碳循環描述精選(九篇)

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第1篇：碳循環描述范文

中國是全球陸地碳循環研究的重點區域，探明其生態系統碳收支不僅具有非常重要的全球意義，而且對保障中國國家安全和有關環境問題的外交談判具有重要作用。凈初級生產力(Net Primary Productivity, NPP)是指在植物光合作用所固定的光合產物或有機碳(Gross Primary Productivity, GPP)中，扣除植物自身呼吸消耗部分(Autotrophic Respiration，)后，真正用于植物生長和生殖的光合產物量或有機碳量，也被稱為凈第一性生產力[1]。它反映植被生產力狀況，是生態系統能量與物質循環的基礎，在研究區域乃至全球碳循環和碳存儲中扮演著重要角色。模型模擬是當前在區域和全球尺度上進行陸地生態系統碳循環過程模擬和碳收支評估的主要研究方法。陸地生態系統過程模型的發展為系統分析、定量表達和預測陸地生態系統生產力、碳循環對氣候變化和人類活動的響應等提供了有力支撐[2]。在過去幾十年中，科學家相繼開發了眾多適用于陸地碳循環的動力學模型，這些模型主要分為生物地理模型、生物地球化學模型、陸面生物物理模型、全球動態植被模型和遙感模型等[3]。中國學者先后從國外引進和改良了CEVSA[4-5]、CASA[6-8]、GLO-PEM[9-11]、BEPS[12-13]等多個陸地生態系統碳循環模型，同時也自主開發了適用于中國陸地生態系統的AVIM2[14-15]、Agro-C[16]、FORCCHN[17]、DCTEM[18]等模型，對當前氣候狀態下中國自然陸地生態系統的凈初級生產力和碳儲量、未來氣候變化和土地利用變化對中國陸地生態系統碳循環的影響等問題進行了模擬分析。

本文收集了不同學者利用過程模型和遙感模型模擬的中國陸地生態系統凈初級生產力及其對未來氣候變化的響應情況，旨在系統分析中國陸地生態系統凈初級生產力的變化特征，進而為中國的碳收支研究、區域和全球尺度的碳循環模型模擬與發展提供數據支持。

2 中國陸地生態系統凈初級生產力及其時間變化

自20世紀90年代末開始，中國學者利用生態系統過程模型和遙感模型就中國陸地生態系統NPP的估算先后開展了大量研究工作(表1)。由于所應用的模型、研究數據和研究時段等有所不同，不同研究結果間存在差異。但NPP的估算結果主要集中在1.43～3.30 之間，占表1中所有研究結果總數量的77.78％。年均NPP在3.30～4.00和＞4.00 的數值個數分別只有4個。就不同研究所應用的模型來看，模擬結果的低值區主要集中在CASA、BIOME-BGc和BEPS等模型。綜合不同研究者的研究結果可以得到，中國陸地生態系統NPP平均為(2.828±0.827)。

表1中加粗標記的研究結果除了樸世龍等研究指出，N沉降以及對農作物施加N肥兩者可以共同解釋1961-2005年中國陸地生態系統凈碳增長的61％，同時大氣增加和土地利用對碳儲存起促進作用；但臭氧污染和氣候變化降低了這一時期的碳匯儲量。

3 中國陸地生態系統不同植被類型凈初級生產力

由于采用的植被類型圖和模型等存在差異，不同學者利用過程模型和遙感模型對中國陸地生態系統同一植被類型單位面積NPP的估算結果差別較大。本文對收集到的相關研究結果進行了匯總分析(圖2)。結果顯示，常綠闊葉林單位面積NPP為745.12 ，顯著高于其他植被類型，但不同研究結果間變化范圍很大，介于417.9～1086。之間。落葉針葉林、常綠針葉林和落葉闊葉林相差較小，變化在415.62～513.67之間。不同學者估算的農作物單位面積NPP差別很大，最低值不足最高值的1/4，其均值為458.25，低于闊葉林，但高于針葉林。灌叢與落葉針葉林較為接近，前者為365.08 ，后者為415.62。草地和荒漠均位于低值區，但前者顯著高于后者，分別為217.90和16.52。森林生態系統單位面積NPP隨林齡的變化而變化。Wang等[51]研究表明，落葉針葉林、常綠闊葉林、熱帶和亞熱帶常綠針葉林和落葉闊葉林單位面積NPP分別在54、40、13和122林齡時達到最大值，數值分別為462、889、620和625。由此可見，中國森林生態系統凈初級生產力具有較大的增長潛力。

由于不同研究者在進行模型模擬時所用的植被類型圖不同，因此相同植被類型所占面積存在差異。本文統一采用中國1∶100萬植被類型圖中不同植被類型的面積數據應用DLEM模型研究表明，如果綜合考慮、氣候、和土地利用的影響，1961-2000年中國草地NPP僅增 加了0.0003 PgC，但是去除的影響后，NPP則增加0.0143 PgC。同時，Ren等[47]指出，要想更全面地了解森林生態系統碳固持能力的變化及其應對氣候變化和空氣污染的能力，在未來研究中應考慮對流層濃度。

4 未來氣候變化對中國陸地生態系統凈初級生產力的影響

IPCC模擬了8種氣候情景下中國陸地生態系統NPP到本世紀末的變化情況，結果顯示，NPP將先增加，到2090年左右達到最大值，此后開始下降，其可能的原因是由于干旱的壓力。

不同植被類型對未來氣候變化的響應存在差異。Ju等應用Crop-C模型預測了2000-2050年中國農田NPP在A1B情景下將以0.0006 的速度增長。

圖3 不同植被類型NPP總量

Fig.3 The total amount of NPP in different vegetation types

5 結語

綜合分析表明，中國陸地生態系統NPP平均為(2.828±0.827) ，但不同研究者的估算結果差異較大，主要集中在1.43～3.30 之間。其中，CASA、BIOME-BGC和BEPS模型的模擬結果偏低。1982-1998年，NPP總體上呈現在波動中不斷上升的趨勢，從2.542 增加到2.976，平均每年增加0.027 ，增長率為1.07％。其中，80年代NPP的變化趨勢較之90年代平緩。由于各植被類型所占面積不同，其單位面積NPP和NPP總量的大小分布存在顯著差異。單位面積NPP表現為常綠闊葉林顯著高于其他植被類型，但其估算結果的變化范圍較大，平均為745.12。落葉針葉林、常綠針葉林和落葉闊葉林相差較小，變化在415.62～513.67。之間。不同學者對農作物單位面積NPP估算結果的最低值不足最高值的1/4，其均值高于針葉林，但低于闊葉林。灌叢與落葉針葉林的數值較為接近？草地和荒漠則均位于低值區，但前者顯著高于后者，分別為217.90和16.52 。基于1∶100萬中國植被圖計算得到的不同植被類型NPP總量表現為農作物和草地居于前兩位，兩者之和高達總NPP的58.34％。其他植被類型中除灌叢和常綠針葉林外均不足總量的10％，其中，以荒漠和混交林的數值為最低。各森林類型NPP總量之和為0.779，占總NPP的29％。

在未來氣候情景下，中國陸地生態系統NPP總體上可能呈現出先增加后減小的趨勢，但不同研究結果間差異很大，甚至是完合相悖的結果。不同植被類型對未來氣候變化的響應同樣存在差異。

盡管過程模型和遙感模型在模擬陸地生態系統凈初級生產力方面具有諸多優勢，如：適用于區域和全球尺度的時空連續分析、有利于對未來氣候情景的模擬預測等，但在模型應用中還存在著一定的不足，如：

