苏南城市中心区屋顶绿化适建性及生态价值评价

【目的】评估城市屋顶资源进行绿化建设的可行性并评价其生态价值,从可持续角度安全地开展屋顶绿化建设,帮助规划与管理者进行屋顶绿化的管理与决策。【方法】以江苏省常州市新北中心区为例,构建屋顶绿化适建性指标体系,运用遥感影像收集指标数据,应用Arcmap软件的叠图法和重分类法进行屋顶绿化的适建性评估; 使用市场价值法评价屋顶绿化的空气质量、固碳释氧、降温节能、雨洪调节4方面的生态价值。【结果】研究区域内15.05 万m²的屋顶面积中7.26万m²适建屋顶绿化,其中适建密集型1.96万m²,混合式约4万m²,拓展型约1.3万m²; 研究区屋顶绿化生态功能价值为16.87元/(m²·a)。【结论】该评估方法能够全面分析研究区域内屋顶绿化建设的可行性与可持续性,有助于提高城市建筑屋顶的使用效率。     

水平管内工质R152a的流动沸腾传热特性研究

采用直流电源加热不锈钢管的方式,设置热流密度为31～73 kW/m²,质量流速为248～460 kg/(m²·s),研究工质R152a于高蒸发温度为60～80℃时在水平管内的流动沸腾传热特性,并将实验结果与文献报道的3个传热关联式的预测值进行比较。结果表明：工质R152a的流动沸腾传热系数随着蒸发温度的升高而减小,随着干度的变化呈现先减小后增大再减小的趋势,质量流速的变化对流动沸腾传热系数的影响较小;3个传热关联式的预测值与实验值的平均绝对偏差均偏大。     

屋顶容器式轻型绿化热工性能分析

通过2008年夏季在厦门进行的室内空调环境下屋顶有、无容器式绿化的热工参数对比测试,得到主要结果:采用容器式轻型绿化的屋顶,内表面温度与室内空气温度相差在1.5℃左右,热流在5 W/m2左右,附加当量热阻大于1.0 m2.K/W。当容器式轻型绿化应用于夏热冬暖地区的建筑节能工程时,可达到屋顶节能要求。     

长白落叶松人工林多目标经营模式研究

【目的】我国林业目前处于提高森林资源质量和转变发展方式的关键阶段,林分水平的经营决策对科学制订森林经营规程、提高森林质量具有重要意义。利用模拟-优化系统,探究不同林分条件下的最佳经营模式,可为提高黄花落叶松(Larix olgensis)(俗名长白落叶松)人工林多目标经营水平提供理论基础和实施方案。【方法】以标准长白落叶松人工幼龄林为研究对象,利用多属性效用函数和妥协性分析构建包括净现值、大径材产量和林木碳储量的多目标经营模型,链接林分生长模型与粒子群优化算法,优化不同经营方程并提出经营模式。【结果】在不同造林密度(2 500和3 300株/hm²)及不同地位指数(16～22 m)下两种多目标方程(MOF₁和MOF₂)估算的林分主伐年龄为54～96 a,净现值为38 047.8～109 194.9元/hm²,大径材年均产量为1.8～4.4 m³/(hm²·a),轮伐期内年均林木碳储量为59.7～103.1 t/(hm²·a)。随着林木...     

田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响

针不同田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响, 应用反硝化分解模型(DNDC 模型), 选取中国科学院禹城综合试验站作为研究区域, 结合该区域的气象、土壤和田间管理措施等数据, 模拟在不同施氮量、施肥深度以及土壤侵蚀条件下的CO₂和N₂O气体通量。结果表明: DNDC模型对农田CO₂和N₂O气体通量的模拟效果较好; 施氮量从实际施氮量的0.5 倍升高到1.5 倍的过程中, N₂O排放通量从1.06 mg/(m²·d)线性地增加至2.88 mg/(m²·d), C的净固定量亦从1.38 g/(m²·d)逐渐增加至2.07 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在施肥深度从5 cm变化到20 cm的过程中, N₂O排放通量从2.88 mg/(m²·d)降低至0.68 mg/(m²·d); 当施肥深度从0.2 cm升高到20 cm时, C的净固定量从1.79 g/(m²·d)逐渐升高至2.32 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在土壤侵蚀的影响下, C的净固定量和N₂O的排放量分别升高11%和4%。研究结果可为国家温室气体通量清单的编制及相关管理政策的制定提供参考依据。     

