红砂根系构型对干旱的生态适应

 对西北干旱、半干旱区不同生境条件下红砂（Reaumuria soongorica）根系构型参数进行了分析,以探讨红砂根系构型对干旱的生态适应性。结果表明:①不同生境条件下红砂根系的拓扑指数均较小,根系分支模式接近叉状分支模式,但在干旱的河西走廊风沙区和戈壁区红砂根系拓扑指数均逐渐增加,表明干旱有使红砂根系分支向鱼尾分支模式发展。②干旱的河西走廊风沙区和戈壁区红砂根系分形维数均较小,分别为1.1778、1.1169,分形特征不是很明显;而半干旱的黄土丘陵沟壑区分形维数较大,根系具有很好的分形特征。③干旱的河西走廊红砂根系总分支率均比半干旱的黄土丘陵沟壑区要小,表明在半干旱的黄土丘陵沟壑区红砂根系分支能力相对较强,随着干旱的增加其分支能力有所减弱。④不同生境条件下红砂根系的连接长度都较大,但不同生境却表现出明显差异,其中干旱风沙区根系平均连接长度最长。红砂为适应干旱的环境通过减少根系次级分支和根系的重叠、增加根系连接长度,使其根系的分支模式向鱼尾分支模式发展以降低根系内部对营养物质的竞争,提高根系对营养物质的吸收效率,保证植物有效的营养空间,从而在资源贫瘠的环境中吸收足够的水分和营养来保证其正常生理需求。     

塔克拉玛干沙漠腹地高大复杂纵向沙垄区沙丘分形特征

为了探讨塔克拉玛干沙漠小尺度风沙地貌形态特征,对沙漠腹地复杂纵向沙垄横断面的上覆沙丘的分形特征进行了研究。沙丘形态野外测量采用RTK(real-time kinematic)技术,并通过南方测绘软件(South Survey)量算形态特征参数。研究结果表明:(1)沙丘形态具有分形特征,饼状沙堆和沙片的分维数是1.292 2,新月形沙丘的分维数是1.286 6,简单线性沙丘的分维数是1.102 5,新月形沙丘链的分维数是1.085;(2)在不同地貌部位之间,分维数差异不大(1.0~1.3),变异系数为0.06,表明复杂纵向沙垄上覆沙丘形态有自相似性;(3)沙丘的各形态特征参数变异系数的空间变化趋势一致,且与分形维数呈显著的线性正相关(P<0.05),表明沙丘形态分形维数能客观反映沙丘形态特征。在塔克拉玛干沙漠腹地纵向沙垄区,沙丘形态分形维数可以作为反映风沙环境特征的定量指标。     

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)根、冠构型的年龄差异及其适应意义

根、冠构型差异是植物研究中容易被忽视的环节,但其在植物适应环境的过程中扮演着重要角色。对不同林龄多枝柽柳(Tamarix ramosissima)根、冠构型参数的调查研究表明:(1)不同林龄多枝柽柳冠层构型有较大的差异,幼年阶段多枝柽柳小枝分枝率和一级分支长度较小,各级分支直径较大,体现了其适应强风、干旱环境的可塑性变化;(2)随着林龄的增加,多枝柽柳分支率、根系连接长度、各级根系长度和直径明显增加,说明不同生长阶段多枝柽柳通过权衡碳消耗和碳分配采取不同的干旱适应策略,进而导致不同生长阶段干旱适应能力的差异;(3)不同林龄多枝柽柳根系拓扑结构参数无明显差异,均接近鲱鱼骨状分布,但根系连接长度差异显著,体现了其干旱适应能力的差异。     

塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO_2通量特征

利用世界上唯一深入流动沙漠腹地200 km以上的塔克拉玛干沙漠塔中站所采集的2011年4月、7月的气象资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2通量的变化特征及影响因素。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地CO2通量表现为白昼地表吸收CO2,夜间地表排放CO2,且地表吸收强度明显大于地表排放;塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2平均净吸收速率分别为0.93μmol·m2·s-1和0.82μmol·m2·s-1;CO2通量受大气稳定性影响较大,稳定大气条件利于沙漠地表CO2的释放,不稳定大气条件有利于沙漠地表CO2的吸收;此外,地表温度、土壤湿度、风速均与CO2通量呈不同程度的负相关关系。     

