检索结果-内蒙古大学图书馆

生态学报 2023年第12期43卷 4974-4983页

作者：叶晓丹刘世荣栾军伟王晖王一张宇马金豪国际竹藤中心竹藤资源与环境研究所国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102 国家林业和草原局森林生态与环境重点实验室中国林业科学院森林生态环境与自然保护研究所北京100091

混交造林能显著提高森林生产力和土壤碳储量。然而,不同树种丰富度和组成如何影响土壤中植物源碳保存和有机碳稳定性仍不清楚。以南亚热带不同树种组配的人工林生态系统为研究对象,采用角质-叶源和木栓质-根源生物标志物研究树种丰富度... 详细信息

混交造林能显著提高森林生产力和土壤碳储量。然而,不同树种丰富度和组成如何影响土壤中植物源碳保存和有机碳稳定性仍不清楚。以南亚热带不同树种组配的人工林生态系统为研究对象,采用角质-叶源和木栓质-根源生物标志物研究树种丰富度和组成变化对土壤中叶和根源碳保存和降解的影响,并量化了它们对土壤有机碳稳定性的贡献。结果表明,树种丰富度增加,木栓质含量显著增加,但对角质含量无显著影响。相比之下,不同树种组成显著影响角质含量,但对木栓质含量无显著影响。土壤pH和含水量主要影响角质含量,而土壤全氮和真菌/细菌丰度显著影响木栓质含量。角质和木栓质的降解参数ω-C_(16)/ΣC_(16)和ω-C_(18)/ΣC_(18)与树种丰富度和树种组成均无关,主要受土壤pH、铵态氮、碳氮比的显著影响。结构方程模型结果表明角质组分对土壤有机碳稳定性指标易氧化有机碳与总有机碳比值(EOC/SOC)具有直接正效应,而木栓质组分对EOC/SOC具有直接负效应。树种丰富度可以通过增加细根生物量和真菌/细菌丰度促进土壤中根源碳组分的保存,从而提高土壤有机碳稳定性。本研究结果为亚热带人工林选择合适树种组配来提高土壤碳固持功能提供了理论依据。

关键词：树种丰富度和组成土壤有机碳稳定性角质木栓质

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密集雷电引发大兴安岭群发雷击火过程及其影响因素

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林业科学 2022年第11期58卷 10-20页

作者：王明玉苑尚博李威李伟克宋佳军司莉青王亚惠赵凤君田晓瑞李笑笑舒立福中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所北京100091 国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 中国科学院电工研究所北京100190

【目的】分析引发雷击火各因素的数量化特征,明确密集型雷电过程中各影响因素对雷击火发生影响的机制。【方法】基于雷击火感知体系,对监测到的雷电指标、气象因子和雷击火发生指标进行系统分析,分析2022年春防期大兴安岭雷击火发生的... 详细信息

【目的】分析引发雷击火各因素的数量化特征,明确密集型雷电过程中各影响因素对雷击火发生影响的机制。【方法】基于雷击火感知体系,对监测到的雷电指标、气象因子和雷击火发生指标进行系统分析,分析2022年春防期大兴安岭雷击火发生的基本情况和密集型雷电过程对雷击火发生的影响,引发雷击火的闪电的数量化特征,以及雷电定位精度和雷击火潜伏期。【结果】2022年大兴安岭春防期共发生了22起雷击火,其中18起为密集型雷电过程引发。地闪和云闪在正负电流区间各有1个峰值,地闪的高频峰值在负电流区,云闪的高频峰值在正电流区。负地闪占地闪总数的82.82%,地闪在-8~-50 kA形成高频次区间,引发雷击火的数量最多,占负地闪数量的84.5%,占地闪总数的70%。在10~30 kA形成正地闪高频区间,占正地闪数量的74.2%,占地闪总数的12.7%,数量远低于负地闪区间。春防期引发雷击火的电流强度平均值为-22.72 kA,最强电流为-48.34kA,最弱电流为-8.70kA。引发雷击火的闪电发生时间相对集中,雷击火多由中午前后的地闪引燃。引发雷击火的密集型闪电发生前有快速升温,伴随空气湿度下降、风速增大的过程,日最高气温和引发雷击火的闪电发生时间基本一致,也是相对湿度最低、风速最高的时间段。春防期雷击火潜伏期从0.56 h至17.62 h。雷电探测定位精度为165~884 m,平均精度为394.5 m。有两起雷击火有雷击木定位坐标,定位精度达到165 m和170 m。【结论】密集型雷电过程引发群发雷击火占雷击火数量的多数,群发雷击火的发生由密集雷电过程耦合极端天气条件,在干旱和可燃物易燃的的条件下发生。雷电过程和降水过程不同步或降水偏少,前期有快速升温过程,密集型雷电过程伴随着气温下降,雷击火多发生在此天气转折期间。在雷击火的监测和预警过程中尤其要关注干旱条件下的密集雷电过程。

