芦苇沼泽湿地蒸散发分离量测方法及应用研究

基于补偿原理，结合湿地环境和植被生长特点，研究开发了一种可对湿地垂向水分损失通量进行区分监测，并可同时测量多种湿地植被状态蒸散量和水面蒸发量数据的蒸散补偿观测系统（CETOS）．2004—2009年，应用该系统对比研究了扎龙湿地和白洋淀湿地芦苇群落的蒸散耗水规律，其中在白洋淀湿地对比测量了三种具有不同叶面积指数的芦苇群落蒸散速率．结果显示，研究期内扎龙湿地芦苇生长季蒸散总量为739—886mrn，而由于地理条件和气候特性的影响，白洋淀湿地的芦苇蒸散量相对较大，三个群落蒸散总量分别为970～1117rnlIl，1261—1452mitt和1759—2035rtlnl．另外，研究中对两湿地蒸腾作用因子的季节变动特征和影响因素进行了分析，指出蒸腾作用因子受地理位置、生物量、植被生长阶段以及外界气象条件等多方面的制约．     

黄河流域土壤水分遥感计算及水循环过程分析

在1982～1998年AVHRR pathfinder遥感数据和黄河流域土壤水分、降水与蒸发观测资料基础上,应用土壤水分遥感估算方法,计算出17年来黄河流域1 m土体各层土壤水分;在获得土壤水分数据基础上,以黄河流域中兰州、头道拐、龙门、三门峡、花园口和利津水文站为控制断面,将黄河流域划分为7个子流域,结合1982～1998年的径流资料和气象观测资料,利用水量平衡方法分析了17年来黄河流域水循环动态特征.通过研究表明建立的大区域、连续时间段、厚层土体土壤水分遥感估算方法及其框架是可行的;黄河流域多年平均降水量一般在4000 × 108 m3,蒸散量一般在3000 × 108～3500×108m3,土壤水年变化量在正负500×108m3之间;兰州以上河段是黄河流域中比较湿润的地区,多年平均蒸散发占降水量的比率为57％左右;黄河流域中最干旱的地区是内流区和山陕河段,多年平均蒸散比占降水的比率为78%左右.     

华西雨屏区不同人工植被类型下土壤氮库及其有效性

为了解华西雨屏区人工植被类型对土壤氮库及其有效性的影响，选取华西雨屏区7种典型人工植被类型：橘树（Glycosmis cochinchinensi5）迹地、橘树林地、巨桉（Eucalyptus grandis）林地、玉米（Zeamays）地、香樟（Cinnamonum camphora）林地、柚子（Citrus mnxima）林地和桃树（Pmnnus persica）林地，于2010年7月分别采集土壤根层与根下层原状土样，分析其氮库及有效性。结果表明，华西雨屏区几种典型人工植被类型均表现出较大的氮库特征，但不同人工植被类型间具有较大的差异。相对于其他植被类型，玉米地根层和根下层土壤氮库均相对较小，而橘树、柚子和桃树林地根层土壤氮库相对较大，巨桉、香樟和桃树林地根下层土壤氮库相对较大。然而，玉米地具有较高的根层土壤铵态氮和硝态氮含量，但巨桉林地具有较低的根下层土壤铵态氮和硝态氮含量。这些结果为区域氮素合理利用、土地利用结构调整以及生态环境建设提供了一定理论依据。     

干热河谷不同岩土组成坡地的降水入渗与林木生长

坡地对降水的入渗能力是决定干热河谷坡地土壤水分条件和林木生长的重要因素, 坡地入渗能力低是造成干热河谷土壤干旱的主要原因之一. 由于岩土孔隙状况的差异, 不同岩土组成坡地的入渗能力差异较大. 片岩坡地入渗速率为1.40～8.67 mm/min, 砂砾层坡地为6.33 mm/min, 砾石层坡地为0.69～2.20 mm/min, 轻度侵蚀泥岩坡地为0.6～1.3 mm/min, 强度侵蚀泥岩坡地为0.03～0.63 mm/min. 泥岩坡地土体黏重板结, 入渗能力弱, 天然降水入渗少, 对土壤水分的有效补充较少. 在干旱季节土体极其干旱, 林木生长停止, 甚至受到干旱的生理伤害枯死, 林分生产力低, 极难恢复森林植被. 片岩坡地、砾石层坡地、砂砾层坡地等石质山地土体裂隙发育, 入渗能力强, 天然降水入渗多, 对土体水分的有效补充较多, 在干旱季节岩土深层有少量有效储水供林木吸收利用, 维持其正常生理活动的水分需要, 林木生长较泥岩坡地上的林木生长快, 林分生产力高. 干热河谷的植被恢复应针对不同坡地类型生境的土壤水分条件, 主要依靠优势生活型植物种类, 进行乔-灌-草不同生活型植物类型的合理配置, 建立起植被与生境土壤水分条件的群落生态关系, 方能达到成功的目的. 另一方面, 增加降水入渗的造林整地措施和集流入渗的工程措施是干热河谷植被恢复的主要技术关键之一.     

