油松人工林林木生物量研究

以山西省吕梁地区方山县峪口花果山油松人工林为对象,在同一地区选择并设置4块标准地,然后利用直接收获法中的平均木法测定选定所在标准地的生物量,对峪口一带的油松人工林群落生物量、生物量在各器官的分配情况以及峪口地区各种林分密度下油松人工林的生物量进行研究和分析.结果显示:①样地 SX-LL-FC-P03-R1、SX-LL-FC-P03-R2、SX-LL-FC-P03-R3、SX-LL-DC-P08的群落生物量分别是70.03t/hm2、131.78t/hm2、122.75 t/hm2、99.83 t/hm2;②林分中乔木所包含的生物量在总生物量中占有的绝大部分,为97.99 t/hm2,枯落物层次之,3.03 t/hm2,草本层再次,0.62 t/hm2,灌木层最少,0.35 t/hm2;③油松人工林的树干、树枝、树叶、树根的生物量的分配虽然受立地条件和树龄等客观因素的影响而呈现一定差异性,但单株林木中各个器官生物量所占的比例仍呈现出一些规律:总生物量中树干约占38.44%,树枝约占27.47%,树叶约占18.05%,根系约占16.04%;④不同密度的油松人工林对群落的总生物量也有相当大的影响,SX-LL-FC-P03-R1样地的林分密度为790株/hm2,群落总生物量为70.03 t/hm2,SX-LL-FC-P03-R2样地的林分密度为2170株/hm2,群落总生物量为131.78 t/hm2,SX-LL-FC-P03-R3样地的林分密度为2120株/hm2,群落总生物量为122.75 t/hm2,SX-LL-DC-P08样地的林分密度为2250株/hm2,群落总生物量为99.83 t/hm2.     

古尔班通古特沙漠短命植物的空间分布特征

纵穿和横穿古尔班通古特沙漠的两条路线上, 测度早春短命植物物种丰富性、盖度和重要值等参数及调查分析了地形地貌和土壤理化性质等沙漠微生境. 经对比发现该沙漠短命植物分布存在着地域上的差异, 即沙漠南部和中部的短命植物物种最丰富, 西部最贫; 短命植物的盖度则是中南部高于北 部, 中东部高于西部. 短命植物对沙漠生境空间变异的响应, 形成了该沙漠短命植物的种群-生境梯度. 其特征为: 地势较高、土壤质地较粗、分选差、有机质含量相对较高、低盐碱的生境中生长沙苔草、东方旱麦草为主的短命植物; 地势稍低、土壤质轻疏松、含有机质, 具一定盐碱性、结皮发育的较干旱生境生长以线叶庭荠、尖喙牻牛儿苗和中亚葫芦巴为主的耐旱、耐盐碱短命植物; 地势低、土壤具一定含水性, 相对富盐碱的生境下, 主要分布小甘菊、念珠芥和小花角茴香等耐盐碱的短命植物. 但由于该沙漠微生境空间变化梯度较小, 以及沙漠短命植物总体上表现出的中生性生理特性, 使得多数短命植物集中分布在上述植物种群-生境梯度上地势较高, 风沙土具一定肥力、盐碱性弱的生境序位.     

典型阔叶红松林林隙对幼苗建立的影响

林隙干扰是阔叶红松林林分结构维持和发展的重要驱动力,然而大多研究只考虑林隙对幼苗建立初期和末期总体的数量变化,忽视了此阶段中曾经出现而又死亡的动态过程.本文以9hm2凉水典型阔叶红松林动态监测样地915个2 m×2 m小样方内的多年生幼苗(H≥30 cm,DBH1 cm)为研究对象,基于2006,2008,2010和2012年4次调查数据,分析了幼苗的新增、死亡、高生长及其动态,探讨了林隙与非林隙下幼苗的建立过程.结果表明,样地内共有幼苗42种,其中林隙对11种幼苗的建立具有显著的促进作用.在林隙内稠李、枫桦、裂叶榆、龙牙楤木、珍珠梅、山槐和红皮云杉的幼苗新增显著高于非林隙,而稠李、裂叶榆、龙牙楤木、珍珠梅和山槐幼苗的死亡数量显著高于非林隙;林隙对冷杉、春榆、红皮云杉、花楸和山槐幼苗的高生长具有促进作用.2008年新增并在以后调查中死亡的幼苗有31种,其中5种幼苗的密度变化在林隙内显著高于非林隙;而2010年新增在2012年调查时死亡的幼苗中只有水曲柳在林隙内显著高于非林隙.本研究还发现,阔叶红松林幼苗的建立不仅对不同的林冠条件有偏好,还与地形因子及其他生物因子密切相关.     

