(P<0.01);大龄树BAI与当年5—8月的平均标准化降水蒸散指数(SPEI)显著正相关的株数百分比最大,表明大龄树受到的干旱限制作用最大;2000—2013年,增温趋缓伴随降水增加形成相对暖湿的气候特征导致不同树龄组的BAI均转为不显著增加趋势,其中小龄树和中龄树的BAI拟合线斜率(分别为2.27和2.45 mm^(2)·a^(-1))大于大龄树(1.02 mm^(2)·a^(-1));大龄树BAI与当年6月平均气温显著负相关的株数百分比较大,小龄树和中龄树BAI与上年7月到当年6月的总降水量以及当年5—8月的平均SPEI显著正相关的株数百分比较大,表明干旱缓解后增温对大龄树仍有一定限制作用,但上年7月到当年6月的总降水量以及当年5—8月的平均SPEI可促进小龄树和中龄树生长。【结论】迅速增温期,祁连山中段青海云杉BAI下降速率随树龄增长逐渐增大,该时段气温和SPEI对大龄树BAI的影响更为强烈;增温趋缓期,BAI恢复增加趋势,小龄树和中龄树BAI增加速率大于大龄树,该时段降水和SPEI对小龄树和中龄树BAI的影响更大。

泾河流域的降水径流影响及其空间尺度效应

研究降水的径流影响对干旱半干旱地区水资源管理具有重要指导意义,但目前对其空间尺度效应定量研究还不深入,限制了研究结果的跨尺度应用。以黄土高原泾河流域为例,利用13个子流域的多年降水和径流数据,定量评价了降水的径流影响随流域面积增大的尺度效应。研究表明:泾河流域降水和径流空间差异很大,13个子流域年降水量变化在311~563mm,年径流深变化在14.17~128.05 mm。在各子流域内,年径流深随年降水量呈显著线性增加(P<0.05);在子流域间,年径流深随年降水量呈显著的指数型增加(P<0.05)。降水能解释45%左右的径流变化。各子流域降水-径流线性关系参数(回归系数、截距)和径流系数的变异系数随流域面积增大呈非线性减少,证实了降水-径流影响存在空间尺度效应。其中,回归系数、截距常数项绝对值的变化符合对数函数,径流系数变异系数的变化符合幂函数,说明随空间尺度增大,流域降水形成径流的能力在减弱,但维持较稳定的降水-径流关系的能力在增强。基于降水径流关系及尺度效应量化分析,提出了考虑年降水量和流域面积的跨尺度年径流深计算关系:y=a·x_1·lgx_2+b·x_1+c·lgx_2+d,其中y为年径流深(mm),x_1为年降水量(mm),x_2为流域控制面积(km^2),a、b、c、d为拟合参数。利用13个子流域年均降水、径流数据和历年的降水、径流数据及流域面积分别对上式进行拟合,检验均达极显著水平(P<0.01),决定系数r^2(0.788,0.510)均大于仅考虑降水影响的降水-径流指数关系(0.469,0.443),证明考虑尺度效应的降水-径流关系优于单纯的降水-径流关系。未来还需考虑土地利用方式、流域地形等因素的影响,以更深入地认识和应用降水-径流影响的空间尺度效应,指导干旱半干旱地区的水土资源管理。

泾河干流上游森林覆盖率水文影响的年份和月份差异

定量评价和预测西北干旱地区森林面积增加的水文影响,为基于水资源承载力的植被恢复与管理提供科学依据。以黄土高原泾河干流上游流域为例,制定森林植被恢复的多种情景,利用率定过的SWIM水文模型和1997—2003年间的气象数据,模拟森林覆盖率变化对蒸散和径流的影响。研究表明:1)草地变森林后,随森林覆盖率增加,年均总蒸散呈明显线性增加,年均径流则呈明显线性减少。在本研究范围内(森林覆盖率增加0~18.13%),森林覆盖率每增加10%平均导致年均总蒸散增加8.93 mm,年均径流减少6.04 mm;2)森林覆盖率变化对年总蒸散的影响具有年际差异,受年降水量影响,流域森林覆盖率增加10%时,对应的年蒸散增量分别为枯水年(10.1 mm)>平水年(8.6 mm)>丰水年(8.5 mm),而对应的年径流减少量分别为枯水年(9.0 mm)>平水年(5.6mm)>丰水年(5.1 mm);3)森林覆盖率增加导致的蒸散增大和径流减少还具有月份差异,其中蒸散在春季(3—5月)和初夏(6月)增大,而夏季中期(7、8月)至秋季中期(9、10月)则减少,在秋末(11月)和冬季(12、1、2月)则变化不明显;径流在春季和夏季明显减少,而秋季中期(9、10月)则呈增加趋势,冬季变化不明显。总之,在该流域增加森林覆盖率会导致年蒸散增加和年径流减少,这种变化在枯水年明显大于平水年和丰水年;森林覆盖率变化对蒸散和径流的影响还存在月份差异,表现为春夏季影响大于秋冬季;增加森林具有一定增加基流和枯水期径流的调节作用。

