镇江滨江堤岸生态护坡工程设计及植被效应研究

通过对镇江滨江堤岸不同类型生态混凝土工程实施3年植被的群落调查,利用生物多样等系列指标,评价不同设计方案的植被效应。结果发现,在半球状、格状和仿石状3类生态混凝土中分别栽种虉草、三叶草、黑麦草和高羊茅4种植物,3年后,尽管黑麦草和高羊茅消失,但总体上植被状况良好,且以半球状生态混凝土区域内最好,其中,物种丰度为13,物种多样性指数为2.04,生物量为1023.5 g/m2,盖度为97.8%,因而群落具有较高的稳定性。而未进行植被栽培的生态混凝土区域内,尽管有一些本地物种侵入,但丰度、物种多样性指数和生物量均极低,群落脆弱。因此,在镇江滨江堤岸护坡工程中,选用半球状生态混凝土并栽培和三叶草的方案最佳之一。

沙区微区集水过程及植被效应研究进展

在界定沙区微区概念的基础上,分析了沙区微区集水的形成、转化以及对干旱沙区生态水文方面的重要作用,综述了国内外对微区集水在土壤水文、土壤发育和微区植被生长等方面的研究动态以及沙区微区集水在农林业和生态修复上的应用,指出沙区微区生态水文过程今后的研究重点在于对微区水文过程做出更加准确的量化分析,提出沙区具有完整意义的水文模型,为准确定量评价沙区水分循环和生态恢复提供理论依据。

植被效应对贫困地区大众体育健身运动发展的导向作用分析

因社会原因与自然条件所造成的我国贫困地区大众体育健身运动的荒芜现象,是影响与制约我国体育事业整体发展的现实问题。为了实现对这一"荒漠"的有效治理,对生态学中植被效应的内涵进行解析,对其在促进我国贫困地区大众体育健身运动发展所具有的启迪作用进行阐述,对其相应的发展途径进行探讨,其目的在于为改善我国贫困地区大众体育运动的发展现状提供必要的借鉴与参考。这对于推动我国大众体育运动的全面发展,具有极其重要的现实意义与指导价值。

考虑植被效应的二维地气模式及其对半干旱区域气候的模拟

在土壤－植被－大气统一体内，根据能量平衡、水分平衡、大气辐射传输和热传导方程，建立了一个考虑植被作用的二维地气系统动力模式．模式描述了热量和水分随高度和纬度的变化，并针对陕北地理与气候特征，模拟了该地区的气候平均场，为半干旱地区的沙漠化研究提供了模拟方案和初步计算结果．

植被效应对放射性核素弥散影响的模拟研究

深入分析了放射性泄漏受植被影响的事故场景,选取道路两边植被防护林间的放射性泄漏事故进行建模,建立了基于计算流体力学的植被效应下的放射性核素弥散模型,获得了不同压力损失系数下的放射性核素分布情况。结果表明:一定范围内的植被所产生的压力损失效应会对放射性核素弥散趋势产生显著影响,最后由于植被群间涡旋作用使得放射性核素在释放过程中分布状态趋于稳定,为植被环境下放射性泄漏事故后果评估提供技术参考。

生态边坡植被对土体抗剪强度的影响研究

【目的】工程建设中产生大量的裸坡,需要对边坡进行植被恢复。探究植被对边坡土体的力学性质的影响,可为边坡稳定性评价提供参考。【方法】对研究区的根系和土体进行不同比例的混合,并进行直剪试验。【结果】结果表明:随着含水量的增加,土体的黏聚力呈现降低的趋势,根系能够明显增加土体的黏聚力,土体的内摩擦角也会有一定的提高,提高幅度小于黏聚力增加幅度。【结论】植被能够增强土体抗剪强度,生态护坡对边坡防护具有重要意义。