浑善达克沙地全新世气候变化

浑善达克沙地地质资料研究结果表明, 全新世夏季风存在多次盛衰变化, 有6次强盛期和7次衰弱期, 受季风周期性变化的影响气候湿润度及地表植被发生相似的周期性变化. 其中夏季风强盛、冬季风衰弱、湿度相对较大和地表植被盖度增大的时期与全球变化的温暖事件对应; 夏季风衰弱、冬季风增强、湿度相对减小和地表植被盖度减小的时期与中低纬度地区干旱事件和北大西洋寒冷事件对应. 而夏季风强度变化存在1456和494年的变化周期, 其变化韵律与全新世全球性寒暖变化保持一致.     

负密度制约和生境过滤对古田山幼苗系统发育多样性时间变化的影响

负密度制约和生境过滤是解释森林群落物种共存和生物多样性维持机制的重要假说.已有大量研究表明,负密度制约通过优势物种的种内竞争及近缘种之间的种间竞争、个体间病菌传播等过程为非优势物种及非亲缘种提供生存空间,从而使局域群落的系统发育?多样性随时间的推移而增加;由于生境过滤的作用,特定的生境选择亲缘关系相近的物种,因而随着时间的推移,同一生境内群落间的系统发育?多样性会降低.前人的研究主要集中于利用负密度制约和生境过滤来解释物种多样性的空间变化格局,而利用这2个机制来解释在时间序列上群落系统发育多样性格局变化的研究还很少.本文以浙江古田山24 hm2亚热带常绿阔叶林永久性样地中的幼苗(胸径1 cm)为研究对象,利用2006和2007年的幼苗动态监测数据,分析位于不同生境的342个幼苗样方内的系统发育?多样性和样方间的系统发育?多样性随时间的格局变化.结果表明,随着时间的变化,位于同一生境的样方幼苗系统发育?多样性显著增加;而幼苗系统发育?多样性在同一生境内显著降低.因此,在亚热带森林群落中,负密度制约效应和生境过滤共同维持幼苗群落的物种共存.     

纳米ZnO表面吸附聚电解质及其分散体系稳定性的研究

讨论了纳米ZnO颗粒表面吸附阴离子型聚电解质(马来酸酐钠盐聚合物)及其水分散体系的稳定性. FTIR分析表明, ZnO颗粒表面通过氢键和化学键吸附聚电解质. 吸附行为受聚电解质浓度、pH值和离子强度的影响. 随着pH值的增大, 饱和吸附量减小, 而吸附层厚度增大. 饱和吸附量和吸附层厚度随离子强度的增大呈先增加后减小的趋势. 与相同浓度的NaCl溶液相比, 聚电解质在CaCl2溶液中的饱和吸附量较大, 相应的吸附层厚度也较大. pH值的增大, 分散体系吸光度变化缓慢, 分散体系稳定性好. 分散体系吸光度随聚电解质浓度的变化有极大值. 分散体系稳定性的变化规律是由聚电解质在颗粒表面吸附构型变化而引起.     

