環(huán)境因子的定義精選(九篇)

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第1篇：環(huán)境因子的定義范文

植物葉片是維持陸地生態(tài)系統(tǒng)機(jī)能的最基本要素，一方面葉片是植物光合作用和物質(zhì)生產(chǎn)的主要器官，是生態(tài)系統(tǒng)中初級生產(chǎn)者的能量轉(zhuǎn)換器。另一方面植物葉片是植物與大氣環(huán)境水氣交換的主要器官，是大氣－植物系統(tǒng)能量交換的基本單元。植物響應(yīng)環(huán)境的變化而形成的內(nèi)在生理及外在形態(tài)方面的適應(yīng)對策稱為植物性狀，其中關(guān)于葉片的性狀稱之為植物葉性狀，這類植物葉性狀與植物的生長對策及植物利用資源的能力緊密聯(lián)系，具有易于測定的特點(diǎn)，可同時(shí)對大量的植物種類進(jìn)行比較研究［1－3］。葉性狀能夠反映植物適應(yīng)環(huán)境變化所形成的生存對策［4－7］，是植物基本行為和功能的具體體現(xiàn)，它們共同體現(xiàn)了植物為了獲得最大化碳收獲所采取的生存適應(yīng)策略［8－9］，具有重要的生態(tài)學(xué)和生物進(jìn)化意義［10－12］。尺度問題對于研究葉性狀的分異規(guī)律及葉性狀與環(huán)境因子的相關(guān)性具有重要的作用，而在不同研究尺度，葉性狀因子之間的相關(guān)性存在一定的差異［13－14］。舉例來說，沿降雨和養(yǎng)分梯度，物種的葉面積和比葉面積（Specialleafarea，SLA）存在極顯著相關(guān)性［1，15］。然而，在群落內(nèi)部，尤其是當(dāng)取樣僅限于草本植物和喬木物種時(shí)，葉面積和SLA只存在較弱的相關(guān)性，甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)相關(guān)［16－17］。植物性狀間的相關(guān)性在不同分辨率尺度上是具有區(qū)別的［13］，且在不同的時(shí)間和空間尺度上環(huán)境因子存在巨大的差異，因此，要根據(jù)具體的研究目的、研究尺度來選擇合適的葉性狀。最近20a，隨著全球氣候變化研究的加深，植物性狀相關(guān)的新測度方法不斷涌現(xiàn)，應(yīng)用葉性狀因子研究植物對環(huán)境的適應(yīng)機(jī)理是生理生態(tài)學(xué)領(lǐng)域近年研究中新的突破點(diǎn)［18］。生態(tài)學(xué)家將葉性狀因子應(yīng)用到氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)功能影響的定量分析、模擬和評價(jià)及其他科研問題中［19］，其中最為關(guān)鍵的是基于尺度研究植物功能性狀與環(huán)境的關(guān)系及其與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，環(huán)境如何影響植物的功能性狀，植物如何響應(yīng)環(huán)境的改變［3］，從而達(dá)到環(huán)境與植物之間的和諧。

1植物主要葉性狀及其生態(tài)功能

葉性狀是植物的重要特性之一，屬植物功能性狀的二級性狀［20］，直接影響到植物的基本行為和功能，能夠反映植物適應(yīng)環(huán)境變化所形成的生存對策［6］。近年來，對植物葉性狀的研究較多，研究所采用的葉性狀因子指標(biāo)也較多。綜合歸納目前研究較多的葉性狀因子，概括為兩大類，分別為結(jié)構(gòu)型性狀和功能型性狀。結(jié)構(gòu)型性狀是指植物葉片的生物化學(xué)結(jié)構(gòu)特征，在特定環(huán)境下保持相對穩(wěn)定，主要包括葉壽命（leaflife－span，LLS）、SLA、葉干物質(zhì)含量（leafdrymattercontent，LDMC）和葉氮含量（Leafnitrogencontent，LNC）、葉磷含量（Leafphosphoruscontent，LPC）、葉氮磷比（Leafnitro－gen／phosphorusratio，N／P）、葉片碳含量（LeafCarboncontent，LCC），葉碳氮比（LeafCarbon／ni－trogenratio，C／N），單位面積葉質(zhì)量（Leafmassperarea，LMA），葉厚度（leafthickness，TH）等。功能型性狀則體現(xiàn)了葉片的生長代謝指標(biāo)，隨時(shí)間和空間的變化程度相對較大，主要包括光合速率、呼吸速率、氣孔導(dǎo)度等。植物的這些葉性狀共同體現(xiàn)了植物為了獲得最大化碳收獲所采取的生存適應(yīng)策略［9，21］。其中SLA、LDMC、LNC和LPC由于易于測定，被廣泛應(yīng)用于不同尺度葉性狀研究中。例如，LNC、LPC、N／P常用來評估植被組成，群落水平植被的生態(tài)功能及養(yǎng)分制約的指標(biāo)；N／P小于14一般指示植物受氮素制約，大于16指示受磷制約［22］；在大尺度研究中，常用的指標(biāo)有SLA和LNC等。

1．1結(jié)構(gòu)型葉性狀指示的生態(tài)功能

1．1．1LLSLLS是一個(gè)反映植物行為和功能的綜合性指標(biāo)，并被認(rèn)為是植物在長期適應(yīng)過程中為獲得最大光合生產(chǎn)以及維持高效養(yǎng)分利用所形成的適應(yīng)策略，綜合反映了植物對各種脅迫因子（光、溫、水、營養(yǎng)、大氣污染、草食動(dòng)物的攝食等）的生態(tài)適應(yīng)性［5，10，23］。

1．1．2SLA：等于葉片面積／葉片干重SLA與潛在相對生長速率及單位質(zhì)量光合速率正相關(guān)，是反映植物碳收獲策略的關(guān)鍵葉性狀之一［24］，通常與LLS呈負(fù)相關(guān)，與單位重量的葉氮含量LNCmass呈正相關(guān)關(guān)系，即具有較高SLA的植物種類，平均LLS較低，但其葉片的光捕獲面積、單位重量LNC卻較高，并由此導(dǎo)致較高的凈光合速率［23，25］。1．1．3LDMC：等于葉片干重／葉片飽和鮮重LDMC與潛在相對生長速率負(fù)相關(guān)，與LLS正相關(guān)，與葉厚度也具顯著相關(guān)性［26］，被認(rèn)為是資源獲取軸上比較穩(wěn)定的預(yù)測指標(biāo)［27］。1．1．4LNCLNC指的是包括核酮糖－1，5－二磷酸羧化酶（Rubisco）在內(nèi)的所有光合器官所含蛋白質(zhì)中的氮含量，包括單位質(zhì)量葉氮含量（Leafnitrogencon－tentpermass，LNCmass）和單位面積葉氮含量（Leafnitrogencontentperarea，LNCarea），LNC與單位質(zhì)量光合速率具顯著相關(guān)性。葉磷含量［28－29］一般指葉片內(nèi)核酸、脂肪膜、生物能量分子如ATP等組織中存在的磷含量，受環(huán)境中土壤礦物質(zhì)元素的影響，多數(shù)由植物從大氣中獲?。?0］。N／P指的是葉片氮含量與磷含量的比值，可用于評估群落水平植被的生態(tài)功能及養(yǎng)分制約。1．1．5δ13C和δ15Nδ13C和δ15N反映的是植物的水分利用效率。植物具有較高的δ13C值，說明其具有較高的水分利用效率［31－33］。

1．2功能型葉性狀指示的生態(tài)功能

最大光合速率（Amax），指在光飽合、土壤養(yǎng)分和CO2含量等環(huán)境因子適宜的情況下測定的植物光合速率，受氣孔導(dǎo)度和葉片內(nèi)CO2濃度影響［11］。可反映植物的碳收獲策略。

2不同研究尺度葉性狀的研究

國內(nèi)外有關(guān)植物葉片性狀的研究主要集中于通過對大量植物的比較研究，探討葉性狀的生態(tài)功能，揭示葉性狀的分異規(guī)律、不同葉性狀之間及葉性狀與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系，研究的尺度可分為個(gè)體尺度、功能群尺度、群落尺度及區(qū)域和全球尺度。

2．1個(gè)體尺度

在個(gè)體尺度研究中，比較常用的葉性狀指標(biāo)有SLA、LDMC、Amax、LNC和LPC等，Philip對10種地中海植物的9種葉性狀（包括SLA、LDMC、葉面積、干重、鮮重、厚度、葉密度、葉體積和LNC）進(jìn)行篩選比較，得出SLA與LDMC是最優(yōu)的兩個(gè)指標(biāo)，兩者可以解釋90％以上植物葉性狀隨取環(huán)境不同而發(fā)生的變異，可以用來定量化研究葉性狀與生態(tài)系統(tǒng)功能之間的關(guān)系，而且與較難測定的Amax一樣，可應(yīng)用于更大尺度上的研究［34］。為了尋找葉性狀的分異規(guī)律及其與各種環(huán)境因子之間關(guān)系，個(gè)體尺度葉性狀的研究著重于定量化研究單個(gè)或多個(gè)植物種葉性狀對不同環(huán)境因子的響應(yīng)［35］。目前關(guān)于植物個(gè)體葉性狀對環(huán)境因子的響應(yīng)研究較多，環(huán)境因子主要包括溫度、土壤養(yǎng)分、土壤水分、光照等非生物環(huán)境因子，也包括人類活動(dòng)等生物環(huán)境因子。例如，溫度低的小麥葉片比溫度高的小麥葉片具有更高的葉綠素含量和凈光合速率，而且溫度低的小麥具有結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的冠層［31］。養(yǎng)分的添加可以增加土壤硝態(tài)氮的積累，提高土壤中植物可利用氮素［36］，隨養(yǎng)分的增加兩種草原優(yōu)勢植物羊草（Leymuschinensis）與大針茅（Stipagrandis）的LNC顯著增加，C／N呈減小趨勢［37］。干旱環(huán)境中植物的SLA和葉片面積較低，而相應(yīng)的LDMC、LNC和Amax較高，這些特征被解釋為植物為了適應(yīng)干旱生境的保水對策，具體表現(xiàn)為植物水分利用率和氮素利用率之間的權(quán)衡［38］。地形對葉性狀的影響是多種因素的綜合作用，包括海拔、坡度、坡向等的變化引起的光照、溫度、養(yǎng)分和水分的梯度變化。在北京東靈山地區(qū)遼東櫟海拔分布范圍（1000～1800m）內(nèi)，葉性狀的變化規(guī)律具體表現(xiàn)為：遼東櫟氣孔密度、氣孔長度和葉面積隨海拔的升高呈現(xiàn)曲線變化形式，葉綠素含量和單位干重葉氮、磷和鉀含量沿海拔梯度呈上升趨勢，同時(shí)葉綠素含量和LNC有較弱的正相關(guān)［39］。人類活動(dòng)是比較特殊的環(huán)境因子，具有主動(dòng)性和選擇性?？芍苯佑绊懼参镄誀睿材芡ㄟ^改變土地利用方式來改變植物的生境條件從而影響植物性狀，如人類的放牧活動(dòng)引起植物的SLA、LDMC、葉面積、葉重量等發(fā)生改變，隨著放牧強(qiáng)度的增加，植物群落結(jié)構(gòu)、土壤種子庫等發(fā)生改變［39－40］，只有具有適應(yīng)性狀的物種才能存活，且存活的植物其SLA呈增加趨勢，LDMC呈減小趨勢，以適應(yīng)逐漸惡化的環(huán)境［41－42］。土地利用對植物生長和繁殖的影響顯著，如開墾草原，耕作等導(dǎo)致土壤養(yǎng)分、水分、土壤團(tuán)聚體等環(huán)境因子發(fā)生改變，引起植物葉性狀的改變以適應(yīng)新的生境條件［43］。對黃土高原不同退耕年限坡地植物SLA與養(yǎng)分含量的關(guān)系的研究表明，立地和物種水平植物SLA存在顯著差異，SLA變化范圍各不相同，植物L(fēng)CC、LNC和LPC以及C／N、N／P和C／P在不同退耕年限坡地間不具有一致的變化，這表明不同植物種的葉性因子隨生境的改變其變化較為復(fù)雜［43］。目前在個(gè)體尺度，針對個(gè)體對各種環(huán)境因子響應(yīng)的研究較多，然而并沒有建立機(jī)理性的模型解釋葉性狀對各環(huán)境因子的響應(yīng)，只有少數(shù)半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停鄙俣炕Ｐ?。目前比較有代表性的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀蠩vans－Poorter的模型，該模型可以解釋SLA在干旱環(huán)境下的變異趨勢［44－45］：干物質(zhì)比決定單位面積氮含量，植物通過協(xié)調(diào)其SLA和單位干重氮含量的關(guān)系來平衡葉片單位質(zhì)量有機(jī)氮的含量以達(dá)到最大化其凈光合速率的目的。為達(dá)到這一點(diǎn)，植物必須同時(shí)調(diào)整其TH和LDMC，而二者又都能決定SLA和單位干重氮含量，植物這類形態(tài)學(xué)上的特性和單位干重氮含量本質(zhì)上的變異無關(guān)，但與Amax有關(guān)。