(1)模型的不確定性分析

模型的構建是基于對現實過程的簡化，在此過程中眾多的假設和主觀判斷給模型帶來了很多隱藏的誤差。并且，模型參數和輸入數據的不確定性同樣影響著模型模擬結果的精度。但是，這些誤差因素在傳統的不確定性研究中往往被忽略[64]。盡管人們已經認識到對模型模擬結果進行不確定性分析的重要性，但是在目前的碳收支研究中，定量分析其模擬結果的不確定性仍然是一個亟待解決的問題。如表1中不同模型對NPP的估算結果差別較大，主要原因可能是模型結構、模型參數和輸入數據的不同，但由此引起的NPP差異卻可能掩蓋真實NPP的大小，因此，對模型模擬結果的不確定性分析對模擬結果的準確性具有重要意義。

(2)模型過程機理的深入刻畫

雖然目前的過程模型可以模擬出不同環境條件下植被冠層生理生態過程的動態變化，但是對這些變化的認識多停留在經驗水平，并且我們對一些生態系統的過程機理還不是很清楚。如現有模型對生態系統碳、氮、水循環的耦合關系還沒有較深入的描述，這需要建立在對這一關系的現實機理有較充分認識的基礎上；對生態系統呼吸的模型構建往往受限于我們對其復雜過程的理解，因此，往往采用簡化的方程形式[65]。

(3)碳循環模型與氣候模式、水文模式的耦合

現有的陸地生態系統碳循環模型只考慮了垂直方向的通量，在空間上是相互獨立的，并沒有考慮水平方向的通量，如物質在大氣中的平流傳輸、土壤水和營養物質在水平方向的移動等，這些不足均會給陸地生態系統碳收支模型的模擬結果帶來很大的不確定性。

(4)遙感數據的準確性

由于遙感數據具有易獲取，時空分辨率高，一些大尺度難于測量的數據信息可以通過遙感反演方式獲得等特點，目前區域和全球尺度的過程和遙感模型多采用遙感數據作為模型的部分或全部驅動參數。但隨著遙感技術不斷發展的同時也暴露出以往遙感數據的質量問題，如，基于不同精度或質量的遙感數據可能會獲得完全相反的結果。因此，基于遙感參數計算得到的凈初級生產力同樣存在著較大的不確定性，這需要我們在深入了解遙感數據的基礎上對以往的模型模擬結果進行校正或剔除。而本文在對不同研究結果進行匯總 分析時，并沒有考慮這一因素的影響，這將是下一步研究工作關注的一個主要問題。

第2篇：碳循環描述范文

地球竟然有“一大肚子水”

本世紀初，日本東京技術學院的科學家猜測，地球不僅僅是地殼的表層有水，很可能在地殼下面的地幔里，也有水。為了證實這個猜測，科學家做了個模擬的“下地幔”。下地幔是距地表650～2900千米的部分，主要成分是硅酸鹽、金屬的氧化物和硫化物，所以下地幔又稱金屬帶。這個模擬的下地幔是按照真實下地幔中的元素和各自在地幔中所占的比例，由含鎂、鐵、鈣、硅、氧等元素的混合礦物做成的。因下地幔中的化合物吸收了大量的水，所以礦物的發射光譜能夠透露出其中的含水信息。根據檢測到的數據進行模擬后發現，模擬下地幔中的物質里水含量占了0.2%。基于這個實驗數據，科學家推測，地球內部的水是地表水的5倍多。

這個模擬實驗的結果也得到了實際觀測的佐證。前不久，美國華盛頓州立大學的一個地震學小組分析了將近60萬份的震波圖――地震穿過地球時產生的震波記錄。他們注意到，在亞洲大陸下面地震波表現出了減弱的現象，而且速度也略有減慢。因為水可以減慢地震波的速度，所以大量的減弱和減慢的跡象可以預測那里存在著水。例如上圖中左圖是右圖的一個橫切面圖，它呈現了下地幔中震波衰減的異常圖像。兩幅圖片中，紅色表示異常松軟和脆弱的巖層，里面可能富含了水分；藍色表示異常堅硬的巖石。根據這個發現，科學家推測在東亞所處位置的下地幔中，存在著一個非常巨大的水庫，其中的含水量相當于一個北冰洋的水量。

此外，加拿大科學家還發現了地球深處有水的真實證據，這個證據就是一位業余淘寶者2008年在巴西發現的一小塊臟兮兮的石頭。科學家后來鑒定發現，這微粒竟然是尖晶橄欖石。不過這塊石頭僅僅被稱為微粒，因為它直徑僅僅只有3毫米。尖晶橄欖石是一種特殊礦物質，它形成于地幔上層和下層之間的過渡層，因為該區域具有超高壓力和溫度。如今它竟然出現在地面，不能不說是奇跡。通過進一步檢測發現，這塊尖晶橄欖石1.5%的成分是水分子。這個尖晶橄欖石樣本其實表明，地幔的過渡層應該存在蓄水層，那里的含水量可能相當于地球表面水量的總和。

綜合種種證據表明，地球的地幔區域應該存有大量的水，這改變了以往人們對地球內部成分的認識。

地球竟然能

“吃石頭，吐鉆石”

我們知道，地球上的綠色植物能“吃”二氧化碳，然后經光合作用轉化為葡萄糖，并“吐”出氧氣，從而完成植物的“碳循環”。而科學家推測，地球地層深處很可能會在某一段時間內進行一次碳循環，與植物不同的是，地球“吃”的是石頭，“吐”的是鉆石。

早些時候，科學家就發現，地球內部的地幔淺層部分，就會“吃石頭，吐鉆石”，因為目前地球大部分鉆石均來自地表下不到19千米的地方。那里的鉆石有著與地表巖石相同的組成成分，之所以這樣，是因為地殼變動，把地表的巖石帶到了較淺層的地幔，在那里，地幔內部的特殊環境把部分巖石“變成”了鉆石，后來部分鉆石又被金伯利巖帶到了地表。金伯利巖是由火山爆發所產生的，這種巖石一直是人們尋找鉆石的“指標巖”，尋找鉆石礦就是由尋找金伯利巖開始的。

最近，美國的一個研究小組在巴西一個地區的下地幔、地幔對流上方及它們之間的過渡區，發現了6顆來自地幔深處的鉆石。他們研究了這些鉆石中碳原子的各種同位素，結果發現，這些碳元素多來自火山噴發的巖漿形成的巖石，即包含有少量碳-13的玄武巖。這說明，地球的下地幔也能“吃石頭，吐鉆石”，下地幔與地表之間在持續著一種“碳循環”――而這很可能是地幔大規模運動的一種規律。

最近，美國華盛頓卡內基研究所的科學家使用實驗室的設備，模擬了地球深處的壓力環境。在加壓的過程中，科學家在設備里投入了一種新的巖石材料，這種巖石材料由二氧化碳轉化而成，科學家將其稱為聚合物二氧化碳。實驗結束后，這種材料變成了一種“超級鉆石”，這種鉆石比一般鉆石具有更優的品質特征。這個實驗從一個側面證明，當地表的巖石進入地幔以后，被地幔加工成鉆石的概率極高，說明地球“吃石頭，吐鉆石”不但有事實依據，還有理論依據。

地球“肚里”

還埋藏哪些驚天秘密？

那么，地球“肚里”還有什么不為人知的驚天秘密嗎？科學家認為，未來可能還會有新的相關發現。例如，科學家目前正在進行的“深碳觀測計劃”就包括，地球下面是否存在其他不為所知的生命形式。之所以要進行這個探索，是因為目前科學家已經發現了在地球表面下1600米左右的地方，還存在著微生物，那里的溫度非常高；另外科學家還發現，一些細菌竟然可以生存在高達2萬個大氣壓的環境里，而過去的研究表明，細菌或者其他形式的生命無法生存在超過幾千個大氣壓的環境里。科學家因此懷疑，在更深的地球深處，還藏著存在包括另類生命形式等在內的諸多秘密。

