不同耕作方式对稻田土壤动物、微生物及酶活性的影响研究

以长期定位试验为基本材料,研究了不同耕作方式对土壤动物、微生物及酶活性的影响．结果表明,0～20cm土壤层内大、中、小型土壤动物垄作免耕为14700个·m^-22,冬水免耕为10450个·m^-22水旱轮作为7950个·m^-22常规平作为6275个·m^-22,垄作免耕处理土壤动物的数量是常规平作的2．34倍．土壤微生物数量和土壤微生物生物量氮因季节而异,总体上是春秋多而夏季少,土壤酶活性表现出表层高,底层低．土壤微生物数量、土壤微生物生物量氮及土壤酶活性不同处理间仍是垄作免耕>水旱轮作>冬水免耕>常规平作,表明垄作免耕有利于改善稻田土壤生态环境。有利于土壤肥力的提高。     

大兴安岭塔河地区雷击火发生驱动因子综合分析

森林火灾是一个全球性问题,对森林资源和温室气体排放有重要影响,并严重影响人们生命财产安全。林火主要分为人为火(人为活动引起)和雷击火(雷电引起)两大类。在我国北方针叶林带,雷击火主要集中在黑龙江大兴安岭和内蒙古呼伦贝尔盟地区。大兴安岭塔河地区位于我国北方针叶林带,是森林火灾的重灾区。其中雷击火所占比例大约1/3以上。目前针对当地雷击火与影响因子的研究主要集中于气象因子,非气象因子(森林可燃物和地形特征)的研究受数据条件和技术手段限制研究报道较少。研究数据包含三部分,林火数据,气象数据和地理植被数据。林火数据包含1974—2009年间林火发生经纬度坐标,时间和面积等。气象数据主要包括每日尺度的最低气温,最高气温,平均风速,平均相对湿度等因子。根据加拿大火险天气指标系统计算出了出了细小可燃物湿度码(FFMC),干燥可燃物湿度码(DMC)和干旱码(DC)也没用于本研究。此外,基于1∶10万塔河地区数字化林相图提取了海拔、坡度、坡向、森林类型、优势树种、龄级等因子用于决策因子分析。研究数据分析过程主要应用Arc GIS10.0中的空间分析工具和SPSS19.0的逻辑斯蒂回归模型完成。研究结果显示"日最低气温","最大风速"和"最小相对湿度"3个气象因子及火险天气指标系统(FWI)中细小可燃物湿度码(FFMC)干旱码(DC)与雷击火发生概率显著相关(P0.05),模型整体拟合水平R2(CoxSnell)=0.326。在非气象因子与雷击火发生的逻辑斯蒂模型检验中,"地被物盖度"和"龄级"均在P=0.05水平上与雷击火发生显著相关,其模型的整体拟合水平R2(CoxSnell)为0.15。研究结论表明在分析雷击火发生的决策因子时,应该综合考虑气象、可燃物和林分因素。     

大兴安岭地区森林雷击火与闪电的关系

林火是森林生态系统的重要影响因子.随着全球气候变暖,林火,特别是雷击火有增多的趋势.本文对我国东北大兴安岭地区1966-2007年的林火数据及相应的闪电和气象资料进行分析.结果表明:1966-2007年,该地区雷击火的次数及其过火面积都呈显著增加趋势.影响雷击火的气象条件与研究时间尺度有关,年尺度的雷击火与降水显著相关,相关系数达-0.489;月尺度的雷击火则与气温显著相关,相关系数为0.18.雷击火与闪电的关系也与时间尺度有关,年尺度的雷击火与闪电关系不明显,受降水影响较大;月尺度的雷击火与闪电具有较好的相关性,且受降水的影响;日尺度的雷击火在降水量＞5 mm时与闪电关系不明显,但当降水量＜5 mm时,雷击火与闪电次数呈正相关.据此,发展了基于闪电定位仪数据的火险指数算法以及大兴安岭地区的森林雷击火预报模型.经2005-2007年雷击火验证,该模型的预报准确率＞80％.     