陕北黄土丘陵区撂荒草地群落生物量及植被土壤养分效应

为了明确植被演替过程中植被与土壤的互动效应,为植被恢复提供依据。根据陕北黄土丘陵区36块不同年限(时间尺度为2～45a)的撂荒样地地上生物量、土壤养分和水分的测定结果,及4块典型撂荒群落样地地上/地下生物量,7种撂荒群落主要植物生长特性的测定,分析了撂荒演替过程中群落生物量与土壤养分的变化过程、趋势及其相互关系,进而探讨了撂荒演替过程中群落生物量对土壤养分的作用效应,并利用多元回归和通径分析法分析了土壤养分对群落生物量的作用。结果表明:(1)除速效磷外,撂荒演替过程中群落地上生物量和土壤有机质、全氮、全磷、全钾、NO3-N、NH4-N和速效钾都呈先减少后增加的趋势,步调基本一致。(2)从撂荒年限与土壤养分的相关性来看,0～20cm土壤有机质含量、速效磷含量和0～20、20～40cm土壤层NO3-N含量与撂荒年限相关显著,说明演替过程中有机质、速效磷和NO3-N有较为明显的植被土壤效应,而其它土壤养分与撂荒年限相关不显著,不能排除演替初始条件和植物暂时固定的影响;从群落生物量与土壤养分的相关性来看,群落生物量对土壤有机质、全氮、磷、钾、NO3-N、速效钾和速效磷含量具有正效应,而对NH4-N具有负效应,但都不显著。(3)通径分析说明撂荒年限、土壤全氮、全钾、速效钾和土壤水分变异量对生物量表现为正的直接作用,其中以撂荒年限和土壤水分波动量作用较大,土壤养分对群落地上生物量的作用以土壤全氮最大,全钾和速效钾影响较小;演替过程中群落地上生物量的变化主要是由于植被盖度和群落组成种的生态学特性造成的(撂荒年限较大的直接作用),其次是由于撂荒演替过程中土壤水分的波动造成的(撂荒年限通过土壤水分的间接负作用)。(4)随着土层深度的加深植物根系生物量呈幂函数递减过程,演替后期群落根冠比有增加的趋势,演替后期序列种根冠比和根长也有增加的趋势,这些在一定程度上会影响到生物量积累和有机质分解等,进而会影响到植被土壤效应。

基于熵权灰色关联分析的喀斯特石漠化地区植被恢复效应评价

以广西平果县喀斯特石漠化地区7种主要人工植被恢复模式为研究对象,采用主成分分析、相关性分析和敏感性分析方法,对涵盖林分生长、凋落物和土壤3类23个参数进行分析,选取对质量变异敏感、能最大限度代表所有候选参数的最小数据集,应用熵权灰色关联分析法对其植被恢复效应进行定量分析与评价。结果表明:1)研究区植被恢复效应评价最小数据集由胸径、最大拦蓄量、土壤自然含水量、全氮、速效磷和速效钾等6个参数组成。2)植被恢复效应加权关联度由大至小依次为银合欢0.795>任豆0.631>柚木0.583>香樟0.541>顶果木0.433>乌墨0.391>苏木0.381。3)不同模式植被恢复效应存在一定差异,银合欢属Ⅰ级(优),任豆属Ⅱ级(良),柚木和香樟属Ⅲ级(中),顶果木、乌墨和苏木属Ⅳ级(差)。4)银合欢和任豆属固氮类先锋树种占据着演替早期生态位,更能适应演替早期的环境,在生理特征上有明显优势。5)在喀斯特石漠化地区植被恢复初期筛选配置适生先锋树种,率先恢复植物群落的基本结构和功能,有利于演替后续优势物种的入侵和定居,加快植被恢复演替进程。6)实例验证了基于熵权灰色关联分析法用于植被恢复效应评价的可行性,为植被恢复效应定量化评价提供了新的方法,具有一定的实用价值和推广意义。

