提高森林生态系统稳定性的对策
摘要：森林生态系统的稳定性是其持续发挥多项功能的核心，整体动态稳定的森林生态系统能够在生物和非生物因素等作用下保
持其抵御不利环境影响并进行自我修复的能力，以实现森林可持续经营，促进林业可持续发展，满足现代和将来人类对于森林多种功能的需要。
关键词：森林生态系统稳定性对策途径
前言：在2008年1月，南方省区遭受百年不遇的凝冻灾害，据统计贵州省森林资源受灾1635万亩，林木受灾蓄积4018万立方米，森林覆盖率下降0.81%，直接经济损失56.5亿元。突发的灾害显示贵州森林生态系统整体稳定性较弱，保障社会经济可持续协调发展的能力面临严峻考验。反思森林培育、森林经营利用中存在的主要问题，探索改善森林质量性状，完备森林结构和功能，提高森林生态系统稳定性的主要途径，是贵州现代林业建设的重中之重。
一、2008年凝冻灾害对贵州森林生态系统的危害分析
贵州省2008年凝冻灾害森林资源损失调查中，根据林木受损株数或蓄积比例将受灾程度等级划分为轻（10%≤受损比例间伐>低效林改造>管护>封育，充分说明抚育、间伐、低效林改造等人为扰动强度大的森林经营措施如果不能做到科学合理，反而容易使森林生态系统的稳定性下降。
（四）采脂林分的受灾特点分析
松脂采割是对马尾松、华山松植株干扰最剧烈的一种利用手段，
生态系统的稳定性 学习目标： 1、阐明生态系统的自我调节能力。 2、举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。 3、简述提高生态系统稳定性的措施。 学法指导： 重难点：抵抗力稳定性、恢复力稳定性二者区别和联系及其与生态系统营养结构的关系 学习过程： 一、基础知识梳理（课前独立完成） 1、生态系统的稳定性 概念：生态系统所具有的或自身和相对稳定的能力叫生态系统的稳定性。 原因：生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有。 2、生态系统的自我调节能力 实例 ①河流：河流受到轻微污染时，可通过、和很快消除污 染，河流中生物种类与数量受到严重影响。 ②森林：当害虫数量增加时，食虫鸟由于食物丰富，，这样害虫 种群数量就会受到抑制。 生态系统自我调节能力的基础：。 调节限度：生态系统自我调节能力是的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力，生态系统难以恢复。 3、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 抵抗力稳定性：生态系统的能力。一般来说，生态系统中的越多，越复杂，其自我调节能力就越，抵抗力稳定性就越。 恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到的能力。生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其与是不一样的。 4、提高生态系统的稳定性 一方面要控制对生态系统的程度，对生态系统的利用应该，不应超过其； 另一方面，对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的，保证生态系统内部结构与功能的协调。 二、师生互动（小组讨论） 归纳总结抵抗力稳定性、恢复力稳定性二者之间及与生态系统营养结构的关系如何？
1．森林遭到持续干旱，树木往往扩展根系的分布空间，保证获得足够水分，维持生态系统的正常功能。这反映了森林生态系统（） A．恢复力稳定性较强B．抵抗力稳定性较强 C．恢复力稳定性较弱D．抵抗力稳定性较弱 2．某池塘生态系统的结构和功能由于污染物的排放遭到破坏，停止排放污染物后，逐步恢复原状，这是由于该生态系统具有（） A．抵抗力稳定性B．恢复力稳定性C．抗污染能力D．抗干扰能力 3．可以说明生态系统具有自动调节能力的简化实例是（） A．食草动物数量增加，导致植物数量减少，从而引起食草动物数量增长受到抑制B．豆科植物供给根瘤菌有机养料，并从根瘤菌获得含氮养料 C．山区植被遭到破坏后造成水土流失 D．废弃耕地上杂草丛生 4．某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物(水蚤)大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是（） A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈 B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈 C．早期、后期均属于负反馈 D．早期、后期均不属于负反馈 5．生态系统自我调节能力越大，则（） ①生态系统成分越复杂②生态系统的成分越简单③营养结构越复杂 ④营养结构越简单⑤恢复力稳定性越差⑥恢复力稳定性越强 A．①③⑤B．②④⑥C．①③⑥D．②④⑤ 6．生态系统的营养结构越复杂，其自动调节能力就越大的原因不包括（）A．处于同一营养级的生物种类繁多 B．能量可通过其他食物链传递到顶级 C．某一营养级一些生物消失，可由该营养级的其他生物代替 D．能量流经各营养级时是逐级递减的
