国家自然科学基金半导体学科2001年项目概况分析

简介并分析最近几年半导体学科基金项目申请和资助的发展趋势以及2001年半导体学科基金申请与资助概况，并附2001年半导体学科批准资助的面上及重点项目，供有关科技工作者参考。

白河林业局森林火险预报与林火蔓延模拟

本文收集白河林业局的林火历史纪录、二类清查数据、遥感影像以及数字高程模型等数据，利用空间信息技术与多种统计方法对森林火险预报和林火蔓延模拟进行了研究。该研究对于林火的预防及扑救可以提供理论指导和技术支持，对于实现林业的可持续发展具有重要意义。主要结论如下。 （1）白河林业局自1974到2001年28年中共发生火灾153次，高发年代为70年代末80年代初；主要火源为烧荒，约占全部火灾次数的37.25%；高发区为两江林场，占总次数的37%；高发月份为3-5月和9-11月。（2）利用二类清查数据、1987年及2000年的遥感影像、数字高程模型等数据，采用地理信息系统和遥感技术及主成分分析法得出白河林业局的可燃物、地形、人为活动以及综合所有因素的森林火险区划，得到了相应的高火险等级小班的分布。并利用相关分析方法进行检验，结果证明这种方法与实际林火发生数据相关系数达到92.46%，说明具有很高的可信度。（3）利用非参数的最近邻法和有参数的最近邻法分别对森林火险气象预报进行了分析，非参数的最近邻法的森林火险气象总体预报准确率为78.57%，无林火发生的预报准确率为80%，而林火发生的预报准确率为77.78%。应用有参数的最近邻法进行森林火险气象预报时，利用相关分析确定的权重进行预报的总体准确率为78.57%，无林火发生的预报准确率为60%，林火发生的预报准确率为88.89%。利用逻辑斯蒂回归确定权重的最近邻法进行预报得到的结果最好，尽管这种方法预报的未发生林火的预报准确率仅为60%，但总体预报正确率达到了85.71%，特别是林火发生预报的准确率达到了100%。（4）通过对林火在不同情况下蔓延模拟发现，无风、地形条件相同时的林火蔓延呈现圆形；无风、地形条件不同时的林火蔓延呈现出不规则的多边形；有风、地形条件不同时的林火蔓延呈现出不规则的多边形，但有一个主蔓延方向。

额济纳天然绿洲景观格局、动态、演化机制及其健康评价

额济纳天然绿洲位于我国西北干旱内流区黑河流域下游，近年来，随着黑河中、上游地区下泄地表径流量的减少，额济纳天然绿洲面临的生态环境问题日益突出。本文以额济纳天然绿洲景观为研究对象，以景观生态学及生态系统健康学原理为基础，综合运用35技术，基于研究区1987年、1994年和2001年的景观格局、动态变化特征及其演化机制的研究，发展并构建了额济纳天然绿洲景观健康评价指标体系及评价标准，对研究区景观健康问题进行了深入探讨与评价，从而为保护地区景观健康、维持区域生态安全提供科学依据。主要研究结果：①研究区景观属于典型的"基质一廊道一斑块"景观结构特征，景观破碎化程度较高，具有较低的景观多样性和较为粗糙的景观质地特征。②近巧年来研究区水域面积急剧萎缩、绿洲面积明显缩减、荒漠化程度较为严重；景观斑块形状复杂性及景观异质性程度下降，景观质地变得越发粗糙，景观多样性及景观稳定性降低。③上游入境水量的锐减是研究区景观发生退化的根本原因，绿洲人类活动强度的增加、绿洲关键区域的超载和过牧及蒸发度的升高、湿润系数的下降均加剧了研究区景观退化的程度。④基于35项景观变化、生物物理、生态环境及社会经济指标构建了研究区景观健康评价指标体系，运用模糊综合评判方法得出研究区景观健康指数LHI为0.1972，位于健康评价级别中"濒危的"级别偏下的位置。说明近十多年来研究区的景观健康状况较早时期相比趋于恶化，其发展态势表现出严重的不可持续性。