2．2功能群尺度

植物功能群（Functionalgroup）實(shí)際上等同于植物功能型（Functionaltype），它是對某一特征因子有相似響應(yīng)或具有某些相似性狀的物種集合，劃分的性狀一般是個(gè)體生態(tài)學(xué)性狀，不一定是分類學(xué)性狀［46］。相同功能群植物的葉性狀對某類環(huán)境因子的響應(yīng)具有一定程度的相似性。利用功能群這一概念有利于定義植被屬性和揭示植被對環(huán)境因子的響應(yīng)，有利于不同研究尺度上更復(fù)雜定量模型的實(shí)現(xiàn)［3］。雖然植物功能群的劃分方法較多（表1），然而當(dāng)前的研究在劃分功能群時(shí)，大多是選擇定性的指標(biāo)，較少依據(jù)定量的形狀進(jìn)行劃分，這是目前研究的不足之處。功能群尺度葉性狀的主要研究內(nèi)容可簡單的概括為指一組（幾個(gè)或者較多）物種葉性狀之間的比較。由于功能群是幾個(gè)物種個(gè)體的組合，因此，個(gè)體尺度葉性狀研究中常用的指標(biāo)也被高頻率的沿用，如LNC、SLA、LDMC與Amax等。在功能群內(nèi)部，植物性狀存在很寬的變異范圍，而在不同功能群之間葉性狀經(jīng)常也存在較大的差異。例如，在被子植物中，植物L(fēng)NC由低到高，大致順序?yàn)椋耗举|(zhì)化灌木＜單子葉草本植物＜雙子葉草本植物＜木質(zhì)化藤本植物，這些差異可能是自然選擇的結(jié)果。不同功能群之間特定的植物性狀的分異表明，對特定功能群而言存在選擇壓力（如低氮），但在功能群內(nèi)部，植物性狀的選擇壓力較弱［3］。以生活型把植物分為雜草類和喬木植物，雜草類植物L(fēng)NC和LPC高于喬木，落葉植物L(fēng)NC和LPC高于常綠植物［47］。對明尼蘇達(dá)州34種草本植物的養(yǎng)分添加實(shí)驗(yàn)表明，禾本科植物、C3和C4植物這3類不同功能群植物的Amax對養(yǎng)分添加的響應(yīng)具有顯著差異［3］。Reich等［2］把其研究的物種分為針葉、闊葉、禾本科和灌木植物等4類功能群，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同功能群之間的平均SLA、LNC與Amax之間的關(guān)系具有差異，禾本科植物具有最高的SLA和Amax，常綠植物最低。Kikuzawa等［21］在綜合考慮了葉的建成消耗和其他器官的呼吸消耗后，完善了其建立的單葉模型，按生活型把植物分為不同的功能群植物，得出LLS的排序結(jié)果如下：水生植物的浮葉＜一年生草本植物＜多年生草本植物＜落葉植物＜常綠植物。原因是葉壽命與植物的根、莖等非光合器官的維持消耗密切相關(guān)，就這部分消耗而言，水生浮葉植物非常?。◣缀鯖]有支撐結(jié)構(gòu)）；一年生草本植物在冬天全部死亡，所以冬天的維持消耗為零；多年生草本植物在冬天僅地下部分能存活，其維持消耗顯然大于一年生草本植物；落葉樹種的根、莖器官在冬天需消耗大量有機(jī)物質(zhì)，而常綠樹種則除了這部分消耗，還要維持葉子的呼吸消耗，所以必須具備長的葉壽命來彌補(bǔ)這些消耗。

2．3群落尺度

在群落尺度，植物葉性狀與群落的物種組成、生態(tài)功能及生長狀況聯(lián)系緊密，因此，該尺度的研究重點(diǎn)是用葉性狀指示群落的生態(tài)功能等。例如，植被生態(tài)學(xué)家常用LNC、LPC、N／P比值來評估植被組成，群落水平植被的生態(tài)功能及養(yǎng)分制約的指標(biāo)；當(dāng)植被的葉氮磷比小于14，一般指示植物受氮素制約，大于16指示受磷制約［22］。在群落尺度上，SLA與物種豐富度顯著相關(guān)，可以預(yù)測群落物種組成的變化，而LDMC則與生態(tài)系統(tǒng)演替過程中物種組成變化聯(lián)系緊密［48－49］。葉性狀作為個(gè)體表性可塑性的指示值得到了廣泛的認(rèn)同［50］，然而在植物種相互作用及相互作用引起的植物群落構(gòu)建（Communityassembly）的變化過程中，植物性狀的生態(tài)功能仍不清楚［51］。葉性狀可反映不同植物的適應(yīng)對策，可用來指示物種組成的變化和演替進(jìn)程的改變，然而目前葉性狀與群落物種組成與演替的相關(guān)性尚未得出一致的結(jié)論。長時(shí)間尺度上，群落發(fā)生演替，植物葉性狀隨之發(fā)生變化，在演替早期生境中占據(jù)優(yōu)勢的物種其植物種具有較低LLS，較高的SLA和LPC，對光及土壤養(yǎng)分的利用效率較低，養(yǎng)分循環(huán)速度較快［52－53］，這些性狀有利于植物種適應(yīng)演替早期較貧瘠的環(huán)境（中國沙漠）。在演替過程中，先鋒種對群落結(jié)構(gòu)的更新和演替也具有重要的作用，由于先鋒種比演替中后期的植物物種在生理特征和葉性狀特征上具有優(yōu)勢［54－55］，更能適應(yīng)演替早期的環(huán)境，因此，能占據(jù)演替早期生態(tài)位。一般認(rèn)為先鋒物種比非先鋒物種具有更低的LMA和LNC［56］。在熱帶山地雨林生態(tài)系統(tǒng)中，先鋒樹種的單位干重的Amax和單位干重暗呼吸速率顯著大于非先鋒樹種［57］。演替后期生境條件有所改善，土壤養(yǎng)分、土壤水分含量提高，群落結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。由于植物葉性狀與植物的最適生境有關(guān)［58］，因此，生境條件的改變必然會引起植物葉性狀的改變。在演替的后期或優(yōu)越環(huán)境條件下較強(qiáng)保持體內(nèi)養(yǎng)分型的植物種占據(jù)優(yōu)勢生態(tài)位［53］。具有較低SLA、較高LDMC及葉片C／N比的植物將會是演替后期的優(yōu)勢種，在長時(shí)間尺度上，群落中優(yōu)勢種的SLA和土壤C／N含量成正相關(guān)關(guān)系，而非優(yōu)勢種成負(fù)相關(guān)［59］，如在法國南部地區(qū)，演替后期的植物具有較高的養(yǎng)分保持能力和較長的LLS［53］。在演替的后期植物種的生活型以多年生草本或喬木為主，這類植物具有較長的LLS和較高的葉建成消耗［60］。外來物種的入侵也能導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響演替進(jìn)程。在群落水平上，外來物種能成功的入侵新的生境，并在群落中占據(jù)較有利的生態(tài)位，與其具有迅速獲取資源的適應(yīng)對策有關(guān)，葉性狀可以指示這一適應(yīng)對策［61］，外來物種通常具有較大的SLA、較高的單位質(zhì)量LNC和較短的LLS等性狀［62］。對悉尼地區(qū)外來物種的葉性狀進(jìn)行了群落水平的比較研究，得出處于擾動(dòng)生境中的外來物種其SLA、LNC、LPC和N／P顯著高于原生生境中的鄉(xiāng)土物種［14］。不同植物群落之間的葉性狀均值也不盡相同，表示不同的植物群落其指示的生態(tài)功能也具有差異。例如，常綠植物群落的SLA明顯低于落葉植物群落，加利福尼亞海灣地中海氣候區(qū)內(nèi)的22種常綠闊葉灌叢物種在群落水平此種差異趨勢顯著［1］。對歐洲中部次生草地不同植物群落的葉性狀研究表明，隨著群落物種豐富度的增加，SLA呈減小的趨勢，單位面積LNC呈下降趨勢［50］。

2．4區(qū)域與全球尺度

區(qū)域和全球尺度葉性狀的研究重點(diǎn)是定量化研究植物關(guān)鍵葉性狀沿氣候梯度變化的規(guī)律和機(jī)理［62］。比較常用的指標(biāo)是LNC、SLA、LPC，原因之一是由于上述指標(biāo)簡單易測，易于在大尺度、多物種水平上進(jìn)行研究。長期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述葉性狀可以在一定程度上指示區(qū)域的養(yǎng)分、水分分布格局［62－63］。植物功能性狀在不同的氣候帶、不同的景觀內(nèi)和不同的樣點(diǎn)類型間有差異，與植物對環(huán)境的適應(yīng)對策及植物自身的適應(yīng)對策有關(guān)［7］。在區(qū)域尺度上，氣溫、降雨和土壤養(yǎng)分等存在區(qū)域分布差異，那么在區(qū)域尺度上，植物葉性狀是否存在一定的生物地理格局？Reich等［64］在全球年均溫為5～10℃的區(qū)域內(nèi)，依據(jù)生物地理和氣候梯度，分析了植物的LNC，提出幾個(gè)關(guān)于葉性狀分異規(guī)律的假說，其中包括溫度－植物生理假說（temperature－plantphysio－logicalhypothesis）和生物地球化學(xué)假說（biogeo－chemicalhypothesis）。溫度－植物生理假說指的是LNC隨溫度的升高而下降，因?yàn)闇囟仍降?，葉片的生理活性和酶活性減弱，使得葉片內(nèi)的LNC較高。與此相反，生物地球化學(xué)假說指的是低的年均溫通過降低有機(jī)物的分解和礦化速率來降低氮素的可利用性，而且低溫條件下，植物根吸收效率下降導(dǎo)致LNC降低。Han等［65］依據(jù)中國753種植物種的葉氮磷含量進(jìn)行綜合分析表明，植物L(fēng)NC和LPC隨海拔的升高而增加，N／P與海拔無顯著相關(guān)性，中國植被的N／P較全球平均值高，但中國各個(gè)植被功能群之間的氮、磷含量及N／P與全球水平較一致，這些性狀在中國植被中存在一定的生物地理格局。與之相對應(yīng)的是，He等［66－67］在分析了中國北方草地199個(gè)樣點(diǎn)213種植物的葉氮磷后指出，雖然中國植被的N／P高于全球平均值，然而生物地球化學(xué)假說不適用于年均溫很低的區(qū)域，指出在中國北方草原區(qū)葉氮磷含量并沒有形成生物地理格局，LNC在中國北方草地并沒有隨溫度形成明顯的地理格局，氣候與植物的LPC和N／P相關(guān)性很小，而取樣點(diǎn)之間和樣地內(nèi)植物之間的葉性狀差異顯著。