基于MAXENT模型的黑龙江大兴安岭森林雷击火火险预测

黑龙江大兴安岭是森林雷击火的高发地区,急需研发精确的火险预测模型对该区森林火灾进行预测.本文基于大兴安岭地区森林雷击火灾数据及环境变量数据,采用MAXENT模型进行森林雷击火的火险预测.首先对各环境变量进行共线性诊断,再利用累积正则化增益法和Jackknife方法评价了环境变量的重要性,最后采用最大Kappa值和AUC值检测了MAXENT模型的预测精度.结果表明: 闪电能量和中和电荷量的方差膨胀因子（VIF）值分别为5.012和6.230,与其他变量之间存在共线性,不能用于模型训练.日降雨量、云地闪电数量及云地闪回击电流强度是影响森林雷击火发生的3个最重要因素,日平均风速和坡向的影响较小.随着建模数据比例的增加,最大Kappa值和AUC值均有增大趋势.最大Kappa值都大于0.75,平均值为0.772; AUC值都大于0.5,平均值为0.859.MAXENT模型的预测精度达到中等精度,可应用于大兴安岭地区的森林雷击火火险预测.     

不同植被类型森林火灾及雷击火自组织临界性

利用黑龙江省大兴安岭林区呼中区 196 5～ 2 0 0 2年的雷击火数据、黑龙江省 1981～ 2 0 0 0年森林火灾数据及森林资源数据 ,对雷击造成的森林火灾的自组织临界性及不同植被类型条件下的自组织临界性作了研究 ,比较了在不同尺度和植被类型条件下火干扰的自组织临界性、自相似性 ,并与传统的森林火灾元胞自动机模型模拟的结果进行比较。结果表明 :中国黑龙江省不同森林类型的火干扰具有自组织临界行为 ,森林可燃物已经达到临界状态 ,其临界值在 1.8～ 2 .86之间 ,具有自相似性 ;当森林的面积过小时 ,森林火灾的“面积 -频率”分布曲线上会出现频率峰 ,表现出“有限面积效应”现象。     

应用空间点模式方法研究大兴安岭雷击火空间分布格局

林火空间分布格局的研究对于林火发生预测以及理解林火在森林景观变化过程中的作用具有重要的意义.运用空间点模式方法对大兴安岭地区1988～2005年间雷击火发生情况进行了统计分析进而确定雷击火空间分布情况,研究结果表明大兴安岭地区雷击火成聚集分布,并存在雷击火热点地区,其核心区地理坐标分别为123°06′E,52°20′N;123°41′E,51°34′N;124°08′E,50°48′N.     

森林可燃物及其管理的研究进展与展望

森林可燃物是森林生态系统的基本组成部分, 是影响林火发生及火烧强度的重要因素之一, 因此, 受到国内外学者的广泛关注。该文从以下4个方面综述了国内外可燃物研究的最新进展: 森林可燃物特性, 森林可燃物类型与火行为, 森林可燃物类型、载量的调查与制图, 森林可燃物管理。同时提出了我国森林可燃物今后的研究方向: 开展多尺度可燃物研究; 可燃物类型与火行为的研究; 把以试验观测为基础的静态研究与以空间技术和生态模型为基础的动态预测相结合, 研究可燃物处理效果; 全球气候变化背景下可燃物处理与碳收支。     

预测微生物学的研究进展

简要介绍了预测微生物学模型的2个类型(品质预测模型和安全评估模型),特定腐败菌在微生物预测中的特殊作用,可追溯技术、温度综合函数和生物指示器等新技术在微生物预测中的应用,以及国外的预测模型库和国内的研究现状,展望了预测微生物学未来的发展趋势。     

能源预测预警理论与方法研究进展

能源作为一种稀缺性的战略资源是国民经济增长和社会进步的物质基础,但是随着化石能源耗竭及能源使用造成的环境问题日趋严重,能源安全问题逐渐成为关注的焦点,而能源预测预警也成为能源系统科学领域的新兴学科,其内容包含能源安全理论、基于模型的能源供需预测和基于安全评价指标体系的能源预警等方面内容。通过系统回顾能源安全的理论及其演变的历程,重点综述了自上而下、自下而上和混合建模3种建模思路的能源预测模型,探讨了三类模型的优点和局限性,并根据能源安全预警评价指标浓缩信息的程度,将现有预警评价体系划分单个型指标评价体系和聚合型指标评价体系两大类。通过对以上研究内容的总结分析,明确了当前能源预测预警研究各领域的研究进展,及其在理论和应用方面的优势与不足。在未来研究中,建议从供应链的角度出发,考虑能源系统内部各因素及与外部因素的相互作用,构建基于链式的预警体系,以有效弥补现有研究中的不足。     

