塔克拉玛干西南缘风沙前沿防护林对条田的防护作用

[目的] 研究不同疏透度防护林对塔克拉玛干沙漠绿洲边缘条田的防风效能,为当地网格条田可持续发展提供理论指导。[方法] 选取塔克拉玛干南缘县城——新疆叶城县恰其库木管理区城郊防护林为研究对象,通过野外实地观测,对比研究不同疏透度防护林对塔克拉玛干沙漠绿洲边缘条田的防风效能。[结果] ①叶城县恰其库区防护林内条田里离防护林10—15 m范围是防风效果最佳区域,可种植防风能力较差农作物。②3种结构防护林总体而言,防护林1.5 m高处防风效能最佳,2 m处防风效能最低。本研究区条田内,种植生长期总株高小于1.5 m以下的农作物,可有效避免风害导致的损失。③疏透结构林带固沙效率最佳,通风结构次之,紧密结构林带固沙效率最差,其固沙效率排列顺序为：58.39%＞57.99%＞36.29%。[结论] 要发挥防护林的固沙作用,林带疏透度应控制在疏透结构为宜,可以使其达到较好的防风效果。疏透结构防护林周围的条田内可种植抗沙能力较弱农作物。     

宁夏地区农田防护林结构与小气候效应

 为研究宁夏地区农田防护林体系的生态效益,于2002年和2003年8月,对宁夏地区农田防护林体系的疏透度、林网内风速、温度、湿度、农作物增产量等多项生态因子,进行了全面调查。采用综合疏透度和农作物增产量的综合权重指标分析表明:大林网、多林带、多树种混交,利于防护林体系综合效益的提高,应是今后防护林建设的重点。对该地区农田防护林体系的生态效益研究表明:农田防护林的防风效能在35%～45%时较高,偏高或偏低时,防护效能都将下降,农田防护林体系特征,决定了林网内风速变化规律;农田防护林体系通过对太阳辐射的再分配,在地面、树体、树叶及作物表面使温度下降40%～60%,这种温度效益在宁夏地区具有防止作物被灼伤的作用;农田防护林网具有增加空气相对湿度和土壤含水量的生态效益,其作用机制与林带的防风功能密切相关。     

基于防护保证率的农田防护林林带间距调控

农田防护林林带间距的设置关系到防护林防护效益和农田单位经济效益的权衡。该文以新疆南疆枣树防护林为例,引用水文学中防护保证率的概念和方法,以枣树受风害危害的概率特征为基础,兼顾防护林防风生态效益和经济效益最大为目标,建模分析和野外试验相结合,研究了农田防护林林带间距调控方法。结果表明:1)运用防护保证率的方法能够实现对农田防护林防风生态效益与经济效益权衡的优化;2)枣树防护林的防护保证率在95%,林带间距为132.1 m左右时,单位经济价值达到最优,高出常规防护林间距经济产量6.2%;3)林带疏透度为0.34大于疏透度为0.49的防护效益。该研究可为农田防护林林带间距定量调控提供参考。     

河北坝上农田防护林防风效能及类型配置研究——以河北省康保县为例

通过野外试验观测,对比分析了不同种类和林网结构农田防护林的防风效能,在此基础上提出了区域防护林优化配置建议。结果表明:综合防风效应和有效防护距离因素分析,对乔木农田防护林的综合防风效应进行评价:疏透型农田防护林 > 通风型农田防护林 > 紧密型农田防护林护林;在垂直方向上,三种疏透度的乔木农田防护林在不同高度上大体遵循随高度的增加防风效能逐渐下降的趋势。乔灌混交林、灌木防护林平均防风效能:榆树+柠条的乔灌混交林带21.5% > 灌木防护林带20.5%,风速降低20%的有效防护距离分别出现在林后25H和12H。防护林建设方面乔灌木混交林应为首选;灌木防护林可布设在沙漠化严重的坡耕地或风口地带的农田;乔木防护林不是最佳的选择。     

