Development of a framework for fire risk assessment using remote sensing and geographic information system technologies

Forest fires play a critical role in landscape transformation, vegetation succession, soil degradation and air quality. Improvements in fire risk estimation are vital to reduce the negative impacts of fire, either by lessen burn severity or intensity through fuel management, or by aiding the natural vegetation recovery using post-fire treatments. This paper presents the methods to generate the input variables and the risk integration developed within the Firemap project (funded under the Spanish Ministry of Science and Technology) to map wildland fire risk for several regions of Spain. After defining the conceptual scheme for fire risk assessment, the paper describes the methods used to generate the risk parameters, and presents proposals for their integration into synthetic risk indices. The generation of the input variables was based on an extensive use of geographic information system and remote sensing technologies, since the project was intended to provide a spatial and temporal assessment of risk conditions. All variables were mapped at 1 km² spatial resolution, and were integrated into a web-mapping service system. This service was active in the summer of 2007 for semi-operational testing of end-users. The paper also presents the first validation results of the danger index, by comparing temporal trends of different danger components and fire occurrence in the different study regions.     

库布齐沙漠自然植被与人工植被土壤水盐的空间异质性比较研究

干旱半干旱地区土壤水盐的空间分布对土地利用和生态恢复具有重要作用。运用传统统计学和地统计学对库布齐沙漠5种自然植被和5种人工植被0～10和10～20cm深度土壤水分和盐分的空间异质性进行了小尺度比较分析。结果表明：9种群落的土壤水盐平均值下层大于表层,且盐分的空间相关性较水分更高;人工植被土壤水分（CV=5.3%～22.7%）和盐分（CV=15.7%～51.2%）具有空间分布均匀、层间差异不明显等特征,而自然植被水分（CV=9.9%～32.6%）和盐分的（CV=26.9%～180.0%）却与之相反;小尺度上,人工植被土壤不同层间的水分关系、盐分关系以及水盐关系可能随建植时间的增加会越来越不明显,格局强度将不断减弱,这也极有可能改变大尺度上的水盐运移状况,进而影响研究区生态系统的稳定性和安全性。     

辽河三角洲地区植被的地上净初级生产力格局及其制约因子

植被地上净初级生产力是监测和评价生态系统功能的重要指标之一,也是农业区划和生态资源分区管理的重要依据。通过实地调查,研究了辽河三角洲地区的植被地上净初级生产力的空间分布格局及其制约因子。2008年9月末,在辽河三角洲地区设立79个调查点,调查了植被地上净初级生产力、土壤和水文特征。借助ArcGIS软件制作了植被地上净初级生产力的分层设色等值线图,并利用简单相关分析和无条件主成分分析方法探讨了植被地上净初级生产力与环境因子的关系。结果发现：辽河三角洲地区的植被地上净初级生产力具有内部较低,外围较高的半环形分布格局。在三角洲内部,植被地上净初级生产力一般1 500 g.m-2.a-1左右;外围一般3 000 g.m-2.a-1以上。这种分布格局不仅与植被类型分布有一定的相关性,而且还与海拔高度、土壤含水量、土壤容重和土壤总磷等自然环境因子有明显的相关性。多种证据表明土壤含水量是决定辽河三角洲地区植被地上净初级生产力格局的最直接、最重要的自然环境因子。     

印染污泥干燥过程中挥发分冷凝液的研究

对某印染废水处理厂的污泥进行模拟干燥处理,以产生的挥发分冷凝液为研究对象来考察干燥温度和干燥程度对印染污泥干燥过程中污染物产生的影响。随着干燥温度的升高,挥发分冷凝液COD、NH3-N含量均升高,且在140℃至160℃时升高较快,分别为177～262 mg/L,100～130 mg/L,而pH较稳定。污泥含水率从65%干燥至5%时,挥发分冷凝液的COD、NH3-N含量升高不明显,分别为176～190 mg/L、85～105 mg/L。干燥温度比干燥程度更能影响印染污泥干燥过程中污染物的产生。     

宁夏六盘山8种木本植被的叶片水分利用效率

为了解宁夏六盘山地区主要树种的叶片水分利用效率（WUE）的种间和水分生境差异及季节变化,2010年6-9月份在宁夏六盘山具有半湿润气候和较多树种的香水河小流域和具有半干旱气候及较少树种的叠叠沟小流域,选择8个主要树种测定其叶片的 WUE。结果表明,（1）在香水河小流域,树种叶片 WUE 大小排序为油松 Pinus tablaeformis＞山桃 Prunus davidiana＞沙棘Hippophae rhamnoides＞辽东栎Quercus liaotungensis＞华北落叶松Larix principris-rupprechtii＞华山松Pinus armandii＞少脉椴Tilia paucicostata＞白桦Betula platyphylla;在不同生活型之间,叶片WUE的大小排序基本上呈现出灌木＞小乔木＞常绿针叶树＞落叶针叶树＞落叶阔叶树的变化规律;所有8个测试树种的叶片WUE的季节变化均为生长季初期较高,在中后期持续降低,但季节变幅随树种而异。（2）对2个小流域共有的测试树种（华北落叶松、山桃和沙棘）的叶片WUE进行了比较,结果表明存在着明显的水分生境差异,即在半干旱区极显著（p＜0.01）大于半湿润区,前者为后者的2.03倍以上。（3）对于沙棘、山桃、油松和华北落叶松,它们在较干旱气候类型立地和较干旱季节条件下都具有较高的叶片WUE,属抗旱能力较强的生态型节水树种,可选为干旱缺水区主要造林树种。此外,树种叶片WUE同时具有保守性和变异性,说明可采取适度抗旱锻炼来在一定范围内提高造林树种的WUE。     

