集水区森林动态模型模拟东北天然次生林的演替规律

运用基于个体的集水区森林动态模型(Catchment scale Forest Dynamic Mode,CFDM),对老爷岭张家沟次生林集水区进行了为期300 a的模拟,并预测了该区域天然次生林的演替发展进程.经过验证证明,所得模型能较准确地量化模拟出树种组成和蓄积量,并能合理地预测森林结构动态.长期演替结果显示:天...     

北京松山森林动态模拟研究

运用改进的林隙模型ZELIG,对北京松山自然保护区的森林动态进行模拟和验证.结果如下:①模型能够合理地模拟华北暖温带阔叶林区森林的演替过程;群落先锋树种以山杨、白桦为主,100年后可达到相对稳定;建群种包括蒙古栎和油松,这两个种互为消长,栎类优势更显著.②模型较准确地量化模拟出树种组成和生物量,其中,建群种的模拟结果与观测值基本一致;先锋种模拟结果总体优于单个树种的模拟.③对松山自然保护区的森林演替趋势进行预测:不同的初始状态对森林组成和生物量有较大影响,但系统都有回复到同一状态的趋势,且起始于蒙古栎林比起始于油松林回复速度快;有林地中的伴生种受压状态明显;起始于蒙古栎林时生物量均值最大,而起始于油松林时最稳定.      

气候变化对贡嘎山森林原生演替影响的模拟研究

林窗模型是研究森林生态系统对全球气候变化响应的有效工具。应用贡嘎山森林演替模型(GFSM)模拟气候变化对贡嘎山东坡冰川退缩和泥石流迹地森林演替过程的影响,并根据IPCC第4次评估报告,选择最具代表性的3种气候变化情景(B1、A1B和A2),比较分析了不同情景下森林树种组成、优势树种径级结构和林地土壤碳氮动态特征。结果表明:维持目前气候状况不变时,贡嘎山东坡冰川退缩和泥石流形成的迹地,经过典型的川滇柳、冬瓜杨和桦树先锋群落演替阶段,最终将恢复为冷杉林。若气候变化情景(A1B和A2)发生,繁殖能力和耐性较强的树种,如高山松和桦树,可能取代喜冷湿环境的冷杉,成为这一地区的优势树种。届时,森林生物量和土壤碳氮含量将随优势树种的改变而下降。不同气候情景之间的模拟结果存在一定的差别,若B1情景发生,迹地还会恢复为冷杉林,但是其抗干扰能力和稳定性明显下降。总之,无论哪种气候情景发生,都将不利于冷杉林的恢复和更新。     

贡嘎山森林生态系统根系固土力学机制研究

为探索森林生态系统树木根系固土力学机制,对长江上游贡嘎山森林生态系统不同演替阶段主要树种进行了根系抗拉试验.结果表明:各树种根系在受拉情况下,峨眉冷杉(Abies fabri)、冬瓜杨(Populus purdomii)根系为典型的弹性断裂,而杜鹃根系为脆性断裂. 但各树种根系在断裂或完全拔出之前,根系变形量、最大形变率依次均为冬瓜杨＞杜鹃＞峨眉冷杉. 由于各树种根系形态特性及生物学的特性,在弹性形变范围内根系的弹性模量并不是一个常量,随根径的增加而增加. 根系的抗拉强度与根表面积、根径成正相关,即随着树木年龄的增长,其固持土壤的能力也不断增强. 由于冬瓜杨、杜鹃根系的抗拉阻力较峨眉冷杉强,该地区处于演替初期和中期的冬瓜杨、杜鹃和峨眉冷杉等树种形成的混交林的水土保持功能优于演替顶极群落的峨眉冷杉成过熟林.     