干旱半干旱区落叶期农田防护林防风效果的风洞试验研究

探究落叶期不同结构乔灌木农田防护林带的空气动力学特征,合理配置林带结构对于减轻风季(10月-翌年5月)干旱、半干旱区农田土壤风蚀灾害具有重要意义。该研究利用风洞模拟技术,以"2行1带"式乔灌木林带为研究对象,按照1:100的缩尺比例,设计了不同疏透度、不同行距的林带模型,分析不同结构林带的风速廓线、防风效能和有效防护比,揭示落叶期不同结构林带空气流场特征和防风效果。结果表明:乔、灌木林带对空气流场垂直结构产生了不同影响,乔木林带对气流具有分层作用,风影区位于林带后5倍树高处(5H),灌木林带对气流具有抬升作用,风影区紧邻林带;疏透度较低的林带风速削弱作用更明显,疏透度45%、58%的乔木林带主要防风效能区间分别为20%～25%和15%～20%,疏透度36%、54%的灌木林带主要防风效能区间分别为10%～20%和5%～15%;在疏透度相近的条件下,行距对乔木林带防护效果的影响较小,在相同防风效能下不同行距乔木林带的累积有效防护比相差不到5个百分点,行距对灌木林带防护效果能产生较明显的影响,4cm行距灌木林带相比2.5cm行距林带在相同防风效能下的累积有效防护比高18～25个百分点;本研究中,乔木林带和灌木林带最优配置均为低疏透度(乔木45%、灌木35%)宽行距(乔木6 cm、灌木4 cm)模式。因此,在干旱、半干旱地区构建农田防护林带时,应当充分考虑林木落叶期的结构特征,针对乔木、灌木各自的特点有针对性地进行搭配,在合理的林带疏透度范围内,适当增大林带行距,以提高林带的防风能力,保障林木的健康生长。     

植株高大的目标作物对防护林防风效应影响的风洞模拟试验

防护林对降低风害,促进农作物稳产高产具有重要作用,但目前防护林配置研究仅注意到防护林本身,忽视了果树等植株高大作物对风速的影响。该文选取1种果树（枣树）,3种疏透度林带（30.12%、25.01%和20.92%）,在3种风速下（8、10、和14 m/s）进行风洞模拟,研究种植枣树等植株高大目标作物时,防护林风场特征及防风效应。结果表明：不同风速和林带疏透度下,枣树对林带前后流场均具有显著影响,特别是林带后近地面风速削减程度较大。1）随风速增大,无枣树林带防风效应减小,有枣树林带变化较小,但增量增大,在8、10、和14m/s风速下分别增大16.40%、23.65%和29.05%;2）疏透度为30.12%时,有枣树林带综合防风效应最佳。随疏透度减小,无枣树林带防风效应增大,有枣树林带变化较小,但增量减小,在3种疏透度下分别增加22.72%、15.22%和1.28%。因此总结认为在集约化和精准农业要求下,进行枣树等植株高大作物防护林带配置时,应考虑目标作物的防风效应,如此可减少防护林面积,显著提高目标作物的经济效益。     

西北防护林防风效应研究

风沙灾害是中国西北地区普遍存在自然灾害之一.为探查西北防护林的防风效能.,选取甘肃民勤和宁夏盐池2个典型的风沙灾害区,采用样地调查、统计分析、回归模型等方法,对农田片状林不同距地高度和不同疏透度在有效距离内的防风效能进行观测与分析,并对防风固沙林对地表粗糙度的影响进行了研究.结果表明,在防护林树冠以下有效防风距离内,随距地高度的增加防风效能逐渐增加;防护林的疏透度与其防风效能晕极显著负相关,相关系数达-0.941;防风固沙林随其郁闭度的增加,地面粗糙度逐渐增大,并给出防护林郁闭度和地面粗糙度之间的函数关系式.并且对产生这些结果的因为进行了初步的讨论.     

行带式配置柠条林防风效益风洞试验研究

柠条(Caragana korshinskii)是我国重要的固沙灌木造林种,在沙区植被重建中被广泛使用.为了使柠条防护林更加稳定高效的发挥防护效应,需要对其空间配置结构进行研究.针对柠条防护林空间配置的问题,该研究设计了风洞模拟试验.试验结果表明:柠条林的空间结构分布对其防护效益具有重要影响.疏透度是影响防护林的防风效果的重要参数,低矮灌木防护林疏透度以0.5左右为优.盖度对防护林的防风效果具有更重要的意义,盖度在20%左右就能有效的降低风速,且连续的行带式配置中林带对气流具有逐级削弱的能力.     

