基于Shannon-Wiener指数的艾丁湖流域植被分布及物种多样性研究

采用植被样地调查,应用植被种类、数量及长势统计结果计算流域尺度及单个样地的ShannonWiener指数,结合样地浅井采集的土壤易溶盐样、重量含水率样测试结果,初步建立了艾丁湖流域荒漠区及湖畔区天然植被群落盖度、物种空间分布与土壤含水率、含盐量之间的关系,对比分析了艾丁湖流域荒漠区及湖畔区不同生境条件下的物种多样性特征。研究表明:(1)研究区内共统计到天然植物19种,其中疏叶骆驼刺分布最为广泛,芦苇次之;(2)流域尺度植被物种香农多样性指数为1. 39,香农均衡度指数为0. 47,物种较少,均衡度差;(3)因地势、地下水、土壤理化性状和气象的差异,荒漠区和湖畔区植被分布在群落结构和物种组成上差异明显,表现为多样性和均衡度变化的不一致性。     

不同地形部位喀斯特森林物种多样性的比较研究――以贵州茂兰自然保护区为例

选择茂兰国家级喀斯特森林自然保护区为研究对象,对区内不同地形部位的植被进行群落学调查,分析了不同地形部位的植物物种多样性特征,并对喀斯特森林物种多样性维持机制进行探讨。结果表明: ( 1)槽谷森林的物种数S、丰富度指数R 1及物种多样性指数H′最大,分别为76、4. 477和5. 102;其次为漏斗森林,分别为68、4. 059和5. 024;坡地森林的最小,分别为64、3. 110和4. 886。漏斗森林的均匀度指数J 最大,为0. 825,其次为槽谷森林,为0. 816,坡地的相对较小,为0. 814。生态优势度指数λ与均匀度指数相反。( 2)三种地形部位喀斯特森林均以灌木的物种丰富度和多样性指数最大,其次为草本和藤本植物,乔木的最小。( 3)多样性指数随地形部位的变异程度草本植物和灌木物种大于乔木和藤本植物物种。喀斯特生境的高度异质性是喀斯特森林物种多样性维持的基础。      

东天山喀尔里克山北坡-淖毛湖植物群落物种多样性研究

以东天山喀尔里克山北坡-淖毛湖为研究区,探讨了该区山地-荒漠生态系统的植物种类组成、植被类型及群落物种多样性特征.结果表明:该区共有高等植物33科93属133种,植物生活型组成以草本植物居多.群落物种多样性测度指数的主成分分析结果显示,物种丰富度指数(R)、Pielou均匀度指数(Jsi)、Shannon-Wiener多样性指数(H)和Simpson优势度指数(C)能很好地描述群落结构和组成特征.其中,多样性指数、均匀度指数和丰富度指数的变化趋势基本一致,优势度指数则和前三者呈负消长的关系.随着海拔升高,群落物种多样性指数、丰富度指数和均匀度指数变化均呈现单峰分布格局,即植物群落的物种多样性在山前荒漠生态系统和高海拔山地生态系统中较低,而在中海拔地区达到最大.     

黑河上游祁连山区植物群落随海拔生境的变化特征

基于79个样地的野外调查数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)等方法,研究了黑河上游祁连山浅山区、阴坡、阳坡3种典型类型植物群落随海拔梯度的变化特征.结果表明:浅山区植被属于山地荒漠类型;阴坡植被沿海拔升高依次分异为山地荒漠、山地森林和高山灌丛,海拔2 500m和3 300m是它们的海拔分界线;阳坡植被在海拔3 200m截然分异为干旱类型和湿润类型.乔木物种多样性随海拔变化难于形成一定的格局;灌木物种丰富度随海拔升高呈现多峰分布格局,总体上高海拔低、低海拔高;草本植物物种多样性随海拔升高呈单峰变化.以上生态型的各优势种分别占据不同的海拔范围,祁连山主要乔木青海云杉分布在海拔2 500～3 500m的阴坡,其郁闭度随海拔升高而降低,在海拔3 300m以上海拔区域为零星分布.     

