我国与森林植被和水资源有关的环境问题及研究趋势

我国存在水资源数量不足和时空分布不均、水质下降、水环境恶化、旱涝灾害频繁、水土流失严重等生态环境问题;增加森林植被是解决水资源水环境问题的重要途径,我国正在进行空前大规模的林业生态环境建设,非常需要生态水文学的科学理论和技术支持。已有的森林水文学研究结果存在内容完整性和系统性差、尺度偏小、过程单一、缺乏对森林植被的水分稳定性认识、不能预测森林植被的区域水文影响等不足,还没有形成能有效指导调控林水关系和进行流域水资源管理的成熟理论和技术;未来需要加强的研究重点,包括鼓励跨部门和跨学科的交叉、森林植被的耗水特性和水分稳定性、森林水文作用的形成机理及其尺度效应和尺度转换、森林植被对区域水文影响的预测和评价、森林对水质的影响及作为重要水源保护区和流域水资源管理途径的森林植被建设技术等。     

石灰石粉对重庆酸雨区马尾松健康状况的改善效果

以酸沉降影响下重庆市铁山坪的马尾松Pinus massoniana纯林为研究对象,采用随机区组设计,设立在酸化土壤表面一次性撒施石灰石粉0（对照）、1、2、3和4t·hm^-2 5个处理的长期定位观测试验,比较不同剂量石灰石粉对马尾松健康状况的改善效果．结果表明：撒施石灰石粉可以降低马尾松叶量损失率,促进胸径、树高、主轴顶梢长度和细根生长．在施后1年左右时间内,效果以2t·hm^-2最佳．在以后近2年时间内,效果以4t·hm^-2最佳,与对照相比,胸径和树高生长量分别增加32．80％和77．20％,差异均达显著水平（P〈0．05）．随着撒施石灰石粉后时间的推移,马尾松健康状况的改善效果随施用量增大而增加．     

退耕还林还草对泾河水系东川流域径流水资源的影响

本文以泾河水系的东川流域为例,应用分布式生态水文模型SWIM(Soil and Water Integrated Model)模型模拟比较了退耕还林和还草对流域径流的影响.结果表明:(1)高覆盖度草地与森林的产水能力相当,占流域面积10%的高覆盖度草地造林后,流域年径流深仅减少0.01mm(针叶林)和0.08mm(阔叶林),减少0.2%(针叶林)和1.2%(阔叶林);(2)低覆盖度草地造林后流域径流大幅下降,占流域面积10%的低覆盖度草地变为高覆盖度草地、针叶林和阔叶林后,流域年径流深分别减少8.0mm、8.2mm和6.7mm,减少了29.9%、30.4%和25.0%;(3)造林后流域径流减少量的70%发生在夏季.     

马尾松天然次生林生物量的结构与分布

对位于重庆铁山坪的46年生马尾松天然次生林的生物量结构与分布特征及生产力的研究结果表明,林分的初级生产力为8.34 t/(hm2.a),生物量为146.08 t/hm2,其中各层次的生物量分配顺序为:乔木层(87.43%)>枯枝落叶层(5.65%)>下木层(5.46%)>草本层(1.46%)。乔木层的生物量为127.72 t/hm2,其中各器官生物量比例的顺序是:树干(72.82%)>树枝(11.19%)>树根(9.27%)>树皮(4.43%)>针叶(2.29%)。在林分的各器官生物量的垂直结构方面,10 m以下树干生物量占其总量的81.13%;树枝的生物量主要集中在12~16 m,占其总量的82.25%;针叶的生物量主要集中在12~18 m,其中1年生针叶占其总量的93.25%;根系生物量主要集中在距地表深40 cm的土层内,占其总量的76.45%。当前,该林分生产力低,群落结构不合理,应对该种类型的森林群落进行林相改造,调整乔木层产量结构,以提高群落的综合效应。     