系统稳定性意义以及稳定性的几种定义 一、引言： 研究系统的稳定性之前，我们首先要对系统的概念有初步的认识。 在数字信号处理的理论中，人们把能加工、变换数字信号的实体称作系统。由于处理数字信号的系统是在指定的时刻或时序对信号进行加工运算，所以这种系统被看作是离散时间的，也可以用基于时间的语言、表格、公式、波形等四种方法来描述。从抽象的意义来说，系统和信号都可以看作是序列。但是，系统是加工信号的机构，这点与信号是不同的。人们研究系统还要设计系统，利用系统加工信号、服务人类，系统还需要其它方法进一步描述。描述系统的方法还有符号、单位脉冲响应、差分方程和图形。 电路系统的稳定性是电路系统的一个重要问题，稳定是控制系统提出的基本要求，也保证电路工作的基本条件；不稳定系统不具备调节能力，也不能正常工作，稳定性是系统自身性之一，系统是否稳定与激励信号的情况无关。对于线性系统来说可以用几点分布来判断，也可以用劳斯稳定性判据分析。对于非线性系统的分析则比较复杂，劳斯稳定性判据和奈奎斯特稳定性判据受到一定的局限性。 二、稳定性定义： 1、是指系统受到扰动作用偏离平衡状态后，当扰动消失，系统经过自身调节能否以一定的准确度恢复到原平衡状态的性能。若当扰动消失后，系统能逐渐恢复到原来的平衡状态，则称系统是稳定的，否则称系统为不稳定。 稳定性又分为绝对稳定性和相对稳定性。 绝对稳定性。如果控制系统没有受到任何扰动，同时也没有输入信号的作用，系统的输出量保持在某一状态上，则控制系统处于平衡状态。 （1）如果线性系统在初始条件的作用下，其输出量最终返回它的平衡状态，那么这种系统是稳定的。 （2）如果线性系统的输出量呈现持续不断的等幅振荡过程，则称其为临界稳定。（临界稳定状态按李雅普洛夫的定义属于稳定的状态，但由于系统参数变化等原因，实际上等幅振荡不能维持，系统总会由于某些因素导致不稳定。因此从工程应用的角度来看，临界稳定属于不稳定系统，或称工程意义上的不稳定。） （3）如果系统在初始条件作用下，其输出量无限制地偏离其平衡状态，这称系统是不稳定的。 实际上，物理系统的输出量只能增大到一定范围，此后或者受到机械制动装置的限制，或者系统遭到破坏，也可以当输出量超过一定数值后，系统变成非线性的，从而使线性微分方程不再适用。因此，绝对稳定性是系统能够正常工作的前提。
1生活型：生活型是指植物长期在一定环境综合影响下所呈现的适应形态特征。或者，生活型是指植物地上部分的高度与其多年生组织之间的关系。 2最小面积：能够包含群落绝大多数物种的群落的最小面积称为最小面积。 3种群：在一定的空间内，能够相互杂交、具有一定结构和一定遗传特性的同种生物个体的总和称为种群。 4生物群落：在特定的空间和特定的生境下，若干生物种群有规律的组合，它们之间以及它们与环境之间彼此影响，相互作用，具有一定的形态结构和营养结构，执行一定的功能。 5生物地球化学循环：生物所需的养分元素从生态系统的非生物部分流入生物部分，并在不同营养级间进行传递，然后又回到非生物部分，养分元素在生态系统中的这种传递过程称为生物地球化学循环。 6耐性定律：由谢尔福德于1913年提出：生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间为生物对这种生态因子的耐受范围，其中包括最适生存区。 7叶面积指数：一定土地面积上所有植物叶表面积与所占土地面积的比率 8环境因子：环境中所有可分解的组成要素 9食物链：能量或食物依存关系具有高度的次序性，每一生物获取能量均有特定的来源。 这种能量转换连续依赖的次序称为食物链或营养链。由于生物之间取食与被取食的关系而形成的链锁状结构。 10 顶级群落：一个群落演替达到稳定成熟的群落叫顶级群落。 11生物量：任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总量。 12 环境容纳量：对于一个种群来说，设想有一个环境条件所允许的最大种群值以k表示， 当种群达到k值时，将不再增长，此时k值为环境容纳量。 13生态入侵：指由于人类有意识或无意识把某种生物带入适宜栖息和繁衍地区，种群不断扩大，分布区逐步稳步的扩展，这个现象叫生态入侵。 14 原生演替：开始于原生裸地或原生芜原上的群落演替。 15 生态幅：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，耐受性上限和下限之间的范围称为生态幅或生态价。 16 建群种：群落中存在于主要层次中的优势种。 17生态因子：环境要素中对生物起作用的因子叫生态因子。 19 种间竞争：两种或两种以上的生物共同利用同一资源而产生的相互排斥的现象。 二、简答题 1.举例说明生态因子间的补偿作用和不可替代性？ 答：生态因子的补偿作用是指，当一种生态因子的数量不足时，可以通过另一因子的加强而得到补偿。如植物进行光合作用时，增加CO2的浓度可在一定程度上缓解光照的不足；不可替代性是指一个因子的缺失不能完全由另一因子来替代。如光合作用中，CO2浓度的增加并不能完全替代光照的作用。 2.简述生物多样性的含义及其保护生物多样性的意义？