第3篇：碳循環描述范文

1.（2019湖南）“知否，知否？應是綠肥紅瘦！”在這個美好的季節里，下列屬于生命現象的是（

）

A.流水潺潺

B.春雨綿綿

C.陽光燦爛

D.綠草如茵

2.（2019廣東）造礁珊瑚蟲體內的蟲黃藻為其提供氧氣和有機物，而造礁珊瑚蟲為蟲黃藻提供二氧化碳和氮、磷等無機物。蟲黃藻和造礁珊瑚蟲之間的關系是（

）

A.共生

B.競爭

C.捕食

D.寄生

3.（2019山東）谷雨是春節最后一個節氣，諺語“谷雨前后，種瓜點豆”。這體現了哪些非生物因素對生物的影響（

）

A.陽光、溫度

B.土壤、水分

C.水分、溫度

D.空氣、陽光

4.（2018新疆）具有鏡花水月、蓄洪抗旱作用，被稱為“地球之腎”的是（

）

A.農田生態系統

B.森林生態系統

C.濕地生態系統

D.湖泊生態系統

5.（2019江蘇）食物鏈是指一定區域內各種生物之間由于食物關系所形成的的聯系。有關食物鏈的敘述正確的是（

）

A.都是由藻類、苔蘚等低等植物開始的

B.位于食物鏈第2個環節的生物通常是植食性動物

C.食物鏈遭到破壞不可能危及生態系統的平衡和穩定

D.食物鏈只表示生物之間的食物關系，

與能量流動無關

6.（2019山東）海帶細胞中碘離子的濃度遠大于海水中的碘離子的濃度，起直接作用的結構是（

）

A.細胞膜

B.細胞質

C.細胞壁

D.細胞核

7.（2019山東）2018年10月17日河南商丘一工廠發生火災，現場作業的11名工作人員經搶救無效，不幸身亡。事后認領遇難者尸體過程中，用到了DNA鑒定。DNA主要存在于細胞的哪一結構中（

）

A.細胞壁

B.細胞膜

C.細胞質

D.細胞核

8.（2019四川）細胞室生物體結構和功能的基本單位，細胞的生活依靠細胞各結構的分工合作。下列細胞結構與功能的關系，錯誤的是（

）

A.細胞膜——控制物質進出

B.線粒體——能量轉換器

C.細胞壁——控制物質進出

D.葉綠體——能量轉換器

9.（2019山東）小明學習動植物細胞的結構后，設計概念圖體現兩者之間的關系，如圖所示。則屬于甲部分的內容是（

）

①細胞壁

②細胞膜

③細胞質

④細胞核

⑤葉綠體

⑥線粒體

⑦液泡

A.①⑤⑥⑦

B.②③④⑤

C.③④⑤⑥

D.②③④⑥

10.下列關于細胞的說法，正確的是（

）

①細胞都是由細胞壁、細胞膜、細胞質、細胞核組成的；②根毛細胞和人的神經細胞中的能量轉換器都是線粒體；③細胞分化一般不會導致細胞內的遺傳物質發生變化；④人的成熟的紅細胞的遺傳物質主要存在于細胞核中。

A.②③

B.①③

C.②④

D.③④

11.（2019山東）花生是威海常見的農作物。下列有關花生生長發育的敘述，正確的是（

）

A.花生生命的起點為種子的萌發

B.花生生長需要根從土壤中吸收有機物

C.花生結果要先后經歷傳粉、開花和受精的過程

D.花生受精后子房和胚珠分別發育成果實和種子

12.（2018內蒙古）請你選出對相關植物正確的描述（

）

A.腎蕨、墻蘚、滿江紅都靠孢子繁殖

B.苔蘚植物只由一層細胞構成，可以當作監測空氣污染程度的指示植物

C.銀杏和卷柏都屬于裸子植物，種子外無果皮包被

D.玉米種子的胚由胚芽、胚軸、胚根、子葉和胚乳組成

13.（2017湖南）下列關于種子植物的相關描述全部正確的是（

）

①紅豆杉被譽為植物中的“大熊貓”

②種子萌發時，首先是胚芽突破種皮

③針葉林以松、杉等植物為主

④植物缺氮時植株矮小瘦弱，葉發黃

⑤裸子植物的種子沒有胚

⑥導管在植物結構層次中屬于器官

A.②③⑥

B.②④⑤

C.①⑤⑥

D.①③④

14.（2019湖南）走進岳麓山，小萌觀察到樹干上長了很多苔蘚，以下原因分析不合理的是（

）

A.樹干背陰

B.岳麓山空氣質量好

C.樹干濕潤

D.樹皮能提供有機物

15.（2019湖南）月球環境惡劣，是生命的禁區。但我國嫦娥四號搭載的棉花種子順利萌發，摘下了“月球第一片嫩葉”的桂冠，科學家不必為種子萌發提供（

）

A.適量的土壤

B.適宜的溫度

C.一定的水分

D.充足的空氣

16.（2019湖南）如圖一表示某淡水生態系統的食物鏈和食物網，圖二表示圖一中某條食物鏈各生物體內有毒物質的相對含量，圖三表示該生態系統中碳循環的過程。請據圖回答：

（1）請寫出圖一中具有四個營養級的食物鏈_______________________________________

_____________________________________________________________________________（答全才給分）。圖二中的1對應圖一中的生物是_____________。

（2）由于生活污水和生產廢水未經嚴格的處理就排放，導致該生態系統的水質發生了惡化，水體中的生物種類和數量銳減，說明生態系統的______________有一定限度。

（3）圖三中字母代表生態系統的成分，數字代表推動碳循環的生理過程，則D和E分別代表____________________________，②③分別表示____________________________。

17.（2019江蘇）“四大家魚”混合養殖是世界公認的生態養魚杰作。如圖是“四大家魚”混合養殖示意圖，據圖回答：

（1）從生態系統成分分析，水草屬于________，“四大家魚”屬于________，淤泥中的微生物主要屬于__________。

（2）將含草魚的一條食物鏈補充完整：___________________________________人。

（3）“四大家魚”混合養殖在一個池塘里，其優勢是充分利用水域的________________，以達到高產的目的。

（4）若氣溫升高，藻類等植物增加，會引起植食性魚類增加，隨之又導致藻類等植物減少，這一事實說明生態系統具有_________________能力。

18.（2018四川）圖一是普通光學顯微鏡基本結構示意圖，圖二是人血涂片在普通光學顯微鏡下血細胞分布模式圖，請分析回答下列問題：

(1)在顯微鏡下觀察人血涂片，看到數量最多的血細胞是________(請填寫圖中的數字序號和細胞名稱)。

(2)視野中具有細胞核的血細胞是________(請填寫圖中的數字序號和細胞名稱)。

(3)若想將圖二視野中的細胞③移動到視野中央，應將玻片標本向________方移動。

(4)若想將圖二中細胞③的結構放大到最大程度，應該選用下列哪組鏡頭組合________(請填寫正確選項字母)。

A.

①③

B.

①④

C.

②③

D.