三角叶滨藜根吸水特点与其抗盐性的关系

采用压力室和冰点渗透压计测定了三角叶滨藜在不同浓度NaCl的根系环境溶液中根木质部的压力势和伤流液的渗透势,并利用原子吸收分光光度计测定了植株和伤流液以及环境溶液中Na 含量。结果表明:随着根环境溶液NaCl浓度的增加,三角叶滨藜植株和木质部伤流液中Na 含量虽呈上升趋势,但根系的过滤系数和体内Na 相对累积量逐渐降低,说明三角叶滨藜根细胞对盐分有很强的过滤作用;木质部伤流液的渗透势随着环境溶液渗透势的降低而降低,但根木质部溶液的水势则逐渐高出根外环境溶液的渗透势;表明三角叶滨藜能够利用较低的木质部负压来抵抗根外溶液的低渗透势而反渗透吸水,并利用根细胞对盐分的过滤作用来避免从环境摄取过量的盐分。     

我国林火发生预测模型研究进展

通过文献回顾,总结了国内林火发生预测模型的研究现状,并从林火发生驱动因子、林火发生概率预测模型、林火发生频次预测模型和模型检验方法等方面进行归纳分析。得出以下结论: 1)气象、地形、植被、可燃物、人类活动等因素是影响林火发生及模型预测精度的主要驱动因子;2)林火发生概率模型中,地理加权逻辑斯蒂回归模型考虑了变量之间的空间相关性,Gompit回归模型适宜非对称结构的林火数据,随机森林模型不需要多重共线性检验,在避免过度拟合的同时提高了预测精度,是林火发生概率预测模型的优选方法之一;3)林火发生频次模型中,负二项回归模型更适合对过度离散数据进行模拟,零膨胀模型和栅栏模型可以处理林火数据中包含大量零值的问题;4)ROC检验、AIC检验、似然比检验和Wald检验方法是林火概率和频次模型的常用检验方法。林火发生预测模型研究仍是我国当前林火管理工作的重点,预测模型的选择需要依据不同地区林火数据特点。此外,构建林火预测模型时需要考虑更多的影响因素,以提高模型预测精度;未来,需要进一步探索其他数学模型在林火发生预测中的应用,不断提高林火发生预测模型的准确度。     

基于随机森林算法的中国西南地区林火发生预测模型构建及驱动因子

林火直接破坏森林资源,改变森林的结构与功能,影响局地甚至全球气候状况并威胁人类生命和财产安全,在气候变暖背景下林火将更加频发,因此开展林火预测/预报研究至关重要。利用MODIS （Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer）的温度异常/火产品（MOD14A1）获取逐日林火数据,分析了2001-2018年中国西南地区林火时空分布特征;采用随机森林算法,综合考虑气象、地形、可燃物状况及植被等林火驱动因子,构建了中国西南地区干、湿季林火发生预测模型,系统分析了西南地区干湿季林火发生的主要驱动因子。结果表明：（1）中国西南地区林火主要集中分布于云南大部、四川西南部及贵州南部地区,并呈集聚分布特征;林火多发于干季,占林火发生总次数的96.5%,年林火发生次数呈阶段性变化特征,2001-2014年呈现显著增加趋势,随后表现为不显著减少趋势;（2）构建的干、湿季林火发生预测模型能较准确地模拟林火发生状况：训练期模型准确率分别处于82.94%-83.99%与85.12%-90.31%之间,AUC （Area Under Curve）值分别处于0.908-0.914与0.922-0.965之间;测试期模型准确率分别为79.73%和83.27%,AUC值分别为0.886和0.855;（3）海拔是西南地区林火发生最关键的限制因子,林火多集中于中海拔区,而在低海拔和高海拔地区林火不易发生,这与人类活动密切相关。当日的气象条件是干季林火发生次重要的驱动因子,可燃物的温湿度状况则是湿季林火发生次重要的驱动因子。FWI系统指标（Fire Weather Index）在西南地区有较好的适用性且对于区域干湿季林火发生均有重要的影响,因此在西南地区林火预测/预报工作中有必要引入FWI系统指标。     

