防护林疏透度对近地层大气降尘的影响——以新疆策勒为例

防护林在削弱风速、减少风蚀的同时又可以影响近地层的大气降尘。为探讨防护林疏透度（β）对大气降尘的影响,对新疆杨防护林庇护区0.5 m和3 m高度降尘进行野外观测,并分析了两个高度降尘量空间分布。结果表明：β大于0.47时,防护林对降尘空间分布没有明显影响,0.5 m高度降尘量大于3 m高度,且林后3 m高度降尘量比较平稳,而林后0.5 m高度降尘量出现较大波动;β从0.47下降到0.2时,防护林可以明显影响林后降尘,两个高度降尘量变化趋势相似且平均降尘量差距减小;此段时间,林后两个高度均出现高降尘区,且0.5 m高度的高降尘区滞后于3 m高度。防护林在中等疏透度时（0.2～0.47）可以明显影响林后水平和垂直方向大气降尘,导致林后出现高降尘区,并促进3 m高度降尘,减小两个高度降尘量的差距。因此,应避免将易受降尘危害的作物种植在林后高降尘区。     

林带冬季相立木疏透度及其设计方法的研究

研究林带冬季相结构设计方法是针对我国北方干旱沙区气候和风沙活动特点,为沙区新垦绿洲防护林体系建设服务的。用随机概率法推导曹新孙立木疏透度与疏透度之间的近似数值关系,得知立木疏透度最佳值为3.3;根据生物器官间生长量的相关性提出林带冬季相结构设计方法,测算了新疆杨、沙枣等六个常用防护林树种的设计参数。     

栅栏最佳疏透度的空气动力学评价

为研究栅栏防沙的动力学机制,运用风洞中PIV所测风速资料,从空气动力学角度对直立栅栏的最佳疏透度范围进行了讨论与评价。结果表明,不同研究者所得栅栏的最佳疏透度范围不尽相同,大致范围在0.2～0.6之间,结果非常分散。PIV资料评价的栅栏最佳疏透度在0.2～0.3之间,该疏透度范围的栅栏周围气流湍流度较低,对风能的耗散较大,能有效抑制过境风沙流,理论上属于防沙的最佳疏透度,但实践操作中为了降低成本,阻沙栅栏的实际疏透度可适度增大,放宽到0.3~0.4左右。栅栏绕流的复杂性,使得众多研究都运用了过多的简化与假设,而且研究者们对于栅栏防护过程的不同理解以及所强调的保护侧重点不同导致评判的标准也各不相同,最终得到的最佳疏透度范围也有所差异。     

不同结构单排林带防风效应的风洞模拟

风速大小、林带疏透度及高度都会对林带周围气流产生影响,使气流在林带两侧发生分离或积聚,从而形成不同的防护功能区。为探求林带结构对防风效应的影响机理,选取10组高度和疏透度不同的林带模型,对其防风效应进行了风洞模拟实验,通过绘制加速率等值线图及其变化趋势线、防风效应图,并计算不同结构单排林带的有效防护距离,进而揭示风速、林带疏透度和高度对林带上风向和下风向风速、防风效应和有效防护距离的影响规律。     

河西走廊酒泉绿洲农田防护林格局与结构

绿洲农田防护林可以有效保护绿洲免遭风沙危害,但规格过高的防护林体系不仅消耗水资源,而且有胁地和减产等负面作用,因此在景观尺度上研究农田防护林空间格局、带斑比及其结构是建立节水型绿洲的基础。酒泉绿洲位于讨赖河流域中游、河西走廊西段,是典型的干旱区绿洲。本文选择酒泉绿洲为研究对象,围绕基于遥感数据提取绿洲防护体系的数据源选择与提取方法、绿洲农田防护林体系格局及其尺度依赖性、农田防护林结构等科学问题,探讨了利用遥感数据提取农田防护林属性的方法、分析讨赖河中游农田防护林的空间格局和结构。研究表明：（1）使用哨兵-2A遥感影像,利用防护林与农作物生长的物候差异,选择合适时间的遥感数据,可以有效提取农田防护林信息,能够真实全面地反映绿洲农田防护林网的带斑比及其分布状况,计算结果与实地调查相符;（2）讨赖河中游酒泉绿洲农田防护林以新疆杨为主,农田中超过80%的林网带斑比为2.50%～7.50%,具有明显的随尺度变化特征,表现为0.1～10 km内尺度效应明显,10～20 km内随幅度增加尺度效应减弱,当幅度大于20 km时尺度效应逐渐消失;（3）农田防护林平均树高17.5 m,平均胸径25.7 cm...     

