山地高梯度森林生物质能效应研究(Ⅰ):研究方法

中国是一个山地占2/3的国度.山地因其垂直高差产生了自然与人文现象随高差变化梯变的高梯度效应,森林及其生物质能也呈现出梯变现象.以滇西北梅里雪山极高山地为实证点,尝试综合应用森林生物量及生产力、地理信息技术、生物地理统计等方法,建立山地森林生物质能资源高梯度效应研究模式,有助于正确认识山地三维地貌体产生的高梯度效应,更好认识山地生物质能分布规律并加以合理利用,创建优良人居环境.     

北京森林碳储量海拔梯度上的变化趋势(英文)

像北京这样的中国城市化地区的快速人口和GDP增长已经导致了来自化石燃料的大量CO2排放。森林被认为是最重要的碳汇,可以中和碳排放。本研究基于2009年森林清查数据和森林植被碳含量,采用生物量扩展因子(BEFs)方法评价了北京森林植被碳储量,利用森林凋落物与森林生物量的比例以及凋落物碳含量计算了凋落物碳储量,利用土壤厚度、容重和SOM含量计算了土壤碳储量。我们总结得出,阔叶林是北京森林主要碳库,森林碳储量主要分布在海拔60m的平原地区和60-600m的低山地区。北京森林碳密度几乎随着海拔增加而增加,但是在海拔200-400m地区略有下降,其中植被碳密度在60m的平原地区相对较高,这主要是由于碳密度较高的杨树和落叶松人工林的比例较高以及灌溉、施肥等促进植物碳累积的人工管理措施较多;森林土壤碳密度几乎随着海拔增加而增加,这主要是由于土壤碳输出随着海拔增加而逐渐下降,因为林下种植、灌溉和施肥加速了低海拔地区的土壤异氧呼吸但随着海拔增加而下降,同时海拔200-800m的低山地区常见的土壤侵蚀也会随着林下种植等干扰措施的减少而下降。本研究可以为区域森林生态系统管理者提供保护森林生态系统和改善森林碳储量提供科学知识。     

山地森林群落物种多样性垂直格局研究进展

山地森林群落物种多样性垂直格局研究是揭示植被地带性分布式样的重要手段,其研究内容主要包括山地森林群落物种多样性的垂直变化模式、山地森林群落物种多样性垂直带谱和山地森林群落物种多样性及其环境解释等。目前对于山地森林群落物种多样性沿海拔梯度的格局变化模式尚无统一认识,但大致可概括为5类变化模式。垂直带谱研究从最初的单因子单目标已逐步过渡到单因子多目标,最后到多因子多目标。研究深度也从根据样地资料的简单描述和分析,发展为山地森林群落物种多样性机理假说的提出与证实,尚未见有关山地森林群落物种多样性垂直格局机理的报道。山地森林群落物种多样性垂直格局研究方法可分为取样方法和测度方法两大类。常用的取样方法有梯度格局法（或连续样带取样法）和典型群落随机取样法,其中最小取样面积的确定尤为关键。就山地森林群落物种多样性垂直格局测度和分析而言,物种多样性指数的测度和单元统计分析（回归、假设检验、方差分析、相关分析等）较为常见,随着分析手段的不断创新,植被数量分类和排序等多元统计学分析方法得到了日益广泛的应用。     

岷江上游山地森林生态气候效应

为探讨岷江上游地区山地气候特征及森林生态气候效应,利用岷江上游南、北坡林内外的小气候观测资料,对该地区南、北坡向山地的太阳辐射、气温(1．5m)、地表温、水汽压、相对湿度、风速等小气候特征及森林生态气候效应进行了比较分析,探讨了其分布规律以及彼此间的内在联系。结果表明：不同坡向,不同季节,各山地气候要素分布存在区别;而山地森林具有较显著的生态气候效应,可以降低气温和地表温,增加湿度,减小风速,其生态效应在不同季节和不同坡向存在差异;通过林内、外气象要素的回归分析,得知：林内外的气象要素除4月风速之外,大多数气象要素存在显著的林内外相关关系;其中,以气温和相对湿度的相关性最好。     

