平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅰ.蔓延速率影响因子与预测模型

以东北林业大学帽儿山实验林场蒙古栎次生林下的蒙古栎凋落叶片为材料,根据研究地区同类可燃物的野外条件,在实验室内构建了不同载量、高度和含水率的可燃物床层,进行100次平地无风条件下的点烧试验.结果表明：平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率不超过0.5 m·min^-1;可燃物含水率、床层载量和高度对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率具有显著影响;含水率对林火蔓延速率的影响与可燃物床层高度、载量等无显著关系,而可燃物床层高度对林火蔓延速率的影响与可燃物床层载量有关.可燃物床层压缩比对蒙古栎阔叶床层的林火蔓延速率影响不大.以可燃物含水率、床层载量和高度为预测因子的林火蔓延速率预测模型能解释83%的林火蔓延速率变差,模型的平均绝对误差为0.04 m·min^-1,平均相对误差不超过17%.     

平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅱ.火焰长度和驻留时间影响因子分析与预测模型

以帽儿山地区蒙古栎凋落叶的含水率、载量和床层高度为控制变量,模拟野外凋落叶床层状态,进行了100次平地无风条件下的室内点烧试验,分析含水率、载量和床层高度对火焰长度和驻留时间的影响,并建立了多元线性预测模型.结果表明： 含水率与火焰长度呈极显著线性负相关(P<0.01),与驻留时间的线性关系并不显著(P>0.05);载量、床层高度与火焰长度和驻留时间均呈极显著线性正相关(P<0.01).床层高度与含水率、载量的交互作用对火焰长度有显著影响;含水率与载量、床层高度的交互作用对驻留时间有显著影响.火焰长度预测模型的预测效果较好,能解释火焰长度83.3%的变异,平均绝对误差为7.8 cm,平均相对误差为16.2%;驻留时间预测模型的效果略差,仅能解释驻留时间54%的变异,平均绝对误差为9.2 s,平均相对误差为18.6%.     

平地无风条件下蒙古栎阔叶床层的火行为Ⅲ.火线强度、可燃物消耗和燃烧效率分析及预测模型

以东北地区针阔混交林重要建群种和伴生种蒙古栎为对象,在平地无风条件下进行室内点烧试验,分析含水率、载量和厚度对蒙古栎凋落叶床层火线强度、消耗量和燃烧效率的影响,并对相关模型进行了验证.结果表明: 含水率、载量和床层厚度对蒙古栎凋落叶床层火线强度、消耗量和燃烧效率均有显著影响,并且3个指标之间存在交互作用.在已有模型中,Byram模型需参数调整后方可用于本地凋落叶可燃物,其重新估计的α、β拟合值分别为98.009和1.099,得到的预测值均方根误差为8.676 kW·m^-1,平均相对误差为21.0%, R²为0.745.对Albini提出的燃烧效率模型参数a、b的重新估计值分别为0.069和0.169,得到的预测值均在93.0%以上,绝大多数偏高.Consume模型适用性较强.新建立的火线强度、消耗量和燃烧效率的一般线性模型调整后的R²分别为0.82、0.73和0.53,均方根误差分别为8.266 kW·m^-1、0.081 kg·m^-2和0.203.在低强度地表火中,细小可燃物可能不会被完全消耗,现有一些系统中将凋落叶和细小可燃物按全部消耗处理,将高估碳的释放量.     

广义Rothermel模型预测平地无风条件下红松蒙古栎林地表混合可燃物的火行为

以帽儿山地区红松-蒙古栎林下地表混合可燃物为材料,进行不同含水率、载量和混合比例的室内点烧试验,观测得到蔓延速率、驻留时间、反应强度、火线强度和火焰长度,并与采用表面积加权法和载量加权法的广义Rothermel模型预测值进行比较.结果表明： 广义Rothermel模型对红松 蒙古栎林下地表混合可燃物的林火蔓延速率、反应强度的预测平均绝对误差分别为0.04 m·min^-1、77 kW·m^-2,预测平均相对误差分别为16%、22%;对驻留时间、火线强度和火焰长度的预测偏低,预测平均绝对误差分别为15.5 s、17.3 kW·m^-1和9.7 cm,预测平均相对误差分别为55.5%、48.7%和24%.这些误差可以看成是用该模型预测同类可燃物相应火行为的误差下限.两种加权算法对模型预测精度影响差异不大,当红松可燃物所占比重较小时,表面积加权法得到的蔓延速率和反应强度预测值精度较高,载量加权法得到的火线强度和火焰长度预测值精度较高;当红松可燃物所占比重较大时,结果则相反.     