对耗散结构中熵的探讨

经典耗散结构对其有序的分析虽然误用了热力学第二定律和无序度的熵，但这掩盖不了耗散结构本身的价值。耗散结构的有序是耗散结构在形成过程中各因子之间形成的相互联系，它是一个宏观整体的概念，反映了系统内部的联系程度，与无序度熵有着本质的区别。对于系统内的桌一粒子、要素、子系统来说是并无有序的概念可言。耗散结构中熵的实质是宏观有序和能量转换，体现的是热力学第一定律。热力学第二定律的使用前提是孤立系统，耗散结构中并不存在孤立的内部系统，无序度熵的引入，严重误导了对熵的本质理解。不能用封闭的、静态的、机械的、线性的观点看待开放的、动态的、有机的、非线性的物理过程。探讨熵的实质。对科学研究的方法和思维有重要意义。     

有效能消耗系数及其与熵产数和耗散数的比较

提出用不可逆过程的有效能消耗系数表征不可逆过程的不可逆度,建立了不可逆度与热力系统的热效率和热泵系统的性能系数关系式.举例与熵产率、熵产数、耗散率及耗散数进行了比较.结果表明对于不考虑功量消耗的不可逆过程,有效能消耗系数、耗散数和修正熵产数,都能表示过程的不可逆性,三者的趋势相同,而采用Bejan定义的熵产数则出现"熵产悖论",同时有效能消耗系数的倒数可作为传热过程的传热效率.因此,有效能消耗系数适用于表征热/功转换、功/热转换、热输运各环节的不可逆度,更具有普适性.     

非等温、非灰体不透明漫射固体表面组成的封闭空腔中的辐射（火积）流及其应用

对于不透明漫射固体表面组成的稳态封闭空腔表面辐射传热系统,分别针对非等温灰体漫射表面和非灰体漫射表面定义了辐射（火积）流、单色辐射（火积）流等概念.基于这些定义,分别在全波长和单色波长下得到了辐射（火积）平衡方程和辐射（火积）耗散函数,进而发展了辐射（火积）损失极小值原理、辐射（火积）耗散极值原理和最小辐射热阻原理.辐射（火积）损失极小值原理表明,满足控制方程和边界条件的热势与热流分布,必使系统的辐射（火积）损失达到极小值.辐射（火积）耗散极值原理表面可通过寻求辐射（火积）耗散的极值来获得给定系统传热量时的最小系统平均传热势差以及给定系统平均传热势差时的最大传热量;而最小热阻原理则表明,辐射（火积）耗散的极值与最小辐射热阻是相对应的.本文还给出了单色辐射（火积）耗散极值原理和最小单色辐射热阻原理的应用算例,论证了该原理的适用性.     

基于Hamilton函数方法的非线性微分代数系统反馈控制

基于Hamilton函数方法研究了一类非线性微分代数系统的镇定和H∞控制问题. 首先结合非线性微分代数系统内在的广义能量平衡特性提出了一种新的耗散Hamilton实现结构. 基于该结构, 对不存在外部扰动的非线性微分代数系统设计了镇定控制器, 对存在外部扰动的非线性微分代数系统, 证明了其L2增益分析问题可以归结为广义Hamilton-Jacobi不等式的求解问题, 并给出了H∞控制器的构造方法. 所提出的非线性微分代数系统的镇定和鲁棒控制器设计方法能充分利用非线性微分代数系统的结构特点, 所设计的控制器形式简单, 易于实现.     

黄土与红褐色古土壤中粘土胶膜的形成及其意义

本文根据腐化植物体、黄土、古土壤等样品的Ｘ－射线衍射和化学分析等资料。初步认识到植物腐化能够形成多种粘土矿物,腐化过程越长,形成的粘土矿物越多;生物成因的粘土矿物主要以粘粒胶膜的形式存在,在镜下表现的是光性定向粘土;黄土中古土壤粘粒胶膜与生物胶膜类似,应属同一成因;生物胶胶膜形成在一定的植被和气候条件下,它可以作为重建古环境的追踪线索。     

标量湍流耗散的片状结构

应用直接数值模拟研究标量湍流耗散的空间结构. 在均匀标量湍流场和槽道湍流的非均匀标量湍流场中都发现了标量湍流耗散呈片状结构. 通过标量湍流耗散的输运方程的分析, 研究了脉动变形率张量在标量耗散生成中的作用, 发现脉动标量梯度在脉动变形率张量的第3主轴方向占优, 从而解释标量湍流耗散片状结构的产生原因.     

