塔里木河下游荒漠河岸林近地表沙尘通量及粒度特征

[目的]分析主导风向下塔里木河下游阿拉干断面天然胡杨河岸林迎风面和背风面的沙尘输沙量及粒度特征,为该区天然河岸林防风固沙提供理论依据。[方法]利用BSNE梯度集沙仪采集两个迎风面样地(Y_(1),Y_(2))和两个背风面样地(B_(1),B_(2))近地表10,30,50,100和150 cm这5个高度的沉积物,再由Microtrac S3500激光衍射粒度分析仪测定沙样粒度特征。[结果]①4个样地沙尘水平通量皆遵循幂函数或指数函数分布,总输沙量呈现:Y_(1)>Y_(2)>B_(1)>B_(2),各样地随着离地表高度的增加输沙量呈减少趋势。②背风面相较于迎风面输沙量降幅在35%~80%之间,说明塔里木河下游天然胡杨河岸林具有较显著的防风固沙效益。③各高度沙粒平均粒径为80~93μm,以极细沙为主,粒径频率曲线呈单峰分布,沙尘组成简单,以局地沙源为主。[结论]研究区天然胡杨河岸林背风面输沙量低于迎风面、平均粒径小于迎风面、分选性优于迎风面、峰态窄于迎风面、偏度稍小于迎风面。因此胡杨河岸林防风固沙效益较显著,可作为减少研究区风沙天气危害的有效措施。

不同种植点配置的梭梭林防风效应的风洞试验

【目的】梭梭是我国干旱区造林的关键树种,探索合理的种植点配置以提升林带的防风效应,应对沙区风沙频繁的危害。【方法】本研究以梭梭林为研究对象,通过风洞模拟试验,对种植点配置发生变化时的流场和防风效应进行了研究。试验共设计了A_(Ⅰ)、A_(Ⅱ)、B_(Ⅰ)、B_(Ⅱ)4种不同种植点配置的林带(A:品字形;B:矩形;Ⅰ:株距34 cm、行距17 cm;Ⅱ:株距17 cm、行距34 cm)。【结果】(1)种植点的间距和排列方式均不同程度地影响林带的防风效应,对于同一排列方式,“小株距、大行距”型林带风速减速区与弱风区的面积均大于“大株距、小行距”型林带,即A_(Ⅱ)>A_(Ⅰ)、B_(Ⅱ)>B_(Ⅰ);对于同一间距,品字形林带的风速减速区与弱风速的面积均大于矩形林带,即A_(Ⅰ)>B_(Ⅰ)、A_(Ⅱ)>B_(Ⅱ)。(2)间距比排列方式对防风效应的影响更为明显,防风效应由大到小的排序为:A_(Ⅱ)>B_(Ⅱ)>A_(Ⅰ)>B_(Ⅰ)。(3)A_(Ⅱ)型林带防风效应最好,但带后风速恢复速率最大。【结论】不同种植点配置的梭梭林垂直及水平流场、风速变化和防风效益差异显著,在生产实践中,当造林密度一定时,建议优先选用“小株距,大行距”的品字形配置方式。

Plant and fungal species interactions differ between aboveground and belowground habitats in mountain forests of eastern China

Plant and fungal species interactions drive many essential ecosystem properties and processes;however,how these interactions differ between aboveground and belowground habitats remains unclear at large spatial scales.Here,we surveyed 494 pairwise fungal communities in leaves and soils by Illumina sequencing,which were associated with 55 woody plant species across more than 2,000-km span of mountain forests in eastern China.The relative contributions of plant,climate,soil and space to the variation of fungal communities were assessed,and the plant-fungus network topologies were inferred.Plant phylogeny was the strongest predictor for fungal community composition in leaves,accounting for 19.1%of the variation.In soils,plant phylogeny,climatic factors and soil properties explained 9.2%,9.0%and 8.7%of the variation in soil fungal community,respectively.The plant-fungus networks in leaves exhibited significantly higher specialization,modularity and robustness(resistance to node loss),but less complicated topology(e.g.,significantly lower linkage density and mean number of links)than those in soils.In addition,host/fungus preference combinations and key species,such as hubs and connectors,in bipartite networks differed strikingly between aboveground and belowground samples.The findings provide novel insights into cross-kingdom(plant-fungus)species co-occurrence at large spatial scales.The data further suggest that community shifts of trees due to climate change or human activities will impair aboveground and belowground forest fungal diversity in different ways.