广义Rothermel模型预测平地无风条件下红松-蒙古栎林地表混合可燃物的火行为

以帽儿山地区红松-蒙古栎林下地表混合可燃物为材料,进行不同含水率、载量和混合比例的室内点烧试验,观测得到蔓延速率、驻留时间、反应强度、火线强度和火焰长度,并与采用表面积加权法和载量加权法的广义Rothermel模型预测值进行比较.结果表明:广义Rothermel模型对红松-蒙古栎林下地表混合可燃物的林火蔓延速率、反应强度的预测平均绝对误差分别为0.04 m·min-1、77 kW·m-2,预测平均相对误差分别为16％、22％;对驻留时间、火线强度和火焰长度的预测偏低,预测平均绝对误差分别为15.5 s、17.3 kW·m-1和9.7 cm,预测平均相对误差分别为55.5％、48.7％和24％.这些误差可以看成是用该模型预测同类可燃物相应火行为的误差下限.两种加权算法对模型预测精度影响差异不大,当红松可燃物所占比重较小时,表面积加权法得到的蔓延速率和反应强度预测值精度较高,载量加权法得到的火线强度和火焰长度预测值精度较高;当红松可燃物所占比重较大时,结果则相反.     

蒙古高原草原火行为的时空格局与影响因子

采用GIS空间分析方法和L3JRC遥感卫星数据,研究了2000-2007年间蒙古高原草原火行为的时空分布规律,比较了中国内蒙古自治区和蒙古人民共和国草原火行为的差异,分析了植被、气候与人文因素等对草原火行为的影响.结果表明：不同植被类型间的过火率存在极显著差异（P<0.001）,为草甸草原>典型草原>荒漠草原,蒙古人民共和国草原过火率显著高于中国内蒙古自治区(P<0.001),过火频次的分布格局与过火迹地相一致.草原火行为存在明显的年际变化特征,草甸草原(r²=-0.54,P<0.05)和典型草原（r²=-0.61,P<0.05）的年过火率与年降雨量呈负相关关系;草原火集中在降水较少、风速较大的春、秋两季.中国内蒙古自治区的人口密度和载畜密度远高于蒙古人民共和国,而过火率则相反,表明人文因素,尤其是过度放牧是导致中国内蒙古自治区和蒙古人民共和国火行为差异的主要原因.     

控水与补水条件下连续热浪对闽楠光合特性和生长速率的影响

全球变暖背景下,亚热带地区极端气候热浪事件发生频率持续增加。高频热浪及其伴随的高温和干旱复合胁迫将严重影响植物的光合特性,抑制植物的生长,甚至造成死亡。然而,目前亚热带树木光合特性及生长对高频热浪及复合胁迫的响应仍不明确。以亚热带阔叶树种闽楠苗木为研究对象进行了热浪模拟实验,关注了补水和控水处理不同水分环境下连续热浪对闽楠光合特性及生长速率的影响。结果表明,补水处理下闽楠净光合速率(Pn)在单次热浪影响下显著下降了34%,同时水分利用效率显著(WUE)下降,但蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和叶片水汽压亏缺(Leaf_vpd)显著上升(P<0.05)。表明水分充沛的高温环境中闽楠可通过增加蒸腾耗水加速水分蒸散来调节叶片的温度,增强植株光合特性对热浪的抗性。而控水处理下单次热浪处理组Tr和Gs未显著上升,以及Tr与Leaf_vpd在干湿环境下线性拟合的不同斜率,说明水分胁迫会降低叶片降温的效率,加剧热浪对闽楠光合特性的影响。水分和高温的复合胁迫还延长了闽楠光合特性在热浪后的恢复过程,高温胁迫下闽楠Pn在15 d后恢复至未干扰水平,但复合胁迫...     

