关中平原近50年来气候生产力的变化及对植物影响研究

根据13个观测站近50a气温和降水的连续数据,运用TharnthwaiteMemo-riai模型,对关中平原地区气候生产力的时空序列进行了分析和预测。结果表明,关中平原气候生产力50a来呈增加趋势,平均每年增长3.7kg·hm-2,而21世纪以来,气候整体呈现暖湿化特征,但暖春化、暖冬化,春旱、秋旱愈来愈严重;降水是气候生产力最主要的限制因子;＂暖湿型＂气候对植被的生长最为有利,未来若气温升高1℃～2℃,降水量增加10%～20%,则关中植被气候生产力将可能增加7%～14%,而＂暖干型＂和＂冷干型＂气候则会导致植被气候生产力下降。     

湖北作物气候生产力演变及其对气候变化的响应

利用湖北省76个气象台站1960～2005年逐年年平均气温、降水资料,应用Miami模型、Thomthwaite Memorial模型对湖北省气温气候生产力（TSPt）、降水气候生产力（TSPn）和蒸散量气候生产力（TSPv）进行了估算,并采用EOF、RE．OF、EEOF、Mann—Kendall检验、小波分析等方法研究了湖北省TSPv的演变及其对气候变化的响应。结果表明：降水是大部分地区作物产量的限制因素;TSPv在时间上波动明显,在空间上受地形、降水、人类活动等因素影响,西部山地区震荡特征明显,东部平原丘陵区具有稳定的上升趋势,西北山地区是震荡的敏感区;未来“暖湿型”气候对作物生长最有利,“冷干型”气候对作物生长最不利,北部地区是气候变化的敏感区。图4,表2,参11。     

陕北榆阳区植被生态系统净第一性生产力动态

以陕北榆阳区气候及土地利用方面的资料为依据,根据研究区特定的自然环境,结合相关研究成果和实地调查结果选择测算模型,对该区1988～2003年间的植被生态系统净第一性生产力动态变化情况进行估算和分析。研究表明：1988～2003年期间,榆阳区植被生态系统净第一性生产力总体上呈上升态势,总量在1988年的基础上增加了7．75％,年度递增率为0．50％;其中林地和园地净第一性生产力总量增加,增幅分别为11．35％和1054．99％,而草地的净第一性生产力总量呈明显下降趋势,降幅为6．15％;林地、园地和草地分别贡献了整个增量的95．56％、31．82％和-27．38％。榆阳区在研究时段内土地利用类型结构调整提升了区内植被生态系统净第一性生产力总量,改善了生态环境,为经济、环境和社会的和谐发展奠定了基础。图1,表4,参13。     

农业生态系统生产力在生态系统健康中的指示性作用

生态系统生产力的变化是区域生态系统变化的主要表现形式,其波动性反映生态系统的稳定水平。以耕地单产代表农业生态系统生产力,从而将耕地单产的波动作为生态系统稳定性的指标,以吉林省西部乾安县为例,进行了区域生态系统的稳定性变化分析,并从土地利用结构角度出发进行了退化原因的阐释。研究表明:政策因素、综合投入和气候因素不是决定耕地单产波动的主要因素,生态系统的稳定性及健康与耕地单产的波动性变化密切相关,是区域农业生态系统生产力(耕地单产)波动的根本干扰源。1949-2000年间,以1982年为转折点,乾安县的生态系统变化经历了两个阶段:基本健康稳定阶段和生态系统退化、稳定性被破坏的阶段。表现在土地利用类型上为森林景观的大面积减少、湖沼的消退和盐碱地的大面积扩散。图5,表1,参6。     

北方农牧交错带农业系统生产力研究方法分析

提高农业系统生产力是农牧交错带生态恢复与重建的关键所在。农牧交错带区域条件下的农业系统生产力是指植被系统净初级生产力,动物次级生产力,农户经济生产力和生态系统服务耦合的整体生态经济性能。研究农业系统生产力要采取农业系统论,生态系统生态学,恢复生态学,生产力生态学以及生态经济滨交叉方法。图2,表1,参22。     