新型抗旱造林乡土树种——野李子

应用乡土非主要造林树种,是改变人工林单一林分结构、提高其生态功能和稳定性的有效手段。野李子具有抗旱、抗污染等优点,是优良的造林先锋树种和伴生树种,同时具有可作李子栽培品种的砧木、果实酿酒、种仁入药等利用价值,并且也可作为绿化树种应用。本文介绍了野李子的地理分布、生物学特性、生态学特性和开发利用价值,并介绍了作者近些年来在生产中摸索总结的育苗技术和造林经验,以期推动野李子的造林应用。     

祁连山东段金强河河谷高寒草地土壤的水文特征

祁连山东段高寒草地土壤水文效应对该区域陆面水文过程、水文循环、石羊河水资源和生态环境维持等作用巨大。因此,深入开展高寒草地土壤水文效应研究对深入了解和认识高寒地区土壤水文过程和陆面水文过程有重要意义。为此,本研究以祁连山东段金强河河谷高寒草地为对象,分析了土壤含水量、持水特征、入渗速率和草地蒸散等土壤水文特征和变化规律。结果表明:河谷山地阳坡和河谷山地阴坡下部高寒草地田间持水量、毛管持水量和饱和持水量随土层加深先增大后减小,河谷水平阶地和山地阴坡上部高寒草地土壤持水量随土层加深逐渐增大;河谷0–30 cm土层高寒草地田间持水量和毛管持水量均为阴坡上部>阳坡下部>阴坡下部>阳坡上部>水平阶地,饱和持水量表现为阴坡上部>阳坡下部>阳坡上部>阴坡下部>水平阶地。高寒草地土壤初渗透率最小,渗透性随着渗透时间的增加土壤渗透速率不断增大,当渗透达到稳定状时土壤渗透速率最大。河谷高寒草地0–30 cm土层土壤含水量为阴坡下部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地>阳坡上部。河谷高寒草地在6月–9月的日均蒸散量为2.429 mm·d–1,...     

六盘山叠叠沟华北落叶松人工林地上生物量的坡面变化

【目的】在降水有限、水分再分配明显的半干旱区山地坡面上,森林生物量通常表现出明显的坡向、坡位差异。便捷、精确地测算整个坡面的森林生物量目前还很困难。本研究旨在定量描述森林生物量的坡面变化规律及其空间尺度效应,为提高森林经营水平和实施精细化管理提供技术支持。【方法】在宁夏六盘山半干旱区的叠叠沟小流域,选择生长华北落叶松人工林的半阴坡和阴坡2个坡面,按坡位从上到下各设置了6块20 m×20 m的样地,调查各样地的立地条件及林分特征后,采用烘干法及六盘山区建立的生物量经验公式计算地上生物量;以离开坡顶的水平距离为尺度变量,定量描述地上生物量随坡面空间尺度增加而变化规律,及坡面上任意坡位处样地的地上生物量与坡面平均值的关系。【结果】研究区坡面上森林植被地上生物量存在明显的坡向、坡位差异;水分条件较差的半阴坡上的平均地上生物量(52.36 t·hm-2)比水分条件较好的阴坡低18.16%,但半阴坡上生物量的坡位间变幅(42.50 t·hm-2)比阴坡高14.71%,这说明半阴坡的坡面效应强于阴坡,并与土壤厚度及土壤水分条件差异有关;地上生物量的坡位变化在不同坡面上大致遵循相同的规律,都是由坡顶向下逐渐增大,至下坡处(半阴坡)或中下坡处(阴坡)达到最大,之后又逐渐减小,这主要受土壤水分在坡面上的再分配格局影响;研究区坡面上森林植被地上生物量(y,t·hm-2)随坡面空间尺度(x,m)增加而变化,阴坡表现为y=-2×10-7x3-8×10-5x2+0.121 9x+40.875(R2=0.999 8),半阴坡表现为y=2×10-7x3-7×10-5x2+0.067 5x+30.838(R2=0.995 7);距坡顶的水平距离每增加100 m,阴坡上的地上生物量坡段滑动平均值升高4.92 t·hm-2,半阴坡上为6.28 t·hm-2,即地上生物量的空间尺度效应在水分条件较差的半阴坡上要强于水分条件较好的阴坡;研究区坡面上任意给定坡位(X,m)与样地地上生物量与坡面平均值的比值(Y)的定量关系在半阴坡为Y=-7×10-8X3+4×10-5X2-2.2×10-3X+0.643 2(R2=0.932 1),在阴坡为Y=-1×10-8X3+1×10-6X2+3×10-3X+0.620 4(R2=0.973 9),以此可便捷和精确地确定整个坡面的森林生物量。【结论】半干旱区山地坡面上森林生物量呈先增加后减小的单峰型变化,与土壤水分的坡面再分配格局关系很大;采用距坡顶的水平距离为尺度变量可以很好地定量描述森林生物量沿坡变化规律及其空间尺度效应;基于以上工作可实现整个坡面生物量的便捷精确计算。     