石羊河下游民勤绿洲景观变化与生态安全研究

民勤绿洲位于我国西北干旱区内陆河石羊河流域的下游。近些年来，随着该流域中、上游地区大量截留水资源，使进入民勤绿洲的地表水资源量逐年减少，导致绿洲生态环境不断恶化，生态安全面临着严重危机。本论文应用景观生态学原理与方法，综合运用3S技术，通过多时相遥感数据的对比分析，系统研究了民勤绿洲景观格局动态演变过程、形成原因及其与重要生态过程的相互作用，并在此基础上对绿洲生态安全的时空变化进行了综合评价。主要研究成果：1．景观格局影响生态过程，研究景观格局可以揭示生态过程变化的内在原因。因此，景观空间格局研究一直以来是景观生态学研究的核心与热点之一。应用景观空间格局分析软件FRAGSTATS对绿洲近14年的景观格局及其变化过程的定量研究表明，开荒与弃耕始终存在于景观的演变过程中，导致景观中林地、荒草地、耕地与沙地斑块类型的相互转化。开荒作用主要发生在1987-1998年间并导致林地与荒草地斑块转化成耕地斑块，绿洲耕地面积在此时期逐渐增加；弃耕作用主要发生在1998年至2001年间并导致耕地斑块逐渐转化成沙地斑块或荒草地斑块，耕地面积在此时期逐渐减少014年来，绿洲沙漠化过程逐年发展，主要表现为林地与荒草地斑块与耕地斑块逐渐转变成沙地斑块，导致沙地斑块面积（CA）逐渐增加，而斑块数量（NP）逐渐减少，使得沙地平均斑块大小（MPS）逐渐增大，沙地斑块呈现集中连片式的分布趋势。由于林草地斑块的逐渐减少以及耕地与沙地斑块的增加导致绿洲的多样性（SHOI）、均匀性（SHEI）与平行与并列指数（IJI）逐渐降低，而连通性（CONGTAG）逐渐增强，绿洲景观格局越来越强烈地受到沙地与耕地斑块类型的控制。绿洲景观的连通性上升的幅度（CONTAG）是坝区＞泉山区＞湖区。景观的多样性（SHDI）与均匀性（SHEI）下降的幅度是坝区＞泉山区＞湖区。坝区景观的衰退过程（沙地面积的增幅）与人类对该灌区的开发强度（耕地面积的增幅）与都强于泉山区与湖区。2．景观变化的主要驱动因素包括自然、社会与经济因素。绿洲景观格局的演变是以上因素综合作用的结果。干早区绿洲的形成机制决定了其发展与演变强烈地受到水资源的质与量的支配，水资源条件的变化是驱动该绿洲景观演变的主导因素。由于中、上游地区为满足经济发展的需要，大量截留地表水资源使进入下游民勤绿洲的地表水资源从50年代的年平均5.42亿m3锐减到2001年的0.73亿m3，致使绿洲地下水的补给量减少，而耕地面积的扩大导致地下水的超采量增加，引发土地干旱化与盐碱化，大量沙生植被枯萎、死亡，弃耕地增加。民勤绿洲用水模式进步缓慢、管理效率低下、人口的快速增长、农业技术推广速度缓慢以及土地使用制度等因素共同作用形成了推动景观变化的复杂人文机制。水资源的减少与人文机制共同作用驱动着绿洲景观的演变过程。3．指出绿洲景观的生态安全应包括景观的格局安全与过程安全两个方面。景观格局与生态过程密不可分，绿洲景观格局影响生态过程，生态过程“塑造”景观格局。利用ARCv正W的空间分析功能，从景观格局的空间邻接特征角度研究景观斑块类型受沙漠化威胁与盐碱化威胁的程度，并在此基础上分析生态安全。结果表明坝区耕地、林地、荒草地受沙漠化威胁程度高于其它两个灌区，湖区的耕地、林地、草地受盐碱化威胁的程度高于其它两个灌区。水对干旱区绿洲的重要性决定了水生态过程研究是绿洲生态安全研究的重要方面。利用ARCMAP的空间插值的地统计分析功能对绿洲的地下水埋深与地下水矿化度进行空间插值，得到地下水埋深与地下水矿化度的时空分布，结果表明：各时期绿洲地下水埋深为中心深，边缘浅，表明地下水降落漏斗的存在与不断加深。14年来地下水位的平均下降速率，坝区最快，泉山区次之，湖区最慢，三灌区分别为0.75m、0.7m与0.60m。绿洲北部地下水矿化度显著升高，14年来泉山区地下水矿化度上升为1.36倍，湖区南部地下水矿化度上升1.47倍，湖区北部地下水矿化度上升为1.43倍，地下水矿化度平均值达到5.6g/L，成为绿洲地下水矿化度最高地带，也是作物产量锐减的地带，因此地下水矿化度的上升导致作物安全生长潜在格局发生变化，作物安全生长区面积缩小，而中度以上不安全生长区面积扩大，造成了作物的减产与农业产业结构调整的空间缩小，难度加大。4．绿洲为水、土、植被、气候、社会经济与人类活动等众多方面所组成的、彼此相互联系的复杂的社会一经济一生态复合系统。因此绿洲的生态安全的综合评价涉及吸素众多，必须采用定量与定性相结合的方法进行科学地评价。采用目前较为成熟的环境综合评价方法一层次分析法AHP，并构建绿洲景观生态安全评价指标体系，对绿洲景观生态安全进行综合评价，结果表明：绿洲及各灌区生态安全水平逐年降低，目前生态安全值与1987年的相比，绿洲为68％，坝区73.7％，泉山区为63.6％，湖区为65.2％。三灌区中坝区的生态安全水平在各时期都是最高的，其次为泉山区，湖区最低。14年间生态安全下降幅度较大的为泉山区与湖区，坝区生态安全水平下降幅度较小。5．将绿洲生态环境恶化所导致的经济损失值量化，运用市场价值法与机会成本法对近14年来由于绿洲的环境恶化导致对社会经济发展所产生的不良后果从植被死亡、土地盐渍化导致作物减产、弃耕地出现导致的土地生产力的丧失与地下水位下降所导致的机井报废与提水成本增加四个方面进行经济效益损失估算，结果为经济损失值是湖区＞坝区＞泉山区，分别达到53786万元、44276.22万元、39247.36万元。坝区以林木死亡所造成的经济损失最大，湖区与泉山区以土地盐渍化所造成的经济损失最大。经济损失值占同期当地国民生产总值的百分比是湖区＞泉山区＞坝区，分别达到76.39％、55.04％、28.48％。可见绿洲的社会经济发展是以牺牲生态环境，降低生态安全水平为代价，这将严重制约绿洲今后的可持续发展。