苏北不同林龄杨树林土壤活性碳的季节变化

土壤活性有机碳是全球碳循环中的最为活跃的重要组成部分。为阐明苏北沿海杨树人工林土壤活性有机碳季节变化特征及其主要影响因子,选择不同林龄(4、8、12、15、20a)的杨树人工林,研究了0～10、10～25和25～40cm土层水溶性有机碳、微生物生物量碳及土壤温度、湿度等生态因子的季节动态变化。结果表明:不同林龄的杨树林土壤水溶性有机碳和土壤微生物生物量碳总体上表现为春夏季节大于秋冬季节,且均以0～10cm土层变化差异最显著;土壤水溶性有机碳最大值出现在春季,最小值在秋季;土壤微生物生物量碳最大值在夏季,最小值在秋季或冬季。相关关系分析表明,土壤水溶性有机碳含量和微生物生物量碳之间具有显著的相关关系,2种活性碳与土壤温湿度的相关关系不显著。研究表明,土壤活性碳的季节变化不仅受到温湿度季节变化的影响,还受到土壤理化性质、地被特征及其季节变化等因素的综合影响。     

易分解有机碳对不同恢复年限森林土壤激发效应的影响

土壤有机碳库作为陆地生态系统最大的碳库,其微小的改变都将引起大气CO_2浓度的急剧改变。易分解有机碳的输入可以通过正/负激发效应加快/减缓土壤有机碳(SOC)的矿化,并最终影响土壤碳平衡。以长汀县不同恢复年限森林(裸地、5年、15年、30年马尾松林以及天然林)土壤为研究对象,通过室内培养向土壤中添加~(13)C标记葡萄糖研究易分解有机碳输入对不同恢复阶段森林土壤激发效应的影响。研究结果表明,易分解有机碳输入引起的土壤激发效应的方向和强度因不同恢复阶段而异。易分解有机碳输入的初期对各恢复阶段森林土壤均产生正的激发效应,然而随着时间的推移,15年、30年马尾松林以及天然林相继出现负的激发效应。从整个培养期(59 d)来看,易分解有机碳的输入促进了裸地与5年生马尾松林土壤有机碳的矿化,有机碳的矿化量分别提高了131%±27%与25%±5%;但是减缓了15年生马尾松林土壤有机碳的矿化,使其矿化量减少了10%±1%;然而,易分解有机碳输入对30年生马尾松林及天然林土壤有机碳的矿化则无明显影响。土壤累积激发碳量与葡萄糖添加前后土壤氮素的改变百分比呈显著正相关关系(R~2=0.44,P0.05),表明易分解有机碳输入诱导的土壤激发效应受土壤氮素可利用性的调控,土壤微生物需要通过分解原有土壤有机碳释放的氮素来满足自身的需求。     

不同林龄木荷-青冈栎混交林幼林土壤活性有机碳库研究

以中国北亚热带地区退化灌木林补植改造7 a和11 a后形成的木荷-青冈栎混交林为研究对象,以保留的灌木林为对照,分析了造林初期林龄对林分土壤活性有机碳含量的影响。结果表明：(1) 7 a和11 a生木荷-青冈栎林0～50 cm各土层土壤总有机碳含量比灌木林分别增加了22.79%~43.34%和52.33%~96.13%,易氧化碳含量增加了11.11%~25.18%和57.89%~100.90%,轻组有机质含量增加了18.18%~85.20%和74.50%~93.75%,水溶性有机碳含量7 a生木荷-青冈栎林比灌木林降低了4.10%~9.53%(10~20 cm除外),而11 a生林分比灌木林增加了0.71%~5.37%。(2) 3种林分土壤活性有机碳在总有机碳中所占的比率大小顺序、水溶性有机碳/土壤总有机碳均为灌木林>7 a生木荷-青冈栎林>11 a生木荷-青冈栎林,易氧化碳/土壤总有机碳为11 a生木荷-青冈栎林>灌木林>7 a生木荷-青冈栎林。（3）3种林分各活性有机碳组分与土壤总有机碳的相关性均达到极显著水平,而水溶性有机碳与总有机碳的相关系数相对较低;各林分土壤总有机碳、易氧化碳、轻组有机质与土壤养分的相关性均达到极显著水平,而灌木林水溶性有机碳与土壤水解氮、速效钾相关性不显著。研究认为,灌木林改造为常绿阔叶人工林,林分土壤有机碳在幼林期已有显著变化,随着林龄增长,人工林有机碳的积累还有待进一步研究。     