不同疏透度的柠条带防风效果研究

中国干旱、半干旱地区受到风蚀荒漠化的威胁，土壤风蚀现象严重，对国民经济和社会发展造成了危害。植被的落叶期是土壤风蚀严重的季节，为探究落叶期不同疏透度下灌木林带的空气动力学特征，合理配置林带结构，修复荒漠草原土壤风蚀灾害，利用风蚀风洞开展模拟试验，以“一行一带”的柠条带为研究对象，设计不同疏透度的林带模型，分析不同疏透度的林带在6、9、12 m/s三种不同中心风速下带后的风速廓线、防风效能，揭示落叶期不同结构林带空气流场特征和防风效果。结果表明，不同疏透度的灌木林带对空气流场垂直结构产生了不同影响：同种中心风速下，植被疏透度数值越小，风速廓线发生变异的带后距离越近，且变异程度越大；同种疏透度下，中心风速越大，风速廓线发生变异的程度越大。柠条带后的防风效果为：疏透度35%林带>疏透度45%林带>疏透度60%林带。     

土地整治过程中农田防护林的生态景观设计

如何快速有效地提高农田防护林的生态景观效益是土地整治绿色基础建设中亟待探讨的命题。该文在野外实地调查的基础上,定量计算了现有防护林带的疏透度、有效防护距离和占地面积,并基于农田防护林生态化建设标准,分析了现有林带乔灌木结构配置、林带间距以及林带宽度的合理性,且对不合理的林带结构进行了生态化设计。同时,定性分析了项目区现有防护林带的优势景观空间、景观节点、重要景观轴线和功能区的景观建设需求。最后,结合生态化和景观化两个过程进行了防护林带空间结构和植物景观配置的综合设计。结果表明,综合了生态化和景观化的土地整治农田防护林设计,提高了项目区林带生态和景观结构的合理性。该研究为实现快速化农田防护林生态景观设计提供方法。     

Spatial modeling of wind speed around windbreaks

This paper presents a model to integrate windbreak shelter effects into a Geographic Information System (GIS). The GIS procedure incorporates the 1999 version windbreak sub-model of the Wind Erosion Prediction System (WEPS). Windbreak shelter is modeled in terms of friction velocity reduction, which is a function of wind speed and direction, distance from the barrier, windbreak height, porosity, width, and orientation. A first application of the model was conducted at a study area with an extensive windbreak network in England (Thetford, East Anglia). Windbreak characteristics (windbreak type, height, width, porosity, and location) were recorded. Porosity was estimated from digitized B/W silhouettes. To evaluate the network effectiveness, a windbreak network shelter index (SI) was proposed in terms of average reduction of friction velocity over the area due to network shelter. The network was found to give good protection, but the windbreak distribution was not optimal in relation to the wind vector distribution.     

Livestock Odour Dispersion as Affected by Natural Windbreaks

Natural windbreaks have been planted around livestock shelters to improve odour dispersion without substantial knowledge of their best implementation practices. Using three groups of four trained panellists and an odour generator, the objective of the present research was to measure and compare the length of odour plumes (LOP) produced in the field in the absence of, and in the presence of four natural windbreaks exposed to various climatic conditions. During 39 mornings in August, September and December 2003, panellists observed the resulting odour plumes using hedonic tone (HT) as scale and in the afternoon, evaluated the odour concentration (OC) of the odorous air sampled at the generator. By correlating HT with to their corresponding OC, filed HT values were converted into OC units, and 2 OU m^?3 contours were used to establish LOP. A multiple factor analysis verified the effect significance on LOP of the presence of a windbreak, of windbreak properties and of climatic conditions. While being diluted, OC decreased exponentially with HT as observed by panellists (P?<?0.05). Secondly, the windbreaks significantly reduced LOP by 22% as compared to the site without a windbreak. Thirdly, the denser windbreaks had a greater impact on reducing LOP. The LOP of windbreaks with an optical porosity of 0.55 was not significantly different compared to that created in the absence of a windbreak. The wind speed, direction and ambient temperature had a strong influence on LOP while atmospheric stability, windbreak position downwind from the odour source within 60 m and odour emission rate had little impact, based on the analysis of 36 field tests in the presence of a windbreak.     