实验一--控制系统的稳定性分析
实验一控制系统的稳定性分 班级：光伏2班 姓名：王永强 学号：1200309067
实验一控制系统的稳定性分析 一、实验目的 1、研究高阶系统的稳定性，验证稳定判据的正确性； 2、了解系统增益变化对系统稳定性的影响；
3、观察系统结构和稳态误差之间的关系。 二、实验任务 1、稳定性分析 欲判断系统的稳定性，只要求出系统的闭环极点即可，而系统的闭环极点就是闭环传递函数的分母多项式的根，可以利用MATLAB中的tf2zp函数求出系统的零极点，或者利用root函数求分母多项式的根来确定系统的闭环极点，从而判断系统的稳定性。 （1）已知单位负反馈控制系统的开环传递 函数为 0.2( 2.5) () (0.5)(0.7)(3) s G s s s s s + = +++，用MATLAB编写 程序来判断闭环系统的稳定性，并绘制闭环系统的零极点图。 在MATLAB命令窗口写入程序代码如下：z=-2.5 p=[0,-0.5,-0.7,-3] k=1 Go=zpk(z,p,k)
Gc=feedback(Go,1) Gctf=tf(Gc) dc=Gctf.den dens=ploy2str(dc{1},'s') 运行结果如下： Gctf = s + 2.5 --------------------------------------- s^4 + 4.2 s^3 + 3.95 s^2 + 2.05 s + 2.5 Continuous-time transfer function. dens是系统的特征多项式，接着输入如下MATLAB程序代码： den=[1,4.2,3.95,1.25,0.5] p=roots(den)
浅谈森林生态系统及其各方面的研究 摘要：森林是人类亲密的伙伴，是我们赖以存在和发展的重要资源。拓为我们提供木材，能源，固定空气中的二氧化碳，为人类提供赖以生存的氧气，同时为人类遮风挡雨，美化自然环境，固定水土，减少荒漠的迁移和泥石流的发生。森林生态系统是一个复杂的系统，具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等。我国对其各方面的研究一直没有停步，通过对生态系统研究的加深，相信我们会更好的保护森林，并让其更好的发挥功能。 关键词：森林生态系统森林生态经营森林生态系统管理森林生态系统服务功能 一森林生态系统及其相关概念 森林生态系统是以乔木为主体的生物群落（包括植物、动物和微生物）及其非生物环境（光、热、水、气、土壤等）综合组成的生态系统。具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，是生物与环境、生物与生物之间进行物质交换、能量流动的自然生态科学。 地球上森林生态系统的主要类型有四种，即热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林和北方针叶林。是陆地上生物总量最高的生态系统，对陆地生态环境有决定性的影响。 生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨系统。森林生态系统具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。认识和揭示复杂的森林生态系统的自组织、稳定性、动态演替与演化、生物多样性的发生与维持机制、多功能协调机制以及森林生态系统的经营管理与调控，需要以对生态过程、机制及其与格局的关系的深入研究为基础，生态系统的格局和过程一直是研究的重点，是了解森林生态系统这一复杂的巨系统的根本，不仅需要长期的实验生态学方法，更需要借助复杂性科学的理论与方法。 森林生态系统的组成与结构的多样性及其变化，涉及从个体、种群、群落、生态系统、景观、区域等不同的时空尺度，其中交织着相当复杂的生态学过程。在不同的时间和空间尺度上的格局与过程不同，即在单一尺度上的观测结果只能反映该观测尺度上的格局与过程，定义具体的生态系统应该依赖于时空尺度及相对应的过程速率，在一个尺度上得到的结果，应用于另一个尺度上时，往往是不合适的。森林资源与环境的保护、管理与可持续经营问题主要发生在大、中尺度上，因此必须遵循格局－过程－尺度的理论模式，将以往比较熟知的小尺度格局与过程与所要研究的中、大尺度
《森林生态学》习题 及答案