第4篇：碳循環描述范文

關鍵詞：課程設置；環境病毒學；環境微生物學；環境生物學；環境生物技術與工程；環境科學與工程

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2012）06-0051-02

一、環境病毒學的知識范疇及特點

環境病毒學是通過研究病毒在生態環境中的行為達到防治環境污染目標的一門學科。病毒在生態環境中的行為主要包括生存、繁殖、進化和傳播，是關于病毒種類和數量在空間和時間上的變化規律。防治環境污染的目標包括防治和監測有害病毒的污染以及利用病毒消除細胞生物或化學污染物。具體來說，環境病毒學可包括如下八個方面的內容。（1）發展簡史1-4：如病毒的發現，病毒水質標準的建立過程以及從環境中提取病毒方法的建立過程；（2）研究方法1-3，5：如采用培養、免疫學和分子生物學方法監測病毒以及從環境介質中提取和分離病毒；（3）環境中病毒的多樣性3，6-8：如動物、植物以及原核生物的病毒；（4）病毒在環境中的生存和繁衍1-4：如環境因子對病毒生存的影響和病毒感染宿主的動力學；（5）病毒在環境中的進化；8：如病毒起源、進化機制以及高危病毒進化預測；（6）病毒在環境中的傳播1，9：如病毒在土壤和大氣中的傳播機制；（7）病毒的消毒1-2：如采用不同的消毒劑在不同的環境介質和條件下對不同病毒的消毒效果；（8）利用病毒防治環境污染—噬菌體生物技術3-4，10-11：如利用噬菌體殺死引起赤潮的藍藻和引起污泥膨脹的絲狀細菌以及噬菌體對地球碳循環中大氣二氧化碳含量的影響。傳統環境病毒學包括病毒的消毒和通過培養及免疫學方法對病毒進行檢測。其內容是建立在大量的科學研究基礎之上的確定性的規律認識。現代環境病毒學主要包括采用分子生物學技術研究病毒的生態行為、消毒機制以及監測方法以及利用病毒防治環境污染，特別是通過噬菌體生物技術消除生物和化學污染物。其內容處在快速發展中，具有較高的前瞻性，如病毒在土壤和地下水中的傳播以及水生噬菌體的生態。環境病毒學具有涉及知識面廣，分子生物機制突出和應用性強的特點。由于研究病毒在環境中的行為以及病毒通過專性寄生決定細胞生物的活性和生存，因此，環境病毒學的知識范疇較廣，涉及不同的生態系統知識，如地質學、土壤學、水文學和大氣學等，以及不同的生物知識，如動物學、植物學、細菌學和真菌學等。由于病毒無細胞結構，其生物過程的描述主要在分子水平上，分子生物學特征突出。環境病毒學不同于病毒生態學，其主要目標是防治環境污染，因此應用性較強。

二、《環境病毒學》課程設置狀況及原因剖析

盡管眾多高校設置了環境生物類專業，但開設《環境病毒學》課程的院校寥寥無幾。本文作者于2006年在南開大學環境科學與工程學院為碩士研究生開設了《環境病毒學》選修課。至今尚不知有其它院校開設此課程。目前的課程設置狀況可能由如下三方面的原因所致。其一，環境生物類專業的科教人員對環境病毒學在環境生物學中的特殊地位認識不足。很多人員偏重于將環境病毒學歸于環境生物學的分支學科環境微生物學之下的一個偏狹的、更深層次和更加專門的次分支領域，忽略了病毒在結構、遺傳和進化方面與細胞生物的巨大差別，病毒種群是由異質性群體相關基因組構成的準種并因此極具多樣性和變異性，可直接影響甚至決定各種細胞生物的活性、生存、繁殖和進化的過程并進而在生態系統循環和平衡過程中具有關鍵作用，對防治環境污染有特殊意義。其二，師資力量不足。由于環境病毒學在國內高校屬于新課程，師資培養尚需一段時間。一方面，課程會涉及不同的環境系統知識與不同的細胞生物和非細胞病毒生物知識的結合；另一方面，課程的部分內容具有前瞻性，教學材料需通過對科技文獻的追蹤和提煉來獲得，增加了授課難度。其三，環境生物類專業的學生在基礎生物學知識方面有待加強。這些知識包括分子生物學、基礎病毒學、生物化學、細胞生物學、遺傳學、以及基礎微生物學、植物學和動物學。由于病毒的分子結構特征，分子生物學的基礎知識尤其重要，是深入理解病毒生態行為機制的基礎。

三、為環境生物類專業的研究生開設《環境病毒學》選修課的意義

為環境生物類專業的研究生開設《環境病毒學》選修課至少具有如下四個方面的意義。首先，有助于學生更好地理解環境議題。因為許多環境議題與去除有害病毒的污染和利用病毒消除污染物有關。如飲用水處理各工序對病毒的去除以防止人體感染病毒，污水處理的終端消毒以防治地表水的污染，城市固體垃圾滲濾液的處理以防治病毒對土壤和地下水的污染，各種水體處理后的水質病毒標準與監測，大氣中病毒顆粒通過氣溶膠和飛沫的傳播，醫療設施中各種用具和器械的常規消毒，傳染病爆發期間公共設施的消毒，病毒對規模化養殖和栽培的威脅，城市化與人口流動給防控病毒性傳染病爆發所帶來的挑戰，水生病毒對不同水生生物群體數量的影響，噬菌體通過影響浮游光合細菌對全球碳循環的影響，噬菌體對污泥活性的影響和污泥減量化，以及噬菌體對赤潮爆發的控制等。由于環境問題的復雜性，解決環境問題需綜合考慮多方面的因素，以防止在解決問題的同時制造出更多的問題。開設《環境病毒學》課程有助于環境生物類專業的研究生在思考和解決環境問題時將病毒作為影響因素和潛在的技術選擇，設計更加完善的解決方案，提高綜合解決環境問題的能力。環境病毒學有許多前瞻性研究領域，如用分子生物學手段監測環境中的病毒，病毒對環境中不同生物群體進化過程的影響，高危病毒的進化，以及用噬菌體控制環境中的有害生物。因此，開設《環境病毒學》課程將有助于環境生物類專業的研究生開拓新的研究領域和創新機會。

最后，開設《環境病毒學》課程可以吸引和培養環境生物類專業的研究生成為未來講授該課程的師資力量。

參考文獻：

[1]環境病毒學.鄭耀通.化學工業出版社，北京.2006.

[2]Introduction to Environmental Virology. Gabriel Bitton.New York，Wiley.1980：326.

[3]Phage Ecology.Sagar M. Royal，Charles P. Gerba，Gabriel Bitton（eds.）. John Wiley & Sons，Inc.，New York. 1987.

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第5篇：碳循環描述范文

Abstract: This paper introduces the basics, theory, polarization and interference SAR technology development and various SAR data applications in different industries of radar remote sensing .

關鍵詞：雷達；SAR；InSAR；D-InSAR；極化干涉雷達（Pol-InSAR）

Key words: radar; SAR; InSAR; D-InSAR; polarization interferometry radar（Pol-InSAR）

中圖分類號：TP73 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）36-0202-01

1雷達遙感原理

1.1 雷達的定義

雷達是對目標進行檢測和定位的電磁設備。

1.2 雷達工作的基本原理

基于目標均反射或散射電磁波，雷達利用回波信號的時間特性探測目標的距離，利用回波信號的多普勒特性探測目標的速度，利用天線波束的方向性探測目標的角度，利用信號帶寬特性或相位歷史分別探測目標高分辨率距離或角度信息。

1.3 為什么要采用側視的工作方式

雷達在“距離”向上有一個視覺，所以必須在旁邊進行觀測。如果垂直照射地面，那么總會有兩個點具有相同的距離，軌跡的每一邊各有一個，于是圖像自身就會折疊，軌跡右邊的點和相應左邊的點就會混在一起。

1.4 電磁波極化特征及其表征

極化的定義：電磁波的電場特性被稱為極化(Polarization)，它與所選擇的空間坐標系是無的。通常，在垂直于傳播方向的平面內的電場矢量的軌跡為一橢圓，即電磁波為橢圓極化的，在特殊情況下，表征為線極化和圓極化。極化是各種矢量波共有的一種性質。對于各種矢量波來用一個場矢量來描述空間某一個固定點所觀測到的矢量自旋隨時間變化的特征。

1.5 目標特性參數

幾何特性：粗糙度，幾何形態，方向方位，點目標，面散射，體散射。

介電特性：主要與含水量相關，也與含鹽量有關。

1.6 幾何特性

視角、入射角、俯角，局部入射角；

視線向、斜距（近距、遠距）、距離向分辨率，地距、方位向、方位向分辨率；

透射收縮、頂底位移、陰影。

1.7 成像模式

Stripmap（條帶式）：隨著平臺的移動，天線的指向保持不變。天線基本上均勻掃過地面，得到的圖像也是不間隔的，該模式對于地面的一個條帶進行成像，條帶的長度僅取決于平臺移動的速度，方位向的分辨率由天線的長度決定。

Spotlight（聚束式）：通過擴大感興趣區域的天線照射波速角度，可以提高條帶模式的分辨率。這一點可以通過控制天線波束指向，使其隨著雷達飛過照射區而逐漸向后調整來實現。一次只能對地面的一個有限圓域進行成像。