关键词：雷击火雷电全波形三维闪电定位系统电流强度气象

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基于VLF/LF三维闪电定位系统的大兴安岭闪电时空分布特征

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林业科学 2022年第11期58卷 21-30页

作者：李伟克舒立福苑尚博宋佳军李威司莉青赵凤君王亚惠王明玉中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所北京100091 国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 中国科学院电工研究所北京100190

【目的】分析大兴安岭闪电发生规律,为雷击火监测预警和防范扑救提供科学依据。【方法】基于大兴安岭2019—2021年VLF/LF三维闪电监测数据,分析大兴安岭闪电(云闪、地闪、负闪、正闪)数量、峰值电流强度、云闪高度以及时空分布规律。【... 详细信息

【目的】分析大兴安岭闪电发生规律,为雷击火监测预警和防范扑救提供科学依据。【方法】基于大兴安岭2019—2021年VLF/LF三维闪电监测数据,分析大兴安岭闪电(云闪、地闪、负闪、正闪)数量、峰值电流强度、云闪高度以及时空分布规律。【结果】1)2019—2021年,大兴安岭共探测到闪电710487次(其中,黑龙江大兴安岭321667次,内蒙古大兴安岭388820次),平均每年236829次。大兴安岭闪电以负地闪为主,其中云闪∶地闪比例和正闪∶负闪的比例均大致为1∶5。大兴安岭正、负闪峰值电流强度的范围分别为4.5~371kA和-501.7~-4.5kA,大多数闪电峰值电流强度的绝对值集中在4.5~50kA之间。大兴安岭平均云闪高度为4.72 km,其中88.09%的云闪高度在10 km以下;2)大兴安岭平均闪电日数为每年127天,闪电从4月末开始至10月中下旬结束,多发生于5—8月,其中7月是集中高发期。闪电发生单日呈单峰变化规律,10:00起闪电开始增多,12:00—17:00是高发时段,18:00后闪电数量逐渐减少,午夜至凌晨阶段闪电总量明显减少;3)大兴安岭闪电呈空间聚集性分布,整体看黑龙江大兴安岭闪电密度明显高于内蒙古大兴安岭。高密度闪电区主要集中在黑龙江大兴安岭的呼中、塔河、韩家园、新林、南瓮河自然保护区和加格达奇等地;4)低强度负地闪这类容易引发雷击火的闪电主要集中在黑龙江大兴安岭的西林吉和图强南部,塔河大部及呼中北部,南瓮河自然保护区以及内蒙古大兴安岭的满归北部和汗马、金河等小部分地区。【结论】大兴安岭闪电发生具有明显的时空异质性,基于闪电发生规律和易引发火灾的特定类型闪电开展针对性的监测预警和提前部署,是防范重大雷击火灾发生的有效手段。

关键词：大兴安岭三维闪电定位系统云闪和地闪正闪和负闪时空分布雷击火

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基于机器学习算法的华中天然林土壤有机碳特征与关键影响因子