两种地质背景条件下群落物种组成及多样性与土壤因子的相关性研究

为对比岩溶和非岩溶条件下物种组成及多样性的差异,明晰不同地质背景造就的不同土壤因子对物种多样性的影响,在兼有岩溶区与非岩溶区的桂林毛村采用野外样地调查法对研究区进行物种组成及多样性的对比研究。结果表明:(1)研究区内共记录了123种植物,其中岩溶区占35科46属87种,非岩溶区占48科61属95种,非岩溶区植物科属种数量明显大于岩溶区;（2）岩溶区物种多样性为:草本样方>灌木样方>乔木样方;在非岩溶区为:灌木样方>乔木样方>草本样方;（3）不同地质背景造就了不同的土壤因子,其中土壤全氮含量对物种多样性影响最为显著。综上,岩溶区物种组成明显低于非岩溶区,物种多样性也不及非岩溶区,土壤因子与物种多样性之间存在相关性,土壤全氮对物种多样性影响最为显著,土层深度减弱了土壤因子与物种多样性之间的相关性。对比岩溶区与非岩溶区土壤因子与物种之间的关系差异,为区域生态系统恢复重建提供了理论基础。      

人类活动与气候变化对科尔沁沙质草地植被的影响

1992—2006年在科尔沁沙地开展了草地放牧和封育试验,分析研究了人类放牧活动和气候变化对草地植被的影响。研究结果表明：①人类放牧活动对沙质草地植被具有显著影响,其中轻度放牧可使原退化草地植被盖度、高度、物种丰富度和多样性明显提高,中度放牧下虽然草地植被盖度和高度有所下降,但对物种丰富度和多样性无不良影响,持续过度放牧可以导致草地植被迅速破坏;②围栏封育可以促进退化草地植被盖度、高度、物种丰富度和植物多样性得到较快恢复,其恢复速度是草层高度＞植被盖度＞物种丰富度＞多样性;③暖湿气候有利于草地维持较高的植被盖度、高度、物种丰富度和多样性,而持续干旱会导致相应指标的明显下降,多雨时期气温变化对植被的影响较大,干旱时期降水变化对植被的作用较强。     

黑河中下游荒漠区植物多样性分布对土壤水分变化的响应

基于对黑河流域中下游荒漠区植被和土壤生境的调查分析,以土壤水分在各调查样地中的差异来反映研究区的生态水文特征,采用种的丰富度和多度来代表荒漠植物多样性研究了荒漠植物,包括隐花植物多样性分布对土壤水分变化的响应。土壤水分变化不仅直接影响着荒漠植物的多样性,而通过影响其它生境因子又间接地影响着多样性的维持。因此,如何维持中下游相对稳定的土壤水分来源是该区荒漠植物多样性保育今后所要面临的挑战。     

新疆塔里木河下游物种多样性变化与地下水位的关系

根据塔里木河下游9个断面40眼地下水位观测井和8个植物样地野外采集的数据，运用物种多样性指数对塔里木河下游物种多样性与地下水位变化进行了分析计算。研究表明，塔里木河下游物种多样性与地下水位变化有着密切的关系，地下水位对物种多样性的变化起着主导作用。塔里木河下游浅层地下水位埋深较大，并且表现为由上游段至下游段逐渐加深这样一个明显的递减变化。塔里木河下游物种多样性指数较低，Shannon Weiner指数和Simpon指数分别变化在1.93~0.53之间和0.82~0.35之间；随着由上游段至下游段地下水位埋深的加大，塔里木河下游植物种类减少、群落结构简单、物种多样性指数和丰富度指数呈明显降低的态势。反映了干旱区水分胁迫对生态系统的强烈影响。     

