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基于火模拟的森林火灾风险定量评估——以中国林业科学研究院亚热带林业实验中心为例

北京林业大学学报 2022年第9期44卷 83-90页

作者：宗学政田晓瑞马帅刘畅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保护学重点实验室北京100091 中国林业科学研究院资源管理处北京100091

【目的】森林火灾风险评估是利用定量或定性的方法综合考虑一个区域的火发生可能性及对环境造成的潜在影响,识别区域内的高火灾风险区是开展科学林火管理的基础。本研究基于森林燃烧概率、潜在火行为和暴露性综合评估一个区域的森林火... 详细信息

【目的】森林火灾风险评估是利用定量或定性的方法综合考虑一个区域的火发生可能性及对环境造成的潜在影响,识别区域内的高火灾风险区是开展科学林火管理的基础。本研究基于森林燃烧概率、潜在火行为和暴露性综合评估一个区域的森林火灾风险,为林火管理部门开展林火管理和可燃物处理提供指导。【方法】利用燃烧概率模型(Burn-P3)在景观尺度上模拟亚热带林业实验中心所属林区的燃烧概率、潜在火强度、蔓延速度及火发生类型。根据火对周围城镇和水源的潜在环境和安全问题计算火灾暴露性。综合这些指标利用层次分析方法定量评估森林火灾风险,分析火灾风险的空间特征和不同类型植被的燃烧性差异。【结果】火模拟结果表明:研究区的平均燃烧概率为0.0401,燃烧概率高和很高的区域分别占研究区的5.3%和2.3%。火烧以地表火和间歇性树冠火为主,平均火强度及蔓延速度分别为2043.6 kW/m2和2.5 m/min。火行为指数高和很高的区域分别占17.3%和6.2%。针阔混交林的燃烧概率和潜在火行为指数最高,阔叶林的燃烧概率及潜在火行为指数最低,但其暴露性指数最高。火灾风险综合评估结果表明,风险高和很高的区域分别占19.7%和6.5%,针阔混交林的火灾风险指数高于其他植被类型。【结论】研究区内大部分区域的燃烧概率较低,但潜在火行为指数较高。城镇和水源附近森林的火灾风险等级高,是林火管理的重点区域。部分针叶林和针阔混交林存在发生稳进树冠火的可能,可以通过可燃物处理措施来减少可燃物梯及地表易燃可燃物,降低火灾风险。

关键词：林火燃烧概率火行为风险评估火模拟

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氮添加和凋落物处理对华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解的影响

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植物生态学报 2023年第5期47卷 629-643页

作者：仲琦李曾燕马炜况雨潇邱岭军黎蕴洁涂利华四川农业大学林学院长江上游森林资源保育与生态安全国家林业和草原局重点实验室成都611130 华东师范大学生态与环境科学学院上海200241

为探究氮(N)沉降和凋落物输入量改变对凋落叶分解的影响,该研究于2014年6月至2019年6月,以华西雨屏区处于N饱和状态的常绿阔叶林为研究对象,设置N添加和凋落物处理双因素实验,其中N添加处理分别为对照(CK,0 kg·hm^(-2)·a^(-1)... 详细信息

为探究氮(N)沉降和凋落物输入量改变对凋落叶分解的影响,该研究于2014年6月至2019年6月,以华西雨屏区处于N饱和状态的常绿阔叶林为研究对象,设置N添加和凋落物处理双因素实验,其中N添加处理分别为对照(CK,0 kg·hm^(-2)·a^(-1))、低N(LN,50kg·hm^(-2)·a^(-1))和高N(HN,150kg·hm^(-2)·a^(-1)),凋落物处理分别为凋落物输入量不变(L0,不改变凋落物输入),减少(L-,减少50%)以及增加(L+,增加50%)。结果表明:6年N添加处理对该森林生态系统地上凋落物产量影响不显著;N添加处理显著抑制凋落叶分解,且N添加量越高,凋落叶分解抑制作用越强;N添加显著降低分解后期凋落叶中锰(Mn)的残留率,促进Mn的释放;凋落物输入量的增减处理未显著改变凋落叶分解速率,而凋落物增减处理升高了凋落叶中Mn的残留率,减缓Mn的释放;N添加和凋落物处理交互作用不显著。该研究表明亚热带N饱和常绿阔叶林凋落叶分解受N沉降的直接影响显著,凋落物处理主要影响凋落物分解过程中Mn的含量,并且凋落物Mn含量在凋落物分解响应N输入的过程中可能起着关键作用。