Scan(掃描模式)：在一個合成孔徑時間內，天線會沿著距離向進行多次掃描。通過這種方式，犧牲了方位向分辨率（或方位向視數）而獲得了寬的測繪帶寬。

2極化與干涉SAR的技術發展

2.1 SAR的概念

合成孑L徑雷達（Synthetic aperture radar）是一種高分辨率相干成像雷達。高分辨率在這里包含兩方面的含義：即高的方位向分辨率，足夠高的距離向分辨率。

2.2 InSAR的幾何原理

由于入射角的差異使得兩幅SAR圖像不是完全重合，對它們進行配準處理后，配準后的圖像對進行復共AVE相乘就得到了復干涉紋圖(interferogram)。

2.3 常規D-InSAR測量技術

對于多數的重復軌道干涉測量來說，軌道并是完全重合，因此干涉相位信號同時包含地形信息和視線向位移信息。將去除地形信息得到目標運動速度或變形量的方法稱為“SAR差分干涉測量”（DinSAR）。

2.4 極化干涉雷達(Pol-InSAR)

傳統干涉SAR測量除了用于獲取高精度的DEM和探測地表形變外，另外一個重要的應用就是獲取與自然散射機理有關的物理參數。但是，三個因素限制了傳統的單頻、單極化干涉SAR在這個領域的應用：很難解決哪怕是用最簡單的散射模型表示的反演問題，因為數據所能提供的獨立參數太少；對干涉條紋圖的正確解釋有很大的困難，因為難以確定有效散射中心的位置；傳統干涉SAR測量無法消除一個分辨率單元內由于散射中心高度差引起的譜去相干。

3SAR的應用

DinSAR可監測陸地表面和冰雪表面的微小（毫米級到厘米級）形變，監測的時間間隔從幾天到幾年，可以獲取全球的、高精度、高可靠性的地表變化變化信息，能夠有效益測地面沉降、火山活動、地震。

極化SAR的應用。基于不同的極化獲取不同的地物特性，極化SAR可應用于農業、海冰、森林、水文等方面。如農業方面：作物估產、水文方面：土壤水分評估、積雪制圖。

極化干涉SAR（Pol-InSAR）的應用：基于極化干涉SAR的優點可用于森林樹高估計、植被覆蓋區的DEM生成、地表土地類型分類。

4總結

雷達數據能夠彌補光學影像在時間和空間上的局限。作為輔助數據源，雷達數據能夠提供光學影像所不能比擬的空間特性，其所提供的地物紋理和形態信息能夠更好地反映地物相關布局特性。可廣泛應用于測繪及制圖、農業、林業、地質、海洋。國際星載SAR發射計劃重視林業相關應用；日本的ALOS PALSAR，系統接收存檔SAR數據，目標是為全球碳循環研究做貢獻；美國未來衛星發射計劃DESDynel，InSAR+VCL，主要目標之一也是森林生物量探測；歐洲空間。

未來首選衛星發射計劃BIOMASS；德國TerraSAR-X Tandem計劃，干涉測量有利于森林參數定提取。極化、極化干涉、高空間和多頻應用技術是未來的發展方向。

參考文獻：

第6篇：碳循環描述范文

關鍵詞：遙感技術；環境監測；應用；水環境監測；大氣環境

一、水環境遙感監測技術的應用

水環境遙感監測的任務是通過對遙感影像的分析，獲得水體的分布、泥沙、有機質、化學污染等狀況和水深、水溫等要素的信息，從而對一個地區的水資源和水環境等做出評價，為環境、水利、交通、航運等部門提供決策支持。應用遙感技術，可以快速監測出水體污染源的類型、位置分布以及水體污染的分布范圍等。水體及其污染物的光譜特性是利用遙感信息進行水環境監測和評價的依據。

1、水體富營養化監測

水體富營養化是指氮、磷等植物營養物質含量過多所引起的水質污染現象，這種現象在江河湖泊中稱為水華，在海中則叫做赤潮。水體富營養化遙感監測是通過分析水體反射、吸收和散射太陽輻射能形成的光譜特征與富營養化水質參數濃度之間的關系 ，建立富營養化水質參數的定量遙感反演模型，并分析各水質參數之間的相關性 ，建立適當的富營養化評價模型。利用衛星遙感進行大范圍湖泊、海洋富營養化空間分布及動態評價，具有監測范圍廣、速度快、成本低和便于長期動態監測的優勢，還能發現一些常規方法難以揭示的污染物排放源、遷移擴散方向以及影響范圍等特征。

2、懸浮固體

水中懸浮固體（ss）含量是水質指標的重要參數之一。SS不僅可以作為水體污染物的示蹤劑，其含沙量的多少還直接影響水體的透明度、水色等光學性質。一般來說，對可見光遙感而言，0.58～0.68um對不同泥沙濃度出現輻射峰值，即對水中泥沙反應最敏感，是遙感監測水中懸浮物質的最佳波段。在實際監測當中，選擇與懸浮物質濃度相關性好的波段，結合實測懸浮物質的數據進行分析，從而建立特定波段輻射值與懸浮固體濃度之間的關系模型，然后進行反演得出懸浮固體的濃度。

3、油污染

遙感監測油污染不僅能夠發現污染源、確定污染的區域范圍和估算油的含量，而且通過連續監測，能夠得到溢油的擴散方向和速度，預測將會影響的區域。

4、熱污染

由于人類活動向水體排放的“廢熱”引起環境水體的增溫效應而產生的污染稱之為水體熱污染。水體熱污染可直接影響到水生生物的多樣性，導致局部生態系統的破壞，從而影響人類的生產生活。遙感監測水體熱污染是一種有效的宏觀監測手段，目前主要的探測方法有熱紅外遙感和微波遙感。

二、大氣環境遙感監測技術的應用

1、臭氧層監測

臭氧對低于0.3微米紫外區電磁波具有較高的吸收能力，基于此，臭氧層臭氧含量多少的測定可通過紫外波段進行。吸收帶在2.74毫米位置，應選用11083MH2頻率的地面微波輻射計與射電望遠鏡進行大氣中臭氧垂直分布的監測，如大氣臭氧不斷增加其含量，將導致溫度不斷上升，這種情況下，可選用紅外波段進行大氣臭氧層監測。

2、監測大氣氣溶膠

大氣氣溶膠一般是指煙、霧、塵等。這些大氣氣溶膠的形成往往是因為火山爆發、火災及工業廢氣等。污染物位置及范圍的確定可以直接通過遙感圖像進行分析，同時預測、預報時可遵循其位移情況及發展規律進行分析。如漂浮于低空的塵埃，可利用對植物受害程度的監測進行間接研究。

3、監測有害氣體

二氧化硫氟化物等有害氣體在人為、自然條件下產生，這些有害氣體對生物肌體將造成嚴重的危害，一般選用間接解譯標志進行，受污染后植被反射紅外線的能力將有所降低，與正常植被相比，受污染后植被的顏色、紋理與動態標志都發生了極大的改變，如彩紅外圖象顏色會變暗，樹木郁閉度降低等，通過這些特性可以對污染情況進行間接分析。

4、監測城市熱島效應

城市熱島效應是由于城市人口密集、產業集中，進行形成了市區溫度比郊區溫度高的小氣候情況。這種現象屬于大氣熱污染氣候，一般對城市熱島效應進行監測的方式都會選用流動觀測結合定點觀測的方式。但這種方式具有較高的成本、其監測范圍較小，同時很容易受到各種因素的影響，其極限性較大。遙感技術在城市熱島效應監測中的應用，不僅提高了監測的精確度，還降低了成本。并實現了定性到定量、靜態到動態的轉變，實現了較大范圍同步監測，同時可以對城市熱島效應內部熱信息的區別進行提取與分析。