黄土区露天煤矿排土场人工林下植被发育动态

基于安太堡露天煤矿南排土场1 hm²“刺槐(Robinia pseudoacacia)+榆树(Ulmus pumila)+臭椿(Ailanthus altissima)”配置模式动态监测样地复垦17年和22年的调查数据,采用多项指标对人工林下草本层植物物种多样性进行测度,同时利用方差比率法(VR )、χ²检验和Spearman秩相关系数检验对群落草本层物种总体关联性和主要物种的种间联结性进行了分析。结果表明:(1)复垦17年后,人工林下草本层共调查到20科46属62种植物,以菊科植物优势地位明显;复垦22年后,共记录到 18科39属53种草本层植物,禾本科植物的重要值逐渐增加。5年间,优势成分由大籽蒿(Artemisia sieversiana)变为鹅观草(Roegneria kamoji)。与原地貌自然植被相似,人工林下多年生和中生植物在两次调查中均占优势。随着复垦年限的增加,人工林下1年生、1-2年生及中生植物重要值下降,多年生和旱生、中旱生、旱中生植物的重要值有所增加。(2)复垦17年后,人工林下草本层植物物种丰富度已超过原地貌自然植被。随着演替的进展,Patrick丰富度指数有所降低,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均呈现增加趋势。复垦22年后,人工林下草本层植物物种多样性已修复至原地貌自然植被的94.12%。(3)人工林下草本层植物总体关联性由显著负关联变为不显著负关联。主要物种正负关联比由0.30上升至0.79,但均小于1,并且呈极显著和显著关联的种对数较少,说明人工林下草本层植物群落种间联结较为松散,各物种间的关系以竞争为主。主要种针茅(Stipa capillata)与榆树(U.pumila)幼苗呈显著正相关,它们均为地带性物种,生态适应性强,可用于该矿区植被恢复的优选物种进行混合种植。该研究可为矿区植被重组和生物多样性保护提供理论依据。     

新疆焉耆盆地绿洲水盐双梯度下天然植被多样性分异特征

通过对焉耆盆地河畔带、荒漠带、湖畔带土壤水盐及地下水位和天然植被关系的分析,研究了干旱绿洲水盐过程与分异天然植被生长和绿洲生态的影响.结果表明:绿洲天然植被生物多样性取决水盐双梯度影响,盐分不断向湖畔积聚是引起焉耆盆地湖畔生态系统生境恶化的主导因子.绿洲内部河畔带物种多样性与地下水埋深关系表明,在埋深1.5m区域,随着地下水埋深的加大,物种多样性减少;在埋深1.5～3m区域内,随着地下水埋深加大,其物种多样性在增加;而当埋深在3～4m之间时,随着地下水埋深的加大,植物多样性呈明显减少趋势;而在埋深4m区域内,多样性指数波动不大.调查表明,随着埋深的变化,地表的天然植被草本、灌木、乔木也呈现明显的分异,地下水水盐条件制约植被分布、生存和演替,各种植被类型适应不同的地下水位和盐分特征.     

澜沧江-湄公河水电站单位发电耗水量分析计算

为对比澜沧江-湄公河流域各国水电开发对水资源消耗的差异,选择流域范围内37座已建主要电站,基于遥感再分析资料,运用改进的水电站水足迹方法核算并分析2015年流域各国水电站水足迹及其年内变化。结果表明:流域中国段水电站水足迹最小,具有最高的单位耗水量发电效率;老挝及泰国水电站水足迹普遍偏大,发电效率低且耗水量巨大。因此,从发电水资源消耗角度看,流域内地处上游的中国江段较适宜水电开发,下游国家发展水力发电需考虑水资源消耗影响。     

Opportunities and eco-environmental influence of cascade hydropower development and water diversion projects in Hanjiang river basin

Hanjiang river is the longest river in Yangtze river basin, having high economic importance to China for its economically exploitable hydropower and potential water resources. In an attempt to satisfy China’s economic and social development needs, the Chinese government has established cascade dams and four relative water diversion projects in Hanjiang river, which aims at transferring water from south (Hanjiang river) to north (water-stricken areas). However, there are increasing eco-environmental concerns associated with the establishment and development of cascade hydropower. In this study, the opportunities and eco-environmental influences related to Hanjiang river’s cascade hydropower development are explored and then recommendations are put forward to minimize the potential impacts. The implementation of vigorous projects related to hydropower and water diversion has an important role to play in solving flood, energy and water shortage problems. In addition, the eco-environmental and socio-economic impacts on the middle and downstream and its diversion can be relieved to some degree in the area. However, the establishment of projects can cause several impacts on the local eco-environment. First, Danjiangkou reservoir construction can cause change in water flow, water bloom, soil erosion in the river basin. Second, it can directly lead to the decrease of 10.5 billion cubic meters of water in the middle- and downstream areas, threatening the local supply of drinking water and influencing farming irrigation and industrial production. Finally, the construction of cascade hydropower dams can change the water form and fish stocks may reduce threatening eco-environment security and environmental geology.     

