妙峰山油松林分结构与地表潜在火行为相关性分析

目的林分结构与火行为密切相关,调整林分结构可以有效降低火行为,对森林防火工作有指导意义。分析北京妙峰山油松林分结构与地表潜在火行为的相关性,探究林分结构指数对地表火行为的影响,为妙峰山油松林可燃物管理提供科学依据。方法本文以妙峰山地形相近、结构差异较大的油松林为研究对象,调查和测定样地中的乔木、灌木、草本和枯枝落叶数据,利用Rothermel模型计算油松林潜在火行为指标,采用相关性分析、回归分析及方差分解法,研究油松林地表潜在火行为与林分结构的关系。结果(1) 油松林地表潜在火蔓延速度(R)、火强度(I)、单位面积热量(HPA)取值范围分别在2~6m/min、300~1400kW/m、4000~5500kJ/m2之间。(2)潜在火行为与结构指数相关性:乔木层R、I与平均树高呈显著正相关,与平均枝下高、平均冠幅、冠长率相关性较小。灌木层R、I与灌木密度、株数呈显著负相关,而与高度相关性较小;HPA与灌木高度呈显著正相关。灌木密度、株数过大或过小都有利于增强地表潜在火行为,反而灌木量适中时地表潜在火行为较低。草本枯枝落叶层I与床层高度、草本盖度呈极显著正相关,紧密度与logI呈显著正相关与HPA呈极显著正相关。(3)对地表潜在火行为的解释力,草本枯枝落叶层结构指数>灌木层结构指数>乔木层结构指数,草本枯枝落叶层和灌木层结构指数的交互作用贡献率大于乔木层与草本枯枝落叶层、灌木层结构指数的交互作用。结论妙峰山油松林普遍处于低强度地表火,可引发中强度地表火,有引发高强度地表火的可能。地表潜在火行为与乔木层、草本枯枝落叶层结构呈正相关,而与灌木层结构呈负相关;其中,乔木层的树高,灌木层的密度、株数、盖度,草本枯枝落叶层的草本盖度、床层高度、紧密度对地表潜在火行为产生显著影响,各个层次的影响由大到小分别为草本枯枝落叶层>灌木层>乔木层。整体来看,地表潜在火行为大小主要受到地上可燃物的影响尤其是草本枯枝落叶层,而乔木层的影响相对较小。      

CaO预处理提高玉米秸秆厌氧消化产沼气性能

为探索CaO预处理方法对玉米秸秆厌氧消化产沼气的影响,采用了3种不同质量百分数的CaO分别在3种不同处理时间下对玉米秸秆进行预处理,并在中温条件下进行了厌氧消化试验。试验结果表明,经过CaO预处理后,玉米秸秆的组分被不同程度破坏,厌氧消化产沼气能力有较大提高,厌氧消化时间有所缩短。综合日产气量、累积产气量、厌氧消化时间等各项参数来看,以5%CaO预处理3d的处理效果最佳,与未经预处理的效果相比,累积产气量提高了136.85%,消化时间缩短了5d,总固体（TS）和挥发性固体（VS）去除率分别提高了21.72%和7.18%,综合效果要优于其他处理组,有效地提高了玉米秸秆厌氧消化的产气量和产气效率。     

猪粪秸秆不同物料比对固体产酸发酵效果的影响

在沼液回流的条件下,研究猪粪和秸秆固体产酸发酵过程中,不同原料配比（猪粪与秸秆质量比分别为4︰1、2︰1、1︰1、1︰3和0︰1即纯秸秆）对产酸发酵效果的影响。试验结果表明：增加发酵原料猪粪比例有利于调节发酵体系pH值,但酸化液中氨氮质量浓度较高;沼液回流能有效避免体系过酸现象;上述不同原料质量配比产酸发酵产物以乙酸为主,试验周期内,累积产乙酸质量分别占各反应器挥发性脂肪酸（VFAs）总质量的80.8%、81.8%、77.1%、78.3%和73.8%,酸化液中丙酸质量浓度均低于1.6 g/L,累积产生质量分别占各反应器VFAs总质量的4.8%、2.8%、7.2%、6.5%和8.4%。综合分析表明,猪粪与秸秆比为2︰1时,发酵过程中产酸效果优于其他配比试验。     

接种物与猪粪秸秆比对初次启动固体酸化过程的影响

为优化猪粪和秸秆混合物固体酸化的启动条件,该研究分别以碳氮比为11.9、16.0、17.8和22.2的猪粪、秸秆混合物为原料,消化污泥和活性污泥为接种菌,研究厌氧消化反应启动时污泥种类和碳氮比对固体酸化过程的影响,以探索适于初次启动的产酸相的接种菌和混合比例.结果表明:与消化污泥相比,活性污泥具有较高的降解性能和产酸能力;活性污泥接种条件下,在试验碳氮比范国内,以碳氮比为17.8混合物为原料时,有机酸质量浓度可达14g/L,乙酸、丙酸的质量分数分别在50％和20％左右,挥发性固体降解率达23％,表现出较佳的水解和酸化性能,可以满足初次启动的产酸相的要求.     