基于卷积神经网络和随机森林的毁伤效果评估方法

目标毁伤效果评估是现代化战争中的重要一环。针对传统的毁伤效果评估方法无法区分目标特征与背景特征而导致评估结果不准确的问题,提出了卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和随机森林(random forest,RF)相结合的方法,记为CNN-F算法。通过卷积神经网络处理图像,提取图像特征,再使用随机森林替换卷积神经网络中的部分全连接层和softmax分类器进行目标毁伤结果分类。实验结果表明,该算法在准确度、精确度、召回率和F1值4个指标上都达到了较高的水平,达到了83.050%、83.585%、83.050%和82.945%,其评估结果可以为指挥员下一步决策提供参考。

近35年三北防护林体系建设工程的防风固沙效应

通过分析三北工程区生态系统防风固沙服务量变化,进而评价工程的防风固沙效应。结果表明：（1）近35 a,三北工程区林地面积持续增加、草地面积持续减少,特别是半干旱风沙区和黄土高原区。植被覆盖度在前20 a持续增加,近15 a则呈现先下降而后略微增加趋势。（2）土壤风蚀模数持续减少,近15 a减幅远高于前20 a,沙地、草地、其它类型转林地或转草地区域的减幅尤为明显。生态系统防风固沙服务保有率呈上升态势,干旱荒漠区增幅显著。草地和沙地为工程区生态系统防风固沙服务总量贡献了71%,且转草地区域的贡献高于转林地区域。（3）考虑到植被好转同时受气候变化和人类活动的影响,以风场减弱为主的气候变化导致土壤风蚀力减弱与三北防护林等生态工程对生态系统防风固沙服务变化的贡献率分别介于85%-89%和11%-15%之间。

沿海林网10种模式的区域性防风效果评价

应用朱廷曜等［１，２，３］提出的区域性防风效应评价模型，对江苏沿海地区农田林网１０种模式的防风效果进行评价。结果表明：主栽树种和辅助树种复合结构或立体配置的林网，与相同主栽树种的单一林网相比，防风效果无差异；但不同主栽树种的林网之间，防风效果具有明显差异，以Ｉ－６９杨林网的防风效果最优，水杉林网次之，苦楝、刺槐、桃、梨等林网较差。影响林网防风效果的主要因素是林带高度。

基于风速流场分析的乌兰布和沙漠绿洲防护林防风效果研究

【目的】基于风速流场分析方法对比乌兰布和沙漠绿洲5种典型配置结构防护林的防风效果,通过量化不同林网内的风速流场分布特征,分析各林网内的风速统计参数,进一步优化防护林配置结构,以期为干旱区绿洲防护林建设提供理论依据和参考模板。【方法】在乌兰布和沙漠磴口绿洲防护林中,选取5种不同配置结构林带的防护林林网为研究对象(紧密型乔木林网1,疏透度为0.13;疏密型乔木林网2,疏透度为0.24;疏透型乔灌混交林网3,疏透度为0.27;通风型乔木林网4,疏透度为0.39;疏透型乔木林网5,疏透度为0.27),在林网内采集多点同步风速数据信息,结合地学和统计学分析方法,分析不同林网内的风速流场特征、风速分布统计参数和防风效能等。【结果】研究表明5种防护林林网其防风效能范围各不相同,林网1为65%~95%,林网2为67%~85%,林网3为46%~82%,林网4为44%~67%,林网5为56%~72%。其中2行乔木构成的疏密型林网2防风效能在67%以上,具有较高的防风效益和节约水土资源优势;由2行乔木2行灌木混交林带构成的林网3,当防风效能为60%时,其防护面积是2行纯乔木林带(林网4)的2.47倍,具有较好的防护效益和应用推广前景。【结论】乌兰布和沙漠绿洲中由2行乔木构成的疏密型林网和"窄林带,小网格"配置的乔灌混合林网均发挥了较好的防风效果。

科尔沁沙地人工杨树(Populus simonii)林生态防风效应研究

通过4～7月对人工杨树林迎风和背风区6倍树高处0.25,0.5,1,2m4个高度风速廓线的观测,定量评价了林地对不同风向及同风向不同风速的生态防护效应,探讨了林地叶面积指数的季节变化对林地生态防风效应的影响。主要结论是:(1)各月可蚀风(风速≥4m/s)的出现频率及风速特征明显不同,4月和5月可蚀风的出现频率及平均风速显著高于6月和7月。(2)各月不同风向的出现频率及风速特征明显不同,4月以SSW、NNW、NW、S、WNW、N和WSW风为主,5月以NW、NNW、W、WSW、WNW和SW风为主,6月以S、SSW、ESE和NNE风为主,7月以SSW、S和SW风为主。(3)杨树林对N、NNE、NE、ENE和NNW风的生态防护效能最好,对NW、E、SW、WSW和W风的防护效能次之,对SE、SSE、S和ESE风的防护效能最差。(4)观测期内林地叶面积指数与0.25,0.5m两个高度的平均风速减弱系数呈显著正相关,其关系可分别用对数和指数函数来描述,而与1,2m两个高度的平均风速减弱系数呈显著非完全正相关,其关系可用三次曲线来描述。