气候变化对澜沧江下游梯级电站发电及生态调度的影响

近年来伴随气候变化地表径流呈极端化分布，为水电生态调度带来了挑战。为探究气候变化对电站发电和生态调度的影响、发电和生态目标间协调关系对气候变化的响应，以澜沧江下游梯级电站为例，结合多模式多情景未来径流预估结果及水库发电调度模型，针对发电及生态效益目标实施了单/多目标最优化。结果表明:在气候变化影响下，未来澜沧江径流总量将有所增加，水文变率将显著增强，河道生态所受影响也将增大；电站发电保证率及生态流量破坏率指标受不同调度方案的影响程度较气候变化影响更高，未来发电和生态效益的冲突依然存在；气候变化导致的水文变率增强可加剧发电与生态效益间的冲突，导致保持现有发电效益的同时增大对河道生态的影响。     

气候变化对澜沧江下游梯级电站发电及生态调度的影响

近年来伴随气候变化地表径流呈极端化分布，为水电生态调度带来了挑战。为探究气候变化对电站发电和生态调度的影响、发电和生态目标间协调关系对气候变化的响应，以澜沧江下游梯级电站为例，结合多模式多情景未来径流预估结果及水库发电调度模型，针对发电及生态效益目标实施了单/多目标最优化。结果表明：在气候变化影响下，未来澜沧江径流总量将有所增加，水文变率将显著增强，河道生态所受影响也将增大；电站发电保证率及生态流量破坏率指标受不同调度方案的影响程度较气候变化影响更高，未来发电和生态效益的冲突依然存在；气候变化导致的水文变率增强可加剧发电与生态效益间的冲突，导致保持现有发电效益的同时增大对河道生态的影响。     

Analysis of earth dams affected by the 2001 Bhuj Earthquake

An earthquake of magnitude of 7.6 (M_w 7.6) occurred in Bhuj, India on January 26, 2001. This event inflicted damages of varying extents to a large number of small to moderate size multi-zone earth dams in the vicinity of the epicenter. Some of the distress was due to the liquefaction of saturated alluvium in foundation. Liquefaction was relatively localized for the majority of these dams because the earthquake struck in the middle of a prolonged dry season when the reservoirs behind these dams were nearly empty and shallow alluvium soils underneath the downstream portions of the dams were partly dry. Otherwise, liquefaction of foundation soils would have been more extensive and damage to these dams more significant. Six such dams have been examined in this paper. Four of these facilities, Chang, Shivlakha, Suvi, and Tapar were within the 50 km of epicenter region. These dams underwent free-field ground motion with peak ground accelerations between 0.28g to 0.52g. Of these Chang Dam underwent severe slumping, whereas Shivlakha, Suvi, and Tapar Dams were affected severely especially over the upstream sections. Fatehgadh Dam and Kaswati Dam were affected relatively less severely. Foundation conditions underneath these dams were first examined for assessing liquefaction potential. A limited amount of subsurface information available from investigations undertaken prior to the earthquake indicates that, although the foundation soils within the top 2.0 to 2.5 m underneath these dams were susceptible to liquefaction, Bhuj Earthquake did not trigger liquefaction because of lack of saturation of these layers underneath the downstream portions of these dams. These dams were then analyzed using a simple sliding block procedure using appropriate estimates of undrained soil strength parameters. The results of this analysis for these structures were found to be in general agreement with the observed deformation patterns.     