畜禽粪便与玉米秸秆厌氧消化的产气特性试验

为设计厌氧消化器的有效容积提供参考,该文研究了不同混合比例下的粪便与秸秆在厌氧消化过程中的膨胀特性,同时在35℃条件下,采用批次模拟厌氧消化,对3种典型畜禽粪便和3种不同贮存方式的玉米秸秆进行中温厌氧产气特性试验,分析了6种典型物料的产气规律。试验结果表明:猪粪在厌氧消化过程中会发生膨胀,且干物质含量越高,膨胀系数越大;3种典型畜禽粪便以猪粪的产气效果最好,干物质产气量达到375.5mL/g;不同贮存条件下农作物秸秆的理化特性对产气特性有很大的影响,3种贮存条件的玉米秸秆以黄贮秸秆的产气效果最好,干物质产气量达到445.8mL/g。该文为物料贮存条件选择和优化厌氧消化工艺提供了依据和参考。     

北京山区主要针叶林潜在火行为及冠层危险指数研究

目的树冠火作为一类对森林生态系统特别是针叶林造成严重损害的森林火灾, 一旦发生树冠火, 其在林火蔓延过程中起主导作用。通过对针叶林潜在火行为大小和冠层危险指数的探究, 以及其在一天中的变化情况, 了解树冠火危害大小及发生的条件, 为预防及扑救林火提供科学依据。方法本文以北京山区主要的针叶树种油松和侧柏作为研究对象, 通过对2种林分可燃物的载量、理化性质、分布规律的调查, 计算林分潜在火行为随风速变化的趋势, 并利用树冠火发生和发展的气象因子临界指标来建立冠层危险指数。最终, 结合该地区的气象资料, 选取外业调查期间的2 d为例, 计算冠层危险指数, 判断2种林分可能发生树冠火的类型、时间、持续时长以及林分潜在火行为大小。结果2种林分的理化性质差距较小, 但冠基高度上相差较大; 在高风速(40 km/h)天气下, 油松林发生连续型树冠火, 蔓延速度和火线强度分别为17.0 m/min、16079 kW/m, 侧柏林发生间歇型树冠火, 蔓延速度和火线强度分别为11.4 m/min、5290 kW/m, 油松林和侧柏林分别在风速为30、37 km/h时达到高强度火; 油松林的冠层危险指数TI(torching index)和CI(crowning index)值随时间分别在17.1~29.6 km/h和33.9~38.8 km/h范围内波动, 侧柏林的波动范围分别为11.9~21.1 km/h和47.5~54.9 km/h, 油松林在48 h内发生地表火、间歇型树冠火、连续型树冠火的时间占比分别为87%、9%、4%, 其最高速度和火焰最大强度分别为17.5 m/min、8598 kW/m, 而侧柏林只能发生地表火和间歇型树冠火, 其比例为56%、44%, 最大潜在火行为指标分别为14.5 m/min、4506 kW/m。结论2种林分中, 冠基高度是树冠火发生最主要的影响因素之一; 林分整体潜在火行为随风速变化明显, 且能在5级风速下形成高强度森林火灾; 侧柏林更易形成树冠火, 油松林发生极高强度火灾的可能性大。      