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林业科学 2024年第3期60卷 65-77页

作者：沈琛琛肖文发朱建华曾立雄陈吉臻黄志霖中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

【目的】比较4种机器学习算法在模拟华中地区3种典型天然林土壤有机碳含量上的表现,筛选最优模型算法,明确影响该地区天然混交林土壤有机碳富集与空间分布的关键气候环境因子,为森林土壤有机碳分布格局研究提供技术参考。【方法】以华... 详细信息

【目的】比较4种机器学习算法在模拟华中地区3种典型天然林土壤有机碳含量上的表现,筛选最优模型算法,明确影响该地区天然混交林土壤有机碳富集与空间分布的关键气候环境因子,为森林土壤有机碳分布格局研究提供技术参考。【方法】以华中地区3种典型天然林(常绿针叶混交林、落叶阔叶混交林和常绿阔叶混交林)为研究对象,引入4种机器学习算法(支持向量机、人工神经网络中的多层感知器、随机森林和分位数回归森林),模拟0~60 cm土层土壤有机碳含量,比较模型解释量及表现稳定性,筛选最优模型算法。【结果】4种机器学习算法均能成功模拟天然林0~60 cm土层土壤有机碳含量,多层感知器、随机森林、分位数回归森林模拟结果明显优于支持向量机,其中随机森林模型表现最稳定,决定系数最高达0.620。母质、土壤密度、孔隙度、地理位置、海拔、植被和水分亏损情况等共同影响华中地区天然林0~60 cm土层土壤有机碳含量,但显著影响表层(0~20 cm)、中层(20~40 cm)与深层(40~60 cm)土壤有机碳含量的因子并不一致且影响机制不同。在0~20 cm土层,显著影响因子最复杂,除土壤密度以外,土壤孔隙度、地形、植被和气候均产生显著影响(P<0.05);在20~40 cm土层,土壤密度和地理位置依然有显著影响(P<0.05),各因子影响呈现复杂性和过渡性;在40~60 cm土层,成土母质是最重要的影响因子,其次为土壤密度和水分亏损指数,植被的影响下降(P<0.05)。从地理分布上看,0~20 cm表层土壤有机碳含量东南高、西北低,中层和深层土壤有机碳含量表现为西部较高、东部稍低;海拔较高的南部山区土壤有机碳含量更高。蒸发强烈或供给森林的水分不足会限制各层土壤有机碳富集。森林土壤有机碳含量随土层加深显著下降,常绿针叶混交林土壤有机碳含量在各土层均最高,落叶阔叶混交林居中,常绿阔叶混交林最低。【结论】华中地区天然林土壤有机碳含量分布呈现明显差异,常绿针叶混交林土壤有机碳贡献最大,成土母质和土壤物理属性对土壤有机碳富集与分布起决定性作用;适宜天然林生长的地理立地条件和气候环境,共同造就该地区天然林土壤有机碳富集。在营林和管理时可加大本地树种混交比重,提升森林土壤碳汇功能。

关键词：森林土壤有机碳空间分布天然林机器学习华中地区

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华北落叶松人工林地表处理措施对当年幼苗密度的影响

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林业科学 2021年第3期57卷 18-28页

作者：佘萍曹兵王彦辉余治家王正安马杰贾宝光宁夏农林科学院固原分院固原756000 宁夏大学农学院银川750021 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091

【目的】研究华北落叶松人工林天然更新的主要限制因素,探索寻找促进天然更新的实用技术,为改善华北落叶松林天然更新和林分结构提供技术支撑。【方法】在宁夏六盘山选择5个试验点,每个试验点按林冠郁闭度不同选择华北落叶松人工林5类生... 详细信息