青藏公路沿线多年冻土区活动层动态变化及区域差异特征

利用青藏高原多年冻土区10个活动层观测场建立以来到2010年的监测资料,构建了青藏公路沿线多年冻土区活动层平均厚度的估算模型,分析了多年冻土区活动层近期的动态变化及区域差异特征.结果表明,研究区活动层厚度30年来以1.33cm/a的速率增大,多年冻土上限温度、50cm土壤温度及5cm土壤积温均呈现出升高的趋势.土壤热通量以0.1Wm-2/a的速率增大,为高原多年冻土区活动层厚度增大和温度升高提供了依据.活动层开始融化日期提前,开始冻结日期推后,融化日数增加,速率达1.18d/a.活动层动态变化特征与多年冻土类型、海拔高度、下垫面类型和土壤组分密切相关.低温多年冻土区较高温多年冻土区变化明显、高海拔地区较低海拔地区变化明显、高寒草甸地区较高寒草原地区变化明显,细粒土较粗颗粒土变化明显.     

热带巨型叶植物芭蕉叶片内结构异质性

叶片是植物进行光合作用的主要场所,叶片面积是决定叶片光合作用的重要因子之一.以往对于叶片的解剖结构和生理功能的研究中,常常忽略同一叶片不同部位的结构及功能的差异,尤其是对于某些巨大叶片的结构和功能的异质性更是缺乏了解.为什么具有巨大叶片的植物在自然界十分稀少仍然是科学之谜.本研究选取了具有典型巨型叶片的单子叶植物芭蕉(Musa balbisiana Colla)作为实验材料,测定了叶片不同部位的结构和解剖特征.结果发现,沿主脉方向从叶片基部到叶片尖端,主脉导管直径、叶片厚度、保卫细胞长度呈剧烈下降趋势,比叶重在上部约1/2处呈下降趋势,而栅栏组织和海绵组织的比(P/S值)和气孔密度呈增长趋势,叶绿素含量、叶脉密度和气孔面积指数则无明显变化.沿平行脉从叶片中部到叶片两侧边缘,叶片厚度和比叶重呈现剧烈下降趋势,叶绿素含量、气孔密度和气孔面积指数在边缘约1/3范围内剧烈下降,栅栏组织和海绵组织的比和叶脉密度则呈现上升的趋势.从叶基到叶顶端主脉的导管直径急剧减少可能会影响叶片顶端的水分供应,而叶片两侧边缘气孔面积指数的明显减小、再加上大叶片水汽界面层厚会使边缘部位蒸腾散热功能受到抑制,从而抑制该部位的生理功能,这些因素可能导致芭蕉叶片面积不能继续增大.与叶片小一些的海芋大型叶相比,芭蕉叶内结构的异质性更加强烈.     

弄岗喀斯特季节性雨林15ha样地密度制约效应分析

密度制约是自然森林群落物种共存的重要机制之一.然而,密度制约效应受生境异质性影响,生境异质性强的群落密度制约效应表现得较弱.北热带喀斯特季节性雨林是位于我国桂西南地区的重要植被类型之一,其具有水平空间的高度异质性和垂直剖面的多层次性的地质地貌特征.本研究基于弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha动态监测样地第一次普查数据,综合分析了样地中每个生长阶段出现个体数均≥15的物种(共计96个)的密度制约效应,以及种群分布格局与生境的关联性.结果显示:(1)仅有14个物种表现出从小树到成树聚集度降低的变化趋势,即表现出密度制约自疏效应;(2)23个物种的小树周围出现同种成树的频率低于小树周围出现同种小树的频率,表现出小树相对于成树有额外的聚集格局,也即表现出密度制约稀疏效应;(3)通过Berman-test检验发现几乎所有物种的种群分布至少与一种环境变量呈显著关联性,且种群的所有个体和不同生长阶段均对某一环境因子表现出的显著关联性具有很好的一致性.研究结果从不同角度验证了弄岗喀斯特季节性雨林样地中仅有较少物种表现出密度制约效应,这可能与喀斯特地区极其独特的地质、地貌特征有关.此外,也可能是由于未将幼苗阶段纳入分析而造成的.     