多枝柽柳和疏叶骆驼刺幼苗生物量分配及根系分布特征

以塔克拉玛干沙漠南缘荒漠-绿洲过渡带上两种主要建群种植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和疏叶骆驼刺(Alhagi.sparsifolia SHAP.)的一年生幼苗为研究对象,采用人工壕沟全根挖掘法,研究同一生境条件下两种植物幼苗在生物量分配、根冠比、根系分布特征对极端干旱环境的适应特征.结果表明:(1)两种植物幼苗生物量分配策略明显不同.多枝柽柳幼苗把更多的生物量分配到地上,其根冠比为0.75;而疏叶骆驼刺幼苗把更多的生物量分配到地下,其根冠比为1.73.(2)两种植物幼苗地上/地下生物量属于典型的幂函数异速生长关系,异速生长模型的相关系数都在0.83以上.(3)两种植物幼苗根系分布各异.多枝柽柳幼苗根系多由垂直的主根和水平扩展的侧根组成,根长在垂直剖面上近似"丰"字形分布;骆驼刺幼苗根系在土壤中呈网状分布,根长在垂直剖面上近"古"字形分布.     

南京市交通网络的分形特征

以分形理论为基础,借助于地理信息系统软件,对南京市区交通网络进行了长度-半径维数和分枝维数的测算,结果表明南京市区的交通网络具有分形特征,长度-半径维数为1.574,而分枝维数为1.3934,两者之间存在一定差异。通过进一步对主城区各行政区交通网络的盒子维数的测算,揭示出各行政区的交通网络也具有分形特征,分维值介于1.3568与1.4991之间,其大小与经济发展状况并没有很好的对应关系。如何以经济状况为基础数据指导城市各行政区的交通发展,以及两者之间是否在其他区域尺度上存在相关关系等,仍是需要有更多研究基础才能深入探讨的问题。     

白刺地上生物量关系模型及其与叶面积关系的研究

把白刺地上部分区分为新枝、老枝Ⅰ、老枝Ⅱ和枯枝4种样枝类型,建立了其生物量与枝高、地径的关系模型,研究了总生物量与各器官生物量、叶面积之间的关系。结果指出,新枝总生物量(y)与最大枝高(H_m)、最大地径(D_m)的关系可用方程y=a(D_m²H_m)^b表示,老枝Ⅰ和老枝Ⅱ的总生物量(y)与最大枝高(H_m)的关系可用方程y=aH_m^b表示。枝生物量(y)与白刺总生物量(x)之间的关系可模拟为y=aEXP(-bx^k),叶生物量、叶面积(y)与总生物量(x)关系均可模拟为y=a+b(1-EXP(-kx))。通过研究确立了在乌兰布和沙漠估计和预测白刺地上生物量和叶面积的方法。     

不同水分条件下疏叶骆驼刺(Alhagi sparifolia)生长及根系分株构型特征

以塔克拉玛干沙漠南缘优势植物种疏叶骆驼刺(Alhagi sparsi folia)为对象,在策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站进行田间试验,对不同水分条件下疏叶骆驼刺幼苗根系生长特征、分株地上部分生长特征、分株根系构型特征进行了研究.结果表明:疏叶骆驼刺幼苗根冠比在不同水分处理之间差异不显著,根系深度随着土壤水分有效性的降低逐渐增加;分株地上部分指标均随土壤水分有效性降低显著减小,除处理B(灌溉量180mm,灌溉1次)和处理C(灌溉量90 mm,灌溉2次)之间地上生物量差异不显著外,不同处理之间分株株高、冠幅、地上生物量差异均达到显著水平(p＜0.05);不同水分条件下疏叶骆驼刺分株种群密度、分株之间间隔物长度差异显著(p＜0.05);随着土壤水分有效性由高到低变化,分株生长格局逐步由“密集型”向“游击型”过渡,分枝角度之间差异不显著,且全部集中在90°左右;通过对分株层土壤水分含量与分株数量的分析发现,二者具有较好的相关性,分株数量随土壤含水量变化呈二次曲线变化.     