1生活型：生活型是指植物长期在一定环境综合影响下所呈现的适应形态特征。或者，生活型是指植物地上部分的高度与其多年生组织之间的关系。 2最小面积：能够包含群落绝大多数物种的群落的最小面积称为最小面积。3种群：在一定的空间内，能够相互杂交、具有一定结构和一定遗传特性的同种生物个体的总和称为种群。 4生物群落：在特定的空间和特定的生境下，若干生物种群有规律的组合，它们之间以及它们与环境之间彼此影响，相互作用，具有一定的形态结构和营养结构，执行一定的功能。 5生物地球化学循环：生物所需的养分元素从生态系统的非生物部分流入生物部分，并在不同营养级间进行传递，然后又回到非生物部分，养分元素在生态系统中的这种传递过程称为生物地球化学循环。 6耐性定律：由谢尔福德于1913年提出：生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间为生物对这种生态因子的耐受范围，其中包括最适生存区。 7叶面积指数：一定土地面积上所有植物叶表面积与所占土地面积的比率 8环境因子：环境中所有可分解的组成要素 9食物链：能量或食物依存关系具有高度的次序性，每一生物获取能量均有特定的来源。这种能量转换连续依赖的次序称为食物链或营养链。由于生物之间取食与被取食的关系而形成的链锁状结构。 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
10 顶级群落：一个群落演替达到稳定成熟的群落叫顶级群落。 11生物量：任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总量。 12 环境容纳量：对于一个种群来说，设想有一个环境条件所允许的最大种群值以k表示，当种群达到k值时，将不再增长，此时k值为环境容纳量。13生态入侵：指由于人类有意识或无意识把某种生物带入适宜栖息和繁衍地区，种群不断扩大，分布区逐步稳步的扩展，这个现象叫生态入侵。 14 原生演替：开始于原生裸地或原生芜原上的群落演替。 15 生态幅：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，耐受性上限和下限之间的范围称为生态幅或生态价。 16 建群种：群落中存在于主要层次中的优势种。 17生态因子：环境要素中对生物起作用的因子叫生态因子。 19 种间竞争：两种或两种以上的生物共同利用同一资源而产生的相互排斥的现象。 二、简答题 1.举例说明生态因子间的补偿作用和不可替代性？ 答：生态因子的补偿作用是指，当一种生态因子的数量不足时，可以通过另一因子的加强而得到补偿。如植物进行光合作用时，增加CO2的浓度可在一定程度上缓解光照的不足；不可替代性是指一个因子的缺失不能完全由仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢3
精品 实验题目控制系统的稳定性分析 一、实验目的 1．观察系统的不稳定现象。 2．研究系统开环增益和时间常数对稳定性的影响。 二、实验仪器 1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台 三、系统模拟电路图 系统模拟电路图如图3-1 图3-1 系统模拟电路图R3=0～500K； C=1μf或C=0.1μf两种情况。 四、实验报告 1．根据所示模拟电路图，求出系统的传递函数表达式。 G(S)= K=R3/100K,T=CuF/10 2．绘制EWB图和Simulink仿真图。
精品 3．根据表中数据绘制响应曲线。 4．计算系统的临界放大系数，确定此时R3的值，并记录响应曲线。 系统响应曲线 实验曲线Matlab （或EWB）仿真 R3=100K = C=1UF 临界 稳定 （理论值 R3= 200K） C=1UF
精品 临界 稳定 （实测值 R3= 220K） C=1UF R3 =100K C= 0.1UF
精品 临界 稳定 （理论 值R3= 1100 K） C=0.1UF 临界稳定 （实测值 R3= 1110K ） C= 0.1UF
精品 实验和仿真结果 1．根据表格中所给数据分别进行实验箱、EWB或Simulink实验，并进行实验曲线对比，分析实验箱的实验曲线与仿真曲线差异的原因。 对比： 实验曲线中R3取实验值时更接近等幅振荡，而MATLAB仿真时R3取理论值更接近等幅振荡。 原因： MATLAB仿真没有误差，而实验时存在误差。 2．通过实验箱测定系统临界稳定增益，并与理论值及其仿真结果进行比较（1）当C=1uf，R3=200K(理论值)时，临界稳态增益K=2， 当C=1uf，R3=220K(实验值)时，临界稳态增益K=2.2，与理论值相近（2）当C=0.1uf，R3=1100K(理论值)时，临界稳态增益K=11 当C=0.1uf，R3=1110K(实验值)时，临界稳态增益K=11.1，与理论值相近 四、实验总结与思考 1．实验中出现的问题及解决办法 问题：系统传递函数曲线出现截止失真。 解决方法：调节R3。 2．本次实验的不足与改进 遇到问题时，没有冷静分析。考虑问题不够全面，只想到是实验箱线路的问题，而只是分模块连接电路。 改进：在实验老师的指导下，我们发现是R3的取值出现了问题，并及时解决，后续问题能够做到举一反三。 3．本次实验的体会 遇到问题时应该冷静下来，全面地分析问题。遇到无法独立解决的问题，要及时请教老师，