六盘山半干旱区华北落叶松人工林林下日蒸散特征及其影响因子

【目的】在半干旱的六盘山北侧叠叠沟小流域研究华北落叶松人工林的林下日蒸散变化特征,分析其对环境变化的响应规律,以期为准确计算和预测森林蒸散、实现森林精细化管理和缓解林水矛盾提供科学依据。【方法】选择华北落叶松人工林典型样地,在2013年8-10月,监测林内外气象条件,并选取能代表多种气象因子综合作用的潜在蒸散作为影响林下蒸散的气象指标;在样地内代表性地点布设11个微型蒸渗仪,其中5个保持自然状态,6个进行防雨处理,以加大土壤湿度变化范围和利于分析土壤湿度对林下蒸散的影响;逐日监测林下蒸散量和蒸渗仪内土壤湿度;分析林下蒸散对土壤湿度和气象因子的响应规律,在此基础上建立考虑二者综合影响的林下日蒸散模型。【结果】研究期间的林下日蒸散波动幅度较大,但随气温、太阳辐射、降雨量逐渐降低而逐渐减小;林下蒸散明显受到诸多气象因子影响,但主要气象因子存在月份和天气类型差异,从8月份的饱和水汽压差变为9月份的太阳辐射和10月份的日最高气温,多云天为潜在蒸散和太阳辐射,晴天为温度,阴雨天为潜在蒸散;除潜在蒸散这个体现多个气象因子综合影响的气象指标外,土壤湿度也是影响林下蒸散的重要因素,且其影响在防雨和自然处理下表现一致;林下日蒸散随潜在蒸散和土壤湿度增加均呈先快速升高、后缓慢升高、在达某个阈值5 mm·d^-1,土壤体积含水量35%或相对含水量056)后趋于平稳的变化趋势;建立了耦合日潜在蒸散(PET,mm·d-1)和土壤体积含水量(VSM,%)影响的林下日蒸散(ETU,mm·d^-1)模型,并基于实测数据拟合了模045PET2+1392PET)[1-EXP(-1292VSM)],精度较高(R2=080)。【结论】六盘山半干旱区华北落叶松人工林林下日蒸散量随潜在蒸散和土壤湿度增加而升高,后增速渐缓并在超过阈值后趋于平稳,综合考虑这二者影响的林下蒸散模型能准确计算和预测林地蒸散。

六盘山半干旱区华北落叶松林土壤水分时空变化与影响因素

分析森林土壤湿度时空变异规律,研究植被蒸腾、林地蒸散和气象因子对土壤湿度的影响,对干旱地区的植被恢复、林水协调管理和植被生态水文功能提升都有重要意义。在宁夏六盘山北侧半干旱的叠叠沟小流域,建立了华北落叶松人工林标准样地,利用气象站、热扩散探针、微型蒸渗仪、时域反射仪等设备,同步监测了2013年7—10月的气象条件、林木蒸腾、林地蒸散、土壤湿度的动态变化,并分层(0—20,20—40,40—60,60—80cm)探讨了土壤湿度的主要影响因子。结果表明:(1)受随机降雨事件影响,土壤湿度呈现相应的脉冲性变化;整体而言,表层(0—20cm)土壤湿度(32.69%)较低,以下各层较高(40.00%左右);土壤湿度的变异程度随土层加深和降雨增大而逐渐减弱。(2)影响土壤湿度的主要气象因子为温度、饱和水汽压差和气压;林木蒸腾和林地蒸散与整个研究期间主根系层(0—60cm)土壤湿度的相关性显著。(3)土壤湿度与各因子的相关系数随土层加深而变小,在主根系层明显,在以下土层(60—80cm)不明显。综上可知,森林土壤湿度同时受降水输入和蒸散输出影响,各土层湿度的时间变化规律相似;但表层土壤的湿度低、变幅大,土壤湿度对影响因子的响应敏感性和变幅随土层加深而逐步缩小。