澜沧江流域(云南段)水资源开发利用现状及趋势分析

澜沧江是一条国际河流,其中云南段自然资源丰富,水文、地理及气候特征独特。目前该流域水资源开发利用程度较低,仅有少量的灌溉面积,干流也仅建成了一个径流式水电站。作为我国西南地区的重要水电能源基地,流域的进一步开发将集中于水电、航运和农业灌溉。其开发方式具有立体开发、电力先行和国际合作开发等特点。     

小型水坝拆除后河貌演变模拟分析——以西河水坝为例

小型水坝随着服役时间的增长,其面临的安全、经济和生态方面问题日益突出,针对一些修复价值较低的病险水坝,实施降等或报废拆除已成为一种综合最佳的管理措施。拆坝后,原库区大量淤沙无控释放将改变原有河道形态,对水生生物栖息地造成影响。为预测拆坝后河道在不同时间尺度上的变化特征,以长江流域乌江水系内的西河水坝为研究对象,建立二维水沙数学模型,分别研究了拆坝后水沙输运造成的短期和长期河床形态变化。结果表明:拆坝后短期内,坝址上游主河道发生了强烈的冲刷下切,且水库淤沙前缘部分出现了显著的淤积抬高,相比而言,坝址下游河床变化并不明显,只有坝下河段及河口附近出现较显著的泥沙淤积;在拆坝后长期的河床演变过程中,坝址上下游河道均发生了不同程度的冲刷下切,拆坝2年后下游河床逐渐趋于稳定,而上游主河道由冲刷下切转化为冲淤交替的演变趋势,河床形态不断调整变化。本研究可为病险坝和小水电报废拆坝后的河道治理、水生生物栖息地修复提供参考依据。     

崩滑堰塞坝(湖)的地貌环境效应

崩滑堰塞坝(湖)具有显著的地貌环境效应,这种效应在时间尺度上分为短期和长期2种,主要表现在河流水文过程、地貌演变、环境生态、景观等方面.堰塞坝形成初期河流原有生境受到干扰,河流生态和景观出现退化.堰塞体溃决强烈改变下游水文过程及河流地貌,严重冲击河流生境和生态,并可能对下游基础设施和群众生命财产造成灾难性破坏.长期稳定维持的堰塞坝深刻影响河流地貌过程,并显著改善河流生境、生态,提升景观水平.堰塞坝(湖)是河床持续下切、岸坡失稳而自然反馈形成的裂点,能增加河流阻力,控制河床下切,如能长期维持是河流健康稳定的促进因素.     

黄土高原现代C4和C3植物生物量及其对环境的响应

文章从表土总有机碳同位素和现代植被间的关系入手, 研究C4/C3植物与气候要素的关系, 以期能更好 的理解影响C4、C3植物生物量的主要因素。研究区域位于黄土高原塬面, 我们计算了共67个采样点的C4植物的生物量, 估算出草本植物中C4植物的比例。结果表明, 黄土高原塬面上最主要的C4植物是白羊草(Bothriochloa ischaemum), C3植物主要由草类植物和灌木组成, 如长芒草(Stipa bungeana)、胡枝子(Lespedeza davurica)和禾叶嵩草(Kobresia graminifolia)等, 它们主要分布在研究区域的阴坡和山谷。表土的总有机碳同位素组成是反映C3和C4相对生物量贡献的可靠指标。在黄土高原地区, 夏季降水量的增加会引起C4植物比例上升, 同时C4植物生物量的变化也反映了降水的变化。本文的研究有助于理解亚洲季风气候下黄土高原地区C4/C3植物的变化机制。     

梯级施工导流系统整体风险分析

进行流域梯级水电站开发,对相邻两座同期建设的水电工程组成的梯级施工导流系统进行整体风险分析意义重大。基于风险分析理论,考虑梯级施工导流系统水文和水力的不确定性,建立了系统整体风险数学模型。在此基础上构建了不同洪水组合情况下的风险计算模型,并利用Monte-Carlo方法耦合主要风险因素进行模型求解。同时,针对洪水过程遭遇情况下的风险模型,通过引入起始时间差随机因素来计算下游导流系统施工洪水过程。工程实例分析证明,风险分析模型和方法是可靠、有效的,为流域梯级开发条件下施工导流标准选取及导流方案优选提供重要依据。