植物各葉性狀因子之間相互關(guān)聯(lián)，不同植物區(qū)系間可能存在相似的性狀格局。大尺度上，葉性狀的分異規(guī)律及其與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系已被廣泛研究，成為解釋生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵指標(biāo)［8］。Wright等［11］基于全球175個(gè)樣點(diǎn)（涉及從極地凍原到熱帶雨林，從草地到荒漠）的各類植被類型的2548種植物的葉性狀分析，首次在全球尺度上闡述了這些關(guān)鍵葉性因子間的普遍相關(guān)規(guī)律以及與環(huán)境因子之間的關(guān)系，是對這方面研究工作的一個(gè)階段性總結(jié)。各葉性狀因子之間存在相關(guān)性，揭示了各個(gè)性狀之間存在內(nèi)在的聯(lián)系以及葉性狀因子在不同環(huán)境壓力下趨同進(jìn)化的特征。研究表明，LNCmass與Amax存在密切正相關(guān)，而SLA與植物生產(chǎn)單位葉面積的物質(zhì)成本呈負(fù)相關(guān)，二者又隨LLS的增加而降低，這種相互關(guān)系幾乎在所有植物種群和群落中都普遍存在，是進(jìn)一步理解生態(tài)系統(tǒng)行為特征的基礎(chǔ)［68－69］。定量化研究不同物種、不同生境相同物種的葉性狀因子之間的相關(guān)性，有助于找出氣候、土壤養(yǎng)分等環(huán)境因子對葉性狀的影響［61］。目前，已經(jīng)在全球尺度上初步定量化闡明了6種關(guān)鍵葉性因子（SLA、LDMC、LNC、LPC、LLS等）之間存在的普遍相關(guān)規(guī)律［70］，在區(qū)域尺度上，植物葉性狀之間的關(guān)系進(jìn)一步證實(shí)了全球尺度的研究結(jié)果。對澳大利亞258種不同生境中的建群種喬木的葉性狀分析顯示，SLA、Amax、暗呼吸速率、LNC和LPC之間存在相互的正相關(guān)性；而LLS與以上幾種葉性狀因子成顯著負(fù)相關(guān)，且與單位面積葉質(zhì)量成正相關(guān)［11］。

3研究展望

3．1中國的葉性狀研究

國內(nèi)對植物葉性狀的研究開始的較早，最早可以追溯到1959年侯學(xué)煜先生撰寫的《中國150種植物化學(xué)成分及其分析方法》［71］。雖然，植物葉性狀的研究在早期生態(tài)學(xué)各領(lǐng)域的研究中均有所涉及，然而明確系統(tǒng)地提出植物葉性狀（plantleaftraits）的研究卻是在最近十年［72］。目前，中國的植物葉性狀研究尚屬剛剛起步。具有代表性的研究有：在青藏高原，Luo等［73］從區(qū)域尺度上解釋了植物葉性狀對海拔的響應(yīng)，隨海拔高度增加，冠層平均葉壽命、基于面積的葉氮含量、葉面積指數(shù)、葉氮庫都相應(yīng)增加，而冠層平均比葉面積、基于質(zhì)量的葉氮含量都下降。驅(qū)動(dòng)因子主要是溫度和降水，土壤有機(jī)碳和總氮含量也有重要作用。在科爾沁沙地，李玉霖等［37］調(diào)查了不同類型沙丘生境中分布的20種物種，得出SLA和LDMC在不同物種間差異顯著。對草原區(qū)建群物種羊草進(jìn)行養(yǎng)分添加實(shí)驗(yàn)［74］，結(jié)果表明，羊草通過提高SLA、單位質(zhì)量葉片的葉綠素含量和含氮量，使單位面積葉片含氮量和葉綠素含量均呈線性提高。Han等［65］在綜合分析中國753種植物種的葉氮磷含量，指出中國植物葉氮磷含量分布存在一定的生物地理格局。然而，中國在中尺度（群落尺度）、大尺度（區(qū)域和全球尺度）的研究還較欠缺，只在中國東北樣帶草原植物性狀與降雨梯度的相關(guān)性，葉氮含量的地理格局以及青藏高原植物葉性狀生態(tài)功能的研究方面開展了一些嘗試性的工作［51，66－67］。然而由于中國有著特殊的氣候、植被條件，又有著長期的人為干擾和土地利用歷史，使得中國的植物葉性狀研究有別于其他國家。在未來的研究中，需要加強(qiáng)大尺度上植物葉性狀對環(huán)境因子響應(yīng)的定量化研究。嘗試建立一些區(qū)域性的模型，有助于從機(jī)理上解釋植物葉性狀隨環(huán)境變化的分異規(guī)律。

3．2存在問題與展望

盡管目前葉性狀的研究很多，針對植物葉性狀的分異規(guī)律及其與環(huán)境因子之間的相關(guān)關(guān)系做了許多工作，取得了較大進(jìn)展［11，71］，但仍有很多問題未能闡釋清楚：

（1）生態(tài)學(xué)家強(qiáng)調(diào)植物對生境的梯度變化具有不同的、復(fù)雜的適應(yīng)對策。具體是什么原因或者是哪類環(huán)境因子在多大程度上引起葉性狀的變異？目前的研究大多只是驗(yàn)證一些假設(shè)，沒有從機(jī)理上闡述清楚［3］。Ackerly等［74］提出通過分子標(biāo)記法，對變異的性狀進(jìn)行標(biāo)記，找出與特定植物性狀變異相關(guān)的候補(bǔ)基因，一旦確定了此類基因，將會給植物性狀的研究帶來突破性的進(jìn)展。

（2）自然環(huán)境是復(fù)雜多變的，某個(gè)環(huán)境因子對植物的影響往往和其他環(huán)境因子耦合在一起，存在交互作用，且大多數(shù)物種都具有影響生態(tài)系統(tǒng)的獨(dú)特性狀組合，單一性狀或者單一功能群無法代替這些性狀組合的作用，也不能預(yù)測不同物種表現(xiàn)出來的多種功能［75］。因此，需要加強(qiáng)針對某幾個(gè)環(huán)境因子及環(huán)境因子之間的交互作用開展的控制試驗(yàn)，以定量化研究葉性狀與多環(huán)境因子之間的關(guān)系。

（3）以前的研究對單個(gè)植物種葉性狀因子之間的相關(guān)性比較關(guān)注，然而不同尺度葉性狀間的相關(guān)性亦有差異。所有大尺度的植物性狀的研究均是基于群落尺度的。舉例來說，SLA全球尺度的變化有大于35％的部分是基于研究樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，研究樣點(diǎn)之間植物葉性狀的比較可以反映出植物受大尺度氣候條件的影響［11］。由于葉性狀相關(guān)性是基于研究的尺度，因此，尺度的推繹就顯得尤為重要，且要根據(jù)具體的研究目的、研究尺度來選擇合適的葉性狀。

第2篇：環(huán)境因子的定義范文

關(guān)鍵詞：低碳發(fā)展；因子分析；評價(jià)；上海市

一、國內(nèi)外相關(guān)研究

2003年，英國能源白皮書《我們能源的未來：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》中首次明確提出了“低碳經(jīng)濟(jì)”的概念，即通過更少的自然資源消耗和能源污染，獲得更多的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出：通過創(chuàng)造更高的生活標(biāo)準(zhǔn)、更好的生活質(zhì)量和機(jī)會，為發(fā)展、應(yīng)用和輸出先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的上級和更多的就業(yè)機(jī)會。Treffers 等學(xué)者 （2005） 認(rèn)為到2050年，在1990年的基礎(chǔ)上減少溫室氣體（GHG）排放量與德國的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)勁增長可以共同實(shí)現(xiàn)。董琦、甄峰（2010）認(rèn)為，低碳城市是城市循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一種形態(tài)，以低能耗、低污染、低排放、高能率、高效益、高循環(huán)為主要特征。孫菲等（2014） 利用層次分析法和加權(quán)指數(shù)法對大慶市2006―2010年的低碳生態(tài)城市建設(shè)進(jìn)行了評價(jià)。逐步實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不僅是應(yīng)對全球氣候變暖等生態(tài)環(huán)境惡化的客觀需要，更是推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

二、低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展評價(jià)指標(biāo)建立

（一）建立指標(biāo)體系及數(shù)據(jù)。本研究借鑒任福兵、吳青芳、郭強(qiáng)等國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的選取指標(biāo)方案，選擇18個(gè)評價(jià)指標(biāo)，對上海市2003-2012年上海快速發(fā)展的十年進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)研究，數(shù)據(jù)來源于上海統(tǒng)計(jì)網(wǎng)中2004-2013年統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)，分析軟件為SPSS22.0。

（二）因子分析過程。根據(jù)選定的數(shù)據(jù)，結(jié)合因子分析法，可以得到總方差分解表（表1），得到了相關(guān)矩陣的全部特征值。

表1 因子解釋原有指數(shù)方差的情況（Total Variance Explained）

從表1可以看出，提取三個(gè)公共因子可以很好地解釋原有指標(biāo)的大部分信息（93.245%），因此提取三個(gè)公共因子是合適的。

由表1可知，相關(guān)系數(shù)矩陣中三個(gè)最大的特征值分別為10.738，3.041，1.140，而且累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到93.245%，故提取3個(gè)公共因子F1、F2、F3。

（三） 因子解釋。將因子載荷矩陣進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)得到旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣（見表2），可以發(fā)現(xiàn)：

第一公共因子的方差貢獻(xiàn)率最大，為65.758%，并且在“人均生活用電量”“工業(yè)總產(chǎn)值”、“市轄區(qū)第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重”、“固定資產(chǎn)投資額”等指標(biāo)上載荷大，因此該因子可定義為經(jīng)濟(jì)因子。第二公共因子的方差貢獻(xiàn)率為19.268%，在“人均生活用水量”、“液化石油氣家庭用量”“工業(yè)固體綜合利用率”等指標(biāo)上載荷大，因此該因子可定義為居民生活因子。第三公共因子的方差貢獻(xiàn)率為8.219%，在“工業(yè)煙塵去除量”、“工業(yè)固體綜合利用率”等指標(biāo)上載荷大，因此該因子可定義為基礎(chǔ)環(huán)境因子。

表2 旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣（ Rotated Component Matrixa ）

綜上所述，影響上海市低碳經(jīng)濟(jì)的要素可分為經(jīng)濟(jì)因子、居民生活因子和基礎(chǔ)環(huán)境因子，進(jìn)一步明晰了低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的構(gòu)成要素，保證了實(shí)證評價(jià)的科學(xué)合理。

三、建議

通過對上海市低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)體系的建立和經(jīng)濟(jì)意義的綜合分析，可以得出上海市未來在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面應(yīng)從以下三個(gè)方面來著手實(shí)施：

一是優(yōu)化升級產(chǎn)業(yè)格局。由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，上海市轄區(qū)第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重逐年降低，而第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重逐年上升。到2012年，上海市轄區(qū)第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重已經(jīng)達(dá)到60.4%?？梢?，上海正在逐步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)格局，并且已經(jīng)初見成效。因此，在此基礎(chǔ)上，上海應(yīng)進(jìn)一步完善產(chǎn)業(yè)格局，通過引導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)高耗能、高排放的企業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)低碳化發(fā)展，鼓勵(lì)可再生資源投資，從內(nèi)部優(yōu)化第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，拉動(dòng)內(nèi)需，推動(dòng)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，逐步完成產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，更大程度上實(shí)現(xiàn)碳減排。二是低碳經(jīng)濟(jì)生活化。低碳經(jīng)濟(jì)城市化歸根結(jié)底要實(shí)現(xiàn)全民化，國際全球變化人文因素計(jì)劃中國委員會（CNC-I

HDP）秘書處曾在 2007 年開展了全面節(jié)能減排潛力量化指標(biāo)研究，該研究表明，如果全民參與節(jié)能減排行動(dòng)，遵循其 36 項(xiàng)日常生活行為指標(biāo)，則年節(jié)能總量約為 7700 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于減排 2 億噸二氧化碳。因此要引導(dǎo)全民樹立綠色低碳生活觀念，提倡從生活的方方面面節(jié)約能源，可通過輿論宣傳低碳交通、低碳消費(fèi)等生活新理念，并出臺相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)政策激勵(lì)民眾，逐步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排生活化。三是加大基礎(chǔ)環(huán)境投入力度。在城市化和新興工業(yè)化快速發(fā)展的大背景下，對能源的需求仍很旺盛，在短時(shí)間內(nèi)改變能源結(jié)構(gòu)從根源上控制碳排放量還很困難。那么就需要擴(kuò)大綠化水平，加強(qiáng)對二氧化碳的吸收，因此應(yīng)提高公園植被覆蓋率，擴(kuò)大道路、居民區(qū)等地的綠化帶面積，提高空氣質(zhì)量，促進(jìn)城市低碳化發(fā)展。

四、小結(jié)