亚高山针叶林群落系统的生态学过程和持续性机制

森林生态系统由于其复杂的物质循环与能量转化通道，直接参与地图一生物圈问的生物地球化学循环。因此，对森林生态系统结构与功能的研究一直是研究全球生态环境问题的核心。目前在这个研究领域的共识是：对生态系统功能的了解首先是基于对系统组分过程结构和动态的理解，而生态系统多功能的持续性机制在于确保组成系统的各组分过程结构的维持和良好的协调。在森林群落生态系统中，最基本的植物、生态学过程是能流传输(transfer)和分配(partitioning)过程，碳、养分和水循环过程，生态位的相对稳定和分化过程以及植物的生长，死亡和更新过程。川西亚高山针叶林是我国西部目前唯一保存良好的天然森林。除了它重要的、不可替代的生态、经济和社会地位外，从生态系统本身以及与全球气候变化的联系上，地处高寒环境下的川西亚高山针叶林生态系统有其独特之处：相对简单的层次结构和种丰富度，清晰的更新和演替规律，有意义的地质、气候和区系历史，巨大的土壤冷冻碳库，更加分化的结构和功能类型，复杂的地形、地貌组合以及生态位的多样性等。这些特征一方面给系统生态过程研究带来许多挑战性的问题，另一方面为研究植被动态过程以及植被与气候变化相互作用提供了一个天然实验室。     

川西亚高山针叶林土壤生态过程的研究

土壤生态过程是川西亚高山针叶林生态系统过程研究中最具挑战性的研究领域，也是森林生态系统功能和过程研究中不可或缺的研究重点。土壤生态过程研究将有助于深入了解森林生态系统功能。目前。有关土壤生态过程的研究主要集中在土壤生物对土壤物理、化学和生物过程的影响以及人类活动干扰对土壤生态过程的影响等方面。但迄今为止，有关川西亚高山针叶林土壤生态过程的研究还处于空白。因此，建议在开展川西针叶林生态过程研究时，应加强以下研究领域的工作：土壤生物多样性的功能重要性及其对土壤过程的影响、土壤与植被的互动、土壤生态过程对气候变化的响应、土壤生态过程中土壤酶系统分异以及土壤过程与针叶林生态系统地上过程的关系等。     

干旱条件下植物生长适应策略研究进展

受全球气候变化和人类活动的影响，干旱环境缺水现状正越来越严重，干旱区正在扩散。如何抑制这种蔓延趋势，逐步改善干旱区环境是当前亟待解决的全球性难题。基于多年来对干旱条件下植物物候节律、形态生长特性和资源利用策略等植物生长适应机制以及植被调控的研究结论，提出在今后的理论研究或植被实践中加强干旱条件下植物物候特征及其生理机制、全球气候变化下干旱环境植物的生长适应策略响应和以生长适应机制为基础的干旱环境植被调控实践等方面的研究，以通过深入了解干旱条件下植物的生长适应策略及其机制，指导干旱地区的植被实践，遏止干旱环境不断恶化的趋势。     

The response of plants to acid soils

Summary Interactive effects between acid deposition and the rest of the environment are the key to further understanding. Although this article deals only with plant growth in relation to the chemical state of the soil and not with aerial effects, it is still possible to illustrate a number of interactions and patterns of response among both vascular and non-vascular components of vegetation. Evidence is examined with regard to plant age, pre-treatment and the nature of nutrient supply. It includes consideration of both effects of soil on plants and of plants on soil, notes both antagonisms and symbioses, and draws attention to inducible defence systems.     