【目的】研究华北落叶松人工林天然更新的主要限制因素,探索寻找促进天然更新的实用技术,为改善华北落叶松林天然更新和林分结构提供技术支撑。【方法】在宁夏六盘山选择5个试验点,每个试验点按林冠郁闭度不同选择华北落叶松人工林5类生境(近熟林的林冠下、林隙、林中空地、林缘和退耕幼龄林地),每类生境各设1块12 m×20 m样地,2018年10月中旬在每块样地设置割草、除落、开沟、挖穴和对照5种处理,采用完全随机区组设计,每个区组平行于等高线排列,地表处理后撒播华北落叶松种子(100粒·m^(-2))。整个试验共设置25块样地,每块样地5种处理,每种处理3次重复。在近熟林林冠下和退耕幼龄林生境设置防止鸟鼠采食种子的尼龙网覆盖和不覆盖2种措施。2019年6月计数存活幼苗,并进行统计分析。【结果】不覆网时,退耕幼龄林、林缘、林隙、林冠下和林中空地5类生境的幼苗密度均值依次为2.7、1.8、1.4、1.3和0.8株·m^(-2);开沟、挖穴、清枯、割草和对照5种处理幼苗密度均值依次为2.1、1.9、1.8、1.3和1.1株·m^(-2);每类生境的5种处理之间,最高的平均幼苗密度依次为林缘样地开沟4.1株·m^(-2)、退耕幼龄林样地割草3.6株·m^(-2)、林隙样地开沟2.4株·m^(-2)、林冠下样地挖穴2.1株·m^(-2)、林中空地挖穴1.3株·m^(-2)。林地覆网能极显著提高所有处理的幼苗密度。近熟林内林冠下样地的幼苗密度均值提高幅度依次为清除枯落物2.3株·m^(-2)、开沟1.0株·m^(-2)、对照0.5株·m^(-2)、挖穴0.5株·m^(-2)、割草0.5株·m^(-2),即可提高0.5~2.3株·m^(-2);退耕幼林样地的幼苗密度均值提高幅度依次为清枯2.3株·m^(-2)、开沟1.7株·m^(-2)、挖穴1.3株·m^(-2)、割草0.6株·m^(-2)、对照0.3株·m^(-2),即可提高0.3~2.3株·m^(-2),与近熟林内林冠下样地基本一致。【结论】限制华北落叶松人工林天然更新的主要因素包括动物采食种子、过厚枯落物层阻碍幼苗根系进入土壤、病虫危害、杂草竞争和过密林冠遮荫等;建议采取的最佳复合措施为:通过间伐形成或选择业已存在的中等郁闭生境(如未郁闭幼龄林、林缘、林隙等),在林地部分区域全部清除枯落物或大面积开沟,下种后覆盖防止动物取食种子的尼龙网,这样可大幅提高林下幼苗密度。

关键词：六盘山华北落叶松天然更新地表处理幼苗密度

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树种多样性和土壤微生物多样性对人工林生产力的影响

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生态学报 2023年第12期43卷 4984-4994页

作者：李茜王晖栾军伟高丙王一刘世荣国际竹藤中心竹藤资源与环境研究所国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102 国家林业和草原局森林生态与环境重点实验室中国林业科学院森林生态环境与自然保护研究所北京100091

林分生产力通常会随着树种多样性增加而增加,但不同营养级生物多样性以及树种和土壤微生物多样性之间的相互作用如何影响生产力目前尚不清楚。以亚热带不同丰富度和树种组成的人工林为研究对象,从物种、功能性状、遗传三个维度的树种多... 详细信息

林分生产力通常会随着树种多样性增加而增加,但不同营养级生物多样性以及树种和土壤微生物多样性之间的相互作用如何影响生产力目前尚不清楚。以亚热带不同丰富度和树种组成的人工林为研究对象,从物种、功能性状、遗传三个维度的树种多样性以及土壤真菌和细菌系统发育多样性,探究了中国亚热带人工林树种多样性和土壤微生物多样性对林分生产力的影响。研究发现,林分生产力随树种功能多样性(FD)(P<0.001)、比叶面积群落加权均值(CWM-SLA)(P<0.01)、树种系统发育多样性(PD)(P<0.05)和土壤真菌多样性(PDF)(P<0.01)的增加而显著增加,分别解释了林分生产力总变异的12.86%、6.80%、3.67%和3.08%。FD和CWM-SLA可分别通过增加土壤真菌、细菌多样性而间接提高林分生产力。研究结果表明多营养级生物多样性是维持高水平林分生产力的基础,树种多样性和土壤微生物多样性之间的自上而下的级联效应在调节生态系统生产力方面发挥着重要作用。