岩溶表层带土壤温度和含水率对呼吸作用的影响

全球环境变化对岩溶区的碳循环产生重要的影响,而土壤呼吸作用在全球环境变化的影响和反馈的过程中具有十分重要的作用。因此,以岩溶区的岩溶表层带为研究对象,研究了土壤呼吸作用与土壤温度和大气降水量之间的响应机理和内在联系。研究结果表明：岩溶表层带的土壤呼吸作用具有单峰型的季节性变化特征。洼地0~5、10~20 cm 的土壤呼吸速率在范围变化分别为82.58 mg· m-2· h-1至412.89、151.39 mg· m-2· h-1至523 mg· m-2· h-1,最大值出现在8月中旬。坡地0~5、10~20 cm的土壤呼吸速率在范围变化55.05 mg· m-2· h-1至412.89、137.63 mg· m-2· h-1至495.47 mg· m-2· h-1,最大值出现也在8月中旬。洼地的土壤呼吸作用相对强于坡地,主要是由于坡地土壤相对洼地土壤较薄并且容易被降水冲刷搬运。在大气降水量不成为限制土壤呼吸作用的因子下,土壤温度为主要控制土壤呼吸作用的因子。因此,该研究可为控制土壤呼吸作用缓和大气CO2的升高和温室效应应对策略,为国家固碳减排的科学决策提供理论依据。     

岷江上游山区聚落生态位地域边界划分与垂直分异分析

山区聚落生态位是当地居民长期适应山地自然环境的结果,涵盖了人类居所在山地生态系统中所处的地理位置及居民生计所能利用的资源空间.基于SPOT-5遥感数据和GIS技术,对岷江上游山区聚落生态位边界进行甄别,提出了山区聚落生态位地域边界的划分方法,并对其分异特征进行定量分析.结果表明,河流、山脚、山沟、图像纹理和色差等因素对边界划分具有指示意义,是界定山区聚落生态位地域范围的关键因子;岷江上游山区聚落生态位地域面积介于2.27～528.67 hm2之间,且随着海拔升高而增大;在＜1 600m海拔段,聚落生态位的增速较小,当海拔高度超过1 600m时,聚落生态位的增速明显增加.     

冻融作用下盐碱水田土壤含水率和氮素对有机碳影响研究

选择吉林西部前郭县盐碱水田土壤,进行实验室模拟冻融实验：以-5℃冻结1 d、5℃消融1 d作为1次冻融循环,揭示不同含水率和含氮量处理条件下土壤有机碳（SOC）的变化规律。结果表明,土壤含水率和含氮量是影响SOC含量的2个重要因素,冻融次数、土壤含水率、土壤含氮量以及冻融次数和土壤含水率、冻融次数和土壤含氮量的交互作用对盐碱水田SOC含量的影响显著（P〈0.05）。在1~3次冻融循环过程中,SOC含量明显降低,随着循环次数的增加,SOC含量降低速度减缓;适量的氮素和较低的含水率有利于SOC的稳定,初始含水率为50%的SOC含量明显低于含水率30%和40%的土壤,加入20%硝酸铵的SOC含量明显低于对照组和加入10%硝酸铵的土壤。研究结果对深入研究季节冻土区冻融期盐碱水田SOC变化规律,评估全年候SOC储量有重要意义。     

环境内分泌干扰物对鱼类性别分化的影响

鱼类性别分化是在性别决定机制的控制下,鱼类未分化的性腺向卵巢或精巢发育,并出现第2性征的过程,受自身内分泌系统的精确调控。环境内分泌干扰物能通过干扰内源激素的合成、释放、转运、代谢、结合和作用等过程影响鱼类的内分泌机能,从而对鱼类的性别分化产生影响。介绍了鱼类性别分化的模式和过程以及内分泌系统对鱼类性别分化的调控作用,综述了环境内分泌干扰物对鱼类性别比例、配子发生、性腺发育和第2性征的影响,从性类固醇激素的合成以及性别分化相关基因的表达两个方面探讨了环境内分泌干扰物影响鱼类性别分化的作用机制,并展望了该领域未来的研究方向。     

干旱胁迫对香蒲生长和叶绿素荧光参数的影响

采用野外调查方法,研究了不同土壤含水量条件下香蒲植株的形态、生物量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数的变化。结果表明：（1）土壤含水量对香蒲株高影响显著,轻度、中度和重度干旱处理香蒲株高分别下降为对照（土壤水分始终饱和）的90.90%、68.19%和63.64%。（2）香蒲茎直径、叶长、叶宽和叶绿素含量均随土壤含水量的降低而呈递减趋势,枯叶率却明显增加。（3）不同土壤含水量条件下香蒲密度和生物量差异均达显著水平（P〈0.05）。轻度、中度和重度干旱组香蒲密度分别比对照下降41.67%、53.33%和66.67%;而对照香蒲单株生物量分别为轻度、中度和重度干旱组的2.25、5.54和7.45倍。（4）香蒲叶片最大光量子产量（Fv/Fm）和最大相对电子传递速率（Re,t,max）随土壤含水量的减少而明显降低。干旱降低了香蒲叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）的光化学效率,抑制了香蒲的生长。