3.8 控制系统的稳定性 3.8 控制系统的稳定性 稳定性是控制系统最重要的特性之一。它表示了控制系统承受各种扰动，保持其预定工作状态的能力。不稳定的系统是无用的系统，只有稳定的系统才有可能获得实际应用。我们前几节讨论的控制系统动态特性，稳态特性分析计算方法，都是以系统稳定为前提的。 3.8.1 稳定性的定义 图3.26（a）是一个单摆的例子。在静止状态下，小球处于A位置。若用外力使小球偏离A而到达A’，就产生了位置偏差。考察外力去除后小球的运动，我们会发现，小球从初始偏差位置A'，经过若干次摆动后，最终回到A点，恢复到静止状态。图3.26（b）是处于山顶的一个足球。足球在静止状态下处于B位置。如果我们用外力使足球偏离B位置，根据常识我们都知道，足球不可能再自动回到B位置。对于单摆，我们说A位置是小球的稳定位置，而对于足球来说，B则是不稳定的位置。 图 3.26 稳定位置和不稳定位置 （a）稳定位置；(b)不稳定位置 处于某平衡工作点的控制系统在扰动作用下会偏离其平衡状态，产生初始偏差。稳定性是指扰动消失后，控制系统由初始偏差回复到原平衡状态的性能。若能恢复到原平衡状态，我们说系统是稳定的。若偏离平衡状态的偏差越来越大，系统就是不稳定的。 在控制理论中，普遍采用了李雅普诺夫（Liapunov）提出的稳定性定义，内容如下： 设描述系统的状态方程为 (3.131)
式中x(t)为n维状态向量，f(x(t),t)是n维向量，它是各状态变量和时间t的函数。如果系统的某一状态,对所有时间t，都满足 (3.132) 则称为系统的平衡状态。是n维向量。当扰动使系统的平衡状态受到破坏时，系统就会偏离平衡状态，在时，产生初始状态=x。在时，如果对于任一实数，都存在另一实数，使得下列不等式成立 (3.133) (3.134) 则称系统的平衡状态为稳定的。 式中称为欧几里德范数，定义为： (3.135) 矢量的范数是n维空间长度概念的一般表示方法。 这个定义说明，在系统状态偏离平衡状态，产生初始状态以后，即以后，系统的状态将会随时间变化。对于给定的无论多么小的的球域S()，总存在另一个的球域，只要初始状态不超出球域，则系统的状态 的运动轨迹在后始终在球域S()内，系统称为稳定系统。 当t无限增长，如果满足： (3.136) 即系统状态最终回到了原来的平衡状态，我们称这样的系统是渐近稳定的。对于任意给定的正数，如果不存在另一个正数，即在球域内的初始状态，在后，的轨迹最终超越了球域S()，我们称这种系统是不稳定的。 图3.27是二阶系统关于李雅普诺夫稳定性定义的几何说明。
劳斯判据 即Routh-Hurwitz判据 一、系统稳定的必要条件 判据是判别系统特征根分布的一个代数判据。 要使系统稳定，即系统全部特征根均具有负实部，就必须满足以下两个条件： 1）特征方程的各项系数都不等于零。 2）特征方程的各项系数的符号都相同。 此即系统稳定的必要条件。 按习惯，一般取最高阶次项的系数为正，上述两个条件可以归结为一个必要条件，即系统特征方程的各项系数全大于零，且不能为零。 二、系统稳定的充要条件 系统稳定的充要条件是表的第一列元素全部大于零，且不能等于零。 运用判据还可以判定一个不稳定系统所包含的具有正实部的特征根的个数为表第一列元素中符号改变的次数。 运用判据的关键在于建立表。建立表的方法请参阅相关的例题或教材。运用判据判定系统的稳定性，需要知道系统闭环传递函数或系统的特征方程。 在应用判据还应注意以下两种特殊的情况： 1．如果在表中任意一行的第一个元素为0，而其后各元不全为0，则在计算下一行的第一个元时，该元将趋于无穷大。于是表的计算无法继续。为了克服这一困难，可以用一个很小的正数代替第一列等于0的元素，然后计算表的其余各元。若上下各元符号不变，切第一列元素符号均为正，则系统特征根中存在共轭的虚根。此时，系统为临界稳定系统。 2．如果在表中任意一行的所有元素均为0，表的计算无法继续。此时，可以利用该行的上一行的元构成一个辅助多项式，并用多项式方程的导数的系数组成表的下一行。这样，表中的其余各元就可以计算下去。出现上述情况，一般是由于系统的特征根中，或存在两个符号相反的实根（系统自由响应发散，系统不稳