北京鹫峰景观格局空间特征与森林火险的关联分析

  目的  研究景观格局空间特征与森林火险的关系与影响,为深入研究基于景观尺度的森林空间布局对降低森林火灾风险的影响奠定理论基础。  方法  本研究以北京市鹫峰林场区域为研究对象,利用层次分析法计算森林火险指数并做火险等级评价,提取景观尺度下景观格局信息,探索各景观指数与森林火险指数的关系。先对所获得的GF-1高峰一号遥感影像进行预处理并分类,得到鹫峰土地利用分类图。利用Fragstats4.2计算林场各小班的景观指数,用层次分析法结合二类清查资料计算各个小班火险指数,并对火险分5个等级。统计各火险等级的景观指数,采用灰色关联度分析和相关性分析法,研究景观格局空间特征与森林火险指数的关系。  结果  （1）景观形状指数LSI,景观丰度指数PR,香浓多样性指数SHDI在低火险区最大值最高。说明在一定程度上斑块形状越复杂,景观分割度越大,生物多样性越大,阻火性能越好。（2）在低火险区,7种景观指数（斑块数量NP,斑块密度PD,蔓延度CONTAG,景观分割度DIVISION,景观丰度PR,景观丰都密度PRD,香浓多样性SHDI）对森林火险的线性影响均不大;在中火险等级区域中,与森林火险指数的关联度最低的是斑块密度指数PD,关联度最高的是景观丰度密度指数PRD。在较低火险等级（II）,高（IV）、较高火险（V）等级中,均是斑块密度指数PD与森林火险指数的关联度最小,PR与森林火险指数关联度最大,PR与森林火险指数相关系数分别为?0.452和?0.497呈负相关,相关性较显著,说明景观异质性随着景观要素种类增多而提高,景观异质性越高,森林火灾发生的危险性越小。  结论  在一定程度上,景观斑块密度越大,景观丰度越高,蔓延度越低,越不容易发生火灾,在火灾中抗干扰能力和阻碍能力最强。景观格局内异质性低、生物多样性少则更容易发生火灾。通过对众多景观指数与森林火险指数的灰色关联度和相关性计算,筛选更能表征与森林抗火性有关的指数,其中蔓延度指数CONTAG,景观分割度指数DIVISION,香农多样性指数SHDI,景观丰度PR和景观丰度密度指数PRD等能更好的表达对森林景观的抗火性。      

AM真菌和磷对小马安羊蹄甲幼苗生长的影响

丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌在退化生态系统恢复与重建实践中具有重要作用。采用盆栽模拟方法,重点分析不同土壤磷条件下小马鞍羊蹄甲(Bauhinia faberi)幼苗接种AM真菌后,幼苗的形态、生物量积累、菌根侵染率和菌根效应(mycorrhizal growth response, MGR)在一个生长季内的动态变化。结果表明,Glomus mosseae和 Glomus coronatum能较好地侵染幼苗,两种AM真菌显著地增加幼苗根系、叶片数和生物量;接种AM真菌显著影响幼苗的生物量分配,而土壤磷对幼苗的生物量分配影响不明显,AM真菌和土壤磷对幼苗生长的交互作用显著;G. mosseae是小马鞍羊蹄甲的优势AM菌,其接种的幼苗根长、叶片数、生物量、侵染率和菌根效应都显著高于G. coronatum处理的幼苗;菌根效应显著,接种AM真菌能有缓解土壤磷素缺乏的限制作用,且随着苗龄增大促生作用表现更为明显。不同AM菌种对小马鞍羊蹄甲幼苗生长的促生作用表现出的差异,提示在多元资源限制的干旱贫瘠环境中进行生物修复须为目标恢复物种筛选出高效的优势AM真菌。     

固体稀释倍数和超声波对豆渣厌氧发酵酸化过程的影响

为了优化超声波对固体废弃物酸化过程的调节作用,缓解酸化产物抑制,该文研究超声波处理时不同稀释倍数对基质性质的影响及对处理后基质发酵性能的影响,根据基质的挥发性有机酸去除率和发酵性能选取较佳的超声波处理参数。试验结果表明,超声波对不同浓度酸化基质的处理可去除有机酸中80%以上的非电离有机酸,减小对微生物的毒害,同时可减小基质的颗粒尺寸。处理后的基质经10 d发酵以评价不同浓度条件下的酸化性能,当基质挥发性有机酸质量浓度在18.8 g/L左右时,将基质稀释至固体质量浓度为46 g/L后再进行超声波处理,基质的挥发性有机酸增长率和挥发性固体降解率可分别从仅经过超声波辐射处理的51.8%、14.7%提高到197.4%、26.8%,表现出较佳的处理性能。可为超声波调节固体废弃物酸化过程提供参考。     

玉米秸秆不同预处理木质纤维素去除效果试验研究

针对秸秆中木质纤维素含量高不易被厌氧消化的特性,探索不同预处理方法,提高木质纤维素的降解效果,实现后续高效厌氧消化速率,提高产气速率。结果表明:不同预处理方法均实现了木质纤维素30%以上的去除效果,其中以化学法去除效果最优,最高去除率达到44.9%,同时处理后的厌氧消化产气效果也较优。