长江流域森林NPP模拟及其对气候变化的响应

【目的】利用LPJ模型(Lund-Potsdam-Jena model)估算长江流域森林净初级生产力(net primary productivity, NPP),研究长江流域森林NPP时空动态变化及其与气候因素的关系,为长江流域及其他地区的植被监测与生态建设提供依据。【方法】基于LPJ模型模拟的NPP数据及气象资料,对长江流域1982—2013年森林NPP的空间分布和时空动态变化趋势进行分析,采用线性回归分析法分别以时间为自变量和NPP为因变量进行趋势检验,利用相关性分析法分析长江流域森林NPP与气象因子之间的关系。【结果】①长江流域1982—2013年森林年均NPP值为530.41 g/(m²·a),最高值出现在2002年,森林NPP值为578.55 g/(m²·a);最低值出现在1989年,森林NPP值为491.24 g/(m²·a)。②长江流域森林NPP的空间分布由东南沿海向西北逐渐减小,长江中下游森林NPP高于长江上游,森林NPP空间分布格局与水热条件分布格局相一致,长江流域东南部水热条件良好,能够满足植被生长和发展的需要,植被生产力比较高;西北部由于水热条件比较差,不利于植被生长,生产力低下。③长江流域大部分地区森林NPP与气温和降水为正相关关系,森林NPP与气温呈显著正相关,气温与森林NPP之间的相关性强于降水与森林NPP之间的相关性。【结论】长江流域森林NPP呈自东南向西北减少的趋势,且随时间呈波动上升趋势;气候对森林NPP具有显著影响,气温是影响森林NPP的主导因素。     

昆明西山林场5种可燃物的火行为研究

【目的】通过估测西山林场内主要可燃物特征,预测潜在的火行为大小,为西山林场的防火管理提供科学参考。【方法】通过外业调查,对柏木(Cupressus funebris)、旱冬瓜(Alnus nepalensis)、云南松(Pinus yunnanensis)、华山松(P. armandii)和麻栎(Quercus acutissima)5种可燃物采样,估算西山林场内主要可燃物载量大小,并在实验室内进行燃烧模拟试验,量化火行为特征,包括引燃时间、火焰维持时间、无焰燃烧维持时间、蔓延时间、火焰高度、火焰温度、无焰燃烧温度、火焰热辐射、无焰燃烧热辐射等。【结果】云南松林内的载量达到2.35 kg/m²、燃烧火焰最高温度628 ℃、燃烧火焰最大高度70 cm、最大热辐射为6.92 kW/m²、燃烧后无焰燃烧的最高温度266 ℃,均与每年进行计划烧除时云南松纯林内的载量1.15 kg/m²、火焰最高温度697.6 ℃、火焰最大高度44.5 cm、最大热辐射8.02 kW/m²,无焰燃烧的最高温度194.3 ℃有差异。不同林种可燃物的火强度大小依次为:云南松(786.07 kW/m) >麻栎(564.39 kW/m)>华山松(275.30 kW/m) >柏木(6.26 kW/m),其中云南松的火强度(786.07 kW/m,中强度火)与云南松纯林计划烧除时的火强度403.60 kW/m(低强度火)有差异。【结论】森林可燃物的载量对火强度影响较大,麻栎和华山松属于低强度火,柏木的火强度几乎可以忽略不计。森林抚育更新等人为干预措施,可对林内可燃物进行有效调控,减少和预防森林火灾的发生。     

基于碳汇木材复合经营目标的综合效益及影响因素分析

【目的】研究基于碳汇木材复合经营目标的最优森林管理,为提高森林综合效益提供理论依据。【方法】基于福建顺昌国有林场杉木和桉树经营成本数据,结合生长收获模型和碳储量模型,利用修正的Faustmann-Hartman模型,以社会效用最大的综合效益为决策目标,模拟分析营林成本、碳价格、木材价格和利率变动对杉木、桉树多效益经营下综合效益的影响。【结果】在当前营林成本和经营强度不变的情况下,多效益经营提升了综合效益,说明碳汇经营具有一定的投资效益。在营林成本变动(-40%~40%)范围内,随着营林成本的增加,杉木综合效益从40 402.33元/hm²下降到5 599.02元/hm²,桉树综合效益由51 521.61元/hm²下降到15 530.34元/hm²,两树种轮伐期均延长2 a。碳价格由0上升到500元/t时,杉木综合效益由21 423.52元/hm²上升到34 209.48元/hm²,最优轮伐期均为20 a;桉树综合效益从25 845.13元/hm²上升到92 644.11元/hm²,最优轮伐期由8 a下降至6 a。在木材价格变动(-20%~20%)范围内,随着木材价格的增加,杉木综合效益由4 545.44 元/hm²上升到41 117.14元/hm²,最优轮伐期缩短1 a;桉树综合效益由9 575.92元/hm²上升到56 470.14元/hm²,最优轮伐期缩短3 a;利率从1%上升到7%时,杉木综合效益由383 745.32元/hm²下降到890.14元/hm²,最优轮伐期缩短6 a;桉树综合效益由254 648.72元/hm²下降到16 728.99元/hm²,最优轮伐期缩短1 a。【结论】杉木、桉树的综合效益受碳价格和木材价格正向调节,受利率和营林成本的负向调节;杉木、桉树的综合效益对不同经济因素敏感性大小和顺序不同;在森林综合效益方面,桉树大于杉木,而在应对气候变化方面,杉木响应优于桉树。     