低碳經(jīng)濟(jì)城市化建設(shè)是我國實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和節(jié)能減排的必然選擇，但是現(xiàn)在建立低碳城還處于起步階段，可在建立試點(diǎn)城市的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全面推廣。上海市作為中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心之一，更應(yīng)該做好“領(lǐng)頭羊”，通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、推廣低碳生活、加大基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)等方式加快低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐，逐步探索出一條“雙贏之路”，從而處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生活和環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

第3篇：環(huán)境因子的定義范文

關(guān)鍵詞：水分脅迫；嵌入式；傳感器技術(shù)；環(huán)境因子

1 概述

隨著傳感器檢測技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)的不斷發(fā)展，用于農(nóng)田信息采集的技術(shù)與設(shè)備也日趨完善，同時(shí)由于各種原因?qū)е碌乃Y源短缺問題不斷加劇，利用植物生長過程中的缺水信息來指導(dǎo)實(shí)施精準(zhǔn)灌溉，已經(jīng)成為了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1981年，Idso等人通過研究影響植物冠層溫度變化的主要環(huán)境因子空氣濕度，提出了植物水分脅迫指數(shù)[1]（Crop Water Stress Index，簡稱CWSI），定義如下：

目前，基于植物冠層溫度來測定植物生長過程中的水分狀況的研究在國內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的研究，并有了實(shí)際的應(yīng)用[2]。

針對水資源的日益短缺，實(shí)現(xiàn)植物生長過程中的精準(zhǔn)灌溉越來越重要。本文提出一種便攜式植物生長水分脅迫檢測儀，采用嵌入式微處理器（STM32）和嵌入式操作系統(tǒng)（μC/OS-II）構(gòu)建的軟硬件平臺，如圖1所示。按照人機(jī)交互的需要，系統(tǒng)配置4.3寸觸摸屏，并在GUI-Builder等開發(fā)軟件的支持下，設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面（GUI）管理程序；同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，配置短距離無線模塊接口、RS-485通信接口、SD卡接口，制定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議并開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序等。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)便攜式植物生長水分脅迫檢測儀的設(shè)計(jì)，主要包含ARM處理器模塊、多種傳感器、觸摸顯示模塊、無線通信模塊、SD卡數(shù)據(jù)存儲模塊以及電源模塊等，其硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖2所示：

針對系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，以ARM微處理器STM32為核心，搭配多種傳感器，以此測量影響植物生長過程中水分狀況變化的多個(gè)參數(shù)，其中植物葉層溫濕度通過8路模擬開關(guān)連接，采用I2C通信方式測量；冠層溫度采用SPI通信方式測量；植物生長環(huán)境土壤溫度、土壤水分，由于輸出的是模擬電壓信號，直接與STM32處理器的12位A/D轉(zhuǎn)換器相連完成數(shù)據(jù)的采集。

2.1 處理器模塊

本便攜式水分脅迫檢測儀的處理器模塊采用嵌入式ARM STM32處理器：STM32F103VET6，STM32系列處理器采用高性能的Cortex-M3內(nèi)核作為處理機(jī)制，工作頻率最高可達(dá)72 MHz，具有豐富的增強(qiáng)I/O 端口和外設(shè)[3]。

2.2 傳感器模塊

傳感器模塊包括植物冠層溫度傳感器、大氣環(huán)境溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器等，用于采集植物生長過程中的微環(huán)境參數(shù)。

2.3 無線通信ZigBee模塊

本便攜式水分脅迫檢測儀的無線通信ZigBee模塊采用ZigBee新一代無線射頻芯片CC2530，CC2530通過串口與STM32處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有功耗低、信號強(qiáng)度大、價(jià)格較低等特點(diǎn)[4]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

便攜式植物生長水分脅迫檢測儀包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分，兩者缺一不可，軟件系統(tǒng)建立在硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，兩者結(jié)合在一起，共同完成相應(yīng)的功能。本設(shè)計(jì)中的軟件系統(tǒng)根據(jù)硬件系統(tǒng)的配置采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，整個(gè)軟件系統(tǒng)主要包括底層驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II、嵌入式圖形系統(tǒng)μC/GUI以及應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

本文便攜式植物生長水分脅迫檢測儀的設(shè)計(jì)，通過分析國內(nèi)外植物生長缺水信息檢測技術(shù)的研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀，仔細(xì)分析了基于冠層溫度的植物生長缺水信息檢測技術(shù)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了便攜式植物生長水分脅迫檢測儀。論文在查閱關(guān)于植物生長缺水信息檢測技術(shù)相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，明確本系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)功能，首先確定了植物生長缺水信息檢測系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，為后續(xù)工作的開展提供技術(shù)基礎(chǔ)支持。通過多種植物生長缺水信息檢測技術(shù)的比較分析，選擇以冠層溫度為主，以大氣溫濕度、土壤溫度、土壤含水量等影響植物生長水分虧缺的環(huán)境因素為輔，共同完成植物生長水分狀況的檢測。

參考文獻(xiàn)

[1]肖冠云，于海業(yè)，李國臣.基于葉氣溫差的溫室作物水分脅迫指數(shù)的試驗(yàn)研究[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，15（6）：100-103.

[2]曹元軍，王新忠.基于作物冠層溫度變化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)灌溉系統(tǒng)的研究[J].r機(jī)化研究，2010，9：126-129.

第4篇：環(huán)境因子的定義范文

[關(guān)鍵詞]農(nóng)村宜居性；綜合評價(jià)體系；因子分析

一、農(nóng)村宜居性研究概述

建設(shè)宣居新農(nóng)村，不僅包括物質(zhì)生活的改善，也包括精神生活的充實(shí)；不僅包括居民個(gè)人消費(fèi)水平的提高，也包括社會福利和勞動(dòng)環(huán)境的改善。目前，我國對宜居性的研究多側(cè)重于大城市，對宜居農(nóng)村的研究較少，主要原因是收集資料的困難性所致。如何建設(shè)宣居農(nóng)村，用什么標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)農(nóng)村的宜居性，是我國學(xué)術(shù)界需要研討的問題之一。

二、農(nóng)村宜居指數(shù)體系的構(gòu)建

農(nóng)村宜居指標(biāo)的構(gòu)建應(yīng)包括很多方面，物質(zhì)、娛樂、教育、幸福程度等，但對于農(nóng)村宣居的指標(biāo)體系稍有不同，從不同角度對其進(jìn)行說明：第一類指標(biāo)是從物質(zhì)角度衡量。物質(zhì)是衡量居民生活水平的主要指標(biāo)，物質(zhì)的富足可以給人帶來好的生活狀態(tài)，使人民身心愉快，使人民的生活水平有顯著的提高，在這里我們選取農(nóng)民的收入、儲蓄存款等作為指標(biāo)；第二類指標(biāo)是教育指標(biāo)。教育是衡量一個(gè)地區(qū)的文化程度，也是一個(gè)地區(qū)人的素質(zhì)的重要表現(xiàn)；第三類指標(biāo)衡量居民的生活條件，主要反映居民生活水平的設(shè)施；第四類指標(biāo)是居民的醫(yī)療、健康狀況；第五類指標(biāo)是社會保障體系狀況。

農(nóng)村宜居質(zhì)量是一個(gè)復(fù)合的概念，為了綜合評價(jià)農(nóng)村宜居質(zhì)量，具體評價(jià)指標(biāo)的選取是一個(gè)關(guān)鍵性的問題。按照以上提到的五種分類，具體選取了15個(gè)指標(biāo)，組成了農(nóng)村宜居指數(shù)評價(jià)體系。

三、河南農(nóng)村宜居水平實(shí)證分析

1.因子分析?，F(xiàn)將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將無量綱化數(shù)據(jù)輸入sPss14.0軟件，使用軟件對以上15個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行分析。提取出4l爪特征值大于1的主成分，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率已達(dá)到85.899％，已能解釋原指標(biāo)的大部分信息。為了使因子更具有可解釋性，選擇了方差最大法進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣(如表3―1所示)。

2.因子命名。從表3-1可以看出，所提取的第一主因子F1在x2 x3 x4 x5上有較大的載荷，這些指標(biāo)反應(yīng)了農(nóng)村的消費(fèi)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，命名為農(nóng)村產(chǎn)業(yè)化因子；第二主因子F2在x1 x6 XlO X11上有較大的載荷，這些指標(biāo)反應(yīng)了農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)和人口素質(zhì)情況，命名為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和素質(zhì)因子；第三主因子F3在x9 X12 X14上有較大的載荷，這些指標(biāo)反應(yīng)了農(nóng)村環(huán)境的情況，命名為農(nóng)村環(huán)境因子；第四主因子F4在x7 x8 X13X15上有較大的載荷，這些指標(biāo)反應(yīng)了農(nóng)村的現(xiàn)代化和進(jìn)步情況，命名為農(nóng)村現(xiàn)代化因子。

3.因子得分。根據(jù)因子得分矩陣，可以得到用回歸算法計(jì)算出來的因子得分函數(shù)的系數(shù)，進(jìn)而得到因子得分函數(shù)，經(jīng)過計(jì)算，得到河南省10個(gè)縣農(nóng)村宜居水平的主因子得分。農(nóng)村宜居水平的綜合得分F是通過每個(gè)公因子的方差貢獻(xiàn)率做權(quán)數(shù)，對每個(gè)因子進(jìn)行加權(quán)而得到的(表3-2)。

四、結(jié)論與建議

第5篇：環(huán)境因子的定義范文

林業(yè)生態(tài)工程是根據(jù)生態(tài)學(xué)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)與生態(tài)工程原理，針對自然資源環(huán)境特征和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀所進(jìn)行的以木本植物為主題，并將相應(yīng)的植物、動(dòng)物、微生物等生物種群人工匹配結(jié)合而形成的穩(wěn)定而高效的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的過程。它本身包括著傳統(tǒng)的造林綠化內(nèi)容，一些成功的單項(xiàng)造林技術(shù)與新技術(shù)的篩選與應(yīng)用，但不是簡單“相加”與“拼盤，’；它的目的不僅只考慮經(jīng)濟(jì)效益，而是經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會三大效益并重；它的全過程是配套技術(shù)合理組合的完整工藝流程。

二、林業(yè)生態(tài)工程的基本原理

1、系統(tǒng)論原理

人工生態(tài)系統(tǒng)的建造調(diào)控是生態(tài)工程的主要目的所在。我國著名科學(xué)家錢學(xué)森教授給“系統(tǒng)”所下的定義是“由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的有機(jī)整體”、凡是一個(gè)系統(tǒng)它應(yīng)具備如下特征。

1.1結(jié)構(gòu)的有序性

一個(gè)系統(tǒng)既然是廣有機(jī)整體，它本身必須具備自然或人為劃定的明顯邊界，邊界內(nèi)的功能具有明顯相對的立性。一片果園、一個(gè)人工林它與相鄰的系統(tǒng)是具有明顯邊界的，其功能與其他系統(tǒng)也是不同的。同時(shí)，每一個(gè)系統(tǒng)本身一定要有兩個(gè)或兩個(gè)以上的組分所組成。系統(tǒng)內(nèi)的組分之間具有復(fù)雜的作用和依存關(guān)系。作為人工林生態(tài)系統(tǒng)，本身就包括著森林生物和森林環(huán)境兩大組分，而其兩大組分又可以自成系統(tǒng)(于系統(tǒng))。像森林生物要分成植物(林木與伴生植物)、動(dòng)物(鳥獸、昆蟲)、微生物(真菌、細(xì)菌)；從環(huán)境角度講，作為人工生態(tài)系統(tǒng)又應(yīng)當(dāng)分成自然環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境。這些組分形成了復(fù)雜的水平分離和垂直分離。

1.2系統(tǒng)的整體性

為一個(gè)穩(wěn)定高效的系統(tǒng)必然是一個(gè)和諧的整體，各組分之間必須具有適當(dāng)?shù)牧康谋壤P(guān)系和明顯的功能上的分工與協(xié)調(diào)，只有這樣才能使系統(tǒng)順利完成能量、物質(zhì)、信息、價(jià)值的轉(zhuǎn)換功能。系統(tǒng)中某一個(gè)組分發(fā)生量的變化以后必然影響到其他組分的反應(yīng)，最終影響到整個(gè)系統(tǒng)。林、眶生態(tài)工程設(shè)計(jì)、建造過程中一個(gè)重要任務(wù)就是如何通過整體結(jié)構(gòu)的建造而實(shí)現(xiàn)人工生態(tài)系統(tǒng)的高功能。