大兴安岭塔河地区林火发生的优势预测模型选择

选取在经济学和社会科学领域广泛应用的零膨胀模型(zero-inflated models)和栅栏模型(Hurdle models)对大兴安岭地区林火发生进行模拟,应用赤池准则(AIC)、似然比检验(LR)和模型残差平方和(SSR)对两类共4个回归模型——零膨胀泊松模型(ZIP)、零膨胀负二项模型(ZINB)、栅栏泊松模型(PH)、栅栏负二项模型(NBH)进行拟合分析,最终选取适合此林火发生特性的预测模型.模型的AIC和SSR值表明,ZINB模型对当地林火数据的拟合度最高.运用LR检验对嵌套模型(ZINB与ZIP,NBH与PH)进行检验,结果显示: ZINB和NBH均优于各自的嵌入模型,说明负二项(NB)模型对数据结构中的过度离散现象可以很好地模拟和解释.根据研究区林火实际发生规律和两类不同模型的应用假设条件判断,零膨胀模型更适合塔河地区的林火特性.     

Human Impacts on the Fire Regime of Interior Alaska: Interactions among Fuels, Ignition Sources, and Fire Suppression

Wildfire is the major natural agent of disturbance in interior Alaska. We examined the magnitude of human impact on fire by comparing fire regime between individual 1-km² grid cells designated for fire suppression with lands where fires are allowed to burn naturally. Two-thirds of interior Alaska has an essentially natural fire regime, with few human ignitions, negligible suppression activity, and many large lightning-caused fires. In the 17% of land that is designated for fire suppression due to its proximity to communities and roads, there was a 50% reduction in the proportion of area burned from 1992–2001, relative to areas without suppression. The remaining 16% of land serves as a buffer, receives some suppression, and has an intermediate fire regime. Even though there were 50 times more fires and the fire season began two months earlier in lands designated for suppression, most of these fires were lit by people and remained small because fires tended to occur at times and places less favorable for fire spread and were more accessible to fire fighters compared to lands not designated for suppression. Even in the absence of fire suppression, human-caused fires were less likely to exceed 400 ha compared to lightning-caused fires. Fire suppression reduced area burned in all fuel types but was somewhat more effective in less flammable (non-forest) vegetation. Alaska’s fire policy of focusing suppression efforts on a small proportion of the fire-prone region maximizes the ecological and social benefits associated with fire-dependent ecosystem services, while minimizing the social and ecological costs of suppression. Application of this policy to other areas would require well-informed managers and stakeholders to make difficult decisions about the relative costs and benefits of fire across ecologically and culturally variable landscapes.     

西南林区森林火灾火行为模拟模型评价

林火火行为特征是进行及时有效的林火预防和扑救的重要技术参考,国外普遍做法是借助火行为模拟模型进行获取.本文选用美国和加拿大行业普遍使用的Farsite和Prometheus火行为模拟模型对发生在中国西南林区的安宁“3·29”森林大火进行模拟,通过对比模拟结果和相关林火资料,定量评价模型的模拟精度.结果表明: 在蔓延范围模拟方面,Farsite在Scott可燃物模型下的模拟精度最高,Prometheus最差,但差距不大,Farsite与Prometheus火场范围的差异区主要集中在云南松分布区;在蔓延速度(ROS)模拟方面,Farsite在2种可燃物模型下的平均ROS模拟输出最接近实际情况,Prometheus则偏离实际情况较远,Farsite与Prometheus的ROS差异区主要集中在云南松分布区;在火线强度(FLI)模拟方面,Farsite在2种可燃物模型下的平均FLI模拟输出结果类似,Farsite与Prometheus的输出差异较大,差异区主要集中在栎类灌木分布区.     