基于数值模拟的橡胶防护林防风效应探讨

针对影响防风效应的多种因素,对大风绕橡胶及防护林带的流场进行数值模拟。将林带视为符合空气动力特性的多孔介质模型,通过分析林带内部结构对绕林流场的影响,构建林带二维模型。在k-ε控制方程的基础上,对相关参数进行修正,借助CFD软件模拟了大风绕林后的流场。比较了2种流场中的沿流相对风速的变化,并对模拟进行了验证分析。结果表明,3种树高下的防护林带后的防护距离差别不明显,且树越高,承受的风压越大;相比通风型林带,紧密型和疏透型林带防护效果更好。这也为橡胶及防护林的矮化密植提供试验依据。

南沙沿海防护林对“韦森特”台风的防护效应

台风是影响我国沿海及内陆地区重要的天气系统,为了探索、了解沿海防护林对登陆台风强风过程的湍流特性的影响及其防风效应,本研究利用设置在南沙沿海防护林临海边和相距70 m的林内自动气象站实时观测了2012年的1208号"韦森特"台风过程中气象因子的时程变化,重点分析了"韦森特"台风过程强风时段的平均风速和风向特征。研究发现"韦森特"台风过程的风速时程曲线出现两次极值风速,呈M型变化,强风风向角出现大幅度的转换;南沙沿海防护林对"韦森特"台风最大风速减弱系数为0.58,对整个台风过程的风速减弱系数为0.7,林内和海边的平均湍流强度比值为1∶2.25,南沙沿海防护林对"韦森特"台风的防风效应明显。

阿克苏市郊柯柯牙防护林不同林龄新疆杨防风及土壤改良效应

新疆阿克苏市郊柯柯牙防护林绿化工程是干旱缺水环境下大面积人工植树造林的典范。以柯柯牙绿化工程中6年生、15年生和22年生的新疆杨人工林为研究对象,裸露沙地为对照,研究了不同林龄防护林0.5和2m高度的防风效果以及土壤改良效应。结果表明,新疆杨防护林防风效果明显,背风面防风效能在0.5m高度表现为:22年生>15年生>6年生,在2m高度表现为15年生>22年生>6年生。综合防风效能15年生和22年生的相近,均大于6年生。土壤容重明显降低,尤其表现在0—10cm的表层土。随着林龄的增大,土壤有机质和全氮含量不断增加,碱解氮、速效钾先增大后减少,有效磷含量则先减少后增大。

河西走廊中部农田防护林防风效应初探

单个农田林网的防风度为２８．２％，而大面积连片农田防护林体系的建成，区域性防风效应更加显著。与建设初期相比，张掖、临泽和高台３县（市）的总防风速度为４２．８％，年大风日数降低６８．４％，年沙尘暴日数降低６６．１％

江汉平原湖区农田防护林的小气候效应研究

在区域开发中，平原湖区的林业发展潜力很大，同时，湖区农田防护林的建设，也是促进生态平衡的一项重要措施，防护林能进一步改善湖区小气候环境，尤其对保障农业生产有着相当重要的意义。通过对江汉平原湖区的农田防护林网内的小气候效应温度、湿度、风速等要素的观测数据进行研究，我们得出的结果表明：江汉平原湖区农田林网的建设，除提供工农业生产所需的林木外，随着林木的增多，林网的完善，还可调节气候，保持水土，防风固沙，保护生态环境，改善了林地农作物的生长环境，有利于农作物生长。根据农田林网内与林网外作物产量的对照，林网内棉花增产６ ．４ ％ ，中稻增产３ ．４ ％ ，小麦增产３ ．３ ％ 。此外，利用林带护堤防浪，能增强抗洪涝能力，延长水利工程寿命。

森林景观斑块耦合网络的构建

森林景观斑块之间呈现不同程度的边缘效应,不同森林景观类型斑块的耦合作用强度不同。为了满足森林可持续经营的要求,需要在景观尺度上开展森林经营研究。以西洞庭湖区为例,运用图论的方法 ,把森林景观斑块作为节点、斑块之间的耦合作用强度作为节点间边权,从而构建该区森林景观斑块耦合网络。运用复杂网络理论,进一步深入分析了森林景观生态系统的稳定性和抗毁性。