2、環(huán)境因子的綜合性

自然界中眾多個(gè)環(huán)境因子都有自己的計(jì)算單位，每個(gè)因子也都是對生物產(chǎn)生重大影響，在林業(yè)生態(tài)工程中要十分注意的是多項(xiàng)因子對生物群落的綜合作用。這種綜合影響的作用往往與單因子影響有巨大的差異。如何進(jìn)行多因子綜合評價(jià)對今后林業(yè)生態(tài)工程研究是十分重要的。

3、食物鏈原理

食物鏈與食物網(wǎng)是生態(tài)學(xué)的重要原理，食物鏈與食物網(wǎng)中的綠色植物通過葉綠素使太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存于植株之中，所以，稱綠色植物為“生產(chǎn)者”。綠色植物被草食動(dòng)物所食，草食動(dòng)物被肉食動(dòng)物吃掉，這些動(dòng)物中有的吃草，有的吃其他動(dòng)物以維持其生命。植物和動(dòng)物殘?bào)w又可為小動(dòng)物和低等生物分解、以這種吃與被吃關(guān)系形成的關(guān)系稱之為食物鏈關(guān)系。后兩者分別稱之為“消費(fèi)者”和“分解者”。

4、擴(kuò)大視野，修正傳統(tǒng)林業(yè)概念

多少年來我國大農(nóng)業(yè)范疇一直存在著一個(gè)傳統(tǒng)觀念；農(nóng)業(yè)就是糧食、林業(yè)就是“大木頭”、畜牧業(yè)就是豬和雞。林業(yè)建設(shè)幾年來一直認(rèn)為用材林才是林，造林就是刨坑栽樹，農(nóng)業(yè)防護(hù)林就是大小方田林網(wǎng)。林越來越萎縮，概念越來越窄，專業(yè)越分越細(xì)，將一個(gè)森林大系統(tǒng)分割得零零落落，把很多本來屬于林業(yè)范疇的東西，如中草藥、食用菌、野生動(dòng)植物、野生花卉、香料植物甚至果樹都拒之門外。這種觀點(diǎn)對我國林業(yè)的發(fā)展是十分有害的。提出林業(yè)生態(tài)工程就是要?dú)w還林業(yè)的本來面目，把林業(yè)作為一個(gè)完整的大系統(tǒng)來看待，發(fā)揮林業(yè)的綜合功能。

三、未來發(fā)展趨勢與展望

第6篇：環(huán)境因子的定義范文

關(guān)鍵詞 數(shù)量化理論；森林立地類型；劃分

中圖分類號 S757 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)082-0184-01

在社會發(fā)展中，生態(tài)建設(shè)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位越來越重要，林業(yè)的發(fā)展面臨廣闊的前景，隨著我國退耕還林等一批國家重點(diǎn)林業(yè)工程的實(shí)施，如何做到適地適樹、精確造林，最大限度地提高造林成活率是保證林業(yè)事業(yè)順利發(fā)展的前提。林地是森林的載體，是林木生長的基礎(chǔ)，立地條件與林木的生長發(fā)育息息相關(guān)，立地條件中地形地貌、土壤、氣候、生物等因子與林木的生長發(fā)育聯(lián)系密切。立地條件不同，林分生長潛力變現(xiàn)出來的差異很大，對相應(yīng)的營林技術(shù)措施要求也不一樣。所以對森林立地條件進(jìn)行立地類型劃分，是因地制宜和適地適樹的重要手段，是森林可持續(xù)經(jīng)營過程中必須要考慮的問題。

現(xiàn)通過對登封林場少林寺林區(qū)91個(gè)小班二類調(diào)查資料，運(yùn)用數(shù)量化理論對側(cè)柏適生立地條件進(jìn)行研究，為景區(qū)防護(hù)林的人工營造提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

國營登封林場位于登封市西北部，居嵩山山脈南坡，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°44'-113°57'，北緯34°26'—34°33'。該地區(qū)屬季風(fēng)型大陸性氣候，年平均氣溫14.2℃，降雨量為563毫米。境內(nèi)土壤自下而上分布著褐土，棕壤兩種類型。在山上部屬于棕壤類型，植被覆蓋度大（80%左右），坡度較緩。部分中高山坡度大，沖刷嚴(yán)重，植被覆蓋度?。?％左右），屬于巖石地帶。林區(qū)屬暖溫帶落葉闊葉林區(qū)域的南暖溫帶落葉闊葉林地帶，以華北植物區(qū)系成分為主，兼有華中、華東，西北、西南等區(qū)系成分。

2 資料收集

基本資料有以往登封市二類森林調(diào)查資料，對某些小班中指標(biāo)不全的現(xiàn)場進(jìn)行取樣，重新進(jìn)行測量。并考慮到用于分類的因子應(yīng)具有穩(wěn)定、直觀，易測定、好掌握的特點(diǎn)，選取與立地類型關(guān)系緊密的，有代表性的指標(biāo)，包括海拔，坡度、坡度級、坡位、坡向、土壤名稱、土層厚度、腐殖質(zhì)層厚度、土壤質(zhì)地、礫石含量、林分年齡，林分優(yōu)勢高等。用常規(guī)方法調(diào)查上述指標(biāo)。

3 方法與結(jié)果

3.1 立地條件因子的選擇

影響林木生長的因子有很多，對分類因子應(yīng)當(dāng)具有穩(wěn)定、直觀，易測定、好掌握的特點(diǎn)。土層厚度直接影響林地土壤養(yǎng)分和林木根系的生長；坡度、坡向?qū)α帜镜乃蕳l件和土壤結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)影響較大，初次之外對日照、氣溫、降水量和土壤性質(zhì)的影響也有很大的差別；海拔對森林植物在垂直方向上的變化影響顯著?？梢?，土層厚度、坡度、坡向、海拔對林木環(huán)境生長具有很深的影響。初次之外土壤名稱林分年齡，林分優(yōu)勢高是林木對環(huán)境因子的表現(xiàn)。用常規(guī)方法調(diào)查上述指標(biāo)。

3.2 eij型數(shù)量化方法模型介紹

eij數(shù)量化方法是根據(jù)林知己夫的數(shù)量化理論Ⅳ，對多指標(biāo)樣品進(jìn)行分類的一種多元統(tǒng)計(jì)方法，這些指標(biāo)可以是數(shù)值，也可以是數(shù)量化后的定性指標(biāo)。數(shù)量化理論首先對各樣品（或變量）之間定義一種親近度，然后依據(jù)林知己夫準(zhǔn)則對每一個(gè)樣品賦予二維值，并在賦值平面上點(diǎn)圖，將位置相近者歸為一類。

親近度是設(shè)有n個(gè)樣品每一個(gè)樣品有m個(gè)指標(biāo)，其原始數(shù)據(jù)矩陣為：

X1×m={x11,x12,x13……,x1m}

X2×m={x21,x22,x23……,x2m

…………………………

Xi×m={xi1,xi2,xi3……,xim}

…………………………

Xn×m={xn1,xn2,xn3……,xnm}

對于第i個(gè)樣品和第j個(gè)樣品之間的親近度，eij型數(shù)量化方法有相似系數(shù)、絕對距離的倒數(shù)、馬氏距離的倒數(shù)等定義或?qū)⒍ㄐ灾笜?biāo)數(shù)量化后計(jì)算親近度。

3.3 森林立地類型劃分結(jié)果

根據(jù)數(shù)量化理論Ⅳ，登封林場少林寺林區(qū)立地類型大致劃分為6類。表1為登封林場少林寺林區(qū)91個(gè)小班具體劃分結(jié)果：

4 結(jié)論與討論

運(yùn)用數(shù)量化理論Ⅳ，對森林立地類型進(jìn)行劃分，簡潔明了地評價(jià)了立地條件，對森林立地類型劃分結(jié)果可以比較好的反映出實(shí)際狀況，可以對林場的森林經(jīng)營和營林規(guī)劃提供理論基礎(chǔ)和參考。綜合根據(jù)二類森林資源調(diào)查材料所提取研究因子，進(jìn)行定性和定量相結(jié)合分析，各因子對森林立地類型劃分結(jié)果影響顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]馬天曉.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的森林立地與評價(jià)[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文,2006,07.

第7篇：環(huán)境因子的定義范文

關(guān)鍵詞：湖濱帶；有機(jī)碳 ；全氮； 分布特征；水位

中圖分類號：S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1683（2017）04-0087-07

Abstract：This study was aimed to analyze the spatial distribution characteristics of soil organic carbon and nitrogen in soils from typical lake littoral wetland of Mu Us Sandland in Shaanxi Province and to provide a scientific basis for studying the way in which wetland ecosystem plays its special function in desertified environment.We collected soil samples from A-F zones along Baxiacaidang Lake and measured the contents of soil organic carbon，total nitrogen，organic nitrogen，nitrate nitrogen，and ammonium nitrogen.Soil organic carbon and nitrogen distribution were analyzed by ANOVA，Spearman correlation coefficients，and principal components analysis.At the depth of 0-10 cm，the contents of soil organic carbon and total nitrogen would increase with the increasing water level.Regarding vertical distribution，except for ammonium nitrogen，the contents of soil organic carbon，total nitrogen，organic nitrogen，and nitrate nitrogen would all decrease with the increasing soil depth.The contents of soil organic carbon and total nitrogen were significantly and positively correlated with total phosphorus，volume weight of soil，soil moisture content，and water level.The content of soil ammonium nitrogen was significantly and positively correlated with total phosphorus，soil moisture content，volume weight of soil，total nitrogen，organic carbon，and water level.Between nitrate nitrogen and microbial biomass carbon，the correlation coefficient was 0.637；between nitrate nitrogen and microbial biomass nitrogen，the correlation coefficient was 0.617.The contents of soil organic carbon and nitrogen were not significantly correlated with soil clay content.The cumulative contribution rate of the three principal components was 76.15%.Total phosphorus，soil moisture content，volume weight of soil，and water level were major factors which can affect the spatial distribution of soil organic carbon and nitrogen distribution.

Key words：lake littoral zone；soil organic carbon；total nitrogen；distribution characteristics；water level

濕地是自然界具有最富生物多樣性的生態(tài)景觀之一，并且是人類賴以生存的環(huán)境[1]，也是陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)間的過渡帶，具有極高的資源開發(fā)價(jià)值和環(huán)境調(diào)節(jié)功能[2]。全球濕地有機(jī)碳儲量約為450 Gt（1 Gt=109 t），占陸地生態(tài)圈表層碳總儲量的20%～30%[3]，但濕地面積僅占陸地總面積的4%～6%[4]。濕地碳庫在全球碳循環(huán)中發(fā)揮重要作用[5]。氮素作為限制濕地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的關(guān)鍵營養(yǎng)因子[6]，其含量及其遷移轉(zhuǎn)化過程顯著影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能[7]，所以氮循環(huán)一直是濕地科學(xué)研究熱點(diǎn)。

湖濱帶是湖泊濕地水陸生態(tài)交錯(cuò)帶的一種類型，湖泊湖濱帶同時(shí)受到湖泊和陸地作用的共同影響，是一個(gè)脆弱的邊緣地帶。湖濱帶這個(gè)緩沖區(qū)對于發(fā)揮湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)功能有著重要作用[8-9]。湖濱帶具有污染物截留與凈化、控制沉積和侵蝕等功能[10-11]。有機(jī)碳和氮素是土壤重要的營養(yǎng)元素，是衡量濕地環(huán)境質(zhì)量的參考標(biāo)準(zhǔn)，其含量直接影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮[8]。