压实黄土场地湿陷沉降机理与黄土高原平山造城适宜性

黄土高原城市用地紧张与用地需求日益增大的矛盾使得平山造城工程应运而生,大规模平山造城工程会引起场地水文环境变化,诱发填土地基失稳、建筑物破坏等,其工程长期适宜性是人们最关切的问题.通过现场调研、原位监测、室内试验、模型试验、数值模拟和InSAR分析等工作,探究了压实黄土场地湿陷沉降机理及黄土高原平山造城工程适宜性.研究结果发现,场地压实黄土的物理力学性质和微观结构同天然黄土差异较大,其力学性质差、孔隙连通性差、空间变异性大;湿陷变形本质为含水率增大引起土体刚度降低而发生的压密变形,湿陷过程中压实黄土的结构变化整体上表现为颗粒间孔隙的局部压密,颗粒及孔隙形态基本不变;非饱和压实黄土的蠕变特性同屈服应力与上覆荷载的大小密切相关,增大压实土体的干密度可提高屈服应力,缩短蠕变稳定时间,还可显著降低土体的渗透特性;典型平山造城场地厚层压实黄土中的含水状态基本能维持长期稳定,有缓慢的向下水流补给地下水;场地累积变形量随填方土厚度增大而增大,地表变形减缓,沉降速率递减,预测工后15年场地变形可达稳定;增大压实土体干密度和合理设置地下水排水设施可有效减小地表总变形量、变形稳定期和局部破坏.研究结果论证...     

含煤地层振幅随偏移距变化正演模型研究

通过正演模型研究，对煤层顶、底界面振幅随偏移距变化(Amplitude versus offset，AVO)特征及其影响因素进行了分析．结果表明，煤层顶界面的反射振幅先是随着炮检距(入射角)的增大而减小，然后再逐渐增大；煤层底界面的反射波振幅最初也是随着炮检距(入射角)的增大而减小，但容易发生全反射，不利于AVO分析．不同结构煤体在AVO响应上存在明显的差异，随着媒体结构破坏程度的增强，煤层顶界面反射波AVO的截距和梯度都会增大。煤体结构相同时，与泥岩顶板相比，以砂岩为顶板的煤层顶面表现为较大的反射振幅绝对值和变化梯度．煤层厚度的调谐作用对其AVO属性也有明显的影响．     

含煤地层振幅随偏移距变化正演模型研究

通过正演模型研究,对煤层顶、底界面振幅随偏移距变化(Amplitude versus offset,AVO)特征及其影响因素进行了分析.结果表明,煤层顶界面的反射振幅先是随着炮检距(入射角)的增大而减小,然后再逐渐增大;煤层底界面的反射波振幅最初也是随着炮检距(入射角)的增大而减小,但容易发生全反射,不利于AVO分析.不同结构煤体在AVO响应上存在明显的差异,随着煤体结构破坏程度的增强,煤层顶界面反射波AVO的截距和梯度都会增大.煤体结构相同时,与泥岩顶板相比,以砂岩为顶板的煤层顶面表现为较大的反射振幅绝对值和变化梯度.煤层厚度的调谐作用对其AVO属性也有明显的影响.     

变截面微纳米通道内聚乙烯分子注射过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了变截面微纳米通道内聚乙烯分子的注射过程, 分析了微纳米通道截面结构及外加作用力对注射过程中聚乙烯分子流变和结构特性的影响. 研究结果表明:注射流动过程中, 通道壁面附近存在粒子吸附层, 且吸附层厚度随通道锥面倾角增大而增大;聚乙烯分子链的注射距离随锥面倾角增大而减小、随外加作用力增大而增大; 在锥面倾角为α=45°的通道中聚乙烯分子均匀填充整个通道, 且沿流动方向上出现单轴拉伸现象, 在较大作用力情况下, 该拉伸更为显著, 使得注射过程更容易完成.     