定），或存在一对共轭复根（系统自由响应发散，系统不稳定），或存在一对共轭的纯虚根（即系统自由响应会维持某一频率的等幅振荡，此时，系统临界稳定），或是以上几种根的组合等。这些特殊的使系统不稳定或临界稳定的特征根可以通过求解辅助多项式方程得到。 三、相对稳定性的检验 对于稳定的系统，运用判据还可以检验系统的相对稳定性，采用以下方法： 1）将s平面的虚轴向左移动某个数值，即令s=z-（（（为正实数），代入系统特征方程，则得到关于z的特征方程。 2）利用判据对新的特征方程进行稳定性判别。如新系统稳定，则说明原系统特征方程所有的根均在新虚轴之左边，（越大，系统相对稳定性越好。
森林生态系统 森林生态系统是森林群落与其环境在功能流的作用下形成一定结构、功能和自调控的自然综合体，是陆地生态系统中面积最多、最重要的自然生态系统。与其他陆地生态系统相比，是生物种类最多、结构最复杂、能量转换和物质循环比较旺盛、生物生产力和现存量最大、稳定性程度较高和生态效益最强的生态系统。它具有抗御风沙、涵养水源、保持水土、调节气候、净化环境和保护周围其他生态系统等作用。因此，在维持自然界的生态平衡，改善人类生存环境方面，森林生态系统的作用是应予以首先考虑的重要因素。 主要实例类型和特点：热带雨林生态系统，常绿阔叶林生态系统，落叶阔叶林生态系统及寒温带针叶林生态系统等。其中： 热带雨林生态系统：主要分布在赤道两侧纬度20°范围内，这些地区年平均温度约23—28℃，年降水量一般超过2000毫米；终年高温多雨，土壤多砖红壤。丰富的热量和季节分配均匀而又充足的水分为生物的生存提供了优越条件。世界热带雨林分为三大群系类型：即印度马来雨林群系；非洲雨林群系；美洲雨林群系。我国的热带雨林主要分布在台湾省南部、海南岛、云南南部河口和西双版纳地区。此外，在西藏自治区墨脱县境内也有热带雨林的分布，这是世界热带雨林分布的最北边界。 其特点主要有：①种类组成特别丰富；②群落结构复杂，树冠不齐，分层不明显；③藤本植物及附生植物极丰富；④常具板状根和支柱根；⑤茎花现象很常见；⑥寄生植物很普遍；⑦热带雨林的植物终年生长发育；⑧动物种类极其丰富等。 常绿阔叶林生态系统：常绿阔叶林发育在湿润的亚热带气候地带。南北美洲、非洲、大洋洲均有分布，但分布的面积都不大。在亚洲除朝鲜、日本有少量分布外，以我国分布的面积最大，分为四个植被亚型，即典型常绿阔叶林（栲类林、青冈林、石栎林、润楠林、木荷林）、季风典型常绿阔叶林（栲-厚壳桂林、栲-木荷林）、山地常绿阔叶苔藓林（栲类苔藓林、青冈苔藓林）和山顶苔藓矮曲林（杜鹃矮曲林、吊钟花矮曲林）。 落叶阔叶林生态系统：由夏季长叶冬季落叶的乔木组成的森林称为夏绿阔叶林或落叶阔叶林。它是在温带海洋性气候条件下形成的地带性植被。主要分布在西欧，并向东伸延到前苏联欧洲部分的东部。在我国主要分布在东北和华北地区。此外，日本北部、朝鲜、北美洲的东部和南美洲的一些地区也有分布。其季相变
农业生态经济学论文 森林生态系统对涵养水土和农业经济发展的关系 姓名：王峥 学院：农学与生物科技学院 年级：2010级 专业班级：农村区域发展一班 学号：222010326032008 任课教师：杨瑞吉
森林生态系统对涵养水土和农业生产的关系 王峥 农学与生物科技学院 2010级 区域发展一班 学号：222010326032008 摘要： 森林生态系统因为其分布广的泛性，种质资源的丰富性，内部资源的可更新性而拥有不 可替代的重要价值。它可以涵养水土，保持物种多样性，防沙固沙，这对推动当地农业经济 的稳定向前发展具有极为重要的促进作用。同时森林也因为其本身的优良经济效益，对促进 当地的农业发展经济增收也是十分重要而有效的。 关键词：森林；农业；涵养水土；关系 前言： 森林是陆地上最大、最复杂的生态系统，在整个自然界中具有不可缺少和无法替代的总要作用，曾作为地球生命发展史上的一个里程碑以及动物和人类的摇篮而存在。森林生态系统对涵养水土，调节气候都有积极贡献，对它的保护对于人类的生存具有十分重要的意义，同时对全球森林生态系统的保护和合理开发利用也对人类农业的发展、稳定以及繁荣起至关重要的作用。 地球总面积为五千一百万平方千米，陆地面积为一千四百九十万平方千米，其中森林面积为四百八十五万平方千米，森林面积占地球总面积的9.5%，占陆地总面积的32.6%。据估算，陆地生态系统的生物量约为一千八百三十亿吨，其中森林生物量就达到了一千六百四十八亿吨，占整个陆地生态系统生物总量的90%左右，整个陆地生态系统每年提供的净生产量约为一百零七亿吨，森林同的干物质就占65%左右。可见，森林生态经济系统在制造有机物质，维持整个生物圈的生物多样行以及人类社会的繁衍和发展中具有极为重要的作用。