Tree-ringbased drought reconstruction (a.d. 1855-2001) for the Qilian mountains；northwestern China

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1987年大兴安岭特大火灾后北坡森林景观生态恢复评价

通过空间直观景观模型(LAND IS)来探讨大兴安岭北坡1987年特大森林火灾后,在目前这种恢复方案下以及完全依靠天然更新下森林景观的长期动态,通过对比研究来评价目前所采取的恢复措施是否能够有效地恢复森林资源。研究结果表明:1987年大火后所采取的恢复措施可以在很大程度上增加针叶树种在该区所占的比例,而相应地降低阔叶树种的比重。由于在目前的恢复措施下,不仅大面积地种植针叶树种,同时也采伐了大量的成、过熟林,使落叶松和樟子松的蓄积量在开始阶段不仅没有增加,反而有大幅度的下降。但最终,所更新的幼苗逐渐成材,落叶松和樟子松的蓄积量逐渐超过天然更新下的。在演替前期,白桦的蓄积量在这2种模拟方案下相差不大;而在演替后期,白桦在天然更新方案下的蓄积量要高于在目前恢复措施下的蓄积量。另外,物种在不同的区域的变化动态又有较大的差异。在重度火烧区,由于人为种植大量的针叶树种,使它们所占的面积比例明显高于完全依靠天然更新下其在重度火烧区所占的比例;而阔叶树种则相反,在完全依靠天然更新方案下所占的面积百分比明显高于在目前恢复方案下的比例。而在未火烧和轻中度火烧区,由于火后人为采伐大量的落叶松和樟子松,使这2个树种在该区所占的比例在开始100多年里要低于完全依靠天然更新下的比例,随后逐渐高于天然更新下所占的比例,但相差不大;阔叶树种则正好相反。另外,目前恢复方案不仅极大地改变了主要物种在该区所占的比例,而且还明显的影响了它们的空间分布格局。

