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黄泛平原农田林网生态因子场的空间分布规律及模拟

作　者: 邴贝贝
导　师: 李传荣
学　校: 山东农业大学
专　业: 森林培育
关键词: 农田林网生态场风场风偏角温度场湿度场空间异质性有效防护面积
分类号: S718.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要

近年来，生态安全与粮食安全已成为与人类生存质量密切相关的问题。农田林网作为农田生态系统的屏障，在农区生态建设中的重要性日趋受到重视。黄泛平原是我国的一个重要粮食产区，有效控制该区域风沙危害对于农业增产增收具有重要的意义。本研究运用生态场理论，以菏泽鄄城县240m×150m的林网为研究对象，采用实时同步观测林网内生态因子的方法，研究林网的风速、温湿度等主要生态因子的时空变化规律，并进行了模拟，目的是阐明生态因子的空间异质性，为农田林网建设的可持续经营提供理论依据和技术指导。研究结论主要如下：（1）林网内风速的空间异质性在垂直于主林带的三条样线上（分别距副林带48m、120m、192m），样点（线）上风速呈异质性分布，在一定范围内，林网内各点风速均显著低于对照（P<0.05），风速随着距离主林带距离的增加逐渐减小，且与对照点采用线性模型拟合较好，相关系数均在0.738以上。相同风速风偏角分别为75.8o、60o和45.4o，林网内的风场的防护面积不是规则图形，总体平均风速均显著低于对照（P<0.05），平均防风效能为51.3%、49.5%和48.2%，均采用指数模型拟合，其空间自相关性均在90％以上。风向风偏角均相同，风速分别为0.74m/s、1.48m/s和2.23m/s进入同一林网时，随着风速的逐渐增大，网格内风速变化差异显著（P<0.05），分别降低了44.3%、44.6%和47.5%；防护效应区的形状基本相似，网格内风速的空间分布连续性顺序是0.74m/s <1.48m/s <2.23m/s。随着对照风速的逐渐增大，网格内风速空间自相关性和连续性均较强也逐渐增大，异质性增强，防护效益区面积增大的趋势。（2）林网的调温效能与对照相比，林网内平均温度大约降低2℃。在垂直于主林带的三条样线上（分别距副林带48m、120m、192m），温度变化规律相似，存在异质性变化规律，明显小于对照（P<0.05），林缘处温度较低，林网中心区域空气温度较高；在中午14时左右达到最大值，呈“U”型变化，在12时～16时相对对照温度相差较大，夜间21时附近逐渐趋于接近。3个不同时刻（11时、14时、17时）下网格内温度平均比对照降低了3.3%、4.4%和3.3%，有效调温区也均为不规则的图形，林网的调温效能趋于一致。林内温度与林外对照点拟合模型采用线性模型拟合较好，相关系数均在0.98以上。（3）林网内调湿效能各样点湿度明显高于对照，差异显著（P<0.05）；林缘附近湿度较高，空气湿度由林带四周向林网中心区域逐步减小。林内湿度与林外湿度的关系采用线性模型拟合较好，相关系数均在0.96以上。从11时、14时到17时明显表现出高湿度的频率逐渐增加的趋势，平均湿度与对照区相比分别增加了4.56%、4.25%和4.73%，即14时湿度达到最小值且增湿幅度相对最小。网格内空气湿度的变化具有较强的自相关性，随机因素影响小，空间连续性较强。

全文目录

符号说明  4-5
目录  5-8
中文摘要  8-10
Abstract  10-12
1 引言  12-22
  1.1 生态场理论的提出  13-14
  1.2 农田林网的生态因子场研究  14-19
    1.2.1 林带的结构参数  15
    1.2.2 林网的防风效能  15-16
    1.2.3 林网对太阳辐射的影响  16
    1.2.4 林网的调温效能  16-17
    1.2.5 林网的调湿效能  17-18
    1.2.6 林网的有效防护范围  18
    1.2.7 林网的胁地效应研究  18-19
  1.3 农田林网的可持续经营  19-20
  1.4 存在问题  20
  1.5 研究的目的与意义  20-22
2 材料与方法  22-27
  2.1 研究地点概况  22-23
    2.1.1 地理位置  22
    2.1.2 气候条件  22
    2.1.3 农田林网建设情况  22-23
  2.2 研究方法  23-27
    2.2.1 样地的设置  23-24
      2.2.1.1 样地的选取  23
      2.2.1.2 观测点的设置  23-24
    2.2.2 数据的采集  24-25
    2.2.3 数据处理方法  25-27
      2.2.3.1 防护效能计算  25
      2.2.3.2 不规则图形插值运算法  25-26
      2.2.3.3 制图和建模  26-27
3 结果与分析  27-53
  3.1 网格内平行主林带样线上生态因子的日变化  27-31
    3.1.1 平行主林带样线上的风速日变化  27-29
    3.1.2 平行主林带样线上的空气温度日变化  29-30
    3.1.3 平行主林带样线上的空气湿度日变化  30-31
  3.2 垂直主林带样线上生态因子的日变化  31-36
    3.2.1 垂直主林带样线上的风速日变化  31-33
    3.2.2 垂直主林带样线上的温度日变化  33-34
    3.2.3 垂直主林带样线上的湿度日变化  34-36
  3.3 林内生态因子与林外对照点间的拟合模型  36-39
    3.3.1 林网内与林外风速的拟合关系  36-37
      3.3.1.1 垂直于主林带风速的拟合模型  36-37
      3.3.1.2 垂直于副林带风速的拟合模型  37
    3.3.2 林网内温度的拟合模型  37-38
    3.3.3 林网内湿度与林外对照湿度的关系模型  38-39
  3.4 风速对网格内风场的分布特征  39-46
    3.4.1 风偏角对网格内风场分布特征的影响  39-43
      3.4.1.1 网格内的风速频率分布  39-40
      3.4.1.2 网格内风场的变化  40-42
      3.4.1.3 网格的有效防护面积  42-43
    3.4.2 风速大小对网格内风场分布的影响  43-46
      3.4.2.1 风速大小对网格内风速频率分布的影响  43-44
      3.4.2.2 网格内风场的变化  44-45
      3.4.2.3 风速大小网格内有效防护面积的影响  45-46
  3.5 网格内不同时刻空气温度场的分布特征  46-49
    3.5.1 网格内空气温度频数分布  46-47
    3.5.2 网格内空气温度场的变化  47-48
    3.5.3 网格内空气温度空间异质性分析  48-49
    3.5.4 网格的调温面积  49
  3.6 网格内不同时刻空气湿度场的分布特征  49-53
    3.6.1 网格内空气湿度频数分布  49-50
    3.6.2 网格内空气湿度场的变化  50-51
    3.6.3 网格内空气湿度空间异质性分析  51-52
    3.6.4 网格的有效增湿面积  52-53
4 讨论  53-56
5 结论  56-58
  5.1 林网防风效能  56
  5.2 林网调温效能  56-57
  5.3 林网调湿效能  57-58
参考文献  58-65
致谢  65-66
附录  66-67
论文发表情况  67

黄泛平原农田林网生态因子场的空间分布规律及模拟

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