不同树龄香榧土壤有机碳特征及其与土壤养分的关系

该研究以浙江省诸暨市的香榧国家森林公园5个树龄段(0~50、50~100、100~300、300~500和500a以上)的香榧(Torreyagrandis)为研究对象,通过野外采集土壤样品,分析其0~20、20~40、40~60cm土层土壤总有机碳(TOC)、易氧化碳(ROC)、轻组有机质(LFOM)及土壤养分含量,探讨不同树龄香榧土壤有机碳变化规律,为香榧林的土壤质量评价与持续利用,以及香榧古树的保护提供理论依据。结果表明:(1)不同树龄香榧土壤的总有机碳、易氧化碳和轻组有机质含量均随香榧树龄的增加呈先增大后减小的趋势,且300~500a生的数值最大,但易氧化碳与轻组有机质含量在各树龄间的差异不明显。(2)不同树龄香榧土壤中易氧化碳占总有机碳的比例总体表现为:50~100a0~50a100~300a300~500a500a以上(0~20cm土层除外)。(3)各树龄段香榧土壤易氧化碳和轻组有机质含量与土壤总有机碳之间的相关性均达到极显著水平;不同树龄段香榧土壤总有机碳、各活性有机碳组分与全氮(TN)、水解性氮(AN)、有效磷(AP)之间的相关性较好(0~50a生除外),与速效钾(AK)、交换性钙(Ca)和交换性镁(Mg)之间的相关性较差(500a以上除外);500a以上香榧土壤总有机碳、各活性有机碳组分与土壤养分的相关性均达到极显著水平。     

马尾松人工林林窗对土壤团聚体及有机碳分布的影响

以四川宜宾39年生马尾松人工林人工采伐形成的不同大小林窗为对象,研究林窗对土壤团聚体的组成、有机碳及活性有机碳含量和储量的影响.结果表明： 土壤团聚体组成以>2 mm团聚体为主,其含量占团聚体总量的51.7%～78.7%.>5 mm土壤团聚体有机碳和活性有机碳含量与土壤总有机碳和总活性有机碳含量相关性最高,且有机碳及活性有机碳含量和储量均较高,是该地区土壤有机碳固定的特征团聚体.马尾松林窗形成后,土壤总有机碳及各团聚体有机碳含量普遍降低,但1225 m²林窗有机碳储量略高于林下;总活性有机碳含量仅225和400 m²林窗较马尾松林下高,总活性有机碳储量225、400、900和1225 m²林窗较马尾松林下高,其余面积林窗低于林下.这表明合适的林窗面积可以增加土壤有机碳及活性有机碳积累.林窗大小显著影响到团聚体的组成、有机碳及活性有机碳含量和储量.其中,1225 m²林窗土壤有机碳含量和储量均最高,活性有机碳储量也较高,且团聚体组成较好,是比较适宜的林窗面积.     

濒危鱼类稀有白甲鱼沅江种群与西江种群形态度量学性状的差异性

分别以采自沅江水系142例和西江水系92例稀有白甲鱼标本为材料,采用差异系数法、方差分析法、判别分析法和主成分分析法,研究了稀有白甲鱼沅江种群、西江种群包括10个可数性状和31个比例性状等形态度量学性状的差异性.方差分析表明,2个种群之间共有6个可数性状和27个比例性状存在着显著性差异(P＜0.05).判别分析筛选出了9个对区分2个种群贡献较大的比例性状,并建立了2个种群的判别函数式.主成分分析显示,稀有白甲鱼种群鱼体沿背腹轴、头尾轴分别有16和6个比例性状表现出了明显的变化,在尾部有2个比例性状差异明显.可见2个种群之间形态度量学性状已显示了明显的分化.这可能是两个种群长期隔离,在不同水系生态环境中产生了适应性进化的结果.然而,差异系数的计算结果表明,两个种群之间形态度量学性状的差异尚未达到亚种分化的水平.     