青藏高原降水的梯度效应及其空间分布模拟

基于对青藏高原水汽来源的分析,结合美国SRTM提供的青藏高原DEM数据,应用G IS技术,对青藏高原降水随海拔变化的空间分布特征进行模拟分析,旨在对青藏高原降水随海拔的变化特征进行深入地认识与研究。把研究区内所属的92个气象站划分为8个降水随海拔变化类型区,分区建立实测雨量与地理因子之间的气候学统计方程,利用青藏高原的DEM数据,以0.05°×0.05°经纬网格为基本计算单元,结合海拔、坡度和坡向,推算模拟青藏高原年降水量的空间分布。模拟结果表明,东亚季风影响区大部分地区降水随海拔上升而增大,印度季风区大部分地区随海拔增高而下降,降水的海拔梯度效应由于地形和水汽来源的影响而颇为复杂。     

地形对山地森林景观格局多尺度效应

以TM影像和野外调查为数据源,3S技术为研究手段,分析了泰山的森林景观结构、景观异质性动态变化以及景观格局高程的分异。选择相对高差较大的区域设计了8个地形方位,采用3种由连续样方组成的辐射状样带,在遥感影像上进行信息采集,研究地形对森林景观格局的多尺度效应。分析了10个地形因子对森林景观分异的影响。结果表明:1.在景观尺度上,地形方位、海拔、山地类型是影响森林景观镶嵌格局的控制因素,坡向、坡度是重要因素,坡形、坡位是不明显因素;2.以TM影像为信息源,从森林景观分异和梯度分析上,首先要考虑海拔坡向指数、坡形坡位指数和海拔,并立足于地形方位;3.地形主要因子间存在着稳定的显著正相关,明显地对森林分异多尺度格局具有较强的综合解释能力,不论尺度大小对森林景观分异贡献率可稳定地达到70%左右,其解释量随尺度增大而增加,但可解释性减弱。     

明月江的森林水文效应研究

利用明月江水文站网观测资料，采用５个森林水文评价指标，检验９个对比年与１个对比时段共计５０个评价项目表明：明月江随着森林生态环境的改善及森林覆盖率的提高，枯水流量、年径流与径流年内的均匀程度均有较大增加，而河川含沙量则有所减少，反应了森林涵养水源、保持水土、调节径流年内分配的森林水文效应。     

武夷山沿海拔梯度土壤活性有机碳库的变化(英文)

土壤活性有机碳(LOC)是一组活跃的化学物质,由于其较短的周转时间和对环境变化的敏感性在全球碳循环中发挥着重要的作用。但是,对活性有机碳在亚热带森林沿海拔梯度的空间变异还缺乏了解。在本研究中,我们测定了福建武夷山自然保护区不同海拔高度具有代表性的中亚热带常绿阔叶林(500 m)、针叶林(1150 m)、亚高山矮林(1750 m)以及高山草甸(2150 m)土壤不同土层(0-10,10-25和25-40 cm)中微生物可利用碳(MAC)、微生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、水溶性碳(WSOC)和轻组碳(LFC),并观测了相应的植物凋落物质量(LM),土壤温度和湿度。结果表明:沿海拔梯度的植被变化和土层深度变化对土壤活性有机碳有显著的影响。微生物可利用碳、微生物量碳、易氧化碳和水溶性碳在不同土层均沿海拔高度的增加而显著增加;而低海拔的常绿阔叶林和针叶林中轻组碳的含量高于亚高山矮林和高山草甸的轻组碳的含量。各土壤活性有机碳库均随土层的加深而减小。除轻组碳外,各碳库间存在着极显著的正相关(p0.001)。轻组碳分别在低海拔(常绿阔叶林和针叶林)和高海拔(亚高山矮林和高山草甸)与各碳库显著相关。     

全球森林固碳潜力巨大(英文)

森林是重要的陆地生态系统碳汇。1990–2007年间全球森林平均每年从大气中吸收固定2.4±0.4PgC,但对全球森林未来固碳量的评价多是基于气候因素的过程模型的模拟结果,很少有基于森林调查样地数据评价全球森林固碳潜力的研究。我们收集整理野外调查和已发表的成熟林生物量数据728条,建立全球成熟林生物量数据库。根据成熟林地上生物量碳储量空间插值,得到全球森林地上生物量碳容量,进而评估全球森林地上生物量的固碳潜力。结果显示:(1)全球成熟林地上生物量自赤道向两极整体呈递减趋势,但最大值出现在中纬度区;(2)气温和降水是影响成熟林地上生物量的重要因素;(3)全球森林地上生物量碳容量约为586.2±49.3PgC,其地上生物量固碳潜力为313.4PgC。因此,充分发挥现有森林的碳吸存能力,减少对现有森林碳库的干扰,是土地利用变化之外减缓温室气体排放的又一可选途径。     

哀牢山(西南季风山地)焚风效应的农业意义

根据哀牢山北段向风(西南)坡与背风(东北)坡共8个测站资料和农业资料,讨论了西南季风翻越哀牢山后的焚风效应——光温增加和水湿减少。这对作物、果树发育有促进作用,对农业有增产效益。当地的农业布局应考虑到焚风效应。     

福建各县(市)经济发展梯度研究

本文采用区域经济分析中常用的主成分分析方法(PCA),来研究福建59个县(市)**的经济发展梯度及差异.通过计算各县(市)的经济发展梯度值,总结出福建经济发展水平的空间地域分异规律,并用系统聚类方法把福建各县(市)划分为5个经济发展梯度区,为制定区域经济持续发展战略提供依据.     