第16卷第3期重庆教育学院学报V ol.16N o.3 2003年5月Journal of Chongqing C ollege of Education May.2003 文章编号:1008-6390(2003)03-0059-04 退化森林生态系统 恢复与重建的基本理论及其应用 何正盛 (西南师范大学生命科学学院,重庆 400715) 摘 要:退化森林生态系统的恢复和重建工作需要接受科学理论的指导.本文论述了在恢 复与重建退化森林生态系统过程中应遵循的八条基本生态学和生态经济学原理,即生态演替 理论、地域性原理、生态位原理、生物多样性原理、物种共生原理、密度效应原理、限制因子理论 以及三效益相统一的原理,并举例说明了它们在实践中的应用. 关键词:退化森林生态系统;恢复与重建;原理;效益 中图分类号:X171.4文献标识码:A 近代以来,由于人口的持续增长、工业化和城市化的加速发展、人类对森林资源非持续地开发利用,导致了森林生态系统大面积消失和退化,并引发了日益严重的生态环境危机,已成为社会、经济可持续发展的严重障碍.保护和重建森林生态系统被看作是缓解环境危机,实现经济、社会、环境协调持续发展的根本措施.我国的森林生态系统退化现象十分严重,而且还在进一步加剧[1].保护我国现有的天然林生态系统以及恢复和重建我国退化森林生态系统,提高其生态服务功能,是改善我国生态环境状况的关键所在.退化生态系统的恢复和重建是一项复杂的系统生态工程,其目的在于建立具有人类和生态价值的新型持久生态系统[2].在进行退化森林生态系统恢复和重建工作时,我们需要把握和认识退化森林生态系统恢复与重建的基本理论,研究应遵循的基本原则.本文试论退化森林生态系统恢复与重建的生态学基本理论与生态经济学原理,并举例说明它们在实践工作中的应用,为我们的重建工作提供理论指导和实例借鉴. 1 生态演替理论 生态演替理论是退化生态系统恢复最重要的理论基础[3],生态演替按演替方向可分为顺向演替和逆向演替.生态系统的退化实质上是一个系统在超载干扰下逆向演替的动态过程[4],主要表现为生物多样性下降,生物生产力降低,系统结构和功能退化,稳定性下降以及生态效益降低.Clements F.E.的群落演替理论认为,生态演替是生物群落与环境相互作用导致生境变化的结果.生态系统的演替是渐进有序进行的,这就要求我们在进行退化森林生态系统恢复和重建过程中也要循序渐进,依据退化阶段,按照生态演替规律分步骤、分阶段地促进顺行演替,而不能急于求成,“拔苗助长”.例如,要恢复某一极端退化的裸荒地,首先应重在先锋植物的引入,在先锋植物改善土壤肥力条件并达到一定覆盖度以后,才可考虑草 收稿日期:2002-09-19 基金项目:重庆市科委攻关项目(2000-6505) 作者简介:何正盛(1975—),男,江西彭泽人,西南师范大学生命科学学院,硕士研究生,主要从事植物生态学和恢复生态学研究.
森林的生态服务功能 森林生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。主要包括森林在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面提供的生态服务功能。 一·森林是人类的资源宝库. 森林能够提供大量木材和其它林产品,还能生产有很多有经济价值的产品.当然现代森林的主要生产功能还是表现为它是―个巨大的原材料供应者.木材及木制品，在建筑,交通,采掘,轻纺,水利电力筹许多生产部门是不可缺少的物资.木材的化学加工产品及各种林副产品也是重要的原材料及出口物资. 中国有繁多的经济林木树种,林副产品极为丰富，还有大量的中草药材,多种稀有珍贵的野生动物.产品的丰富多彩,实在是举不胜举.这些产品从需要上讲,不仅在国内牵涉到各行各业,不可缺少;而且其中许多产品在国际市场上享有声誉,是国家重要的出口物资。森林中有极其丰富的物种资源,仅热带雨林中的物种就占地球上全部物种的50%.在我国的森林中,既有大量的食用植物,又有很多油料植物,还有丰富的药材资源。现代的森林仍然是地球上一个重要的能源生产者，由于世界上一些化石能源渐渐枯竭,森林作为一种可以再生的能源,正在引起越来越大的重视. 二·涵养水源 森林对降水的截留、吸收和贮存，将地表水转为地表径流或地下水的作用。主要功能表现在增加可利用水资源、净化水质和调节径流三个方面。森林是土壤的绿色保护伞.茂密的枝叶能够截留降雨,减弱水流对土壤的冲刷;林下的草本植物和枯枝落叶层,如同一层松软的海绵覆盖在土壤表面,既能吸水,又能固定土壤;庞大的根系纵横交错,对土壤有很强的粘附作用.另外,森林还能抵御风暴对土壤的侵蚀.我国的有关观测结果表明,有林地水土流失量比荒坡地小得多.森林能够蓄水保肥,消洪补枯.防止水土流失,涵养水源. 森林是巨型蓄水库.降雨落到树下的枯枝落叶和疏松多孔的林地土壤里,会被蓄积起来,就像水库蓄水一样.雨过天晴,大量的水分又通过树木的蒸腾作用,蒸发到大气中,使林区空气湿润,降水增加.森林对于减轻旱涝灾害起着非常重要的作用。 三·保育土壤 森林中活地被物和凋落物层层截留降水，降低水滴对表土的冲击和地表径流的侵蚀作用；同时林木根系固持土壤，防止土壤崩塌泻溜，减少土壤肥力损失以及改善土壤结构的功能。风蚀是土壤流失的一种灾害.风力可以吹失表土中的肥土和细粒,使土壤移动,转移.在风沙危害严重的地区,更是风起沙飞,往往埋没了农田和村庄.风对农作物的直接危害更为普遍. 四·净化大气环境 森林生态系统对大气污染物（如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘、重金属等）的吸收、过滤、阻