竹结构建筑外墙热工性能测试与分析

为了对已建成竹结构建筑外墙的热工性能进行评价,采用控温箱-热流计法对现代竹结构抗震安居房外墙(抹灰和挂板两种饰面)传热阻进行了实测与分析。结果表明:控温箱-热流计法测试竹材墙体传热阻时误差较大,影响墙体传热阻的主要因素为竹材墙体内部结构组成及测试位置; 抹灰饰面外墙平均实测传热阻为1.52(m²·K)/W,传热系数为0.66 W/(m²·K),可应用在夏热冬冷、夏热冬暖地区,4层及以上建筑可达到节能65%标准; 挂板饰面外墙平均实测传热阻为2.71(m²·K)/W,传热系数为0.37 W/(m²·K),可以应用在夏热冬冷、寒冷地区和严寒地区,并达到节能65%的标准。     

不同林龄杨树人工林土壤有效氮对 模拟氮沉降的初期响应

为了解森林生态系统对持续氮增长和快速氮循环的响应模式及反馈机制,选择3种林龄杨树人工林作为试验样地,设置N₀(0 g/(m²·a))、N₁(5 g/(m²·a))、N₂(10 g/(m²·a))、N₃(15 g/(m²·a))、N₄(30 g/(m²·a))共5个不同浓度进行模拟氮沉降实验,探讨3种林龄杨树人工林土壤有效氮含量及对模拟氮沉降的响应。结果表明:①幼龄林、中龄林和过熟林的铵态氮占总有效氮含量的比例分别为18.50%～28.81%、23.14%～34.52%和32.60%～49.92%; ②随着外源氮浓度的不断增加,3种林龄土壤硝态氮含量都呈显著的增加趋势,且高氮处理对有效氮的影响高于低氮处理,而铵态氮只在幼龄林和中龄林中高氮处理(N₃和N₄)之间差异显著; ③幼龄林土壤硝态氮含量对不同浓度的氮沉降响应比中龄林和过熟林更为敏感,而铵态氮在3种林龄之间无显著规律; ④3种林龄土壤表层(0～10 cm)的铵态氮、硝态氮含量对氮沉降响应更加敏感。     

兴安落叶松天然林新老枝叶光合能力及水分利用效率研究

【目的】兴安落叶松林是我国大兴安岭地区顶级植被,每年长出的新枝和老枝间有明显的特征差异,而这种差异可能会引起新枝叶和老枝叶光合能力及水分利用效率的差异。笔者探究新枝叶和老枝叶间光合能力的差异,分析兴安落叶松光合能力对环境变化的响应,以准确估算大兴安岭地区顶级群落的光合及水分利用情况。【方法】于2016年6—9月在黑龙江漠河森林生态系统定位研究站对不同分化等级的兴安落叶松新枝叶和老枝叶的光合能力(P_n,max)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(C_WUE)等指标进行测定。【结果】兴安落叶松新枝叶和老枝叶平均P_n,max分别为5.654和3.248 μmol/(m²·s),平均T_r分别为1.291和0.779 μmol/(m²·s),新枝叶P_n,max和T_r分别比老枝叶高74.1%和65.7%。新枝叶和老枝叶平均C_WUE分别为5.077 和4.762 μmol/mmol,新枝叶比老枝叶高6.61%。【结论】兴安落叶松林各分化等级间P_n,max、T_r和C_WUE均差异不显著(P>0.05); 但新枝叶及老枝叶的P_n,max和T_r均表现为差异极显著(P<0.01),新枝叶和老枝叶平均C_WUE则差异不显著(P>0.05),仅6月中旬与其他月份间C_WUE差异极显著(P<0.01)。因此,兴安落叶松新老枝叶在光合能力和蒸腾速率上存在较大差异,而水分利用效率的差异较小。     