毛烏素沙地是鄂爾多斯高原與黃土高原之間的過度地帶，是具有特殊地理景觀的生態(tài)過度帶。本實(shí)驗(yàn)選取毛烏素沙地典型湖泊巴嚇采當(dāng)作為研究對象，在湖泊湖濱帶采集土壤樣品，研究了該區(qū)域內(nèi)有機(jī)碳和氮素的空間分布特征。這為發(fā)揮毛烏素沙地中濕地的生態(tài)系統(tǒng)功能和治理毛烏素沙地沙漠化提供一定的科學(xué)借鑒。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于巴嚇采當(dāng)湖泊巴嚇采當(dāng)，地處東經(jīng)：109°47′，北緯：38°54′，海拔1 274.9 m。巴嚇采當(dāng)位于毛烏素沙地東南緣，是禿尾河河源區(qū)典型湖泊。因湖濱帶水位不同，分為6種類型區(qū)A～F，各類型區(qū)的植被分布受到水位的影響（見表1），各類型區(qū)水位變化為A（-50 cm）>B（-20 cm）>C（-10 cm）>D（10 cm）>E（40 cm）>F（60 cm），上述各類型區(qū)的水位為湖泊豐水期（7月-9月）測定。各類型區(qū)的水位直接影響各類型區(qū)的土壤含水量，即含水量從A至F逐漸降低。由此，將A和B定義為水淹層，C和D定義為干濕區(qū)，E和F為干旱區(qū)。

1.1.2 樣品的采集

2014年9月，在巴嚇采當(dāng)?shù)?個(gè)類型區(qū)分別隨機(jī)選取9個(gè)采樣點(diǎn)，采集0～40 cm土壤，分為0～10 cm，10～20 cm和20～40 cm三層，共采集162個(gè)土壤樣品。將采集的土壤樣品封存于無菌塑料袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室。土壤樣品自然風(fēng)干后，研磨后過篩為1 mm和0.25 mm粒徑的土壤樣品。6個(gè)類型區(qū)分別隨機(jī)布設(shè)9個(gè)1 m×1 m樣方，測定植物各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，其中采集樣方內(nèi)植物地上部分，在80 ℃烘干24 h后稱量生物量。

1.2分析方法

1.2.1 土壤理化性|的測定

土壤有機(jī)碳采用重絡(luò)酸鉀外加熱容量法測定，全氮采用半微量凱氏定氮法測定，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮采用2 mol?L-1KCl侵提―靛酚藍(lán)比色法測定，有機(jī)氮含量等于全氮含量減去銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量，全磷采用HClO4-H2SO4法測定，微生物生物量碳氮采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測定。土壤pH值采用pH計(jì)測定（m（土）：V（水）=1.0：2.5）。土壤粒徑采用激光粒度分析儀測定。土壤含水率采用烘[HJ1.73mm]干法測定，土壤容重采用環(huán)刀法測定。碳氮比采用物質(zhì)的量比值。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

方差分析土壤C、N在各個(gè)類型區(qū)的差異性。Spearman相關(guān)性分析和主成分分析土壤有機(jī)碳、氮素和其他環(huán)境因子間的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)分析采用IBM SPSS Statistical 22，圖表繪制采用SigmaPlot12.5。

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)境因子的空間分布變化

如表2所示，湖濱帶區(qū)域的pH值為6.57～7.49，濕地土壤為偏酸性，各類型區(qū)pH值具有顯著性差異（pB>D>E>F>C，10～20cm：A>E>C>B>D>F，20～40cm：A>E>D>C>F>B，土壤全磷含量在垂直方向上隨土壤深度增加有降低趨勢，其中表層0～10 cm的全磷含量占0～40 cm層土壤的40%～54%。土壤含水率基本遵循水淹層（A+B）>干濕區(qū)（C+D）>干旱區(qū)（E+F）。濕地土壤顆粒組成中98%以上為砂粒，土壤質(zhì)地為砂土。

2.2 湖濱帶土壤有機(jī)碳、氮素空間分布變化

土壤有機(jī)碳作為衡量土壤質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，也是生態(tài)系統(tǒng)碳庫的重要組成部分。由圖1可以看出，巴嚇采當(dāng)湖濱帶濕地有機(jī)碳含量在0～10 cm分布為A>B>C>D>E>F，含量為17.82～44.81 g/kg，10～20 cm為A>C>B>E>D>F，含量為2.99～43.89 g/kg，20～40 cm分布為A>B>C>E>D>F，含量為1.77～11.26 g/kg。在垂直方向上，有機(jī)碳含量隨著土壤深度增加呈降低趨勢。其中表層0～10 cm土壤有機(jī)碳含量占0～40 cm層土壤的44～78%，原因可能是植被對土壤有機(jī)碳有表層富集作用。植被對湖濱帶土壤有機(jī)碳含量的影響主要發(fā)生在土壤表層，這與謝文霞等[12]和郭二輝等[13]研究河流濕地植被對土壤表層有機(jī)碳含量影響顯著結(jié)論一致，植物形成枯落物補(bǔ)充土壤碳，不受濕地類型影響。土壤表層0～10 cm全氮含量水平分布為A>B>C>D>E>F，含量為1.59～3.25 g/kg，土壤10～20 cm層全氮水平分布為A>C>B>E>D>F，含量為0.27～3.06 g/kg，土壤20～40 cm層全氮水平分布為A>B>C>E>D>F，含量為0.15～0.90 g/kg。濕地覆水區(qū)常年積水，微生物活動(dòng)弱，全氮分解程度低，這是類型區(qū)A、B、C全氮含量高于類型區(qū)D、E、F的主要原因。有機(jī)氮含量的水平分布與全氮相同，原因是全氮的主要部分為有機(jī)氮。同時(shí)對比數(shù)據(jù)可知湖濱帶濕地0～40 cm層的全氮和有機(jī)氮含量隨土壤深度增加呈降低趨勢。

由圖2知湖濱帶濕地表層表層0～10 cm的全氮占土壤0～40 cm層的45%～79%，湖泊濕地全氮含量均富集于0～10 cm，呈“倒金字塔”分布，這與卜曉燕等[14]研究結(jié)論湖泊濕地全氮含量富集于0～10 cm相同。可見植被對土壤全氮有頂層富集作用，可能與植被枯落物形成腐殖質(zhì)層有關(guān)。如圖4所示銨態(tài)氮水平分布為：0～10 cm為A>B>C>F>E>D，10～20 cm為A>B>C>F>D>E，20～40 cm為A>C>B>F>E>D。垂直分布中銨態(tài)氮含量隨著土壤深度增加呈降低趨勢并不明顯。如圖5所示硝態(tài)氮水平分布為：0～10 cm為E>F>A>C>B>D，10～20 cm為A>E>F>C>B>D，20～40 cm為 A>C>E>F>B>D。硝態(tài)氮水分分布與全氮不同，水淹區(qū)和干濕區(qū)受到規(guī)律性淹水影響，促使硝態(tài)氮淋失。硝態(tài)氮含量垂直分布中隨著土壤深度增加呈降低趨勢。圖6知，C/N水平分布：0～10 cm A>B>F>D>C>E，10～20 cm A>F>D>B>E>C，20～40 cm F>D>E>B>A>C，類型區(qū)D、F碳氮比值較大，這可能是該區(qū)干濕交替的環(huán)境有助于有機(jī)質(zhì)和有機(jī)氮的礦化分解[12、15]。其中C/N比值最大值為22.85，最小值為12.72，平均值為15.40，Zhang等[16]在雙臺子河濕地研究結(jié)構(gòu)C/N比值達(dá)16.15，這可能與巴嚇采當(dāng)湖泊地處沙地，碳含量低而植物枯落物補(bǔ)充全氮有關(guān)。

2.3 湖濱帶濕地土壤有機(jī)碳、氮素與其他環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系

由表3知，土壤全氮和有機(jī)碳、全磷、土壤容重、土壤含水率（p=0.01）和水位顯著相關(guān)（p=0.05），其中全氮和有機(jī)碳相關(guān)系數(shù)r=0.996（p=0.01）。湖濱帶土壤0～40 cm層的有機(jī)碳和全氮遵循相同的分布規(guī)律，這與毛志剛等[2]研究濱海濕地土壤有機(jī)碳、全氮分布變化趨勢一致結(jié)論相同，可見不同類型濕地之間土壤有機(jī)碳、全氮相關(guān)性不變。有機(jī)碳、全氮和土壤容重之間均存在顯著的相關(guān)性，這與石福臣等[17]研究河流濕地有機(jī)碳、全氮和容重之間相關(guān)性結(jié)果一致，可見土壤容重與有機(jī)碳、全氮的相關(guān)性不受濕地類型影響。銨態(tài)氮與土壤全磷、土壤含水率、土壤容重、全氮、有機(jī)碳（p=0.05）和水位（p=0.05）等顯著相關(guān)。硝態(tài)氮與微生物生物量碳、氮的相關(guān)系數(shù)分別為r=0.637和r=0.617（中度相關(guān)），這可能與微生物的硝化與反硝化作用相關(guān)。有機(jī)碳和氮素與土壤黏粒相關(guān)性不高，這與Wang等[18]研究結(jié)果不一致，可能與巴嚇采當(dāng)土壤質(zhì)地為砂土，土壤顆粒組成中，黏粒含量低有關(guān)。

2.4 湖濱帶濕地土壤有機(jī)碳、氮素與其他環(huán)境因子的主成分分析

根據(jù)特征值大于1的原則提取了3個(gè)主成分（表4），其特征值分別為5.096，2.638和1.403，累積貢獻(xiàn)率達(dá)76.15%，它們能反映出毛烏素沙地典型湖濱帶濕地12項(xiàng)指標(biāo)的76.15%的信息。其中F1的貢獻(xiàn)率為42.47%，與濕地的有機(jī)碳，全氮，有機(jī)氮和全磷高度相關(guān)，與土壤含水率和土壤容重有較高的相關(guān)性。F2的貢獻(xiàn)率為21.98%，與濕地土壤的顆粒組成高度相關(guān)。F3的貢獻(xiàn)率為11.70%，與濕地土壤硝態(tài)氮和pH有較高的相關(guān)性。

2.5 不同濕地營養(yǎng)元素含量

表5列出了不同類型濕地有機(jī)碳和全氮含量的對比，巴嚇采當(dāng)湖濱帶土壤有機(jī)碳和全氮含量較其他類型濕地含量高，尤其是覆水區(qū)。湖濱帶土壤氮素的來源主要是植物的枯落物，該區(qū)域蘆葦、狹葉香蒲等植物長勢良好，植物的凋落物對土壤的碳氮?dú)w還作用比較明顯。而覆水區(qū)抑制了土壤呼吸，降低了有機(jī)碳和全氮的分解效率。另一方面，人為干擾作用，包括使用化肥農(nóng)藥、洗滌等，在一定程度上都使得巴嚇采當(dāng)湖濱帶土壤營養(yǎng)元素增加。

3 結(jié)論

毛烏素沙地典型湖濱帶土壤表層0～10 cm有機(jī)碳、全氮含量隨土壤水位升高而增加，水淹區(qū)（A、B）>干濕區(qū)（C、D）>干旱區(qū)（E、F），但土壤10～40 cm層有機(jī)碳和全氮變化規(guī)律不明顯。除銨態(tài)氮外，土壤有機(jī)碳、全氮、有機(jī)氮和硝態(tài)氮含量隨土壤深度增加呈降低趨勢。土壤有機(jī)碳與氮素和全磷、土壤容重、土壤含水率和水位@著相關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，土壤全磷、土壤含水率、土壤容重和水位是影響毛烏素沙地湖濱帶有機(jī)碳、氮素空間分布的主要因子。有機(jī)碳和氮素的含量與土壤黏粒相關(guān)性不高，這有異之前的研究結(jié)論。與其他類型濕地相比，巴嚇采當(dāng)湖濱帶有機(jī)碳、氮素含量較高。

本文研究了巴嚇采當(dāng)湖濱帶土壤有機(jī)碳和氮素的空間分布，為毛烏素沙地的治理與恢復(fù)提供科學(xué)參考。在進(jìn)行毛烏素沙地濕地修復(fù)過程中，通過添加合適改良劑提高土壤黏粒含量，以便增強(qiáng)濕地的儲碳固碳功能。