基于Python的树干径向变化数据分析程序(DAIP):以六盘山华北落叶松为例

【目的】树干径向变化测量仪(Dendrometer)可以连续记录树干各阶段变化信息,包括树干收缩、恢复和生长等,提取和分析这些信息对于深入理解树木径向生长及其对环境的响应具有重要价值,而快速高效地提取和整合海量数据需进行繁复的数据处理与分析。为提高树干径向变化数据的分析效率和管理能力,林业工作者亟需易操作且实用的树干径向变化数据分析程序。【方法】针对常用周期循环法提取各阶段树干径向变化的原则和树干径向昼夜变化存在规律及树干径向变化测量仪运行中可能出现异常情况,基于Python语言开发了一个用户友好型的树干径向变化提取程序DAIP(Dendrometer Analyzer In Python),并以2019年生长季累月(6—9月)六盘山香水河与叠叠沟小流域的华北落叶松(Larix gmelinii var.principis-rupprechtii)人工林树干径向变化数据为例,提取和分析了树干径向变化的主要参数,并与半自动化提取程序“dendrometeR”进行了比较。【结果】在提取结果方面,DAIP提取树干半径变化的主要参数值与“dendrometeR”程序的提取结果基本一致,保证提取数据的可靠性。相比传统的数据处理方式,DAIP在异常数据判定和高效提取径向数据方面具有较大优势,可以较好识别分布在不同气候区内树体特征各异的华北落叶松树干径向变化数据集的“数据缺失”、“数据异常增加和减小”以及“数据无变化”等可疑数据类型;DAIP可快速自动提取生长季内树干半径的变化周期数、收缩阶段历时及收缩量、恢复阶段历时及恢复量、增加阶段历时及增量等主要参数。诚然,DAIP当前版本存在一定不足,如在异常数据判定方面,对“长时段数据无变化”这种异常数据的界定还存在不确定性;在树干径向变化参数提取方面,若各变化阶段分界点处的数据波动较大,对分界点的判定可能存在误差。【结论】DAIP程序可高效地提取与分析树干径向变化测量仪记录的树干径向变化数据,具有效率高、灵活性强、兼容性高的特点,可作为树干径向变化测量仪数据分析的辅助工具。同时,DAIP还有很大的完善空间,在未来升级版本中提升数据精度的同时,还可增加自动修正异常数据等功能。

气候因子对不同竞争等级华北落叶松径向生长的影响

以六盘山地区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr.)为研究对象,使用交角竞争指数将华北落叶松划分为不同的竞争等级,采用树木年轮学的分析方法建立不同竞争等级华北落叶松树轮宽度年表,分析不同竞争强度下气候对华北落叶松树木径向生长的影响。结果表明:(1)在该区域,竞争等级越小的树木生长能力越强;(2)竞争压力的增加会增强树木径向生长对前一年生长季末期(10月份)的降水以及当年生长季初期(5、6月份)的温度的敏感性,但树木径向生长对生长前期(3月份)温度的敏感性随着竞争压力的增加而降低;(3)标准化降水蒸散指数(SPEI)仅对在中等竞争压力下的树木生长具有显著影响,主要表现在上一年10月份对树木径向生长的促进作用和当年5月份的抑制作用。

青蒿素及其衍生物抗肿瘤作用的研究进展

青蒿素及其衍生物是一类天然合成的抗疟特效药,随着研究的不断深入,发现其不仅具有强大的抗疟活性,而且具有明显的抗肿瘤活性。青蒿素及其衍生物不仅能有效抑制肿瘤细胞增殖、侵袭及转移,诱导肿瘤细胞凋亡,还能提高化疗药物的有效性,降低耐药的发生,增强放疗的敏感性。但其抗肿瘤机制十分复杂,目前仍未完全阐明。结合近几年研究现状,本文就青蒿素及其衍生物的抗肿瘤机制及研究进展作一综述,以期为进一步研究提供参考。