关键词：氮沉降凋落物处理凋落叶分解养分残留率亚热带常绿阔叶林

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基于GF-2的乔木生物量估测模型研究

基于GF-2的乔木生物量估测模型研究

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首届“大江大河流域生态环境保护与修复”学术研讨会

作者：丁志丹孙玉军孙钊北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点开放性实验室北京100083

以福建省将乐林场为研究区,使用野外实测样地数据,结合福建省二类调查数据,获取了共192个样地的生物量数据,其中杉木纯林112个,马尾松纯林80个.对覆盖研究区的2景GF-2影像进行预处理,提取光谱信息、植被指数、纹理特征及地形因子,筛选...

以福建省将乐林场为研究区,使用野外实测样地数据,结合福建省二类调查数据,获取了共192个样地的生物量数据,其中杉木纯林112个,马尾松纯林80个.对覆盖研究区的2景GF-2影像进行预处理,提取光谱信息、植被指数、纹理特征及地形因子,筛选与样地生物量相关性较高的因子作为建模的自变量,采用支持向量机、随机森林及多元逐步回归3种方法分别建立了杉木和马尾松生物量模型.结果表明：支持向量机、随机森林模型拟合效果均比多元逐步回归模型好,其中随机森林模型决定系数R2最高,2种样地的R2分别为0.65和0.72,估计精度也最高,分别为65.28％和76.82％;杉木样地3种模型的均方根误差分别为64.27、48.16和77.03,马尾松样地3种模型的均方根误差分别为54.79、48.18和65.63,其中随机森林模型的最低.在3种模型中,随机森林模型为乔木生物量的最优模型.

关键词：

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中国亚热带⁃暖温带过渡区锐齿栎林净生态系统碳交换特征

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生态学报 2020年第17期40卷 5980-5991页

作者：牛晓栋孙鹏森刘晓静栾军伟刘世荣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 河南宝天曼国家级自然保护区管理局南阳474350 国际竹藤中心竹藤资源与环境研究所北京100102

在2017年1月1日-2017年12月31日期间,采用涡度相关法对位于亚热带⁃暖温带气候过渡区的河南宝天曼国家级自然保护区的65年生锐齿栎(Quercus aliena)天然次生林的碳通量进行了连续观测。结果表明:在观测期间,该森林生态系统在生长季5-10... 详细信息

在2017年1月1日-2017年12月31日期间,采用涡度相关法对位于亚热带⁃暖温带气候过渡区的河南宝天曼国家级自然保护区的65年生锐齿栎(Quercus aliena)天然次生林的碳通量进行了连续观测。结果表明:在观测期间,该森林生态系统在生长季5-10月份为碳汇,非生长季各月为碳源,净碳吸收量与释放量分别在7月和4月达到最大。净生态系统生产力为569.4 g C m-2a-1,生态系统呼吸为529.9 g C m-2a-1,总生态系统生产力为1099.3 g C m-2a-1。30min尺度上夜间净生态系统碳交换量与5cm深度土壤温度的关系可用指数方程表示(R2=0.21,P<0.001),其温度敏感性系数(Temperature sensitivity coefficient,Q10)为2.2。如果排除夜间通量观测的误差,处在海拔较高地区的夜间低温和非生长季的低温抑制了生态系统呼吸排放,可能导致全年生态系统呼吸量较低。在生长季5-10月份,各月的白天净生态系统碳交换量对光合有效辐射的响应符合直角双曲线模型,初始光能利用效率、平均最大光合速率和白天平均生态系统呼吸强度呈明显的季节变化,范围分别是0.06-0.12μmol CO2μmol-1 photon、0.44-1.47mg CO2m-2s-1和0.07-0.19 mg CO2m-2s-1。夏季7、8月份,较高的饱和水汽压差对白天锐齿栎林的碳吸收有明显的抑制作用;生长季末期9月份较高的土壤含水量对白天锐齿栎林的碳吸收也产生了抑制作用,表明生长末期降水过多影响森林的碳吸收。