基于计算机视觉的瓜果采摘系统的运用研究

采摘机器人被广泛用于各种农产品的收获,能显著降低农业生产中的人力成本,解决目前农业生产中劳动力匮乏的问题。计算机视觉技术可以将成熟的瓜果从其自然生长环境中识别出来,是采摘机器人实现目标定位和协调机械手的关键。针对目前采摘机器人受瓜果不同形态特征、质地影响和通用性较低等问题,通过优化公式算法和模型,设计出了基于计算机视觉的采摘系统,并对黄瓜、西红柿和柑桔这3种瓜果进行图像识别和采摘。试验结果发现:不同瓜果图像整体识别率达到80%以上,对图像中重叠遮挡的瓜果个体识别率也较高,均超过90%。该计算机视觉系统装载到采摘机器人上后,在自然条件下对3种瓜果采摘成功率在70%以上,可实现对不同瓜果的高效采摘,为采摘机器人更好地满足农业生产的实际需求提供了研究基础。     

种植密度和施氮水平对谷子产量和农艺性状的影响

为明确河南省夏谷区谷子对种植密度和氮肥施用量的响应情况,以郑谷3号为试验材料,采用裂区设计试验,以种植密度为主区、氮肥施用量为副区,分析不同种植密度(40万、60万、80万株/hm²)和施氮(纯N)水平(0、60、120、180 kg/hm²)对谷子产量及相关农艺性状的影响。结果表明,随着种植密度和氮肥施用水平的上升,谷子产量均表现为先增加后减小的趋势,不同种植密度以60万株/hm²处理的产量最高,达到5 441.1 kg/hm²;对谷子产量随种植密度的变化进行回归分析得出,58万～73万株/hm²为试验最佳密度。不同施氮水平以120 kg/hm²处理的产量最高,达到5 501.39 kg/hm²;对谷子产量随施氮水平的变化进行回归分析得出,100～125 kg/hm²氮肥施用量确定为研究区域最佳施氮量。种植密度和施氮水平对谷子产量有显著的互作效应,以种植密度60万株/hm²配合施氮水平12...     

华北落叶松人工林蒸腾特征及其与土壤水势的关系

 利用野外定位观测技术,于2008年5—10月在宁夏六盘山叠叠沟小流域对华北落叶松林整个生长季土壤水势的变化规律进行研究。结果显示:1)降雨量是影响土壤水势变化的主要因素,土壤水势在不同深度变化趋势基本一致,但变化幅度有较大差异,020、2040、4060cm土层的土壤水势梯度在6—9月份最大,8月份水势梯度最低;2)华北落叶松5—10月各月的耗水速率排序为6月>5月>7月>8月>9月>10月,耗水量分别占生长季的20.3%、25.4%、20.1%、18.6%、15.1%、10.7%,耗水月主要分布在6月;3)在华北落叶松生长季前期土壤水分短缺,生长后期水分充足,2个不同土壤水分条件的树干液流速率表现明显差异,充足条件下蒸腾耗水明显高于短缺条件,且水分亏缺时期20cm和60 cm土壤水势与树干液流变化相关性极显著。研究表明土壤水分亏缺与否是华北落叶松蒸腾耗水差异的主要原因,生长季中前期土壤水分对华北落叶松生长至关重要。