Mirizzi综合征的诊治进展

Mirizzi综合征是胆囊结石的特殊类型,发病率低,临床上比较少见。该病临床表现缺乏特异性,术前诊断困难,大多数病人是在术中得以确诊。该病多存在解剖变异,术中易造成医源性胆道损伤,胆道外科医师需提高对该病的警惕。本文拟对Mirizzi综合征的发病机制、病理分型、临床表现、诊断及治疗的最新进展作一综述。

Changing Forestry Policy by Integrating Water Aspects into Forest/Vegetation Restoration in Dryland Areas in China

Restoration forestry (forest rehabilitation) or re-vegetation is one effective measure to solve environmental problems, notably soil erosion. It may be further stimulated by the Clean Development Mechanism for carbon sequestration. However, there is an intensive and on-going debate about the adverse effects arising from afforestation in dryland areas, such as soil drying up which may cause further damage to the success of forest restoration, and the water yield reduction from watershed which may harm the regional development. On other hand, some preliminary studies showed a possibility that these adverse effects may be diminished more or less by properly designing the system structure and spatial distribution of forest/vegetation in a watershed. However, it is urgent to develop an evidence-based and sustainable new forestry policy for harmonizing forest-water interrelation. As a leading country in afforestation, China is beginning to develop a more trans-disciplinary and cross-sectoral forestry policy for harmonizing forestry development with water management. The main points of the changing new forestry policy should include: (1) Establishing a regional development strategy focusing on harmonized forest-water relations; (2) Taking forest-water interactions as an important part of evaluation; (3) Reducing the 'eco-water' quota of forests through technical advancement; (4) Developing and extending water-adaptive forest management practices; (5) Strengthening forest ecohydrological research and decision support ability.

六盘山叠叠沟小流域典型植被的产流产沙特征

【目的】植被和立地条件是影响降雨径流和侵蚀产沙的重要因素,在黄土高原土石山区研究自然降雨条件下植被类型、覆盖度、坡度和坡向对坡面产流产沙的影响,为制定有效的水土保持措施和水源涵养林经营策略提供理论依据。【方法】对宁夏六盘山叠叠沟小流域的华北落叶松(Larix gmelinii var.principis-rupprechtii)人工林、天然沙棘(Hippophae rhamnoides)灌丛、天然草地3种典型植被,各布设2个10 m×20 m的径流小区,共布设6个,于2019年8—10月观测了6次侵蚀性降雨事件对产流产沙量的影响。【结果】不同植被类型下次降雨事件的产沙量均随降雨因子(次降雨量和降雨强度的乘积)增大呈先增后减的变化趋势,但产流量随降雨因子的变化在植被类型间有差异。高强度的降雨事件易引起产流产沙,但良好的植被覆盖使产流产沙量均很低。产流产沙量随坡度增大而增大,如华北落叶松林平均产流量为陡坡比缓坡多0.075 mm,平均产沙量多19.62×10^(−3)t·km^(−2)。越靠近阳坡,产流量越小,而产沙量越大,如草地平均产流量为阳坡比半阳坡少0.03 mm,但平均产沙量多17.89×10^(−3)t·km^(−2)。冠层郁闭度越高,产流量越小;林下草本层及枯落物层覆盖度和生物量越高,产沙量越小。受植被条件和地形因子的综合影响,缓坡华北落叶松林的产流产沙量均最小,水土保持效益最优。【结论】在六盘山土石山区,需减少植被生物量及其生态耗水以利于增加产流,增加林下植被层和枯落物层的覆盖度和生物量以利于降低土壤侵蚀。

不同尺度下蒸散测定与估算研究进展

蒸散是降水量输入后生态系统水分消耗的主要生态过程,准确测定与估算蒸散量,可为开展植被水文与生态相互作用研究提供理论基础。本研究从叶片、单株、林分、区域4个尺度,系统综述了蒸散测定原理和方法以及蒸散研究的最新进展,并预测植被蒸散研究的发展趋势,为生态水文学的发展与进步提供一定参考。