关键词：气候过渡带锐齿栎 CO2通量饱和水汽压差

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铝对马尾松菌根化幼苗抗逆生理和根尖细胞超微结构的影响

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林业科学研究 2024年第1期37卷 21-30页

作者：刘海燕李快芬陈后英丁贵杰贵州大学贵州省森林资源与环境研究中心/贵州省高原山地林木培育重点实验室/林学院贵州贵阳550025 贵州省植物园贵州贵阳550004 贵州省国有龙里林场贵州黔南558000 国家林业和草原局西南喀斯特山地生物多样性保护重点实验室贵州贵阳550004

[目的]不同Al^(3+)水平下,研究马尾松菌根/非菌根幼苗的生理、根尖细胞超微结构的变化以及Al的亚细胞分布,分析菌根化苗木对铝的响应及其耐铝性,为外生菌根真菌提高寄主植物耐铝性和育苗造林应用提供理论依据。[方法]以半年生菌根和非... 详细信息

[目的]不同Al^(3+)水平下,研究马尾松菌根/非菌根幼苗的生理、根尖细胞超微结构的变化以及Al的亚细胞分布,分析菌根化苗木对铝的响应及其耐铝性,为外生菌根真菌提高寄主植物耐铝性和育苗造林应用提供理论依据。[方法]以半年生菌根和非菌根马尾松苗为材料,采用砂培盆栽浇铝法,分别设置0、0.2、0.4、0.8mmol·L^(-1) Al^(3+)(AlCl_(3))处理,分析其根系抗氧化酶活性和MDA含量等生理指标变化,Al的亚细胞分布,通过组织染色观察根尖ROS和MDA分布,并观察根尖超微结构变化。[结果](1)随外源[Al^(3+)]的升高,马尾松菌根/非菌根苗根系SOD、CAT、POD活性和MDA含量均呈总体上升趋势,在高铝(0.8 mmol·L^(-1))水平时,抗氧化酶活性和MDA含量最大,且非菌根苗受到铝的影响程度更大;(2)随外源[Al^(3+)]的升高,马尾松根尖吸收的铝含量显著增加,且菌根苗吸收的铝含量显著高于非菌根苗;(3)从细胞超微结构和Al的亚细胞分布看,大量Al^(3+)首先与细胞壁结合,细胞内的Al^(3+)与生物膜强烈结合,使细胞器物质向外渗漏作用加强,干扰细胞核和线粒体等的各种调节过程。而由于菌根对铝的吸附作用,降低了侵入细胞内的铝离子含量,保护亚细胞器结构的同时也维持了细胞的基本功能,从而缓解铝毒性。[结论]铝处理使马尾松根系抗氧化酶活性和MDA含量增加,0.4 mmol·L^(-1)以上的铝浓度产生明显铝毒害症状。而菌根可以通过吸收更多的铝降低铝毒害,并提高植物耐铝能力,这很可能是马尾松菌根苗的一个重要外部抗性机制。

关键词：菌根马尾松耐铝性抗氧化酶细胞超微结构亚细胞分布

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基于激光雷达技术估算钱江源国家公园森林的地上生物量

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北京林业大学学报 2022年第10期44卷 77-84页

作者：米湘成余建平王宁宁荚文任海保陈磊庞勇马克平中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室浙江钱江源森林生物多样性国家野外科学观测研究站北京100093 钱江源国家公园管理局浙江开化324300 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091

【目的】采用激光雷达结合地面调查的方法,拟合并预测钱江源国家公园森林的地上生物量,为国家公园森林生态系统保护和动物生境质量评估提供基础数据。【方法】采用冠层结构指数量化亚热带常绿阔叶林的冠层高度和垂直复杂度,并结合地面... 详细信息