1987年大兴安岭特大火灾后不同管理措施对落叶松林的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了3种不同经营措施(假设1987年未发生特大火灾,完全依靠天然更新(M1);1987年特大火灾发生后依靠天然更新(M2)和火灾后采取目前森林经营措施(M3))下图强林业局落叶松及其成过熟林300年的动态变化.结果表明:林业局整体水平上,M1和M3方案下落叶松林面积占森林总面积的比例明显高于M2方案.M3方案下落叶松面积比例开始时低于M1方案,但由于大规模的人工更新,随后迅速增加,约100年后赶上M1方案.不同经营措施对落叶松面积百分比影响较大,并对其年龄结构有显著影响.M1方案下落叶松成过熟林面积比例明显高于M2方案;而在M3方案下,由于火后10年大规模的森林采伐,落叶松成过熟林的面积比例锐减,随后逐渐增加,但需要近100年才能达到并超过其他2种方案.此外,在火烧区和未火烧区,落叶松及其成过熟林在不同经营措施下的变化趋势存在明显差异.

1987年特大火灾后不同树种种植比例对大兴安岭森林景观的长期影响

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了1987年大兴安岭北坡图强林业局特大森林火灾后在目前种植强度下,不同落叶松和樟子松种植比例(100%落叶松(P1)、70%落叶松和30%樟子松(P2)、50%落叶松和50%樟子松(P3)、30%落叶松和70%樟子松(P4)、100%樟子松(P5))以及完全依靠天然更新(P0)条件下森林景观的长期动态变化.结果表明,在演替的前期、中期和后期,不同种植比例均对落叶松、樟子松和白桦有显著影响;落叶松所占的面积百分比随时间的推移均呈上升趋势,而樟子松则相反;在各种植预案下,落叶松和樟子松的面积百分比均高于天然更新预案的比例,随着落叶松种植比例的增加,落叶松的多度也相应增加;樟子松在该区所占的面积百分比也随其种植比例的增大而增加.白桦在天然更新预案下所占的面积百分比明显高于种植预案下所占的比例;而不同落叶松和樟子松种植比例也对白桦面积有较大影响,樟子松种植的比例越大,白桦所占的面积百分比越高,说明落叶松比樟子松有更强的竞争能力.但P2、P3和P4预案下,落叶松和樟子松的面积所占比例相差不大,但要高于完全种植落叶松(P1)或樟子松(P)所占的比例.

额济纳天然绿洲景观变化及其生态环境效应

基于研究区 1987年LandsatTM和 2001年LandsatETM+遥感影像资料, 综合运用遥感与GIS技术手段, 结合景观格局分析软件APACK, 就近 15年来额济纳天然绿洲景观格局变化进行了分析, 并进一步探讨了由此所引起的生态环境效应。研究结果表明: 1) 天然绿洲面积与水域面积急剧缩减, 绿洲荒漠化程度加剧; 2) 绿洲景观与荒漠景观过渡地带为各景观生态类型相互转化最为剧烈的区域; 3) 景观多样性与景观异质性程度减小, 景观稳定性降低; 4)景观变化所引起的生态环境效应包括地下水矿化度升高、水质下降, 植被退化与物种多样性降低, 沙尘暴危害加剧以及生态难民数量增加等。