湘西北小流域植被恢复综合效应评价

从土壤-植被系统(SVS)尺度研究评价了湘西北女儿寨小流域马尾松天然林(Ⅰ)、杉木人工林(Ⅱ)、杜仲人工林(Ⅲ)、油桐人工林(Ⅳ)、润楠次生林(Ⅴ)、毛竹杉木混交林(Ⅵ)及荒草灌丛(Ⅶ)等7种典型植被模式的综合恢复效应。研究表明:建立了涵盖植被、土壤及地形地貌3类因子60个指标的植被恢复综合效应评价体系;不同模式植被恢复效应总体以润楠次生林最优,荒草灌丛最差,植被子系统、土壤子系统和土壤-植被系统恢复效应灰色关联排序由大到小依次分别为Ⅴ、Ⅱ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅲ、Ⅶ,Ⅴ、Ⅵ、Ⅱ、Ⅶ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅰ和Ⅴ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅶ;评价指标关联排序表明,Shannon-Weiner指数、毛管孔隙度、有机质、蔗糖酶活性分别是植被、土壤物理、土壤化学、土壤生物学指标中与土壤健康关系最密切的4个指标;地形因子对恢复效应的贡献大小排序为坡位、海拔、坡度、坡向。

寒地城市公园春季休闲体力活动强度与植被群落微气候调节效应适应性研究

寒地城市公园作为承载太极拳、毽球等休闲体力活动的主要场所,常受不利气候影响导致公园日利用率下降。休闲体力活动强度作为衡量有效体力活动的重要指标,是否与植被群落微气候调节效应存在适应性关系成为研究的首要问题。在寒地城市早春时节(4—5月)对哈尔滨兆麟公园6个高聚集活动场地进行观测。利用行为注记图揭示休闲体力活动强度时空分布特征。进而,以微气候环境为媒介,通过线性回归及单因素方差ANOVA数理统计方法,由表及里探寻植被群落微气候调节效应与休闲体力活动强度因果关系。研究结果表明,相同强度休闲体力活动随微气候变化具有迁移性、聚集性。其中,低温、通风微气候特征利于激发低及中低强度活动;中等以上强度活动具有低风、低湿、高日照的微气候偏好。植被群落结构及形态特征具有显著微气候调节效应。以期建立寒地城市公园植被群落物质环境、微气候物理环境及休闲体力活动强度三者联动机制,推动"健康中国"国策的实施。

喀斯特地区植被不同演替阶段土壤细菌代谢多样性及其季节变化

基于土壤细菌代谢多样性和地上植被多样性具有协同关系的假设,利用BIOLOG技术研究西南典型喀斯特地区植被演替的不同阶段(草丛(T)、灌丛(S)、次生林(SF)和原生林(PF))土壤中细菌代谢多样性的分异特征.结果表明,植物群落和土壤细菌代谢Shannon’s多样性指数分别遵循如下变化趋势:SF>PF>S>T, SF/PF>S>T.双因素方差分析结果显示,植被和植被与季节的交互效应对土壤细菌代谢Shannon’s多样性有显著性影响(分别为p<0.001,p<0.05),季节变化没有显著影响(p>0.05);但同一植被下,独立样本t检验表明,细菌功能多样性仅在PF土壤中有显著的季节变化(p<0.01),而在其余土壤中季节变化不显著(p>0.05).多元方差和主成分分析表明,4种植物群落的土壤细菌利用碳源的模式具有显著差异(p<0.001);土壤细菌群落利用碳源的模式聚为3类:T、S (夏季)、SF(PF)和S (冬季).因此,植被的严重退化会降低土壤的微生物代谢多样性,而适度的人为干扰森林群落不会导致土壤细菌代谢功能的降低;灌丛土壤环境是植被演替过程中的过渡阶段,其孕育的土壤细菌具有森林阶段土壤细菌的部分特征.