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第8篇：環(huán)境因子的定義范文

關(guān)鍵詞：鹽堿地；土壤節(jié)肢動(dòng)物群落；垂直分布；改良措施

中圖分類號：S154.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）11-2785-07

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.11.018

鹽堿土是氣候干旱、蒸發(fā)量強(qiáng)等情況下形成的一類特殊土壤，其形成的實(shí)質(zhì)主要是各種易溶性鹽類在地面的重新分配，致使鹽分在集鹽地區(qū)的土壤表層逐漸積聚起來[1]。用脫硫廢棄物改良鹽堿地是將工業(yè)廢物的再利用和農(nóng)業(yè)土壤改良相結(jié)合的一種改良方式，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義[2]。鹽堿化恢復(fù)過程是由物理、化學(xué)、生物等多個(gè)不同屬性過程組成。其中，生物過程尤為重要，土壤節(jié)肢動(dòng)物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，在土壤物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過程中起著重要的作用，同時(shí)，土壤生態(tài)因子也決定了土壤節(jié)肢動(dòng)物的生存與活動(dòng)[3-5]。土壤節(jié)肢動(dòng)物群落組成與結(jié)構(gòu)對環(huán)境變化或干擾的反應(yīng)極為敏感，可作為土壤環(huán)境監(jiān)測的敏感因子[6]。土壤線蟲[7]、原生動(dòng)物[8]、蚯蚓[9]、甲螨[10，11]等類群已被應(yīng)用于作為反映土壤質(zhì)量的主要指標(biāo)。土壤鹽漬化對土壤節(jié)肢動(dòng)物群落演變過程的生態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)制逐步受到關(guān)注，土壤節(jié)肢動(dòng)物的種群分布、密度及生物量與土壤理化性狀、土壤酶活性、有機(jī)物含量及肥力結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。中國北方干旱區(qū)鹽堿化生境如黑河流域[12，13]、吉林羊草草原鹽堿生境[14]、寧夏銀川北部鹽堿改良地試驗(yàn)區(qū)[15，16]、新疆尼勒克農(nóng)田[17]，濕地鹽堿化生境如崇明瀛東[18]、扎龍濕地[19]、豫東黃河[20]等不同鹽堿化生境中陸續(xù)開展的一系列土壤節(jié)肢動(dòng)物生態(tài)學(xué)研究表明，土壤pH、可溶性鹽、堿化度、有機(jī)質(zhì)等是影響土壤節(jié)肢動(dòng)物的主要因子，而且受氣候因子（溫度和降水）的季節(jié)變化影響，不同鹽堿化生境的優(yōu)勢類群差異很大。土地利用、覆被變化和生態(tài)系統(tǒng)管理措施對黑河流域土壤鹽漬化及土壤節(jié)肢動(dòng)物群落演變特征的耦合可顯著改變土壤節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)[12，21]。

土壤鹽堿化是目前制約寧夏農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的土壤因素之一，用脫硫廢棄物改良鹽堿地正逐步深入，并成為鹽堿化生態(tài)恢復(fù)的有效途徑。研究鹽堿化恢復(fù)過程中土壤節(jié)肢動(dòng)物群落和土壤環(huán)境的演變特征，為進(jìn)一步解析鹽堿化生態(tài)系統(tǒng)的生物過程演變機(jī)制奠定基礎(chǔ)。為此，本研究通過調(diào)查不同改良措施下鹽堿苜蓿地土壤節(jié)肢動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)，分析土壤節(jié)肢動(dòng)物群落與環(huán)境因子間的關(guān)系，旨在揭示土壤節(jié)肢動(dòng)物對鹽堿化恢復(fù)的響應(yīng)，為深入揭示鹽堿化恢復(fù)的生物過程機(jī)理和制定有效的恢復(fù)措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)自然概況

研究地位于寧夏平羅西大灘試驗(yàn)基地（E106°22′50″，N38°48′18″，海拔1 095 m），地處河套平原西南部，地勢平緩低洼，境內(nèi)分布有中國乃至世界特有的龜裂堿土。該地屬典型的北溫帶大陸性氣候，年平均氣溫8.50 ℃，年平均降水量180 mm，主要集中在7～9月，平均海拔1 100 m。地下水埋深約1.50 m，鹽分類型主要有NaCl、Na2SO4、Na2CO3，土壤質(zhì)地黏重，透水性差。土壤堿化度為15%～60%，pH 8.00～10.40，全鹽含量0.25%～0.65%。

1.2 樣地設(shè)置與土壤節(jié)肢動(dòng)物采集鑒定

樣地設(shè)在6×6拉丁方設(shè)計(jì)（36個(gè)小區(qū)）的苜蓿（Medicago sativa）試驗(yàn)田（已種植2年，每年夏季和秋季各刈割1次），小區(qū)面積5 m×10 m，總面積1 800 m2，苜蓿株（叢）距10 cm，行距30 cm。共設(shè)6個(gè)處理，處理1（MXA）不用任何改良技術(shù)；處理2（MXB）施脫硫石膏1.5 t/667 m2；處理3（MXC）施改良劑0.5 t/667 m2+有機(jī)肥2.0 t/667 m2；處理4（MXD）洗鹽灌水定額270 m3/667 m2；處理5（MXE）施脫硫石膏1.5 t/667 m2+灌排措施（同處理4）；處理6（MXF）施脫硫石膏1.5 t/667 m2+有機(jī)肥2.0 t/667 m2+改良劑0.5 t/667 m2+灌排措施（同處理4）。采樣于2014年6～10月進(jìn)行，每20 d采集1次，共采集7次，同一處理選擇3個(gè)小區(qū)，并在3個(gè)小區(qū)上各設(shè)3個(gè)重復(fù)。每一樣方以200 cm3環(huán)刀法分0～5、5～10、10～15 cm三層取土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室分別用Tullgren法（干漏斗法）進(jìn)行分離提取土壤節(jié)肢動(dòng)物[22]。

對采集的土壤節(jié)肢動(dòng)物標(biāo)本進(jìn)行鑒定[22-24]，因土壤節(jié)肢動(dòng)物成蟲和幼蟲的生活習(xí)性差異較大，所以將成蟲和幼蟲分開統(tǒng)計(jì)數(shù)量。

1.3 土壤理化因子分析

在每個(gè)樣方內(nèi)，用環(huán)刀法按照0～5、5～10、10～15 cm分層取土樣，裝入袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室，測定土壤全氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、pH、全鹽和堿化度值[25]。土壤溫度和水分含量分別用TP-ST-1和TP-SR-1在樣地野外測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

各類群數(shù)量等級劃分：個(gè)體數(shù)量占全部捕獲量10%以上為優(yōu)勢類群，介于1%～10%之間為常見類群，介于0.1%～1%之間為稀有類群，0.1%以下的為極稀有類群。以土壤節(jié)肢動(dòng)物密度（D）反映不同樣地土壤節(jié)肢動(dòng)物的數(shù)量，其含義為100 cm3捕獲的土壤節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體數(shù)。土壤節(jié)肢動(dòng)物類群多樣性（H）分析采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)，計(jì)算公式為H′=-∑PilnPi，其中Pi=Ni/N，Pi是第i種個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比率，Ni是第i種的個(gè)體數(shù)，N是總個(gè)體數(shù)[26]。

土壤因子對土壤節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響，采用灰色關(guān)聯(lián)的方法分析[27]。關(guān)聯(lián)系數(shù)：rij（k）=（Δmin+PΔmax）/Δij（k）+PΔmax，式中，Δmin、Δmax分別為所比較數(shù)列的絕對差中的最小值和最大值，P為分辨系數(shù)，一般取值在0.1～0.5，本研究取值0.5。

通過SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）法分析不同樣地土壤理化性質(zhì)、土壤節(jié)肢動(dòng)物群落之間的差異。采用Correlate相關(guān)分析中的Pearson指數(shù)分析土壤節(jié)肢動(dòng)物密度、類群豐富度與土壤因子的相關(guān)性。采用多元線性逐步回歸（Stepwise）分析檢驗(yàn)土壤節(jié)肢動(dòng)物群落與土壤因子之間的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良措施下土壤節(jié)肢動(dòng)物群落組成

在研究樣地共獲得土壤節(jié)肢動(dòng)物10 194頭，31個(gè)土壤節(jié)肢動(dòng)物類群，隸屬于3綱11目27科（表1）。依據(jù)個(gè)體數(shù)量劃分，土壤節(jié)肢動(dòng)物群落的優(yōu)勢類群為前氣門亞目和棘跳科，其個(gè)體數(shù)分別占群落個(gè)體總數(shù)的75.52%和10.77%；甲螨亞目和等節(jié)跳科為常見類群，其個(gè)體數(shù)占群落個(gè)體總數(shù)的7.66%和4.29%；稀有類群為6個(gè)類群，其個(gè)體數(shù)占群落個(gè)體總數(shù)的1.04%；極稀有類群為21個(gè)類群，其個(gè)體數(shù)占群落個(gè)體總數(shù)的0.72%。不同樣地主要類群略有差異，其中MXA樣地優(yōu)勢類群為前氣門亞目（77.21%）和棘跳科（10.26%），常見類群為甲螨亞目（9.36%）和等節(jié)跳科（1.16%），特有類群為疣跳科、嚙科；MXB樣地優(yōu)勢類群為前氣門亞目（83.80%），常見類群為甲螨亞目（3.42%）、棘跳科（8.48%）和等節(jié)跳科（3.61%），特有類群為叩甲科；MXC樣地優(yōu)勢類群為前氣門亞目（74.90%）和棘跳科（10.61%），常見類群為甲螨亞目（5.83%）、等節(jié)跳科（5.51%）和地蛛科（1.13%），特有類群為康（蟲八）科；MXD樣地優(yōu)勢類群為前氣門亞目（76.88%）和棘跳科（11.99%），常見類群為甲螨亞目（6.18%）和等節(jié)跳科（3.93%），特有類群為苔甲科；MXE樣地優(yōu)勢類群為前氣門亞目（60.81%）、甲螨亞目（14.52%）和棘跳科（10.86%），常見類群為等節(jié)跳科（8.66%）；其中MXF樣地優(yōu)勢類群為前氣門亞目（73.13%）和棘跳科（14.22%），常見類群為甲螨亞目（7.90%）和等節(jié)跳科（2.02%）。

優(yōu)勢類群前氣門亞目種群密度在不同樣地間差異顯著（F=24.472，P0.05）。不同改良措施對稀有和極稀有類群數(shù)目沒有明顯影響，但MXA樣地最多，MXE樣地次之，MXC樣地和MXF較少，說明在人工干擾條件下，稀有類群數(shù)目有減少的趨勢。稀有和極稀有類群數(shù)目受土壤水分量的影響顯著（r=0.932，P

由圖1可知，不同改良措施對鹽堿苜蓿地土壤節(jié)肢動(dòng)物群落類群豐富度（F=1.083，P>0.05）沒有顯著影響，MXA樣地類群豐富度最高，說明農(nóng)藝措施干擾會降低土壤節(jié)肢動(dòng)物類群豐富度。不同改良措施明顯影響鹽堿苜蓿地土壤節(jié)肢動(dòng)物聚集程度，MXB樣地土壤節(jié)肢動(dòng)物密度顯著高于其他樣地（F=0.389，P

2.2 土壤節(jié)肢動(dòng)物的垂直分布

本次調(diào)查研究中，0～5、5～10、10～15 cm土層總類群數(shù)分別為24、22、18個(gè)，個(gè)體數(shù)量分別占調(diào)查總體數(shù)量的40.26%、41.32%和18.42%。不同土壤層次的土壤節(jié)肢動(dòng)物類群豐富度存在差異，0～5 cm層與10～15 cm層之間存在顯著差異（F=6.566，P

不同改良措施對鹽堿苜蓿地土壤節(jié)肢動(dòng)物群落類群豐富度和密度隨土層而變化的規(guī)律的影響略有不同（圖3）。0～5 cm層MXA樣地的類群豐富度顯著高于MXB樣地，不同樣地間類群豐富度差異不顯著（F=1.386，P>0.05）。5～10 cm層MXB樣地的類群豐富度顯著高于MXE樣地，而其他不同樣地間類群豐富度差異不顯著（F=1.432，P>0.05）。不同改良措施對不同土層的土壤節(jié)肢動(dòng)物密度分布沒有顯著影響，MXB樣地土壤節(jié)肢動(dòng)物密度在3層中均為最高，在0～5 cm層MXF樣地最低，5～10 cm層MXC樣地和MXD樣地最低，10～15 cm層MXC樣地最低。

2.3 土壤節(jié)肢動(dòng)物群落與土壤理化因子間的關(guān)系

不同樣地0～15 cm土層土壤理化因子的測定結(jié)果見表2。從表2可知，不同改良措施下，樣地間的土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、pH、全鹽和堿化度有所不同。MXA樣地pH、全鹽和堿化度顯著高于其他樣地，5種改良措施下的土壤全鹽差異不顯著，MXB樣地的pH分別與MXD和MXE樣地差異顯著（P