三、土地環境遙感監測技術的應用

目前不斷出現環境變化問題，如全球碳循環的量化與氣候變化的生物反饋，要求數據對大面積土地覆蓋特點進行描述，遙感技術主要以人造衛星為基礎，是一個強大的制作陸地覆蓋圖工具，通過光譜的差別對土地覆蓋類型進行分類。從上個世紀80年代起，在全球變化、可持續發展中遙感數據已經得到了廣泛地應用。作為全球變化研究項目的重要組成部分，土地利用與土地覆蓋研究在遙感技術的應用下取得了不錯的成績。

作為環境的主要組成成分，植被可以對區域生態環境進行反映，還是解譯土壤、水文等因素的標志。在大型植被、生物物理及生態學參量研究、估算中遙感技術的應用十分有利。應用遙感圖像可以進行臨時分析，同時還可以將附近地區全面的數據提供給相關部門，隨著遙感技術水平的提升，可以有效提高植被指標的準確度，如葉面積指數、單位面積等。

按照氣候、可燃物積累及含水量等因素，促使衛星遙感技術結合地理信息系統與全球定位系統，可以對森林火災可能發生的區域、時段及等級進行準確預測，這樣可以對火災產生的損失降到最低，并能第一時間選用行之有效的措施進行有效處理。

四、結束語

綜上所述，隨著科學技術水平的不斷提升，遙感技術作為環境監測的重要技術之一，其監測結果是否準確，對生態環境可持續發展具有關鍵性的作用。在環境監測中，應對國際資源環境衛星系統進行充分利用，加大我國環境監測遙感技術的應用力度，完善環境監測體系，為人類的發展及美化環境提供一份可靠的保障。

參考文獻

[1]陳琳；王浩；；遙感技術在我國環境監測中應用現狀及展望[J]；科技資訊；2007年18期

第7篇：碳循環描述范文

關鍵詞：生態足跡；研究進展；展望

一、生態足跡方法簡析

生態足跡（Ecological footprint，簡稱EF），或稱生態空間占用，是由加拿大生態經濟學家William Rees等在1992年提出，并由其博士生Wackernagel完善的一種衡量人類對自然資源利用程度以及自然界為人類提供的生命支持服務功能的方法。

二、生態足跡理論研究進展

（一）計算方法改進

1.過程分析法

綜合法由Wackernagel提出，后經Wackernagel、Monfreda等的改進，已趨于完善。綜合法利用整合的國家級數據，通常用于國家層級的生態足跡計算，應用較為規范。但是綜合法在計算過程中，由于受到統計資料的限制，影響了它對政策制定的作用。

成分法最早由Simmons等提出，后經Barrett等的進一步改進后也日趨成熟。成分法以人類的衣食住行活動為出發點，通過物流分析（MFA）得到主要消費品消費量及廢物生產情況，通過生態足跡計算了解物流帶來的環境壓力，適用于省市、地方、企業、大學、家庭乃至個人的生態足跡核算。但由于數據收集困難，我國采用成分法的研究至今還很少見。

2.投入-產出分析法

Bicknell最早將投入-產出分析法應用于生態足跡的計算中。Ferng在Bicknell之后，將改良的算法應用于臺灣能源生態足跡分析之中，建立貨物和服務的最終消費，終端能源消費和一次能源需求之間的聯系。我國學者劉建興將投入-產出分析法應用于中國產業經濟結構和環境影響分析。賴力等綜合了Bicknell和Fering算法的優缺點，分析了江蘇省生態足跡。

3.能值法

能值的概念是由H T Odum于20世紀80年代后期提出用以分析復雜的動態的生態系統，并作為一種環境政策評估工具。Zhao Sheng等應用能值分析理論對生態足跡計算進行了改進，彌補了生態足跡以土地生產能力為限制的缺點，并以甘肅省為例進行了實證研究。

（二）大跨度時間序列研究

生態足跡模型最初是計算基于某一時點的生態足跡，時間序列的生態足跡計算是對其靜態性的一種改進與完善。Hemult研究了1926-1995年澳大利亞的生態足跡。Wackernagel討論了澳大利亞、菲律賓以及韓國1961-1999年的生態足跡。但是生態足跡計算依舊局限在事實的基礎上，缺乏針對未來的預測。為克服上訴不足，諸多學者采用趨勢預測法和多情景模擬分析方法對生態足跡進行趨勢預測。

（三）計算項目完善

生態足跡分析沒能把自然生態系統提供資源、吸納廢棄物的功能描述完全，忽略了地下資源和水資源的估算，也沒有考慮污染的生態影響與污染生態足跡。Manfred等以澳大利亞為例，增加了CO2、CH4、N2O、CF4、C2F6等溫室氣體因素。賴力等在計算江蘇省生態足跡時加入了污染消納地，加強了對污染、生態破壞的衡量。

（四）均衡因子和產量因子改進

Monfreda等提出了“global hectares”全球公頃的概念，采用世界平均生產力數值在計算具體國家（地區）內部的生態足跡時會造成很大誤差,對區域制定有效的可持續發展決策的直接政策意義并不明確。Haberl提出“實際土地需求”概念，用實際產量代替世界平均產量或實際土地利用量代替固定的當量因子。

（五）復合模型構建

生態足跡作為一種偏重生態的可持續評估手段，往往難以全面地反應區域可持續發展能力。張志強等在計算1999年全國各省（區市）生態足跡時，引入萬元GDP的足跡。Kurt從全球碳循環系統與能量價值角度出發，構建了生態價值附加的生態系統-經濟投入產出復合模型，從而彌補了生態足跡模型的不足。

三、啟示

（一）空間尺度

我國生態足跡的研究主要集中于西北和地區級尺度的研究，基于小流域或家庭、個人的生態足跡計算在我國還很少見。研究這種區域和局部的生態足跡有利于制定局部可持續發展規劃。同時，加強不同經濟發展水平地區以及城市和鄉村的生態足跡對比研究，可以更好地解釋區域發展與生態足跡的關系。

（二）研究領域

生態足跡時間序列研究在我國并不多見，尤其是對生態足跡的預測。加強對長時間跨度的時間序列動態研究，能夠對地區可持續發展起到警示作用，從而指導區域土地利用規劃與城市規劃的制定。

（三）研究方法

加強評價因子的研究，同時建立生態足跡與其他社會經濟指標相結合的模式，形成復合的指標體系，使評價結構更加合理。同時，有必要加強學科之間的合作，進一步完善理論和方法中存在的漏洞，使生態足跡方法更加完善，更好地為可持續發展服務。

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第8篇：碳循環描述范文

關鍵詞：園林景觀設計；小區；用途；景觀環境

經濟水平的飛速上升，提升了人民的生活水平，城鎮居民在居住上也獲得了重大改善。同時，居住環境所受的污染也變得更加嚴重，這些降低了人民生活質量，使得生態系統變得不平衡。出現這些問題后，人民開始慢慢意識到環境確實很重要，因此在買房子時更重視樓盤景觀與綠化氛圍的營造，從“買房子”變成了“買環境”，這些改變讓住宅小區的整體水平更上一層樓。

一、 住宅小區園林景觀設計的用途

社會經濟迅速發展，提升了人民的生活質量，人們對住宅小區的園林景觀環境越來越看重，對住宅環境也有著越來越高的要求，因此園林景觀設計的用途與作用也得到了很好的體現。

1、 生態效益

城市居住區就好比一個完好的生態系統，而住宅小區園林就是構成它的至關重要的系統之一，它對生態環境的服務功能有：降低空氣粉塵；提高環境濕度與降低環境溫度；保持供氧平衡與維持碳循環；安全防護；將保持水土維護水循環；減弱噪音；較少空氣污染等等。城市30%的面積都是用來居住的，它是構成城市的主要組成部分。所以，住宅小區是城市生態必不可少的一部分，住宅小區環境的優劣對城市的生態質量影響頗大。城市化的發展越來越迅速，使得環境問題也變得惡劣起來，混凝土森林這個問題一直打擾這人們，他們極度需要良好健康的住宅條件。近幾年一些 “綠色小區” 、 “生態小區” 不斷涌現， “生態” 二字成了房地產的一大賣點，這充分反映了人們對住區生態環境的需求。