岩溶区植被和季节对土壤微生物遗传多样性的影响

基于土壤微生物遗传多样性随植被和季节的变化而变化的假设,运用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)检测岩溶区草丛(T)、灌丛(S)、次生林(SF)和原生林(PF)群落演替过程中土壤细菌和真菌群落的遗传多样性及其季节变化。随着地上植被的演替土壤细菌群落具有连续性但优势种群不明显,真菌群落没有连续性但优势种群明显。植被和季节对于细菌和真菌群落的Shannon多样性具有不同程度的显著影响,同时存在显著的植被和季节交互作用。草丛土壤中细菌和真菌群落的Shannon多样性有显著的季节变化(p<0.01);灌丛土壤中仅细菌群落多样性有显著季节变化(p<0.05);而森林土壤中细菌和真菌群落多样性没有显著的季节变化。土壤真菌和细菌多样性具有显著正相关关系。随着地上植被的正向演替,土壤微生物遗传结构逐渐稳定;植被恢复早期阶段,土壤中存在着丰富的微生物遗传多样性,但并不稳定。

三北防护林体系区域环境效应的数值模拟(Ⅰ) 区域环境模式简介和检验

研究工作以中尺度模式 MM5为基本框架 ,在模式的下边界详细考虑了植被的动力、热力作用 ,以全球谱模式 T1 0 6同化资料作为驱动场 ,延长积分时间形成了一个包含植被效应的区域环境模式。进一步以1 998年 5月为例对植物生长季节模式区域环境进行了数值模拟 ,并从区域月平均状况和逐日变化等方面将模拟结果和观测进行了对比分析。分析表明 ,区域环境模式能比较准确地模拟区域环境状态及其变化 。

森林下垫面陆面物理过程及局地气候效应的数值模拟试验

文中基于大气边界层和植被冠层微气象学基本原理 ,建立了一个森林植被效应的陆面物理过程和二维大气边界层数值模式。并应用该模式进行了植被和土壤含水量等生物和生理过程在陆面过程和局地气候效应方面的数值模拟试验。所得数值模拟试验结果与实际情况相吻合。结果表明 ,应用该模式可获得植被温度、植被冠层内空气温度、地表温度日变化特征 ;森林下垫面大气边界层风速、位温、比湿、湍流交换系数的时空分布和日变化特征。该模式还可应用于不同下垫面 ,模拟陆面物理过程与大气边界层相互作用机制及其局地气候效应的研究 ,这将为气候模式与生物圈的耦合研究奠定一个良好的基础。

植被变化对辽西夏季气候影响的数值试验

利用2001年6、7、8月份的资料及中尺度模式MM5V3.5对当年夏季辽西生态脆弱区进行了气候模拟性能试验,模拟出植被退化和恢复后辽西地区的温度变化。试验结果表明:在辽西部分地区植被退化后,当地夏季平均温度明显升高;在部分地区植被恢复后,当地夏季平均温度降低;在下垫面状况改变的周边地区,平均温度有一定程度的变化。同时,植被状况的改变对高空气压场和温度场也产生一定影响。

基于三维浅水方程的刚性植被水流特性研究

河道中植被的存在会影响河道的过流和挟沙能力。为了研究植被对水流的作用,在已开发的准三维浅水波运动模型控制方程中加入了杆状植被阻力项,并在绕流拖曳力系数计算中考虑了刚性植被的遮蔽效应,同时引入前人提出的植被密度的概念。对改进后的模型利用前人的实验资料进行了验证。模型对植被范围以下和以上流速垂向分布模拟效果良好。利用水箱测定了植被影响下的水流流速,结果表明植被密度是影响阻力的主要因素,而植被的排列方式影响不大;数学模型模拟植被范围和以上的水流速度及紊动能量垂向分布结果与实测值符合较好。

北京奥林匹克森林公园内二氧化碳浓度特征研究——北京奥林匹克森林公园生态效应研究

采用红外CO_2测量仪对北京奥林匹克森林公园2007年度的CO_2浓度变化特征进行连续跟踪测量。结果表明:公园内CO_2浓度存在明显的日期、季节变化规律,主要影响因素有植被光合作用、植被呼吸作用、土壤呼吸作用等。公园内部样点在明显的梯度变化规律,主要影响因素有绿化覆盖率、植被生长状况、植被类型等。