土地利用／覆被变化对土壤质量影响研究进展

土地利用／覆被变化作为人类利用土地各种活动的综合反映，是影响土壤质量变化最普遍、最直接、最深刻的因素。利用与覆被变化体现为：林草地与耕地间的转变、湿地开垦为农田及耕作经营措施、作物轮作制度、施肥等变化，不仅对土壤质量造成了不同程度的影响，而且通过影响气候、土壤、水文以及地貌而对自然环境产生了深刻的影响。文章从土地覆被类型变化、农作物种类变化、土地利用集约度变化等方面，综述了近期取得的研究成果，指出研究中存在的难点及今后研究的重点。     

利用植被和地形信息进行水土流失风险度评价

在影响水土流失过程的众多因素中，选择植被和地形来进行水土流失的风险度评价.试验区域为密云水库上游.利用Landsat-7 ETM＋的影像，在计算归一化差分植被指数NDVI的基础上估算密云水库上游的植被覆盖度;利用栅格数字高程模型DEM，计算地表坡度;根据水利部部颁标准，对植被覆盖度和坡度进行分级.植被覆盖和坡度要素的分级组合形成一个交叉表模型，从而对密云水库上游的水土流失风险情况进行评价并绘制水土流失风险分布图.采用这一方法可以相对快速地度量一个区域水土流失发生的可能性和程度。     

自平衡法试桩转换系数数值试验

采用三维有限元方法对桩顶压桩和桩底托桩承载特性分别进行模拟分析，研究了自平衡静载试验法中的转换系数。分析桩长、土类对荷载传递特性及转换系数的影响。结果表明：无论是在砂土还是在黏土中，随着桩长的增加，转换系数的变化曲线均呈凹形，类似抛物线形状分布；转换系数存在着极小值，不同土类转换系数的极小值不同，在35～55m桩长范围内可能出现托桩的极限承载力大于压桩的极限承载力的情况。     

升高CO2浓度和温度对针叶林的影响以及在川西亚高山针叶林研究中的展望

以CO2浓度和温度升高为主要特征的全球气候变化受到了世界各国科学家们的普遍关注。目前已经有大量关于森林生态系统对全球变化响应的研究报道和综述性文章,涉及分子、生理生态、种群和群落生态以及区域和全球尺度等微观和宏观领域的研究内容,因而要想对森林生态系统对全球变化的响应研究进行全面的综述是相当困难的。因此,本文只简要评述了森林生态系统对升高CO2浓度和温度响应研究中的诸如CO2浓度和温度升高对森林生长和生产力的影响、森林生态系统物种组成和多样性对升高CO2浓度和温度的响应、植被变化与全球碳循环的互动以及气候变化与森林生态系统生物地球化学循环的关系等几个热点问题。川西亚高山针叶林区为我国的第二大林区,地处高山峡谷地带,是全球变化的敏感地带。相对简单的植物群落结构、较低的物种丰富度和多样性、巨大的冷冻土壤碳库、不同演替阶段和功能的植物群落组合以及分布于林线附近的邻接效应等为研究针叶林系统对升高CO2浓度和温度的响应提供了良好的天然实验室。针叶林生产力、植物群落物种组成和多样性以及土壤碳氮过程等对升高CO2浓度和温度的响应对于预测未来气候变化下针叶林系统的生态过程具有重要意义。     

森林水文生态效应及在川西亚高山针叶林群落中的研究

水资源亏缺是世界各国政府和科学家们普遍关注的热点问题，而森林在涵养水源、调节水量、减少径流泥沙、降低洪峰、改善水质等方面具有重要的功能，因此森林水文生态效应研究成为生态学家和水文学家们共同关注的焦点。迄今为止，有关森林水文生态效应的研究主要包括集水区森林水文生态效应、水土保持林水文生态效应和森林水文生态效益研究。川西亚高山针叶林位于长江上游青藏高原东缘，在水土保持和调节流域水量平衡等方面具有重要的生态功能。但迄今为止，有关川西亚高山针叶林水文生态效应的研究较少，主要为短期的、定性的、简单观测，这与其在长江流域水量平衡调节中的作用和地位极不相称。因此，建议在未来的研究中，从生态系统过程的角度加强以下研究：森林流域对径流影响的内在机理、不同树种水文生态效应及对比研究和养分循环及水质方面的研究，另外，因为气候、植被和水文密切相关，而且川西亚高山森林是对全球气候变化最敏感的地区之一，所以有必要探讨大气中CO2浓度升高等对森林水文生态效应的影响。     

淹没状态下河道植物偏斜高度与糙率的关系

利用室内变坡水槽，模拟了复式河道滩地3种植物对漫滩水流的干扰作用，并借助声学多普勒测速仪（ADV）施测了不同垂线、不同测点的瞬时流速，计算了不同条件下的河道糙率。基于水动力及植物柔性变形分析，建立了淹没状态下的植物河道糙率计算的基本关系，反映出糙率值不仅与水流动力条件有关，还与植物类型、淹没高度、布置及其自身力学性能有关，同时，利用试验资料及理论分析成果，进一步获取了植物河道的附加糙率值，借此分析与评价河道植物对水流阻力的影响程度。