利用轻小型飞机遥感数据建立人工林特征参数模型

目前获取森林特征参数的主要方法是外业测量,工作量大、效率低。该文以中国自主研发的轻小型航空遥感系统为数据获取工具,以油松人工林为研究对象,通过对获取森林的激光雷达（light detection and ranging,LIDAR）点云数据去噪,分类,提取等过程获得单木的树高数据,对获取的航空影像数据进行预处理,匹配,拼接,分割及冠幅提取获得单木的冠幅数据,再与外业抽样调查的单木的树高、胸径建立回归模型,同时验证模型精度。试验结果表明：通过LIDAR点云数据提取的树高与实测的树高具有极显著的相关性,所建立的模型预测精度达97.5%,通过影像提取的冠幅与实测的胸径也具有极显著的相关性,预测精度达91.6%,基本上能够满足林业生产的要求。     

埋土防寒区葡萄冬剪后挂枝的防风效果

为了改善葡萄传统栽培方式冬春季地表裸露导致的风蚀状况,该文研究了"爬地龙"栽培模式下,葡萄冬剪后枝条悬挂在铁丝上形成风障的防风阻沙效果。结果表明:此防护措施的透光疏透度值75.6%分布在0.48~0.68,均值0.58,确定为通风结构;分析风速与防护长度的关系,得到1 m高度处风速在途经风障时变化过程:遇风障减弱、集流加速、迅速减弱、恢复和背风侧消减;在风障中距迎风侧边缘34 m处风速达到最低值,较旷野风速值减小84.20%,防风效能达80.72%;从背风侧风障边缘到距离边缘34 m处,均属于相对有效防护距离以内,防风效能均值达40.94%;该研究中葡萄园的输沙量沿高度分布遵循幂函数,输沙量均集中在近地面。挂枝的距地表5~150 cm高度的总输沙量比对照高39.0%。该研究可为中国葡萄埋土防寒区的防风阻沙工作提供参考。     

旷野风速对林网内风速分布及防风效能的影响

为了揭示旷野风速对农田林网内风速分布及防风效能的影响,通过空间多点实地观测,利用传统统计分析、Surfer软件、地统计学等方法对3种风速(5.4,7.2和10.3m/s)条件下的林网内风速分布及防风效能进行了分析。结果表明,3种旷野风速下主林带的背风面均形成一个较大范围的降风区;3种旷野风速下林网平均降低风速效能为26.1,23.3和25.7%,平均有效防护面积比为50.8%,41.7%和47.7%,林网的总体防护效能在风速为5.4m/s时为最大,风速为7.2m/s时为最小;3种不同旷野风速下林网风速空间变异函数均可以较好地拟合为球状模型,3种旷野风速下网格内风速块金值与基台值的比值较小,均小于25%,林网内风速均具有强烈的空间自相关性。旷野风速对林网内风速分布及防风效能的影响比较复杂,并不是单一的随着风速的增大而增大或减小,受林带结构及疏透度的影响较大。     

波段宽度对利用植被指数估算小麦LAI的影响

为了能够根据遥感数据类型实现指数的优化选择进而提高叶面积指数的反演精度,该研究分析了不同波段宽度(5~80 nm)对植被指数反演叶面积指数精度的影响。通过比较反演模型的决定系数均值,筛选出14个模型精度较高的植被指数,并探讨了不同波段宽度的选取对各指数叶面积指数反演精度的影响。结果表明,波段宽度对不同植被指数的影响可分为3类:1)OSAVI2等指数波宽越窄,反演精度越高,更适合应用于高光谱遥感数据;2)SR[800,680]等指数随着波段宽度的增加,反演精度先升后降,最适波宽为35 nm,适用于中等光谱分辨率的遥感数据;3)SR[675,700]等指数随着波段宽度的增大,反演精度不断提高,在多光谱数据中有更好的应用潜力。     