贡嘎山暗针叶林生态系统林冠截留特征研究

林冠截留能力是反映森林与水关系的一个重要指标.该研究充分考虑林冠结构特征与降雨特性,采用机械布样与林分叶面积指数相结合方法,观测了贡嘎山不同演替阶段的暗针叶林群落林内降雨.结果表明,林内降雨量与林外降雨量线性相关,其回归系数可用来估计林冠蓄水蒸发系数,而截距可以用来估计林冠蓄水容量;林冠截留量与林外降雨量呈幂函数关系.在原有预测季节或生长季林冠截留模型基础上,引入单场降雨平均强度,用叶面积指数修正林冠透水系数,建立新的林冠截留概念模型,能够较好地预测长江上游暗针叶林生态系统单场降雨的林冠截留特征.     

森林群落同期发生演替的预测模型及其应用

主要介绍森林群落发生同期演替时各种状态转移情况下进行植被种类的趋势预测 .主要针对演替过程中出现分段或非线性演替时如何预测出植被中的顶极树种种类 .其具体方法是通过吸收演替过程中各种状态下树种的先验分布和条件分布从而得到后验分布的信息处理办法预测出森林群落的演替结果     

色季拉山地被可燃物含水率与火险等级划分

通过对样地的调查和取样,分析了色季拉山的高山松林、冷杉林和云杉林3种不同林型的林下各类可燃物的含水率,利用地被可燃物含水率和载量随不同林型的变化来预测森林火险等级,并对色季拉山的森林火险等级进行了初步划分.结果表明,高山松林属于五级火险等级,冷杉林和云杉林属于一级火险等级,并结合色季拉山的主要火险因素提出了相应的对策.     

应用RZWQM模型模拟华北玉米土壤剖面水氮迁移及淋溶特征

以河北石家庄大河实验站玉米-小麦轮作系统为研究对象,应用RZWQM模型对玉米季土壤剖面水分和硝态氮含量、硝态氮淋溶和氨挥发特征以及作物产量进行模拟,提出控制硝态氮淋溶的玉米施肥方案。设置冬小麦-夏玉米轮作周期施氮量分别为575、400、215、0 kg·hm-24个处理,应用轮作周期施氮量为575 kg·hm-2处理玉米季土壤剖面含水量、硝态氮和产量数据进行模型参数率定,应用其他3个施肥处理进行模型参数的验证。结果表明:率定与验证过程中土壤剖面含水量均方根误差方差分别为0.003 6、0.010 6 cm3·cm-3,4个处理土壤剖面硝态氮RMSE分别为6.56、7.30、3.64、1.53mg·kg-1。在模型参数率定和验证的基础上,开展了RZWQM模型对轮作制度下玉米季土壤硝态氮淋溶和氮挥发的预测,虽然预测结果与实际值存在偏差,但在总体上RZWQM模型可以较好地模拟华北石家庄地区土壤剖面水氮的迁移转化,并且可为日后进一步准确预测和估算更大地区的土壤硝态氮淋溶提供一种便捷可靠的方法。     

基于个体植物生长模型的森林动态演替模拟

森林动态演替过程的计算模拟历来是森林生态学中的一个重要问题。不同于传统宏观式的模拟思路,本文提出了一种基于个体植物生长模型、自下而上的模拟方法。首先构建了参数化的个体植物生长模型,模型中考虑了植物内部属性、外部环境、邻域竞争3种对植物生长有影响的因素,综合模拟出植物在不同环境状况下的生长变化情况。在此基础上,对构成一片森林的大量植物个体进行遍历式、迭代化的计算,从而模拟出整片森林区域的生长演替现象。实验结果表明,本文方法可以模拟出植被在复杂外部环境影响下的动态变化效果,可表现出自然稀疏、物种竞争、物种演替等多种典型的植被演替现象。      

基于多智能体的森林火灾蔓延模拟

从多智能体的角度来研究森林火灾的蔓延模拟,提出一个整合了地形、风因子、树种因子、以及树木水平分布因子的多智能体模型。在该模型中林火的燃烧蔓延和高程、风速、风向、树种紧密相连。应用该模型可以实现在特定条件下的林火蔓延模拟,预测林火发展趋势。基于多智能体的森林火灾蔓延模拟模型,借助美国西北大学的多智能体建模软件NetLogo开发完成。可以实行研究区域的高程数据读取,树种可燃性因子读取,设置风速风向,森林密度,可视化模拟林火蔓延趋势等功能。