低温真空环境下不同密度二氧化硅气凝胶复合材料隔热性能研究

以正硅酸乙酯、乙醇等为原料,采用溶胶-凝胶反应和超临界干燥工艺制备了密度分别为30、80、120、260、320 kg/m³的纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料,分别在常压、25℃下以及真空、-130～25℃的条件下测定了所制备的气凝胶复合材料的导热系数,研究了复合材料的密度及组成对于气凝胶材料隔热性能的影响规律。结果表明：在常压、25℃条件下,在不同密度的气凝胶复合材料中,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小(0.013 W/(m·K));密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小;密度为120、260、320 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而增大。在真空、-130～25℃的条件下,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小;密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小。在130℃时,由于密度为320 kg/m³的气凝胶复...     

模拟氮沉降对杨树人工林土壤微生物群落碳源利用类型的影响

【目的】探究氮沉降对杨树人工林土壤微生物群落特征的影响。【方法】以江苏省东台地区沿海杨树人工林为对象,采用Biolog ECO微平板技术,设置4种氮添加水平:N0(0 kg/(hm²·a))、N1(50 kg/(hm²·a))、N2(100 kg/(hm²·a))、N3(150 kg/(hm²·a))模拟不同浓度氮沉降,经过2 a生长季(5—10月)处理,测定杨树林土壤微生物群落碳源利用变化情况。【结果】N2处理可以增强杨树人工林土壤微生物对碳源的代谢能力,氮添加浓度过高则会产生抑制作用; 土壤中微生物对胺类和酚类利用程度表现出较大差异,其中,酚类在高浓度氮处理(N3)时利用程度最高,胺类在低浓度氮(N1)条件下利用程度最高; 硝态氮和平均颜色变化率(AWCD)、Shannon多样性均具有显著正相关性(P<0.05),微生物代谢水平及其结构变化受到硝态氮影响较大。主成分分析表明,PC1和PC2可以表示施氮对微生物群落代谢多样性产生的差异,其中,PC1的方差贡献率最大,碳水化合物、酚类呈负相关(碳源相关系数分别为-0.869、-0.780),氨基酸、羧酸呈正相关(碳源相关系数分别为0.702、0.821),是起主要分异作用的碳源; PC2涵盖了聚合物和胺类两种碳源大类,其中聚合物呈负相关(相关系数为-0.688),胺类呈正相关(相关系数为0.802)。【结论】氮添加会导致杨树人工林土壤微生物群落对碳源利用类型改变,土壤中硝态氮含量与微生物生长代谢及功能多样性呈显著正相关; 六大类碳源中碳水化合物、羧酸是影响土壤微生物群落功能多样性的主要碳源。 关键词:氮沉降; 土壤微生物; 碳源代谢; 群落功能多样性; 杨树人工林     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤微生物群落特征的影响

【目的】探究氮沉降增加对阔叶红松(Pinus koraiensis)混交林土壤微生物群落特征的影响。【方法】对阔叶红松林进行模拟氮沉降实验,设置对照(N0,0 kg/(hm²·a))、低氮(N1, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N2, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N3, 120 kg/(hm²·a))共4组处理,在实验样地内采集0～10 cm、≥10～20 cm土层中的土壤,测定土壤微生物生物量碳(SMBC)及土壤微生物生物量氮(SMBN)含量及变化。【结果】① 模拟氮沉降未改变SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的垂直分布; SMBC、SMBN在生长季月动态曲线均为以8月中旬为峰值的单峰型曲线,SMBC/SMBN的曲线波动较大,0～10 cm土层以N0处理的结果波动范围最小(2.83～6.97)。② 模拟氮沉降仅对0～10 cm土层6、8月中旬的SMBC以及5、6、8月中旬的SMBC/SMBN有显著影响(P<0.05),而对SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的生长季平均值无显著影响。【结论】模拟氮沉降对阔叶红松林土壤微生物生物量的影响仅在个别月份中表现明显,而对于整个生长季而言,更长时间的模拟氮沉降实验才可能对土壤微生物生物量产生明显的影响。     