基于3PGS-MTCLIM模型模拟根河林区火后植被净初级生产力恢复及其影响因子

林火是大兴安岭林区主要的干扰因子,且对森林生态系统的碳平衡有着重要影响.火干扰强度以及不同地形条件所导致的山地气候差异是影响火后植被净初级生产力恢复过程的主导因素.本研究以内蒙古根河林区为例,使用多时相的Landsat TM遥感数据(2008—2012年)和1980—2010年间的气象资料,结合山地小气候模型MTCLIM与光能利用效率模型3PGS,模拟森林火后植被净初级生产力(NPP)的时空恢复过程,并探讨不同火烧强度和地形因子对NPP恢复进程的影响.结果表明: 3PGS-MTCLIM模型能够较准确地在小尺度范围内模拟NPP的空间分布格局,模拟结果与样地具有较好的对应关系,R²=0.828;3PGS-MTCLIM模型模拟火后NPP下降百分比在43%~80%,相对于火前NPP水平该区域的平均恢复周期大约为10年;火烧强度对火后恢复具有显著影响,火烧强度越强,NPP恢复所需要的周期越长,火后NPP恢复速度呈现先快后慢的增长趋势;地形因子中,海拔对火后NPP恢复程度的影响最明显,其次为坡度,而坡向的影响最小.     

森林火灾碳排放计量模型研究进展

森林火灾是森林生态系统重要的干扰因子,是导致植被和土壤碳储量减少的重要途径之一.森林火灾含碳气体排放对大气碳平衡及全球气候变化具有重要影响,科学有效地对其进行计量,对了解森林火灾在全球碳循环和碳平衡中的地位具有重要意义.本文从3个方面阐述森林火灾碳排放计量模型的研究进展： 森林火灾直接排放总碳和含碳气体计量方法;森林火灾碳排放计量模型的影响因子及计量参数;森林火灾碳排放计量中不确定性原因剖析.最后提出了提高碳排放计量定量化的3种路径选择： 利用高分辨率遥感数据、改进算法、提高森林火灾面积的估测精度、结合有效可燃物计量模型,提高估测可燃物载量的准确率;使用高分辨率遥感影像,并结合室内控制实验、野外试验与火烧迹地调查确定燃烧效率;通过大量室内燃烧实验和野外空中采样来确定排放因子和排放比.     

不同模型对拟合大兴安岭林火发生与气象因素关系的适用性

选用符合林火发生数据结构的Poisson和零膨胀Poisson(ZIP)模型对大兴安岭林区1980—2005年间林火发生与气象因素关系进行建模分析,并与普通最小二乘回归(ordinary least squares,OLS)方法的结果进行了对比分析.结果表明:OLS模型对研究区域林火发生与气象因素关系的拟合结果较差(R2=0.215);Poisson和ZIP模型的拟合效果较好,具有较好的火灾次数预测能力,且ZIP模型的预测能力高于Poisson模型.运用AIC和Vuong检验方法对Poisson和ZIP模型的拟合水平进行进一步检验,表明ZIP模型的数据拟合度优于Poisson模型.     

内蒙古森林火灾发生风险及其驱动因素

森林火灾是危害森林健康的主要灾害之一,科学预测森林火灾是预防森林火灾的重要依据。以中国新旧森林火灾政策作为分界线,将内蒙古森林历史火灾数据分为四个阶段,基于增强回归树模型建立内蒙古森林火灾发生模型,预测森林火灾发生情况,解释不同时期森林火灾和火灾风险变化的差异。预测结果表明:(1)4个时期建模精度AUC均大于0.94,表明BRT模型能够较好地预测研究区森林火灾的发生;(2)气温日较差、日最小相对湿度、上一年春防累计降水量、上一年秋防累计降水量、上一年春防最高地表气温海拔、距火点最近公路距离被确定为影响内蒙古森林火灾发生的重要驱动因素。(3)新旧《森林防火条例》实施前后森林火灾风险等级变化:1981-1988年3月14日,中、高和极高森林火灾风险区分布在呼伦贝尔的东部,而2009-2020年中、高和极高森林火灾风险区分布在呼伦贝尔南部和中部、赤峰市的西南部、锡林郭勒盟和呼和浩特市的中部、乌兰察布市和包头市的南部以及鄂尔多斯市的东部。有助于了解不同时期《森林防火条例》影响下的内蒙古森林火灾的驱动因素和火险等级的变化,为优化森林火灾管理政策及预测预报工作提供科学依据。