GIS支持下的松嫩平原黑土区作物生产力模拟

结合作物模拟模型与GIS,分析了松嫩平原黑土区海伦市主要旱地作物玉米和大豆1996~1999年的产量潜势、水分生产力和现实生产力。结果表明,所用方法能够模拟作物各个级别的生产力水平及其空间分布格局。作物产量潜势与太阳辐射关系较密切,1996~1999年,海伦市玉米和大豆的生产潜势分别为7028 kg/hm2~8 979kg/hm2和2250 kg/hm2~3220kg/hm2。对作物水分生产力的模拟结果表明,因大豆具备固氮功能,不施氮肥情况下大豆水分生产力下降的幅度要明显低于玉米水分生产力的下降幅度。模拟结果同时验证,水分和养分的合理搭配是实现作物较高生产力水平的重要前提。耕地坡度和土壤类型对作物现实生产力均有影响,坡度<3°的耕地作物生产力大于坡度>3°的耕地;对不同土壤类型的作物生产力而言,黑土>草甸土>黑钙土。表6,参23。     

森林火灾中使用细水雾进行灭火仿真方法研究

森林火灾作为一种极具危害性的自然灾害,其发生和蔓延过程通常受到气候、地形、植被、可燃物等多种复杂因素的影响,导致很难准确地对森林火灾的蔓延与灭火过程进行仿真。对森林火灾的蔓延和细水雾灭火过程进行物理建模,蔓延模型采用树形模块结构来模拟树木燃烧的热解反应,并考虑了温度、风场、质量损失率等因素对树木燃烧蔓延的影响。在使用细水雾进行灭火仿真实验时,重点关注细水雾穿透火焰区域形成水膜以及水分蒸发导致的灭火作用,从而阻止森林火灾的蔓延,成功实现了交互灭火的仿真平台,可以让用户沉浸式地体验森林火灾的蔓延过程,并通过水枪、消防车和无人机进行细水雾灭火仿真实验。该研究成果对消防仿真领域方面的应用具有重要意义。     

基于加速遗传算法的投影寻踪聚类评价模型研究与应用

针对农业生产力综合评价这类高维指标体系决策问题,采用降维技术:投影寻踪分类模型,利用基于实数编码的加速遗传算法优化其投影方向,将多维数据指标(样本评价指标)转换到低维子空间,根据投影函数值的大小评价出样本的优劣,从而做出决策。该模型最大限度地避免了传统评判中权重取值的人为干扰,评价结果更为准确客观,为农业生产力综合评价决策及其它评判决策问题提供一条新的方法与思路。     

新疆植被覆盖与土地退化关系及空间分异研究

依据最新遥感影像和多种统计资料,完成了新疆维吾尔自治区85个县区植被覆盖和土地退化指数的测定,采用全样本统计和剖面分析方法,揭示了新疆植被覆盖与土地退化的关系及空间分布格局.结果表明:基于县域的植被覆盖与土地退化呈负指数关系,随着植被覆盖指数的降低,土地退化呈上升趋势,南疆的土地退化甚于北疆;受地形分布格局和水汽来源的影响,新疆植被覆盖与土地退化的空间分布格局为:从东北向西南呈"三山夹两盆"结构,山地植被覆盖指数高、土地退化指数低,盆地植被覆盖指数低、土地退化指数高;受来自北冰洋水汽环流和高山冰雪融水的影响,从西北向东南植被覆盖指数逐渐下降,土地退化指数逐渐升高.基于县域的植被覆盖与土地退化指数的空间分布,较好地再现了地形分布格局和水汽环流形势.图6,表1,参14.     

基于指数法的农田生态系统生产力稳定性研究

为实现农田生态系统生产力持续稳定的增长,把握农田生产力的发展规律,进行农田生态系统生产力时空变异分析是十分重要和必要的。以1974~2005年河北省雄县农村统计数据为依据,在运用层次分析法计算农田生态系统生产力指数(API)的基础上,采用剩余法剥离生产力波动,从年际变化和空间变异两个角度总结了农田生产力稳定性规律和分布特征,为研究生产力稳定性变化提供一种新思路。分析结果表明,雄县生产力稳定性级别年际分布比例均衡,农田生产力在32a中基本处于稳定状态,作物生产供给基本平衡;生产力稳定性具有从不稳定向稳定发展的阶段性变化趋势;雄县9个乡镇API的波动分为3个级别,由西南向东北方向稳定性逐渐降低。