关键词：人工林树种多样性土壤微生物多样性生产力

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大兴安岭1980—2021年雷击火时空分布特征

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林业科学 2023年第10期59卷 22-31页

作者：李威舒立福王明玉李伟克苑尚博司莉青赵凤君宋佳军王亚惠中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所北京100091 国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 中国科学院电工研究所北京100190

【目的】分析1980—2021年大兴安岭雷击火发生历史,了解该地区雷击火的时空分布规律以及42年间的动态变化,为雷击火防控提供科学依据。【方法】基于1980—2021年大兴安岭雷击火统计资料、研究区行政区划、DEM数字高程模型,计算得到研究... 详细信息

【目的】分析1980—2021年大兴安岭雷击火发生历史,了解该地区雷击火的时空分布规律以及42年间的动态变化,为雷击火防控提供科学依据。【方法】基于1980—2021年大兴安岭雷击火统计资料、研究区行政区划、DEM数字高程模型,计算得到研究区的海拔、坡向和坡度分布图及对应面积,结合研究区划图,分析雷击火的空间分布特征与动态变化趋势。【结果】1)在1980—2021年间,大兴安岭地区共发生雷击火1651起,过火总面积473088.8 hm2。89.4%的雷击火过火面积在100 hm2以内。2000—2021年雷击火数量约为1980—1999年的3.5倍。95.9%的雷击火发生在5—8月,52%的雷击火发生在13:00—17:00,雷击火数量在6月15日春季防火期结束的几天内迅速增加。经度上,雷击火集中在121.2°E和122.5°E 2个中心附近;纬度上,80%的雷击火集中于51°N—53.5°N之间。不同行政区划的雷击火密度和雷击火面积比差异显著,总体上黑龙江全面高于内蒙古。雷击火集中于坡度4°~12°,占总数48.9%;坡度大于4°时,雷击火数量出现随坡度升高而减少的趋势。海拔范围600~800 m内的雷击火最多,占总数33.2%;只有1.3%的雷击火发生在海拔1200 m以上地区。西南坡雷击火最多,为219起(13.9%);西北坡雷击火最少,为177起(11.2%)。2)有关因子与雷击火数量的Pearson相关分析表明,雷击火数量与经度(R=–0.155,P≤0.001)、坡度(R=–0.523,P≤0.001)存在极显著负相关,与对应海拔面积(R=0.336,P≤0.001)、林业局面积(R=0.559,P≤0.001)存在极显著正相关,与对应坡度面积(R=0.734,P≤0.05)存在显著正相关,与纬度、海拔、对应坡向面积不存在显著相关。3)雷击火活跃日数在1980—1985年最少(35±16.1)天,1986—1997年开始上升(77.3±58.5)天,1998—2011年达到高峰(112.1±47.9)天,2012—2021年出现回落(68.1±33.2)天。以5年为间隔将1980—2021年划为8个时期后,第3~7个5年时期中的雷击火第一次高峰日存在逐渐前移的现象。【结论】大兴安岭的雷击火数量从2000年开始出现明显上升,一年中6月最多而8月最少,一天中以13:00—16:00最多而23:00—5:00最少;雷击火在空间上的分布有聚集趋势,除坡向外,其他空间类型基本符合面积越大,雷击火数量越多的规律。雷击火在不同坡向分布的差异明显,主要表现为南较北多,东较西多;在1980—2021年间的4个时期(1980—1985、1986—1997、1998—2011、2012—2021年)雷击火活跃日呈“平缓—上升—高峰—回落”的动态变化。雷击火第一次峰值日在年尺度上无明显规律,但在5年尺度上从第3~7个5年期间累积提前了24天。