固原市森林多功能研究:潜力、挑战及利益权衡(英文)

水土流失、人口激增和水资源短缺是制约中国西部固原市农村地区可持续发展的关键因素。为此,中国政府从1999年底开始实行退耕还林工程并于2003年完成第一阶段的计划任务。该工程以生态恢复为首要任务,同时兼顾减轻农村贫困及加快经济发展的目标。本研究旨在评估3种森林管理政策情景对当地可持续发展的潜在贡献和弊端,研究首先应用参与式影响评估框架(FoPIA)设定了3种森林管理政策情景,然后针对各个情景下土地利用的变化,进行了土地利用变化的影响评估。3种情景分别为"生态林"、"经济林(以种植水果为主的复合农林业)"和"生物能源林"。通过与当地利益相关者座谈,界定了与固原市可持续发展相关的9项重要森林功能,包括3项社会功能,即提供就业机会、生活质量、森林可达性;3项经济功能,即木材收入、非木材林产品收入、林业相关产业和服务收入;3项生态功能,即提供生物性资源、提供非生物性资源、生态过程维持。研究进一步通过多学科专家讨论和专家知识,评估了不同情景对森林功能的影响,探索了当地不同可持续发展目标间的权衡关系。结果显示:生态林可以达到生态恢复的首要目标,但是社会功能和经济功能较低;水果经济林对社会经济贡献大但对环境改善作用较小;生物能源林可以同时兼顾社会、经济和环境功能,但是在当地缺乏实践经验。基于专家观点,讨论了各情景的优势、劣势、机会和风险。研究发现,生态林树种选择需要重新考虑,并优先采用本土树种;水果经济林在经营得当情况下能促进社会经济发展;生物能源林在农户或村落尺度上提供清洁能源方面潜力巨大。     

中国亚热带丘陵山区植被沿海拔梯度分布格局(英文)

Knowledge of vegetation distribution patterns is very important.Their relationships with topography and climate were explored through a geographically weighted regression(GWR) framework in a subtropical mountainous and hilly region,Minjiang River Basin of Fujian in China.The HJ-1 satellite image acquired on December 9,2010 was utilized and NDVI index was calculated representing the range of vegetation greenness.Proper analysis units were achieved through segregation based on small sub-basins and altitudinal bands.Results indicated that the GWR model was more powerful than ordinary linear least square(OLS) regression in interpreting vegetation-environmental relationship,indicated by higher adjusted R 2 and lower Akaike information criterion values.On one side,the OLS analysis revealed dominant positive influence from parameters of elevation and slope on vegetation distribution.On the other side,GWR analysis indicated that spatially,the parameters of topography had a very complex relationship with the vegetation distribution,as results of the various combinations of environmental factors,vegetation composition and also anthropogenic impact.The influences of elevation and slope generally decreased,from strongly positive to nearly zero,with increasing altitude and slope.Specially,most rapid changes of coefficients between NDVI and elevation or slope were observed in relatively flat and low-lying areas.This paper confirmed that the non-stationary analysis through the framework of GWR could lead to a better understanding of vegetation distribution in subtropical mountainous and hilly region.It was hoped that the proposed scale selection method combined with GWR framework would provide some guidelines on dealing with both spatial(horizontal) and altitudinal(vertical) non-stationarity in the dataset,and it could easily be applied in characterizing vegetation distribution patterns in other mountainous and hilly river basins and related research.     

森林碳汇决策与农村可持续发展研究(英文)

认为有必要在基于碳汇的土地利用和当地可持续发展之间建立一种更加明确的联系.依托一个中国-加拿大合作项目,以中国贵州省黎平县为例,阐述了一种将森林碳汇、森林资源管理以及如何促进当地可持续发展联系起来的综合评估方法,并且着重介绍了能帮助资源管理和规划部门实施这种综合评估的土地利用决策支持工具(LUDST) .     