乌兰布和沙区人工绿洲农田防护林小气候效益与作物产量关系的研究

历经4a(1992～1995年)定位研究表明:试区林网内无叶期的防风效能为39％～40％,着叶期为55.8％～56.2％。气温降低0.6～0.8C,最热月(7月)尤为明显,平均降低1.2C,蒸发量降低24.3％～24.7％,相对湿度提高8％～15％。干热风发生天数减少58.8％,其中轻型减少33.3％,重型减少87.5％。在林网保护下,作物产量提高5.14％,玉米纯增产量468km/hm^2.纯增产值655.2元/hm^2,与无林网农田相比,增产效果显著,平均提高了50％～100％。

基于C-Plan系统保护规划软件的长白山阔叶红松林保护效率

阔叶红松林(Broadleaved Korean pine forest)是北温带物种最丰富的地带性群落之一,是极危动物东北虎(Panthera tigris altaica)的重要栖息地。长白山地区是阔叶红松林在中国范围内的中心分布区,中国政府建立了由24个自然保护区组成的网络来保护阔叶红松林及其他自然生态系统。以长白山地区为研究区域,在系统保护规划方法流程框架下,选择阔叶红松林生态系统中具有代表性的物种和群落做为优先保护对象,并制定量化保护目标,利用系统保护规划软件C-Plan,计算了研究区域规划单元的不可替代性值、各保护对象在保护网络中实现其保护目标的贡献值(Ti)及包含多个保护对象的保护区域的保护效率值(C),以此在多角度评估保护网络及其中各自然保护区的保护效率。结果显示:现有保护网络涵盖了本研究确立保护对象种类的90.4%,已达到保护目标的保护对象占其总数的25.3%。以保护阔叶红松林为"标尺"衡量各保护区的保护效率,长白山国家级自然保护区与松花江三湖省级自然保护区保护效率值最高,其余各保护区保护效率值不足10,整个保护网络保护效率值为59.99。不可替代性分析结果显示:仍有79.97%的高保护价值规划单元未被现有保护网络覆盖,空间上存在明显空缺。将空缺纳入保护网络后,新保护网络的保护效率值将提高到96.32,提高了36.33,77种保护对象达到保护目标(占保护对象总数的92.8%),5种保护对象仍未能达到保护目标,但保护对象贡献值Ti均不同程度提高,保护成效显著。

基于ANP的直升机单机森林灭火训练效能评估

现有的直升机单机森林灭火训练效能评估方法仅针对取水灭火过程,忽视了其他任务环节对训练效能的贡献,并假设指标间相互独立,因此导致评估指标体系不全面、指标权重分配不合理,评估结果的可靠性低。利用离散事件系统建模理论建立的事件活动流将直升机单机森林灭火训练任务分解成若干相关活动,活动映射法对各活动效能要素进行分析并转化为效能评估指标,最终构建出全面的两维度效能评估指标体系;网络分析法(ANP)的使用考虑了评估指标间具有的依赖和相关关系,对指标权重进行重新合理分配,评估方法更符合问题的实际情况,评估结果更加可信。基于超级决策(SD)软件的案例分析表明,所提出的效能评估方法具有工程应用的可行性和参考价值。

农田林网半带更新的气象效应及其对小麦产量的影响

本文对农田林网半带更新的气象效应及其对小麦的影响进行了讨论。结果表明:半带更新后的林网仍在一定程度上保证了其防护效益的永续性。这种更新方式在生产实践上是可行的。

杭州湾南岸沿海防护林的防护效应

为研究杭州湾南岸沿海防护林的防护效应,对沿海防护林林内外的风速、气温和相对湿度进行了布点测量。结果表明,沿海防护林对于风速有明显的减弱作用,风速最小值处于林带中央位置;风速减弱的整体趋势呈抛物线状,在林带作用下先减弱,离林带越远,这种减弱风力的作用越弱;经过防护林的作用,风力减小且风速变化幅度也减小;防护林可以调节区域小气候,防护林林内气温相对降低,相对湿度相对增加,对沿海生态环境有重要意义。

黄泛沙地小网格农田防护林网防风固沙和增产效益的研究

本文以夏津县黄泛沙地130×260 m2小网格的农田防护林网为研究对象,对林网内不同区域处的风速、土壤湿度、土壤机械组成、土壤容重、土壤孔隙度、土壤风蚀深度及小麦产量进行了对比分析。分析结果表明:农田防护林具有明显的降低风速、增加土壤湿度、改善土壤机械组成、改良土壤物理性质、减少土壤风蚀量、增加小麦产量的效应,林网内3 H^5 H处的防风固沙和增产效应最好。