自动连续称重式集沙仪设计及野外应用

集沙仪是定量监测风沙活动的重要工具。设计了一种自动连续称重式集沙仪,可以根据试验需要采集不同高度沙样,每分钟收集一次质量数据,实现高频连续集沙。试验结果显示,自动连续称重式集沙仪在15、30、60 cm高度的集沙量满足随高度增加呈指数减少的规律;在15 cm高度,风速与输沙通量呈指数函数关系(y=6E-05·e0.8417x,R2=0.6042),随集沙高度升高输沙通量与风速相关性减弱。自动连续称重式集沙仪与新型平口式集沙仪所测的输沙通量具有很好的一致性(y=0.8119x+0.2645,R2=0.7481)。自动连续称重式集沙仪虽然在稳固性方面需要改良,但能够很好地捕捉高度在15 cm以下沙物质的输移信息,野外应用效果良好,是一种适合野外高精度风沙活动自动监测的新型测量工具。     

塔克拉玛干沙漠湍流尺度

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区近地层32 m高度涡动相关系统2009年1、4、7、10月的湍流观测数据,对流动沙漠地区不同稳定度下的湍流特征进行了分析。结果表明:(1)流动沙漠区在不同季节、不同稳定度条件下的近地层湍流欧拉时间自相关系数R_u(t)、R_v(t)、R_w(t)衰减存在明显的时间差异。春季R_w(t)的衰减最快,夏季3个方向的欧拉时间自相关系数衰减时间相近;(2)欧拉时间自相关系数主要表现出强衰减、逐渐衰减和缓慢衰减3种类型,沙尘天气的欧拉时间自相关系数衰减总体上要强于晴天;(3)湍流的时间积分尺度L_t(z)最小,L_t(x)和L_t(y)大小相近,在沙尘暴发生时,水平风速占主导,而垂直气流很难发展;(4)湍流的空间尺度在不同季节和不同稳定度条件下明显不同:L(x)平均值6.02 m,L(y)平均值6.90 m,L(z)平均值0.73 m;湍流水平空间尺度大多数情况下呈扁平的椭球体,且水平方向呈明显的椭圆形状。     

分形理论在湿地科学中的应用现状与前景展望

分形理论是解决复杂性问题的独特理论体系。该文概述分形理论及湿地科学的性质和学科体系,将分形理论在我国湿地科学中的应用归结为5个领域,即湿地生物与生态学、湿地景观学、湿地土壤学、湿地地貌学和湿地沉积学。鉴于分形理论自身的不完善性以及当前湿地分形研究内容的不均衡性、不广泛性和不深入性等,分形理论及其在湿地科学中的应用依然面临很大的机遇与挑战。最后就分形理论在湿地科学中的应用前景进行展望,指出它的应用必将促进湿地研究的纵深化,并为湿地科学学科体系的发展做出重要贡献。     

基于生态足迹模型的大庆市可持续发展动态评估

生态足迹作为定量测度区域可持续发展程度的有效指标,其核心是测量人类对自然生态服务的需求和自然所提供的生态服务之间的差距,使人类认识到自身生存发展对生态系统构成的压力状况,进而协助人类做出明智的选择。该文以我国能源重化工基地大庆市为研究区域,对其1980—2001年的生态足迹计算分析得出,该市1980年人均生态盈余为0．329hm^2,1988年为0．106hm^2;1992年生态足迹人均赤字为0．670hm^2,1996年为2．080hm^2,2001年为2．331hm^2。大庆市20多年来生态足迹由盈余发展到严重的赤字,表明其人口消费需求超过了自然生态系统的承载能力,生态环境呈现逐步恶化的趋势,可持续发展状况不容乐观。最后提出大庆市实现可持续发展的战略对策。     