川西卧龙岷江冷杉林土壤有机碳组分与氮素关系随海拔梯度的变化特征

土壤碳氮沿海拔梯度变化及其耦合关系是山地生态系统碳氮循环研究的重要内容。为分析不同土层土壤有机碳,土壤全氮及有机碳活性组分在海拔梯度上的分布规律及相互之间的耦合关系,选取亚高山物种岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林为研究对象,以卧龙邓生野牛沟岷江冷杉原始林2920—3700 m的样地调查数据为基础,分析不同土层土壤碳氮及活性组分沿海拔的变化规律,总结土壤有机碳稳定性沿海拔主要规律,从土壤有机碳活性组分和碳氮关系的角度揭示其对土壤有机碳沿海拔变化的影响。结果表明:1)腐殖质层土壤有机碳(SOC)随海拔升高逐渐增加,与温度显著负相关,轻组有机碳(LFOC)及颗粒态有机碳(POC)随海拔上升均表现先增加后降低的趋势,土壤全氮(TN)随海拔变化不显著,但林线处LOFC、POC和TN均显著增加;0—10 cm土壤有机碳及全氮则表现为双峰特征,峰值分别在3089 m和3260 m处,与年均温度无显著关系。2)LFOC及POC在腐殖质层和0—10 cm土层中所占比例较大,是表征土壤有机碳含量沿海拔变化规律的主要活性组分,腐殖质层LFOC/SOC和POC/SOC随海拔上升逐渐增高,0—10 cm层则逐渐降低,暗示腐殖质层有机碳稳定性沿海拔逐渐降低,0—10 cm有机碳稳定性逐渐升高。3)SOC与TN显著正相关,SOC是影响TN的主要因子,但腐殖质层TN与有机碳活性组分无显著相关关系。4)土壤C/N和微生物量C/N在3177 m大于25:1,是引起土壤有机碳含量显著降低的主要因素。     

滨海电厂冷却水余热和余氯对中华哲水蚤的影响

依据滨海电厂冷却系统的实际运作情况,模拟研究了滨海电厂冷却水余热和余氯对中华哲水蚤的影响.结果表明：中华哲水蚤的热忍受能力随暴露时间延长而降低,随驯化温度升高而升高.驯化温度为16 ℃～27 ℃的中华哲水蚤在持续受到15、30、45 min热冲击及持续升温暴露24和48 h的致死温度分别为29.9 ℃～31.7 ℃、29.4 ℃～31.0 ℃、28.9 ℃～30.3 ℃和26.9 ℃～28.5 ℃、26.4 ℃～28.0 ℃.当驯化温度升高到一定程度后,其热忍受能力不再上升.电厂冷却水中余氯对中华哲水蚤的毒性随驯化温度升高、升温幅度增大及暴露时间延长而增强.     

不同植茶年限土壤团聚体及其有机碳分布特征

作为土壤结构的基本单元和土壤肥力的重要组成部分,土壤团聚体对土壤的物理、化学和生物特性均有重要影响。试验选取了雅安市名山区中峰乡生态茶园区12—15a、20—22a、30—33a和50a的茶园,研究其土壤团聚体及其有机碳总量、储量和活性组分的分布特征,探究植茶年限对土壤团聚体及其有机碳分布的影响。结果表明:(1)研究区土壤以2 mm粒级团聚体为主,约为70%—80%,且在0—20 cm土层植茶20—22a土壤团聚体含量最高;(2)茶园土壤团聚体有机碳含量随团聚体粒级的减小而增加,最大值出现在0.25 mm粒级团聚体,且在植茶50a时达最高值,0—20 cm土层团聚体有机碳含量均高于20—40 cm,土壤团聚体水溶性有机碳和微生物生物量碳随植茶年限的延长呈先增加后降低的变化趋势,植茶30—33a时含量最高,且小粒级团聚体水溶性有机碳含量较高而微生物量碳较低;(3)土壤团聚体对有机碳的贡献率约有70%来自2 mm粒级团聚体,团聚体有机碳储量随植茶年限延长呈增加的趋势,不同植茶年限0—20 cm土层各粒级团聚体有机碳储量均高于20—40 cm土层,且以0.25 mm粒级团聚体有机碳储量最高。研究结果在一定程度上揭示了不同植茶年限土壤团聚体及其有机碳的分布特征,可为改善区域土壤质量及实施退耕还茶工程提供理论指导。