河北省坝上地区牧场防护林的防风效能研究

[目的]揭示河北省坝上地区御道口牧场防护林林带的防风效能,为牧场防护林建设提供理论依据。[方法]以樟子松防护林林带为研究对象,运用空间多点观测法观测。[结果]当旷野风速为3.84m/s时,在林后1(H为林带平均高度)H处,风速最小,同时防风效能最大,但随着水平距离的增加风速在逐渐升高而防风效能呈逐渐下降趋势。旷野风速越大,林带防风效能增大,有效防护距离变大。当旷野风速为5~6级时,在林内,1H,5H处的防风效能最好,防风效能范围为67.97%~94.27%。不同垂直高度上防风效能的变化趋势由大到小为:30,50,150,300cm,风速的分布规律变化趋势与防风效能正好相反,由大到小为:300,150,50,30cm。[结论]牧场防护林林带后的1~10H区域是林带的最佳保护区和作用范围,其中林后1H的防风效能最好,但会随着风速和垂直高度的变化而有一定的差异。     

基于无人机和卫星遥感的胡杨林地上生物量估算

基于光谱信息的森林地上生物量遥感模型多存在精度不高的问题,如何更准确地获取森林地上生物量是遥感领域的研究热点.该研究以位于塔里木河下游的河岸胡杨林为例,探讨在无人机摄影测量技术支持下,使用高分辨率卫星遥感技术,通过面向对象影像分析和回归分析等技术,获取区域尺度下胡杨冠幅、树高和密度等森林结构参数,在此基础上,通过生长方...     

用机载LiDAR点云数据估测海南博鳌人工经济林单木参数

激光雷达是目前发展迅速的一种主动遥感技术,其发射的激光脉冲能穿透树林冠层,实现森林三维结构特征的获取。为验证机载激光扫描器提取森林单木参数的可行性,该研究以海南省博鳌机场周边人工林为研究对象,使用机载激光扫描器Mapper5000（中国）获取的点云数据,探索对人工经济林单木参数估测的可行性。根据研究区的地形和林木结构特征,分别对槟榔和橡胶2个树种进行单木参数提取,使用K-means分层聚类对不同样地的林木进行单木分割,提取样地内单木树高、冠幅、胸径、材积和地上生物量。结果表明,2个树种的单木分割正检率均在85%以上,总体平均正检率在90%以上;单木树高、冠幅、胸径、材积、地上生物量估测结果的决定系数均达到0.8以上,与同类的研究相比,估测精度较高,说明该点云数据对提高森林参数估测精度有积极作用,机载激光雷达技术在森林资源精细调查中有较大的应用潜力,同时也可应用于相关果树生长情况监测,为数字果园的发展提供技术支撑。     

基于作物生长模型和遥感数据同化的区域玉米产量估算

为了将遥感观测到的玉米生长期间作物冠层方向反射波谱的时间序列变化信息用于区域玉米产量估算,该文将时间序列中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)数据和高空间分辨率LandsatTM遥感观测数据相结合,以叶面积指数(LAI)作为耦合作物生长模型(crop environment resource synthesis-Maize,CERES-Maize)和植被冠层反射率模型(scattering by arbitrarily inclined leaves,SAIL)的关键参数,提出了将耦合模型与时间序列遥感观测数据同化进行区域玉米产量估算的方案。该文选择吉林省榆树市为研究区,采用MODIS和LandsatTM2种尺度数据集,利用SCE-UA(shuffled complex evolution method developed at the University of Arizona)算法分别进行玉米产量同化估产研究,得到玉米单产空间分布的估计结果,结合遥感估算的种植面积求算榆树市玉米总产量。结果表明,与玉米统计总产量相比,2007、2008和2009年遥感数据同化估算的总产量误差分别为9.15%、14.99%和8.97%;与仅利用CERES-Maize模型模拟得到的产量误差相比,3a间遥感估算总产量的误差分别减小了7.49%、1.21%和5.23%,且采用MODIS和TM遥感数据估算的玉米产量表现了其空间差异性。利用榆树市3a间玉米产量的明显差异,分析了时序遥感数据对作物长势和产量变化信息的表达能力,同年份内时序归一化差值植被指数越大,对应的玉米产量越高;年际间遥感观测反射率的差异通过数据同化方法能够反映年际间玉米产量差的变化。该文提出的玉米估产方案为将来进一步结合多源遥感数据、植被冠层反射率模型与作物生长模型进行区域玉米估产研究提供了参考。