石笋密度蕴含的过去气候变化信息: 以末次冰消期黄土高原西部武都万象洞石笋为例

亚洲季风区边缘甘肃武都万象洞一根石笋(WX42A)在末次冰消期不同生长时期密度变化表现出有规律的波动. 高精度²³⁰Th测年和高分辨率的石笋密度结果表明, 生长于17644~12758 a BP之间石笋密度变化时间序列在长时间尺度上与反映亚洲季风强度变化的石笋δ¹⁸O记录变化趋势非常一致, 显示出季风强度增强/减弱(δ¹⁸O值偏轻/偏重), 石笋密度随之增大/减小的特征; 在短时间尺度上石笋密度的降低也对应于一些季风减弱事件如Inter-Allerød Cold Period (IACP)、Older Dryas (OD)和Inter-Bølling Cold Period (IBCP). 总体上, 石笋密度的降低是对季风减弱、降水量减少造成洞穴滴水速率降低、结晶核减少和晶体增大、生物活动强度减弱和土壤CO₂分压降低、碎屑杂质物质增多的反映. 然而在季风极端减弱、降水量大幅度减少和生物活动强度减弱时期, 温度的变化将主导石笋密度的变化, 如在北大西洋H-1事件温度突然降低时, 石笋密度却突然增大, 这是由环境温度的突然降低使得少量下渗水在低温下溶解的碳酸氢钙浓度升高、溶液过饱和度升高而形成晶体规则紧密排列且密度较大的石笋矿物所造成的. 这种灵敏记录石笋生长历史和外界环境变化的过去石笋密度随着时间波动, 说明石笋密度在过去气候变化研究中具有极大的潜力.     

变厚度轧制时质量守恒的表述方式

在等厚度稳定轧制过程中,质量守恒定律通常被表述为秒流量相等原则.变厚度轧制时仍需满足质量守恒定律,但是否遵守秒流量相等原则,需要进行充分论证.本文从分析变厚度轧制的几何关系及微元体变形入手,研究了轧辊在垂直方向的刚性位移速度对微元体变形的影响.采用拉格朗日构形和欧拉构形两种方法论证了变厚度轧制时秒流量相等关系不再成立,秒流量差与轧辊垂直方向刚性位移速度有关.在轧辊旋转角速度ω给定的条件下,趋厚轧制时秒流量逐渐增大,趋薄轧制时秒流量逐渐减小.对变厚度轧制过程,质量守恒定律可以表述为变形区及各个微元体发生塑性变形时体积保持不变,但不能表述为秒流量相等.     

a-SiN:H薄膜的对靶溅射沉积及微结构特性研究

采用对靶磁控反应溅射技术以N₂和H₂为反应气体在硅(100)和石英衬底上制备了氢化非晶氮化硅(a-SiN:H)薄膜. 利用台阶仪、原子力显微镜、紫外-可见(UV-VIS)光吸收和傅里叶红外透射光谱(FTIR)对薄膜沉积速率、微观结构及键合特性进行了分析. 结果表明, 利用等离子反应溅射可在较低衬底温度条件下(T_s<250℃)实现低表面粗糙度和高光学透过率的a-SiN:H薄膜制备. 增加衬底温度可使薄膜厚度减小, 薄膜光学带隙Eg提高, 薄膜无序度减小. FTIR分析结果表明, 薄膜主要以Si-N, Si-H和N-H键合结构存在, 随衬底温度增加, 薄膜中的键合氢含量减小, 而整体键密度和Si-N键密度增加. 该微观结构和光学特性的调整可归因衬底温度升高所引起的衬底表面原子迁移率和反应速率的增加.     

洪水灌溉对策勒绿洲优势植物及生境的影响?

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲前沿的优势植物疏叶骆驼刺(Alhagi.sparsifolia SHAP.)-里海旋覆花(Karelinia caspica Less)群落为研究对象,利用人工模拟洪水的方法在生长季内对群落进行了3次灌溉.通过灌溉与非灌溉对照实验,研究灌溉对策勒绿洲前沿多年生植被的更新、生长、群落物种组成以及土壤水分和养分的影响.结果表明:(1)多次灌溉对多年生植物疏叶骆驼刺和里海旋覆花的更新和生长具有明显的促进作用,其中更新方式以根蘖苗更新为主,种子实生苗更新较少;(2)灌溉使得群落中的一年生杂草大量出现,群落物种多样性增加,群落盖度也相应的增加;(3)灌溉有效地增加了群落生境中土壤上层的水分和养分,同时改变了土壤养分在垂直剖面上的再分布,地表以下3m范围内土壤速效N,P,K和全量P,K含量显著地增加.从长远来看,这种模拟洪水灌溉的生态学意义在于说明洪水作为一种生态脉冲对干旱区生态系统中植物的更新、地下水位的补充以及土壤养分的增加有重要的促进作用.     