关键词：大兴安岭雷击火时空分布动态特征

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马尾松幼苗光合产物的运输与分配特征

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林业科学 2019年第7期55卷 27-34页

作者：邓秀秀肖文发曾立雄雷蕾施征中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

【目的】解析光合产物在马尾松幼苗植株中的运输和分配规律,揭示马尾松生产力形成过程,为探讨不同环境干扰下马尾松光合产物分配过程的变化提供参考依据。【方法】采用 13 C同位素脉冲标记法,对1.5年生马尾松幼苗进行标记,标记结束后第0... 详细信息

【目的】解析光合产物在马尾松幼苗植株中的运输和分配规律,揭示马尾松生产力形成过程,为探讨不同环境干扰下马尾松光合产物分配过程的变化提供参考依据。【方法】采用 13 C同位素脉冲标记法,对1.5年生马尾松幼苗进行标记,标记结束后第0、2、5、17、24、72、120、168、216和 360 h ,按不同部位对马尾松幼苗进行全收获取样,测定 13 C含量,以监测近期合成的光合产物在马尾松幼苗中的运输和分配规律,同时测定光合产物全碳、非结构性碳水化合物(NSC)在各个器官的积累量。【结果】1)标记的光合产物在针叶中合成后,向各库器官的运输量随着时间延长由多逐渐减少,具体表现为标记结束后0~24 h内最多,24~216 h逐渐减少,216 h之后运输完成,且59%以上标记的光合产物在0~24 h内运输到各库器官。2)光合产物运输趋于稳定后,在各器官的分配大小依次为1年生叶>当年生叶>根>茎干>1年生枝>当年生枝,与生物量的分配大小一致,但与库活力大小不同,其库活力依次为当年生叶>当年生枝>1年生叶>根>1年生枝>茎干。3)各器官全碳和NSC积累量的分配与近期合成光合产物的分配大小一致,依次为1年生叶>当年生叶>根>茎干>1年生枝>当年生枝。【结论】马尾松幼苗光合产物运输速率大于0.1 m ·h -1 ,59%以上标记的光合产物在合成后的0~ 24 h 内完成向各个库器官输出。新合成的光合产物在各器官中的积累量表现为功能器官(叶和根)居多,这一分配规律有利于马尾松幼苗阶段的生长。

关键词：光合产物运输光合产物分配光合产物的积累 13 C脉冲标记马尾松

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三峡库区低山丘陵区多尺度景观指数响应及适宜粒度

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生态学报 2022年第11期42卷 4703-4717页

作者：华琳黄志霖马良黄嘉元周高峪中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 秭归县林业局宜昌443631

景观格局具有典型的空间异质性和尺度依赖性。在对景观格局进行分析研究时需跨越多个尺度,空间粒度大小在尺度聚合分析中至关重要。三峡库区低山丘陵区斑块破碎、景观格复杂性显著、景观格局特征及尺度变异规律仍待明确,本文以三峡库区... 详细信息