分形理论在人文地理学中的应用研究

简介分形理论 ,并给出了四种常见分形维数 :Hausdorff维数、盒子维数、信息维数和关联维数的定义 ,探讨它在人文地理学各分支学科 (城市地理学、经济地理学、交通地理学 )的应用及其地理意义。     

分形理论在地理信息科学研究中的应用

该文简介分形理论 ,并讨论分形理论在地理信息科学研究中的价值和地位。针对地理信息科学发展的趋势 ,结合相应的实例 ,提出分形理论在地理信息科学中的地理数据挖掘和空间决策支持、空间数据压缩和传递、制图概括、虚拟现实等方面目前的主要研究进展和方向。     

中国沙漠化土地类型的分形研究

根据分形理论,对中国沙漠化土地类型进行了分形研究。基本结论为：①沙漠化土地斑块面积和形状指数的标度频度分形关系客观存在,不受统计时所使用的标度影响;②沙漠化土地类型的斑块周长面积分形关系客观存在,具有分形特征;③计算出沙漠化土地类型的分维,其中：潜在风移沙地分维最大,为1.5148,其图斑镶嵌结构最复杂;流动沙丘分维最小,为1.2422,其图斑镶嵌结构最简单;④计算出沙漠化土地类型的稳定性指数,其中：流动沙丘稳定性指数最大,为0.2578,其图斑镶嵌结构最稳定;潜在风移沙地稳定性指数最小,为0.0148,其图斑镶嵌结构最不稳定;⑤由于潜在风移沙地、潜在沙漠化土地稳定性差,所以,在防治沙漠化过程中,特别是要注重和加强对潜在风移沙地、潜在沙漠化土地的生态保护与恢复,防止人为作用的进一步破坏。     

分形理论在地理学中的应用研究进展

美国数学家Mandelbrot提出的分形理论为解决复杂性问题提供了有效方法。地理学的复杂性问题已成为分形理论的重要实证研究领域。本文根据国内已有的文献,在概括分形理论主要内容的基础上,对地理学各分支领域的应用研究现状及有关问题进行了评述,并就地理学分形研究的前景作了展望。     

流域地貌系统定量研究的新指标

简要介绍了分形基本理论,着重讨论了流域地貌系统定量研究的指标．水系分维的计算方法,水系分维区域划分原则及其应用含义．     

上海大都市交通网络分形的时空特征演变研究

分形理论的城市形态发生学研究应用,首先是从交通网络的应用开始的。国内外学者进行的大量案例研究表明,分形分维有可能是表征城市交通网络特征、解释城市交通网络发展,演化的一种较为理想的测度指标。以上海这一国际性大都市的交通网络为研究主体,通过测算上海市不同行政区域交通网络的分维值,研究分形特征的空间变化;利用不同时代上海市全域及典型行政区交通网络的分维,研究分形特征的时间演化。研究结果表明,在上海与一些发展相当成熟的大、中城市与城市化地区,交通网络形态1.7左右的分形分维值具有普适性,有可能是判断网络形态与功能、结构完善度的一个较为合宜的测度指标;分维的变化,表现在空间域上,上海城市交通网络的分形特征内域明显复杂于外域,在城市发展主轴方向表现为由内向外分维测度值的有序降低;而在时间域,近期的交通网络分形复杂度明显高于早期,网络的构型不断得到优化;这一总体趋势,与城市形态开发、经济发展的历程相一致。可以相信,分形测度与分维的演化将成为描述城市形态发生学过程的一个最有用的指标。     

城镇体系空间结构的分形维数及其测算方法

总结了刻画城镇体系空间结构的三种分形维数:聚集维数(半径维数)、网格维数和空间关联维数,阐释了各种维数的地理意义,然后以实例说明了它们的测算方法。