层次分析法在民勤绿洲农田防护林生态效益评价中的应用

基于防护林的定位观测数据,利用AHP法建立了防护林生态效益评价指数,并用该指数评价了民勤绿洲不同状态防护林的生态效益。结果表明,防风效益是决定民勤农田防护林的关键因素,林网内温湿度改变率、土壤有机质和土壤水分的改变率等因素对防护效益的影响也较大。防护林层次结构和疏透度是影响防护效益的主要参数。综合评价结果表明,疏透结构、林下乔灌草结构完整的林网防护效益相对较高,而通风结构或紧密结构、林下层次结构不完整的防护效益并不高。     

不同类型林带防护效应的数值模拟

分别对紧密、疏透、通风型林带绕林流场进行了数值模拟,分析了林带结构特征对绕林带流场的影响,比较了不同林带结构在同一高度上的沿流相对风速变化情况,并指出了它们各自的适用范围和在防沙治沙中的作用。     

均匀配置的两种仿真灌木林防风效应野外观测

建立灌木林是一种有效的防风固沙方法,灌木林空间配置是防护林体系研究与建设取得最佳效益的关键.应用两种仿真固沙灌木,建立株行距相等的均匀配置灌木林,观测林内与林前不同风速,比较其防风效能.结果表明:在风速为4.6～10.7 m·s^-1时,侧影面积为0.25 m²的无叶仿真灌木林比侧影面积为0.39 m²的有叶仿真灌木林防风效能低10%～20%.仿真固沙灌木林风速与高度变化关系呈指数函数关系,但在风沙流中拟合系数更高.仿真固沙灌木林空气动力粗糙度平均值是流沙地的5倍多,但不同风速下的粗糙度值差异较大.对相同配置的防风固沙林,调节灌丛结构可以提高其防风固沙效能.     

绿洲-荒漠交错带防护林与自然植被的协同防风效能及优化模式探讨

以新疆准噶尔盆地南缘绿洲-荒漠交错带为研究区,研究了该区防护林与其外围自然植被的协同防风效能,进而构建了二者协同配置的优化模式。结果表明:①在有障碍物(防护林、自然植被)存在时,风表现出显著的规律性,即在0.5 m和1.5 m高度处,防护林与自然植被协同后对风速起到了减弱作用。对于疏透结构林带,风速的减弱程度为自然植被内部>自然植被与防护林之间>防护林外部;对于紧密结构林带,当风速较小时,风速的减弱程度为自然植被与防护林之间>自然植被内部>防护林外部。②防护林带的冠层体积(V)、单位长度林带段胸高断面积(S)、株行距(Q)与自然植被的平均高度(H)、覆盖度(C)协同后和两高度处的相对风速存在极显著相关关系,据此以编程运算得到最小相对风速下二者协同配置的优化模式,即在0.5 m高度处,当V=62.1476 m3、S=0.5756 m2/50m、Q=5.5645 m2、H=1.6889 m、C=0.2878时,二者的协同防风效能达到85.07%;在1.5 m高度处,当V=62.1476 m3、S=0.5237 m2/50m、Q=5.5645 m2、H=1.8154 m、C=0.3073时,二者的协同防风效能达到74.67%。对不同相对风速下二者协同配置的优化模式进行了预测。     