【目的】采用激光雷达结合地面调查的方法,拟合并预测钱江源国家公园森林的地上生物量,为国家公园森林生态系统保护和动物生境质量评估提供基础数据。【方法】采用冠层结构指数量化亚热带常绿阔叶林的冠层高度和垂直复杂度,并结合地面调查数据和地形数据,用模型拟合和预测钱江源国家公园的地上生物量。【结果】冠层结构指数中,与地上生物量的相关程度从大到小依次为冠层平均高度、冠层垂直复杂度、冠层最大高度。钱江源国家公园生物量分布主要在27.24~210.31 Mg/hm^(2)(0.05~0.95分位数),平均为111.21 Mg/hm^(2),总的生物量约为2.57×10^(6) Mg。【结论】结合冠层指数和地形变量能较好地模拟和预测钱江源国家公园地上生物量。钱江源国家公园有大面积低海拔集中分布的常绿阔叶林,冠层平均高度和冠层垂直复杂度都比较大,地上生物量高;同时,也有大面积人工林和次生林,这些人工林和次生林主要分布在国家公园成立后才开始保护的两个片区,冠层平均高度和冠层垂直复杂度小,地上生物量较低,有待进一步恢复。

关键词：地上生物量遥感激光雷达冠层结构指数常绿阔叶林钱江源国家公园

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安徽淮北中湖湿地公园湖心岛景观规划设计

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世界林业研究 2023年第2期36卷 I0001-I0001页

作者：刘晓波付尧尹晶萍彭睿国家林业和草原局产业发展规划院北京林业大学森林资源与环境管理国家林业和草原局重点实验室

设计说明项目区位于安徽淮北市东南部中湖湿地公园内,面积159 482 m^(2)。本设计根据淮北市资源城市的特点,因地制宜,尽量减少人工干扰,进行不同的绿化配置,促进原生植物的生长与保护。中湖岛西窄东宽、近椭圆形,水域为采煤塌陷区。项... 详细信息

设计说明项目区位于安徽淮北市东南部中湖湿地公园内,面积159 482 m^(2)。本设计根据淮北市资源城市的特点,因地制宜,尽量减少人工干扰,进行不同的绿化配置,促进原生植物的生长与保护。中湖岛西窄东宽、近椭圆形,水域为采煤塌陷区。项目设计灵感源于环碳圆形造型,不规则桥梁隐喻链接原子的共价键。岛屿不做大体量建设,以乡土树种为主要栽植对象,以碳中和为主题,融市民休闲娱乐、低碳科普、滨水休憩于一体。

关键词：湿地公园景观规划设计绿化配置原生植物滨水设计说明人工干扰湖心岛

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武汉市环城林带森林碳储量及其动态变化

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水土保持研究 2021年第2期28卷 54-59,66页

作者：陈科屹刘润华张博何友均谢和生中国林业科学研究院林业科技信息研究所北京100091 武汉市林业调查规划设计院有限公司武汉430000 北京林业大学森林资源和环境管理国家林业局重点实验室北京100083

为了促进城市森林固碳增汇,提升城市森林生态系统功能和价值,基于武汉市环城林带2008年和2018年的两期森林资源二类调查数据,采用生物量连续转化因子法和含碳系数法,对环城林带的森林碳储量和碳密度进行了估算,对比分析了10 a间的动态... 详细信息

为了促进城市森林固碳增汇,提升城市森林生态系统功能和价值,基于武汉市环城林带2008年和2018年的两期森林资源二类调查数据,采用生物量连续转化因子法和含碳系数法,对环城林带的森林碳储量和碳密度进行了估算,对比分析了10 a间的动态变化。结果表明:(1)10 a间环城林带森林碳储量和碳密度增幅明显,分别由64692.4133 t和27.3897 t/hm^(2)增长到119789.9613 t和47.2434 t/hm^(2)。到2018年,环城林带森林碳储量理论价值约为987.85万元;(2)到2018年,森林碳储量最多的区域为江夏区段,但各区段之间的碳储量差异在缩小。森林碳密度最大的区段已由东西湖区段转变为蔡甸区段;(3)森林碳储量呈现出向少数几个群落类型聚集的趋势,到2018年樟树林已成为环城林带碳储量最多的群落类型;(4)近、成熟林的碳储量和碳密度增幅明显,但是幼龄林依然是环城林带森林碳储量的绝对主体。综上,武汉市环城林带森林碳储量具有较大的增汇潜能,但需要及时开展森林精准抚育,以确保增汇潜能的有效释放并促进碳储量结构平衡。

关键词：碳储量碳密度生物量扩展因子环城林带

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云冷杉针阔混交林单木枝下高和冠幅模型构建

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森林与环境学报 2022年第3期42卷 289-296页