2、社會效益

住宅小區園林景觀環境還向居民提供公共活動場所。它既可向住戶提供開放的公共活動場地， 也可滿足住戶個人的私密空間需求。住區公共場所不僅可以通過綠化的環境、 美化的圍墻、小品設施吸引住戶走出居室， 為住戶提供與自然界萬物的交往空間，還可以就近為住戶提供面積充足、 設施齊備的軟質和硬質活動場地，使之加入公共活動的行列，提供住戶之間人與人的交往場所，同時增強居民的家園歸屬感，提高生活文化品位，進而從精神上創造和諧融洽的社區環境。

3、景觀環境效益

住宅小區園林景觀環境質量直接影響著人們的生理、心理以及精神生活。良好的住宅小區園林景觀環境會讓居民領略到鳥語花香、 心曠神怡的美好感受。渴望回歸自然，親近自然，注重環境和綠化，這是消費者環境主義意識的復蘇。

4、經濟價值

加快住宅建設，不僅是解決人民住房問題的需要，也是開拓住宅市場、 形成消費熱點、 培植國民經濟新增長點的需要。好的住區環境有助于提高住區的市場競爭力， 增加銷售速度與入住率，提升開發利潤。 隨著人類對環境問題的日益重視，良好的社區內外環境已成為房產市場中的有利因素。因為景觀是活的，景觀隨時間而生長、 擴大、 美化，與建筑不同，景觀從來都是隨時間推移而增值。為確保在今后長遠期的換房及房產轉讓中居于有利地位，就不能不在房屋購置時考慮景觀環境因素。經濟杠桿使人們切實體驗到了住宅小區園林景觀的潛在價值。

二、城市住宅小區園林景觀設計

1、生態化的設計 。所謂生態住宅小區就是指：在保證社區各項功能正常運行和維護社區內居民較好生活質量的前提下，盡量減少人均生態基區面積的居住社區。 學者們一致認為：生態居住區應該達到節能、節地、節約資源、節省材料、太陽能運用，無害化、減少廢棄物、注重材料、能量和資源的重復運用和循環運用等要求。生態居住區的目的，就是把可持續發展思想和生態學原理運用于居住社區的設計和規劃之中，盡量減少對大自然的破壞，達到人與自然的和諧共生。

2、體現地方特色， 因地制宜。特色是綠化設計中非常重要的一環，必須根據不同地域的氣候特點，居民生活習慣和對戶外活動的要求不同，做出不同設計。由于北方四季分明，冬春風沙大，因此綠化首先從防護功能出發；夏季應考慮通風，遮陰降溫的作用。樓間綠地應有足夠的遮陰喬木。其次，為了方便居民的戶外活動，在空間組織上應考慮不同年齡段居民的需求；在道路，小廣場的安排上，還必須考慮日常生活上的行動方便以及突發事件發生后的防災及人員疏散問題，因此綠化種植不應阻礙交通。例如：重慶龍湖 “香樟林”小區保留和適當移植了基地中原有的數十棵香樟樹， 營造了優美的綠化環境。景觀設計還應發揮住區周圍環境背景的有利因素， 或是借景遠山，或是引水入區，創造山水化的自然住區，同時， 景觀設計也應與建筑設計有機地結合起來。

3、景觀設計與建筑設計有機結合。建筑的風格是景觀設計風格的基礎， 景觀設計的風格取向必須考慮建筑的特色。如具有巴渝民居特色的住區，建筑具有典型的地方特色和語匯，景觀設計應崇尚“自然天成 ”、 “依山就勢”、 “隨高就低 ”的藝術效果。如深圳萬科房地產開發的深圳“第五園”，原創的現代中式住宅打造出前所未有的現代中式住宅院落，讓天井、 前庭、 后院出現在現代人的生活里， 在整體規劃設計上，對中式傳統住宅形式進行現代手法的演繹， 展現了項目對“實現人文自然 ”的現代中式居住觀的追求和探索，整個項目給人一種古樸典雅而又不失現代的親和感。

4、明確居住區功能要求。根據居住行為學的原理， 住區的公共景觀設計應具有明確的功能要求， 它的重點功能是針對嬰幼兒、 老年人， 因為住區戶外環境是其主要戶外活動空間。這一前提是確定空間的大小、 鋪裝的質感、 地面的高差等的著手途徑。住區景觀對所有住戶具有心理調適的功能，能給人以家園感，促進社區居民民主和自主精神的形成。居住區的景觀兼顧了“動 ”、 “靜”兩大功能， 居住需要的“動”包括運動、 健身，所以居住區有籃球場、 網球場、 羽毛球場等， 兒童玩耍、 老人跳舞、 健身的集散場都屬 “動”的部分， 而人們休息賞景、 下棋等則屬靜的部分。設計時， “動”的區域應安排在遠離住宅建筑物的區域， 或集中設置在會所等地，以免干擾居民的正常休息。

5、深化中心、創造圍合感與層次感。規劃住宅小區的景觀時要強化中心景觀、注重層次清晰、對住宅小區設計的好壞評價中，層次感顯得至關重要，居住區景觀設計的空間供應多種多樣，有私密空間、公共空間、半私密空間，每個空間還都緊密的聯合在一起，動靜的變化非常有序，人們可以切身體會到人性化的空間，良好的環境，并流連忘返。住宅小區本來就是由人性化的多個小空間組成，人民從形式、尺度不一樣的空間挑選出自己滿意的空間，劃分空間不但可以從建筑的圍合方面出發，還能依靠植物創造出“疏而不漏，圍而不閉”的感覺。根據灌木、喬木的緊密搭建，錯綜復雜，能夠形成多種多層次的空間。

三、結束語：

經濟水平的飛速上升，提升了人民的生活水平，城鎮居民在居住上也獲得了重大改善。但是由于城市住宅小區園林景觀設計問題能把各個時期的不同文化特征與社會經濟展現出來，因此，其具有巨大的研究意義。而社會發展的形式所需，使得這門學問的研究需要我們的眼光要變得更加開闊。應用生態園林的特點，將滿足用戶居住要求作為己任，創建出景色優美的美好生活環境，這也是所有設計者們共同的目標。

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第9篇：碳循環描述范文

關鍵詞：探地雷達；分類；技術特點；原理；工作流程

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A

1.研究背景

探地雷達作為一種高效、無損、便捷的淺層地表物理探測儀器，已廣泛應用于地質探測、地下石油礦產勘探、橋梁工程、建筑工程、城市地下管檢測等地質領域。它利用地下不同媒介間存在電磁參數差異的特征，通過向地下發射高頻電磁波并接收反射信號，對比分析發射信號與回波的時域、頻域特性來研究和推斷淺層地質結構和物性特征。與反射地震、地震CT、高密度電法、地震面波等傳統的地球物理方法相比，探地雷達具有快速便捷、操作簡單、抗干擾和場地適應能力強、探測分辨率高等方面的優勢，尤其自計算機和微電子技術得到飛速發展以來，探地雷達的儀器設備和數據處理能力都得到大幅提高，它在工程應用中發揮的作用也日益劇增。本文通過總結探地雷達的技術特點及分類，研究探地雷達的工作機理，探討探地雷達技術在林業探測中的應用，以促進我國探地雷達的發展。

2.探地雷達基本組成及分類

探地雷達主要由天線與收發單元、雷達主機和便攜式計算機3部分組成。其中，天線與收發單元負責電磁波的發射與回波信號的接收，不同的雷達機制可能采用不同的天線類型及收發單元；雷達主機（嵌入式數據處理模塊）負責收發信號的控制，以及對回波信號的預處理工作；計算機主要負責參數設置、圖像顯示和后期處理工作。