微地域內(nèi)土壤節(jié)肢動(dòng)物與土壤環(huán)境因子關(guān)系十分復(fù)雜，利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法，選擇土壤節(jié)肢動(dòng)物優(yōu)勢類群前氣門亞目和棘跳科密度、常見類群甲螨亞目和等節(jié)跳密度、稀有類群密度、類群豐富度、總密度、群落多樣性指數(shù)作為母數(shù)列（y），并依次定義為前氣門亞目（y1）、甲螨亞目（y2）、棘跳科（y3）、等節(jié)跳科（y4）、稀有類群密度（y5）、類群豐富度（y6）、群落密度（y7）、群落多樣性（y8）為母數(shù)列，對土壤的理化因子（表3）作單因素方差分析，選擇差異明顯（P

在所有的系數(shù)（表3）中，r65最大，r65=r（y6，x5）=0.829 0，表明土壤堿化度對土壤節(jié)肢動(dòng)物群落類群豐富度影響最大。從土壤節(jié)肢動(dòng)物的5個(gè)類群來看，在r1j中，即r1j=（y1，xj），r13和r11較大，r14偏小，表明前氣門亞目受pH（0.782 6）和全氮（0.761 1）影響較大，受全鹽（0.666 6）影響最??；在r2j中，即r2j=（y2，xj），r24和r25較大，r12偏小，表明甲螨亞目受土壤全鹽（0.828 5）和堿化度（0.818 7）影響較大，受有機(jī)質(zhì)（0.596 5）影響最小；以此類推，棘跳科受土壤pH（0.743 1）影響最大，受有機(jī)質(zhì)（0.679 2）影響最??；等節(jié)跳科有機(jī)質(zhì)（0.682 1）影響最大，受全鹽（0.662 5）影響最小；稀有類群受全鹽（0.776 5）和堿化度（0.769 0）影響較大，受有機(jī)質(zhì)（0.549 1）的影響最?。活惾贺S富度受土壤堿化度（0.829 0）影響最大，受全鹽（0.810 3）較大，受有機(jī)質(zhì)（0.526 8）影響最小；群落密度受全氮（0.812 1）影響最大，pH（0.796 9）次之，受全鹽（0.627 8）影響最??；群落多樣性受pH（0.819 4）影響最大，全鹽（0.786 5）和堿化度（0.775 8）次之，受有機(jī)質(zhì)（0.549 5）影響最小。

土壤理化因子關(guān)聯(lián)度均值由大到小依次為pH（0.736 7）、堿化度（0.734 5）、全鹽（0.734 3）、全氮（0.713 7）、有機(jī)質(zhì)（0.619 4）。土壤節(jié)肢動(dòng)物群落關(guān)聯(lián)度均值由大到小依次為類群豐富度（0.730 6）、群落多樣性（0.730 4）、甲螨亞目（0.729 9）、群落密度（0.713 7）、棘跳科（0.713 4）、前氣門亞目（0.712 6）、等節(jié)跳科（0.671 5）、稀有類群密度（0.659 6）?；疑P(guān)聯(lián)度越大，說明子序列對母序列的影響越大[27]?？梢钥闯?，土壤pH、堿化度和全鹽與土壤節(jié)肢動(dòng)物的關(guān)系密切。群落豐富度和群落多樣性與選取的環(huán)境因子最為密切，優(yōu)勢類群、常見類群和稀有類群密切程度略低。回歸分析表明，土壤節(jié)肢動(dòng)物類群豐富度分別與土壤pH（y=-24.117+3.667x，r2=0.629，F(xiàn)=6.788，P=0.048）、堿化度（y=0.860-0.174x，r2=0.825，F(xiàn)=18.793，P=0.012）和全鹽（y=3.702+0.640x，r2=0.618，F(xiàn)=6.472，P=0.044）呈顯著的線性關(guān)系，說明不同改良措施導(dǎo)致的土壤pH、堿化度和全鹽的變化會明顯影響土壤節(jié)肢動(dòng)物類群的分布。

對0～5、5～10、10～15 cm土層土壤節(jié)肢動(dòng)物類群豐富度、群落密度和多樣性指數(shù)（H）與表2的土壤理化因子進(jìn)行多元回歸檢驗(yàn)，結(jié)果見表4。從表4可見，在0～5 cm土層，土壤全鹽和全氮是影響土壤節(jié)肢動(dòng)物類群豐富度（r2=0.951，F(xiàn)=29.253，P=0.011）的決定因素；土壤全氮和速效鉀影響土壤節(jié)肢動(dòng)物群落的Shannon-Wiener指數(shù)（H）（r2=0.884，F(xiàn)=11.472，P=0.039）。在5～10 cm土層，土壤全鹽決定土壤節(jié)肢動(dòng)物類群豐富度（r2=0.813，F(xiàn)=17.386，P=0.014），土壤堿化度決定土壤節(jié)肢動(dòng)物群落的Shannon-Wiener指數(shù)（H）（r2=0.690，F(xiàn)=8.910，P=0.041）。在10～15 cm土層，土壤節(jié)肢動(dòng)物類群豐富度、群落密度和多樣性指數(shù)（H）與土壤因子沒有明顯的回歸關(guān)系。

3 小結(jié)與討論

第9篇：環(huán)境因子的定義范文

關(guān)鍵字：溫室 PLC 二氧化碳 組態(tài)

1 溫室大棚內(nèi)二氧化碳參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制

大氣中二氧化碳濃度一般為0.03%，在春冬溫室大棚種植蔬菜時(shí)，為了保溫，大棚常常處于封閉狀態(tài)，缺少內(nèi)外氣態(tài)交換，二氧化碳濃度變幅較大。溫室大棚中二氧化碳濃度的日變化一般規(guī)律是：在夜間，由于作物的呼吸作用、土壤微生物活動(dòng)和有機(jī)質(zhì)分解，生成的二氧化碳使大棚內(nèi)二氧化碳濃度很快增加，可比棚外空氣中二氧化碳濃度高近一倍，但早晨日出后，作物光合作用加強(qiáng)，又大量消耗棚內(nèi)夜間積存的二氧化碳，使其濃度急劇下降，日出后1小時(shí)，二氧化碳濃度下降至300ppm左右，日出后2-3小時(shí)后，如不通風(fēng)換氣，其濃度將繼續(xù)下降，甚至降到作物的二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)80-150ppm，這時(shí)由于二氧化碳的濃度過低，葉片的光合作用基本停止，因此從日出后半小時(shí)到通風(fēng)換氣這段時(shí)間內(nèi)，二氧化碳最為缺乏，已成為作物生長的重要障礙，在這段時(shí)間內(nèi)，必須用人工增施二氧化碳來補(bǔ)充棚內(nèi)該氣體的不足，合理應(yīng)用這一方法才能促使溫室和大棚作物增產(chǎn)，這也是溫室和大棚必須增施二氧化碳?xì)怏w的基本原理。

2 總體方案設(shè)計(jì)

本文在設(shè)計(jì)上采用西門子S7-200PLC為控制核心的溫室大棚二氧化碳濃度測控系統(tǒng)。系統(tǒng)可以獨(dú)立完成對溫室大棚內(nèi)二氧化碳濃度信息的采集、處理和顯示，根據(jù)設(shè)定的需求控制二氧化碳濃度，在當(dāng)濃度超限時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)發(fā)出執(zhí)行動(dòng)作。輸入通道為二氧化碳濃度檢測模塊，檢測模塊使用二氧化碳傳感器模塊，得到的模擬信號通過模擬接口傳入PLC變?yōu)閿?shù)字信號。輸出通道為二氧化碳濃度控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，二氧化碳濃度信號進(jìn)入PLC，經(jīng)過軟件處理，PLC輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)來控制二氧化碳濃度。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由一個(gè)帶有電磁閥的二氧化碳容器，當(dāng)PLC發(fā)出執(zhí)行信號，電磁閥就會打開放出二氧化碳?xì)怏w，PLC發(fā)出關(guān)斷信號，電磁閥就會關(guān)閉。報(bào)警系統(tǒng)采用聲光報(bào)警模式，系統(tǒng)在二氧化碳濃度超出系統(tǒng)所設(shè)定的上限或者下限時(shí)，將會觸發(fā)報(bào)警電路，提醒工作人員注意。系統(tǒng)本身除有自動(dòng)控制二氧化碳濃度功能外，也可手工利用電腦來發(fā)出指令，命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出二氧化碳，實(shí)現(xiàn)了雙向控制。系統(tǒng)還可以集成其他溫室環(huán)境因子的模塊，如溫度、濕度和光照的控制等，都可以以該系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行整合，從而實(shí)現(xiàn)溫室大棚的多環(huán)境因子共同監(jiān)控。

檢測系統(tǒng)的框架圖

3 硬件設(shè)計(jì)

溫室大棚內(nèi)二氧化碳濃度自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路由西門子S7-200系列的224型PLC加上EM231模擬量輸入模塊、二氧化碳濃度檢測電路、光強(qiáng)檢測電路、二氧化碳執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路、報(bào)警電路、顯示電路和電腦構(gòu)成。二氧化碳濃度傳感器采用TGS4160，這種二氧化碳傳感器除了具有體積小、壽命長、選擇性和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)外，還具有耐高濕低溫的特性。其檢測模塊使用費(fèi)加羅（FIGARO）公司提供的AM-4二氧化碳傳感器模塊，得到的模擬信號通過模擬接口傳入PLC變?yōu)閿?shù)字信號。電腦的作用是使用MCGS組態(tài)軟件來對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，使得用戶在電腦旁就可以對大棚的整個(gè)狀況實(shí)行監(jiān)控和控制。

4 軟件設(shè)計(jì)

智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括上位機(jī)監(jiān)控軟件和下位機(jī)系統(tǒng)軟件。上位機(jī)監(jiān)控軟件的搭建采用組態(tài)軟件MCGS6.2，下位機(jī)系統(tǒng)軟件則采用西門子公司的STEP7Micro/WIN32編程軟件來實(shí)現(xiàn)， 通過上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信連接， 可以滿足用戶對溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢和監(jiān)測。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， 選用昆侖通態(tài)組態(tài)軟件MCGS6.2實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)上位機(jī)軟件的搭建，根據(jù)控制系統(tǒng)的要求， 該系統(tǒng)主要包括溫室控制工程主界面、溫室參數(shù)實(shí)時(shí)曲線、溫室參數(shù)歷史曲線、數(shù)據(jù)瀏覽等主要用戶界面。溫室控制工程界面給出控制系統(tǒng)的總體設(shè)備布置圖， 并實(shí)時(shí)顯示一些重要參數(shù)， 可以對現(xiàn)場參數(shù)根據(jù)控制要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足作物生長的需要。溫室參數(shù)實(shí)時(shí)曲線和溫室參數(shù)歷史曲線分別以曲線的形式顯示溫室環(huán)境參數(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行情況， 操作人員可以在曲線上獲取所要查詢的參數(shù)信息。數(shù)據(jù)瀏覽是以數(shù)字的形式給出溫室環(huán)境參數(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況。在設(shè)計(jì)過程中首先在組態(tài)環(huán)境下建立工程， 然后在用戶窗口中制作工程畫面， 在設(shè)備工具箱中選擇所用硬件設(shè)備，按照溫室內(nèi)設(shè)備的相應(yīng)位置進(jìn)行放置并進(jìn)行連接。在搭建完成工程畫面后還要進(jìn)行數(shù)據(jù)對象的定義和動(dòng)畫連接， 把相應(yīng)的靜態(tài)圖片和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立連接， 實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果。曲線的顯示由實(shí)時(shí)曲線控件和歷史曲線構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)， 最后進(jìn)行設(shè)備的連接和通訊， 經(jīng)調(diào)試后投入運(yùn)行。

5 結(jié)論

溫室大棚環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是我國現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)的推廣產(chǎn)品，二氧化碳濃度是作為溫室大棚環(huán)境中最重要的的因素之一。所以，溫室大棚二氧化碳濃度自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)，有著舉足輕重的作用。而且，本設(shè)計(jì)可以作為其他環(huán)境因素監(jiān)控的基礎(chǔ)，可以在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)，形成功能更加完善的產(chǎn)品，可以推進(jìn)我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的步伐。

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