作者：李应涛刘时良孙海龙王卫霞向玮北京林业大学森林资源和环境管理国家林草局重点实验室北京100083 广西林业勘测设计院广西南宁530011 吉林省汪清林业局吉林延吉133200 新疆农业大学林学与风景园林学院新疆乌鲁木齐830052

以吉林省汪清县金沟岭林场云冷杉针阔混交林为研究对象,基于研究区内均匀分布的98块样地的2487株单木数据,按7:3的比例随机抽样分别用于建模和检验。对林内云杉、冷杉、红松、中生阔叶树种组和慢生阔叶树种组这5个树种(组)的单木枝下高... 详细信息

以吉林省汪清县金沟岭林场云冷杉针阔混交林为研究对象,基于研究区内均匀分布的98块样地的2487株单木数据,按7:3的比例随机抽样分别用于建模和检验。对林内云杉、冷杉、红松、中生阔叶树种组和慢生阔叶树种组这5个树种(组)的单木枝下高和冠幅模型分别采用最小二乘法估计、极大似然估计和似不相关回归估计3种参数估计方法进行建模,筛选效果最佳的为最终模型,并分析模拟了树木大小、竞争、林分和立地等因子对枝下高和冠幅的影响。同时考虑树种耐荫性和空间分布结构差异,讨论不同树种枝下高和冠幅模型中影响因子差异。结果表明:采用似不相关回归估计建立的枝下高和冠幅的联立方程组模型得到的预测效果最佳,模型检验的修正决定系数(R^(2)_(a))最大,均方根误差(E_(RMS))最小,且平均绝对误差(E_(MA))相较于最小二乘法估计和极大似然估计降低了57%~58%。胸径、树高和单木竞争指数在所有枝下高模型中均极显著(P<0.001);树冠竞争因子是影响红松枝下高的重要因子(P<0.001);林分密度在除了云杉的其余树种枝下高模型中均显著相关(P<0.01);立地因子中仅坡向与冷杉枝下高显著相关(P<0.01)。冠幅模型中,胸径、枝下高和树冠竞争因子在所有树种中均显著相关(P<0.001);此外冷杉和阔叶树种的冠幅则与林分密度显著负相关(P<0.001),而云杉冠幅则与林分断面积和显著负相关(P<0.001)。在云冷杉针阔混交林中,树种耐荫性和单木相对大小影响其树冠的衰退速率,而林地立地质量影响单木冠幅的大小。

关键词：云冷杉针阔混交林枝下高冠幅竞争指标似不相关回归估计

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杉木不同龄组树冠形态模拟模型研究

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北京林业大学学报 2015年第2期37卷 40-47页

作者：郭艳荣吴保国郑小贤郑德祥刘洋董晨张慕博北京林业大学信息学院北京林业大学国家林业局森林资源与环境管理重点实验室福建农林大学林学院内蒙古农业大学林学院中国林业科学研究院林业科技信息研究所

为了对杉木不同龄组树冠形态进行数学模拟,运用非线性回归筛选有效变量的方法将相对树冠半径(RCRj)和相对树冠长度(RCLj)确立为树冠形态模型的因变量和自变量。选取福建省顺昌县297株杉木标准木的1 485个树冠半径测量值,基于8大类模型... 详细信息

为了对杉木不同龄组树冠形态进行数学模拟,运用非线性回归筛选有效变量的方法将相对树冠半径(RCRj)和相对树冠长度(RCLj)确立为树冠形态模型的因变量和自变量。选取福建省顺昌县297株杉木标准木的1 485个树冠半径测量值,基于8大类模型分别建立不同龄组的树冠最优模型。对最优模型进行误差和残差分析、模型检验、生物学意义评估,结果表明:幼龄林、中龄林和近成熟林时期拟合效果最优的模型分别是Cubic、Poly4和Gauss Amp。使用本文建立的树冠轮廓模型预估树冠形态时,只需测量全树高、最大树冠半径和最大树冠长度。树冠轮廓模型是生长和收获模型的重要组成部分,同时对于评价林木间的竞争、森林小气候和生物多样性也至关重要。

关键词：人工林树冠轮廓树冠长度模型模拟

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