景观格局具有典型的空间异质性和尺度依赖性。在对景观格局进行分析研究时需跨越多个尺度,空间粒度大小在尺度聚合分析中至关重要。三峡库区低山丘陵区斑块破碎、景观格复杂性显著、景观格局特征及尺度变异规律仍待明确,本文以三峡库区秭归县为研究区,设定1-400m内23个粒度梯度水平,定量评估县域、乡镇以及小流域不同幅度上的景观格局指数以及拟合函数,探讨多空间幅度景观格局指数随粒度大小的变化特征。基于景观指数的粒度效应特征和拟合函数的曲线特征(最大曲率点、极值点),明确适宜不同幅度的山地景观格局指数研究的粒度阈值,以揭示库区低山丘陵区景观结构的复杂性和变异性。结果表明:不同景观指数对空间粒度变化和空间幅度变化的响应存在差异,不同景观指数的空间粒度响应主要呈现增加、降低、波动和无明显规律变化的趋势,其中斑块密度、最大斑块面积等指数对斑块形状和大小的变化敏感,而多样性指数的粒度变化敏感度较低;部分指数如斑块密度、边缘密度、周长面积分维数等对空间幅度的变化并不敏感,而最大斑块面积、景观形状指数、散布与并列指数、分离度等指数对空间幅度的变化敏感,适合进行不同幅度适宜粒度阈值的推定;边缘密度、平均斑块大小、景观形状指数、蔓延度、相似邻接比例等多个景观指数可高度拟合曲线函数,通过拟合函数的曲线特征分析确定景观指数的变化转折点,降低人工判断的差异性;基于251个小流域、12个乡镇和秭归县的6072幅栅格数据的各景观指数变化趋势和变化转折点,综合各景观指数的转折变化点,得出小流域、乡镇、秭归县景观格局分析的第一尺度粒度阈值分别为3m、4m、7m,第二尺度粒度阈值分别为50m、100m、100m,空间幅度越小则景观格局分析所需要的适宜粒度越小。

关键词：景观格局景观指数尺度阈值

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叶片微观结构变化对其颗粒物滞纳能力的影响

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环境科学 2020年第7期41卷 3136-3147页

作者：魏文俊王兵牛香中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 辽宁省林业科学研究院沈阳110032 江西大岗山森林生态系统国家野外科学观测研究站新余338033

叶片作为植物滞留大气颗粒物最主要的载体,其表面微观结构特征和粗糙度的差异是颗粒物滞纳能力的重要决定因素.叶片微观结构会随着生长(内部因素)以及环境污染强度(外部因素)发生变化,然而现有的粉尘喷洒模拟实验,一般持续时间较短,而... 详细信息

叶片作为植物滞留大气颗粒物最主要的载体,其表面微观结构特征和粗糙度的差异是颗粒物滞纳能力的重要决定因素.叶片微观结构会随着生长(内部因素)以及环境污染强度(外部因素)发生变化,然而现有的粉尘喷洒模拟实验,一般持续时间较短,而微观结构变化响应具有明显的滞后性,其结果无法客观反映由内外因素作用引起的微观结构变化对颗粒物滞纳能力的影响.本研究利用新叶和老叶研究叶片生长,并选择自然状态下不同污染源条件研究污染强度,分析叶片表面微观结构的变化及其对颗粒物滞纳能力的影响.研究得到3种常绿树种(矮紫杉Taxus cuspidata var.、侧柏Platycladus orientalis和油松Pinus tabuliformis)的老叶滞纳TSP、 PM10、 PM2.5和PM1量均高于新叶,随着叶片的生长其颗粒物滞纳量在增大,且新叶与老叶对不同粒径颗粒物的滞纳量间均存在极显著的差异.生长中叶片粗糙度Rq值的增大是老叶颗粒物滞纳能力增大的主要原因. 5个树种(侧柏、油松、国槐Sophora japonica、毛白杨Populus tomentosa和银杏Ginkgo biloba)TSP和PM10滞纳量为重度污染区高于相对清洁区.而PM2.5和PM1滞纳量则是油松、银杏和侧柏为重度污染区高于相对清洁区,国槐和毛白杨为相对清洁区高于重度污染区.不同污染强度区域间叶片TSP、PM10和PM2.5滞纳量存在着极显著的差异,PM1滞纳量也存在着差异.主要归因于与相对清洁区相比,重度污染区叶片的气孔指数降低,蜡质层退化,表面纹理和细胞边界更加不规则,绒毛变长,变硬,叶片微观结构的这些变化使得重度污染区叶片粗糙度Rq值高于相对清洁区,且叶片背面的增加较正面更明显.研究结果将为深入揭示叶片颗粒物滞纳能力的驱动因素,以及提出更科学地提升净化颗粒物功能的城市森林管理措施提供数据支持.

关键词：叶片表面微观结构粗糙度颗粒物滞纳能力新老叶污染强度

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