超临界流体密度波动机理的分子动力学模拟

超临界流体在工业技术领域得到越来越广泛的应用,从本质上研究超临界流体的结构特性具有重要意义.本文采用分子动力学方法模拟得到不同温度和压力下超临界流体局部密度波动的时序曲线变化规律,并进行非线性特性分析.结果表明,在近临界温度时,密度波动幅度在拟临界点处达到最大值,随着温度升高和偏离拟临界点程度的增大,波动幅度逐渐减小.超临界流体是具有显著密度波动的非均匀介质,可以看作是高密度(类液区)和低密度(类气区)流体的混合物,非均匀性随偏离拟临界点程度的增加而逐渐减弱.采用自相关函数法得到各工况延迟时间,结合时序曲线的吸引子相图和递归图定性分析发现,不同系统温度下,时序曲线的波动规律主要满足混沌和类随机两种特性.在近临界等温线上,较大密度范围内具有混沌特征;随着系统温度的升高,范围逐渐缩小,当T=1.075T_c时,混沌特征消失,各工况均符合类随机规律.混沌系统表现为较类随机系统更小的样本熵,在不同系统温度下,均在偏离拟临界点较远处得到较大值,并在一个小区域内收敛,此时样本熵的变化受系统温度的影响逐渐减小,密度起主导作用.     

藏东南亚高山暗针叶林干扰迹地森林更新调查

藏东南为我国主要天然林区,是全球生物多样性最丰富的地区之一,同时也是我国重要的生态安全屏障.在实施国家天然林保护工程之前,该地区天然林曾受到干扰(采伐、林火)的影响.为了探究亚高山暗针叶林采伐和火烧迹地上森林更新的过程,本研究选取藏东南色季拉山急尖长苞冷杉(Abies georgei var. smithii)采伐迹地和火烧迹地,设置了8块森林样地(30 m×30 m),采集树轮样本并进行样地调查.通过对干扰迹地边缘区树轮序列的生长释放分析,推测采伐活动发生在1991年左右,火烧迹地形成于1942年左右.样地调查揭示,干扰迹地内树种更新密度为222～589株/hm~2.过去30～70年来,西北坡向采伐迹地上的更新以急尖长苞冷杉为主,而西南坡火烧迹地的原生林则主要被川滇高山栎(Quercus aquifolides)、高山柏(Sabina squamata)和林芝云杉(Picea likiangensis var. linzhiensis)次生林所取代.因此,今后的研究亟待监测干扰迹地内的微环境状况,以期为变暖背景下藏东南森林保护和管理提供科学依据.     

纵向岭谷区水汽通道作用及植被生产力响应

纵向岭谷区河谷“水汽通道”作用,使通道与其毗邻地区形成特殊的水热分布格局,并产生了强烈的生态效应,并对该区的生物产生了深刻的影响．在本区30年平均年降水、气温空间数据、净初级生产力、植被类型、地形(高度、坡度、坡向)、太阳辐射等数据基础上,构建纵向岭谷区“地-汽-水-生”系统数据库;通过河谷水汽通量、降水格局、“分水岭”空间分析,印证河谷“水汽通道”作用的并存;水汽通道作用对植被的垂直分布带谱南北差异和植物种类的反常分布产生了重要的影响;与相邻同纬地区比较,本区NPP(净初极生产力)值总体偏高,向北突出、延伸趋势显著,并且高值线的流动方向与河谷相一致;人工神经网络分析结果确定最低温度、海拔高度、降水、坡度是影响本区NPP的关键因子,它们的影响率依次为1．588,1．053,1．006和1．003．最后分析了各植被类型及同一植物物种的净初级生产力对水热条件的具体响应过程,“水汽通道”作用产生了重要的生态效应．