黄土丘陵沟壑区刺槐动态固坡效应

植被能够有效提升浅层坡体的稳定性和抗蚀性。为了初步定量评估浅层滑坡易发的黄土丘陵沟壑区植被固坡作用在自然条件下的动态变化结果,以黄土丘陵沟壑区主要造林树种刺槐为例,考虑植被固坡的根系机械作用和水文作用在2017年全年自然条件下的动态变化。通过挖掘根系剖面对根系截面积分布进行调查,单根抗拉试验测试根系抗拉强度,以利用Wu模型对刺槐根系的附加黏聚力进行计算;通过现场调查确定研究样地与植被水文作用相关的参数,室内入渗试验和土壤离心试验获取土壤的水力学参数,利用生态水文领域水分运移软件Hydrus-1D对刺槐植被坡体水分的运移进行瞬态分析;最终基于变饱和条件下的无限斜坡模型对坡体的稳定性进行分析,并分别计算刺槐根系机械作用和水文作用对坡体稳定性的动态贡献率。结果表明:(1)刺槐根系机械作用对20,40,60 cm深度处浅层坡体的稳定性提升196.56%±28.08%,106.74%±13.19%,20.61%±2.43%,同时机械作用的贡献率还具有一定波动性;(2)刺槐在生长期内,通过林冠截留拦截70.2 mm的降雨量,蒸腾耗水作用改变坡体土壤含水量和吸应力,有效地提升坡体稳定性;(3)根系机械作用的贡献全年均存在,且波动性较水文作用贡献率的波动性小,但水文作用的贡献主要发生在刺槐的生长期,且水文贡献率的部分峰值较机械作用的贡献率大。研究结果进一步揭示了黄土高原丘陵沟壑区刺槐植被坡体在自然条件下的动态变化过程。

流域植被对水量平衡影响的模拟研究(英文)

采用简化的简单生物圈模型(Simplified Simple Biosphere Model,SSiB)与TOPMODEL的耦合模型SSiB/TOPMODEL,进行5种植被类型覆盖下梭磨河流域水量平衡敏感性试验,并在此基础上分析流域植被对流域水量平衡的影响。结果表明,植被覆盖增加了冠层蒸腾和截留蒸发而使土壤蒸发减小。蒸发分量中这2个相反变化的净效应决定了植被的水文效应是增加流域的径流还是减小径流。对于模拟的5种植被类型,与裸地相比流域蒸发均有所减小,而流域径流均有所增加。当流域为草地覆盖时,流域总蒸发最大,为1.2205mm/d,而总径流深最小,为0.6587mm/d。当流域为落叶针叶林覆盖时,流域总蒸发最小,为1.025mm/d,而总径流深最大,为0.8544mm/d。当流域为常绿针叶林覆盖时,蒸腾和冠层截留蒸发最大,分别为0.383和0.489mm/d。而土壤蒸发草地覆盖时最大,为0.799mm/d,常绿针叶林覆盖时最小,为0.243mm/d。

基于改进距离投影比值指数的植被冠层水分反演

针对两个特征波段组成的植被指数存在的饱和以及植物类型依赖问题,利用便携式地物光谱仪(analytical spectral devices,ASD)和哨兵2号多光谱卫星(Sentinel 2,S2)数据,使用改进的距离投影比值指数(improved distance projection ratio index,DPRI2)建立新叶片等效水厚度(leaf equivalent water thickness,LEWT)反演模型,进而反演冠层等效水厚度(canopy equivalent water thickness,CEWT)。研究表明:①R语言随机森林(random forest,RF)算法可减少特征波段选取过程中人为因素;②DPRI2结构简单,能充分反映特征波段之间角度、距离、投影三者组合关系,有利于提高LEWT、CEWT反演精度;③DPRI2不受植被类型限制,适用于具有多种植被类型的研究区CEWT反演。通过遥感手段监测CEWT,有利于探究植被在区域水文循环中的调控机制,以及科学评估区域水资源储量。