氮磷添加对亚热带常绿阔叶林凋落物产量及其养分含量的影响

【目的】凋落物是森林净生产量的重要组分,探讨森林凋落物生产及其养分归还量对氮磷添加的响应,为亚热带常绿阔叶林可持续经营提供科学依据。【方法】选择安徽池州亚热带常绿阔叶林,包括甜槠(Castanopsis eyrei)老龄林和苦槠(C. sclerophylla)中龄林,开展氮磷添加试验,设置3个处理,即氮[N 100 kg /(hm²·a)]、氮+磷[N 100 kg /(hm²·a) +P 50 kg /(hm²·a)]和对照(CK,无氮磷添加)。采用凋落物收集框法,对林分凋落物生产量及其养分归还量进行了为期1年的监测(2017年5月至2018年4月)。【结果】N+P处理下,苦槠林和甜槠林总凋落物量最高值分别为9.502、7.120 t/(hm²·a);其次是N处理,分别为8.393、7.041 t/(hm²·a);CK林分分别为7.724和6.697 t/(hm²·a),氮磷添加提高了总凋落物量,但不同处理间没有显著差异。在N处理和对照条件下,两林分凋落物各组分所占比例由大到小顺序均为:落叶、落枝、碎屑、落花落果。但在N+P处理的苦槠林中由大到小依次为:落叶、落枝、落花落果、碎屑。N处理下,苦槠林和甜槠林凋落物年均氮含量分别为14.199和13.648 g/kg,N+P处理分别为13.863和13.650 g/kg,CK林分分别为13.384和13.094 g/kg。各处理下苦槠林和甜槠林凋落物年均磷含量由大到小顺序为N+P、CK、N处理。两林分凋落物的氮磷含量和年归还量不同处理间差异均不显著;不同处理间的苦槠林和甜槠林凋落物的氮磷比均无明显差异。【结论】氮沉降提高了苦槠和甜槠林凋落物产量,磷添加具有一定的增效作用,表明磷添加缓解了氮沉降引起的磷限制作用。     

喀斯特原生乔木林和次生林土壤氮矿化特征

【目的】探究喀斯特森林土壤氮矿化特征及供氮能力。【方法】以贵州喀斯特原生乔木林和次生林为研究对象,采用树脂芯法,原位连续培养测定土壤氮矿化/硝化动态特征。【结果】①喀斯特原生乔木林和次生林土壤无机氮含量随培养时间延长存在明显的变化,NH⁺₄-N含量呈先增加后减少再增加趋势,NO^-₃-N含量表现为总体增加趋势。NH⁺₄-N是土壤有效氮的主要存在形式,其含量占土壤无机氮的84.57%～94.31%。②两演替群落土壤氮矿化速率呈“V”形变化,范围分别为-0.43～0.97 mg/(kg·d)和-0.91～1.43 mg/(kg·d); 硝化速率呈波动上升趋势,范围分别为0.21～0.49 mg/(kg·d)和0.03～0.31 mg/(kg·d)。③原生乔木林土壤无机氮含量、矿化速率、氨化速率和硝化速率均高于次生林。④原生乔木林土壤氮全年净矿化总量170.82 kg/(hm²·a),是次生林的2.48倍,两种林分土壤净硝化氮分别占净矿化氮的95%和100%。【结论】喀斯特森林土壤供氮能力较强,但土壤氮矿化过程中氮硝化占主导,表明土壤中植物可利用的氮素易于淋溶或挥发损失。     

山地城市园地时空变化及对生态服务价值的影响

【目的】厘清山区城市园地时空变化特点及对生态环境的影响,可指导山区园地管理与城市用地的科学规划。【方法】利用ArcGIS软件和生态服务价值系数法,以山地城市贵阳为例,分析了2000—2010年其园地时空变化特征及其对生态服务价值(ecosystem service value, ESV)的影响。【结果】研究期间,园地面积由2000年的14 088.78 hm²增加到2010年的15 255.72 hm²,增加区域多分布于西部和北部。10 a间,耕地转为园地是园地与其他地类之间转化的主要类型。园地面积在坡度、高程、城乡和公路各梯度带均呈增加趋势。各梯度带园地增加速度有所不同。园地ESV由2000年的26 786.15万元增加到2010年的29 004.79万元,增加区域多分布于研究区中北部。耕地和草地转为园地以及园地转为林地使ESV分别增加1 164.88万元、0.09万元和1.12万元,而林地转为园地以及园地转为草地使ESV分别下降0.86万元和0.09万元。【结论】地形、交通和城市区位是影响山区城市园地空间格局的重要因素。在经济快速发展、退耕还林政策影响下大量耕地转为园地是园地面积及其ESV增加的主要原因。