美国南达科他州Black Hills国家森林公园2000年森林火灾后植被恢复过程研究(英文)

森林火灾在景观上往往造成不同程度的森林冠层损失,而冠层影响光合作用和蒸散,因此刻画灾后森林冠层恢复的轨迹对于了解生态系统过程具有重要意义。森林冠层的损失和恢复通常采用叶面积指数(LAI)或其它能够反映冠层光合能力的植被指数进行表征。本研究中,我们采用Terra卫星搭载的中分辨率成像光谱仪(MODIS)的长时间序列影像(2000-2009年)来重建火灾后森林冠层恢复的过程。以美国南达科他州布莱克山国家森林公园(The Black Hills National Forest, South Dakota)为例,该地区在2000年8月24日经历了一次大的自然火灾,烧毁了近33 785 ha森林,其中大部分是美国黄松林。基于LAI的研究表明,植被冠层光合能力在3年内(2001-2003年)基本恢复,这主要来自于林下未烧毁草地在灾后的快速生长;火烧迹地的NDVI和EVI在这3年内也呈现恢复的态势。可见,LAI、NDVI和EVI在火灾几年之后便难以有效地识别火烧迹地。然而,陆地表面水分指数(基于近红外和短波红外波段的遥感标准化指数,简称LSWI),能够有效地识别和追踪火烧迹地至今的整个过程(2000-2009年)。这一研究结果也使得采用其它具有近红外和短波红外波段的传感器研究森林火灾迹地恢复和干扰过程成为可能,其中包括Landsat 5 TM影像(可追溯至1984年)。更长时间序列的数据对于研究森林火灾灾后生态系统干扰和恢复过程、森林演替模拟以及碳循环具有重要的支撑作用,LSWI指标证明能够有效地刻画这一过程。     

草原生态系统生态补偿机制研究:中德案例研究比较(英文)

目前,草地生态系统退化成为全球关注的问题。生态补偿机制(PES)是为了草地生态系统的恢复/保护,采取补贴或支付费用的方式,改变使用者资源利用方式的制度安排。科学、合理的生态补偿制度需要全面地考虑可能出现的风险和挑战:如环境效益的滞后性,不可预见的监督、管理成本和社会经济目标(足额补偿标准、公平)的实现。本文的目标是通过中德两国生态补偿措施的对比(选取中国内蒙古锡林郭勒盟,德国勃兰登堡州为案例区域进行研究),为今后中德两国的生态补偿理论和实践提供依据。研究着重以下四个方面进行分析:中德两国生态补偿的实施框架,目标人群,实施效果评估等。研究结果表明,由于缺乏有效的激励机制,农户作为最基层的执行单位和实施者,其参与的主动性不够,中德两国生态补偿措施实施的成效有待提高。基于研究结果,提出了今后生态补偿项目设计中,中国应侧重于项目实施的监控和管理制度;而德国应在空间目标规划和具体管理措施和方式等方面进行完善。     

沙丘动力学数值模拟研究方法综述(Ⅱ):沙丘形成演变模拟

沙丘形成与发育过程强烈依赖于初始动力条件及地表特性。沙丘动力学数值模拟方法可以充分考虑其形成所依赖的这些初始条件,实现对沙丘场形成演变及沙丘间的相互作用过程和未来发展进行定量模拟和预测,是研究沙丘的一种及其有效途径。本文主要介绍了沙丘形成发育动力学数值模拟研究工作所采用的方法及所取得的主要成就。     

稀散金属化合物热力学性质的研究Ⅱ:HCl-In2(SO4)3-H2O体系

在HCl In2 (SO4) 3 H2 O体系中 ,溶液表观总离子强度恒定为I=0 2、0 4、0 6、0 8、1 0、1 5mol·kg-1,硫酸铟在溶液中的表观离子强度分数恒定为yB =0 0 0、0 1 0、0 2 0、0 3 0、0 5 0和 0 70条件下 ,应用经典的电动势方法测定无液体接界电池 (A)在 2 78 1 5～ 3 1 8 1 5K温度范围内的电动势 :Pt,H2 (1 0 1 3 2 5kPa) |HCl(mA) ,In2 (SO4) 3 (mB) ,H2 O|AgCl Ag (A)根据测得电池 (A)的电动势数据 ,考虑到该体系存在硫酸的二级解离 ,应用数学迭代方法确定平衡体系氢离子的浓度 ,进而确定了混合溶液中HCl的活度系数γA。结果表明 ,HCl的活度系数服从扩展的Harned规则。