小网窄带防护林叠加防风效果风洞实验

小网窄带防护林在干旱区防护林构建中发挥着重要作用,研究小网窄带防护林叠加防风效果对指导防风固沙林空间配置与结构优化具有重要意义。选取两种典型小网窄带防护林网,对连续6个林网叠加的防护林开展基于流场分析防风效果的风洞模拟试验。结果表明:小网窄带防护林叠加后随着林网数量的增加各林网内的风速逐渐减小且在中间林网位置趋于稳定,乔木纯林林网在第3林网基本达到稳定,乔灌混交林网在第2林网达到稳定;两种防护林各林网内风速均符合正态分布特征,风速稳定后多为右偏态高狭峰;16 m·s^-1风速下,乔木纯林网叠加(0~252 cm)的防风效能分布范围为16%~74%,整体在60%防风效能下发挥着良好防风效果,乔灌混交林林网叠加的防风效能分布范围为15%~89%,整体在70%防风效能下发挥着良好防风效果;16 m·s^-1风速下,乔木纯林林网叠加(0~42H,H=6 cm)的风速加速率为0.25~0.94,乔灌混交林林网叠加的风速加速率为0.1~0.94;根据风速加速率的分布特征划分出4个不同的风速分布区,分析还发现灌木对林带枝下高范围的近地层气流影响显著,对削弱近地层风速起到了重要作用。     

应用热脉冲技术对胡杨树干液流变化规律的研究

利用热脉冲技术对胡杨树干液流日变化、不同胸径树干液流流量、区域间耗水量的差异进行了分析。结果表明:在正常生长状态下,胡杨树干单位面积液流通量为0.450L·cm-2·d-1,在4～8月生长期内,日平均耗水量为78.335L/d。胡杨树干断面单位时间内液流量变化呈明显的昼夜节律,白天的流速变化曲线呈双峰型,夜间树干液流速度处于平稳的低值,白天10:00与午后18:00左右达到两个峰值。随着胸径的增大,树干液流速度和液流量也随之增大,不同研究区域、立地条件、个体、林种的胡杨耗水量差异十分显著。     

不同土地利用方式对黄土坡地土壤水稳性团聚体和总孔隙度的影响

通过测定土壤水稳性团聚体、总孔隙度、容重等物理性质,对延安梁峁山丘四种不同土地利用方式对土壤水稳性团聚体和总孔隙度的影响作了定量分析。结果表明,不同土地利用方式对土壤水稳性团聚体和总孔隙度的改善作用的大小顺序为草地>有林地>灌木林地>耕地。通过进一步分析四种土地利用方式下,土壤中直径≤1mm有效根根量的分布特征,发现不同土地利用方式下的土壤中,有效根根量的差异是造成这种不同影响的重要原因之一。     

NO_3~-对硼同位素测定的干扰及其消除

在石墨存在下测定Cs2BO2+离子是硼同位素测定的最佳方法，但NO3-却存在严重的干扰，本文对这种干扰进行了详细的研究。为了避免NO3-的干扰，本文改进了硼的分离提取方法，完全避免了NO3-的引入，取得了满意的测定结果。     

干旱区生态资产定量评估的技术体系

生态资产是生态系统生物资源直接价值及其生态服务功能价值的总和,干旱区支撑资源开发的生态环境相对比较脆弱,对生态资产价值进行评估是将其纳入社会与市场经济体系、引起社会对生态环境建设高度重视的必要条件。本文在评述了国内外有关生态资产评估研究进展的基础上,应用遥感技术、全球定位系统、地理信息系统(3S技术)对生态资产价值评估的技术方法进行了分析,然后根据干旱区生态资产测量的特征,建立了基于遥感的生态资产价值评估模型,同时提出了基于定量遥感的生态资产测量技术体系的主要内容和实现过程,为全面开     

湖北省城市体系空间结构测度及其优化

在GIS技术支持下,利用分形方法和断裂点模型对湖北省城市体系空间结构进行定量测度和空间的次级划分,并对其形成演变规律进行时空分析和优化提升.研究显示:(1)该省城市分布密度较大,且区域人口分布与城市分布基本一致.(2)城市体系空间结构的类型现状正处于集聚型,城市空间分布有着"沿路、沿江、沿线"的三沿特点,次级城市体系的空间结构变化类型有着向均匀型演变的趋势.(3)城市体系空间结构变化正处于初步网络化阶段,大中城市向心集聚和扩散2种力量基本均衡,城市总体空间分布有着"沿江"的一元性向"三沿"的多元性演化的趋势.最后,基于上述研究,对其城市体系空间结构发展提出了优化思路.