探地雷達的種類很多，以發射信號的不同調制方式大致劃分為5種類型，它們具有各自的特點，有些體制之間還存在著應用上的互補，這5種調制方式分別如下：

（1）調頻連續波

調頻連續波方法常用于淺層或表層（2m以內）地下目標的探測，如機場跑道和高速公路等表層中的結構異常或孔穴的探測。它的基本原理為：利用收、發電磁波的差頻分量來推算時間延時，進而結合電磁波在介質中的傳播速度確定目標體的深度。其優點為：分辨率高，發射頻譜易于控制，具有很寬的動態范圍；它的主要缺點為：體積大、成本高、系統比較復雜，抗干擾能力差。

（2）脈沖展寬-壓縮技術

該項技術已成熟的應用于探空雷達中，它的收發端采用一對具有寬帶特性的對數周期天線或對數螺旋天線。它發射線性調頻脈沖，接收端采用匹配濾波器技術實現脈沖壓縮。它的最大優點是分辨率高，特別適用于對地下細長目標物（如管道等）的探測。

（3）連續波

點頻連續波發射技術的發射信號可以是點頻，也可以是一些特定間隔的頻率，接收端采用孔徑天線接收，它的分辨率主要由測量孔徑的大小決定。它的主要優點是發射頻帶窄，天線系統容易設計，而且不需要采用高速數據捕獲。它的主要缺點為技術要求苛刻。

（4）極化調制

根據收發天線的設置不同，極化調制方法主要分為線極化和圓極化，相對而言，采用圓極化特性的天線更有優越性。然而，隨著極化矢量的自動旋轉，接收信號的包絡與細長目標的方向無關，由線極化造成的方向性不靈敏給探測帶來了困難。

（5）幅度調制

根據發射波的特征，探地雷達系統采用的幅度調制方式通常分為兩種：一是脈沖調制雷達，它的發射波是經載波調制后的窄脈沖，載波頻率通常為幾十兆赫茲，發射帶寬相對較窄，接收機采用常規解調技術提取回波脈沖的包絡，主要用于冰、淡水或地質層的探測。

另一種幅度調制雷達是沖激脈沖雷達，它主要用于淺層（幾米到十幾米）高分辨率探測，可用于地下埋設物、結構空洞等探測。它的基本原理為：發射機采用寬帶天線向地下周期性的發射無載頻沖激脈沖，回波信號經時域取樣變換為低頻信號，再經圖像處理形成探測區域的地下剖面圖。沖激脈沖探地雷達的脈沖寬度很窄（幾個納秒），因此它的頻譜寬度很寬，雷達具有很高的分辨率和較深的穿透深度。此外，沖激脈沖雷達結構簡單、成本低、技術成熟，是目前應用最廣的探地雷達體制。

3.探地雷達基本工作原理

3.1 電磁波在有耗介質中的傳播特性

探地雷達的核心技術是獲取電磁波在有耗介質中傳播時所攜帶的有效信息。電磁波的傳播特性由麥克斯韋方程組描述，表1給出了麥克斯韋方程組的積分形式及本構關系。

其中麥克斯韋安培定律①揭示了磁場是由電流或者時變的電位移矢量激發產生；法拉第感應定律②描述了時變磁場能激發電場的基本規律；高斯磁定律③闡述了磁場是一個螺線矢量場；高斯定律④闡明了電場是由電荷激發產生的，即電場的電位移矢量在閉合曲面S上的通量，等于該曲面包裹住的體積V內的電荷總量。媒質的本構關系描述了電磁場與材料屬性之間的關系，不同媒質的介電常量、磁導率和電導率一般不同，探地雷達就是運用了這種特性來獲取地下目標物的信息。由麥克斯韋方程組可知：時變的電場能夠產生時變的磁場，時變的磁場同樣能夠激發時變的電場，它們相互激發并向前傳播，就形成了電磁波。通過麥克斯韋方程組可以得到平面電磁波在無耗介質（真空）中的傳播方程，如公式（6）所示。其中E0為電場的振幅，w為電磁波的角頻率，k為沿電磁波傳播方向的一個矢量，其大小如公式（7）所示。

（6）

（7）

3.2 探地雷達的雷達方程

電磁波的本質是時變的電場和時變的磁場相互激發產生鏈式傳播，它在媒質中會產生能量損耗。對于探地雷達而言，它探測的媒介一般為土壤、巖石、馬路瀝青等，電磁波在這些媒介傳播的過程中以電損耗為主，它的具體表現為：電磁波在導體中轉化為電流而耗散，在不良導體中，極性分子會在時變電場的作用下不斷改變排列方向而相互摩擦，電磁波的頻率越高，分子的運動越劇烈，轉化為的內能也越多，造成電磁波的能量損失。此時，矢量因子k轉換為一個復數矢量，它的表達式轉化為式（8），電磁波在傳播過程中，除了相位以傳播常數β隨距離變化外，其幅值也要以衰減常數α隨距離指數衰減。

（8）

當發射的電磁波能量一定時，探地雷達接收信號的能量強度也與目標物的形狀、天線的增益等參量相關，如探地雷達方程（9）所示。其中Pr為接收功率，Pt為發射功率，Gt為發射天線增益，Gr為接收天線增益，λ0為發射波長，S為目標的雷達截面積，R為雷達與目標的距離，L01、L10分e表示發射天與地面的耦合系數和接收天線與地面的耦合系數，Ls表示整個過程中由于介質產生的損耗、α則表示地層的衰減因子。由于要保證接收機接收到的信號能量不能被噪聲淹沒，因此探地雷達探測深度受到了限制，這就是探地雷達適用于淺層地表探測的原因。

（9）

此外，探地雷達的探測精度與電磁波的頻率密切相關，頻率越高，分辨率越高。因此，在使用探地雷達探測前，需要根據目標物的幾何特點及埋藏深度、地下媒介的屬性等多種因素選擇探地雷達型號及特征參量。

3.3 沖激型探地雷達的工作原理

沖激型探地雷達應用最為廣泛，它的測距原理如圖1所示。發射機發出周期脈沖電磁信號，電磁波在行進過程中遇到兩種不同介質的交界面時發生反射，部分反射能量被接收機接收。若電磁波由發射到接收相隔的時間為t，v為電磁波在介質1中的傳播速度，則由幾何關系得到反射面（目標體）的深度z表達式（103.4 探地雷達的工作流程

通常，探地雷達的工作流程分如下5步：（1）對目標體特征與所處環境進行分析，建立測區坐標，布置測網；（2）選擇測量參數。它包括天線中心頻率、采樣率等；（3）建立測區各種目標體的探地雷達圖像特征；（4）利用寬角法等方法確定地層的電磁波速度；（5）完成實地測量，整理報告。

4.探地雷達在探測植物根系中的應用

植物根系在植物的生長發育、生態系統功能以及碳循環過程中具有重要作用，利用探地雷達獲取根系的直徑大小、生物量、空間分布和三維構造等參數是目前林業學科研究的熱點話題之一，在植物根系的制圖、根徑大小、根系生物量的估算等方面均取得了一定的研究成果。當前國內外常用方格作為布線方式，對根莖3D圖像的反演過程較為復雜。根據樹根由中心向外輻射的生長特點，在走線布局時可以改變原有的方形網格布局，而是改用一簇以樹木本身為圓心的同心圓進行探測，得到的數據可以繪制成一個圓形圖，更符合樹根的分布特點。

結語

探地雷達作為一種新興的淺層地表探測技術，以其高效、無損、便捷的優勢廣泛應用于地質探測、隧道及堤岸探測等各領域。本文結合探地雷達應用背景總結了它的技術特點及分類，利用麥克斯韋方程組及雷達方程闡述了探地雷達的收、發電磁信號在有耗介質中的傳播特性，以及沖激型探地雷達的測距原理，歸納總結了探地雷達5步常規工作流程，并討論了探地雷達在探測植物根系中的應用，提出根據樹根由中心向外輻射的生長特點，可以使用以樹木本體為圓心的同心圓作為網格布局方式進行探測。

參考文獻

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