系统的相对稳定性分析 已知某系统的开环传递函数为200 153.0005.060023)()(+++= S S S H G S S ,试用Nyquistw 稳定判据判断闭环系统的稳定性，并用阶跃响应曲线验证。 （1）计算系统开环特征方程的根。 p=[0.0005 0.3 15 200]; roots(p) 程序运行结果 ans= 1.0e+002 * -5.4644 -0.2678 + 0.0385i -0.2678 - 0.0385i 即三个根均有负实部，都为稳定根。故开环特征方程的不稳定根的个数p=0。 (2)绘制系统的开环Nyquist 图，并用来判断闭环系统的稳定性。 n=600;d=[0.0005 0.3 15 200]; GH=tf(n,d); nyquist(GH) 程序运行后，绘制出系统的开环Nyquist 曲线如图1所示，由图1可以看出系统的Nyquist 曲线不包围（-1，j0)点。而p=0，根据Nyquist 稳定判据，其闭环系统是稳定的。这还可以用系统的阶跃响应曲线来验证。 图1系统的开环Nyquist 图
（3）用阶跃响应曲线来验证。 syms s GH sys; GH=600/(0.0005*s^3+0.3*s^2+15*s+200)； sys=factor(GH/(1+GH)) 程序运行结果 sys = 1200000/(s^3 + 600*s^2 + 30000*s + 1600000) 即1600000 300006001200000s 23+++=Φs s s ）（ 下面为使用matlab 绘制系统单位阶跃响应曲线的程序代码： n=1200000;d=[1 600 30000 1600000]; sys=tf(n,d); step(sys) 程序运行后，绘制系统单位阶跃响应曲线如图2所示。由图2可知，曲线略微超调后迅速衰减到响应终了值，对应的系统闭环不仅稳定，而且具有优良的性能指标，这就证明了Nyquist 稳定判据的正确性。 图2 系统的单位阶跃响应曲线
一、名次解释 1.生态趋同：不同种类的植物生长在相同的环境条件下，受主导因子的长期作 用，产生相同或相似的适应方式。 2.食物链：通过一系列取食和被食的关系而在生态系统中传递，各种生物按取 食和被食的关系而排列的链状结构。 3.生态入侵：指由于人类有意识或无意识把某种生物带入适宜栖息和繁衍地区， 种群不断扩大，分布区逐步稳步的扩展，这个现象叫生态入侵。 4.群丛：凡是层片结构相同各层片的优势种或共优种相同的植物群落。 5.生态需水：为维持植物正常生长发育所必需的体外环境而消耗的水。主要用 来调节大气温度和湿度。 4.森林生态系统一般由哪几部分组成，每一部分在生态系统中的功能作用如何？ 答：森林生态系统一般包括森林植物、动物、微生物及无机环境四部分（4分）。森林植物吸收太阳辐射进行光合作用，制造干物质及贮存能量；动物取食植物或其他动物,进行物质与能量的传递；微生物将有机物分解为无机物质，并将其归还到无机环境中，供再次利用（1.5分）；无机环境提供森林生态系统中各种生物所需的能量、物质（1.5分）。 6.简述旱生植物有哪些与干旱环境相适应的形态及生理特征？ 答：形态特征包括：根系发达；叶子变小或变厚；叶细胞小，细胞壁增厚；气孔变小，排列更紧密，深陷；叶面被毛；角质层加厚；栅栏组织发达，海绵组织不发达；细胞间隙变小.生理特征包括：含糖量高，淀粉与糖的比率降低；细胞液浓度大，渗透势低；原生质透性高；单位叶面积光合作用速率高；对萎蔫的抵抗力强；开花结实早；寿命长等 7.简述种群生态对策理论在森林经营中的指导作用？
答：生态对策是指在漫长的进化过程中，自然选择在物种进化策略上产生的不同选择，它是物种对生态环境的总的适应策略。对不同森林植物及动物种群的生态对策进行分析有利于我们在森林生产中采取合理及有效的经营措施（4分）。 在森林病虫害防治中，数量在短期内急剧增加的害虫往往是r对策种，它们的扩散能力强，容易造成极大的危害，控制该类害虫的有效手段是喷洒农药，或选择更为极端的r对策种实行生物防治；而K对策种增长率低，个体大，数量增加缓慢，造成损失一般较小，对于此类害虫可使用改变害虫稳定环境的方法（3分）。 对于林木来说，r对策种生长迅速，但生长速度下降快，宜用来培育短轮伐期的小径材，同时宜实行皆伐和全光更新；K对策种幼年阶段生长缓慢，但生长期长，个体大，适于相对稳定的条件，因此应采用长轮伐期，培育大径材，同时宜采用择伐和林下更新（3分）。 9.举例说明生态系统维持自身稳定平衡的机制？ 答：自然生态系统的发展过程总是趋向于内部保持一定的平衡关系，使系统内部各成分间处于相互协调稳定的状态，生态系统是通过负反馈机制来维持自身稳定平衡的（4分），所谓负反馈是指某一过程的结果反过来抑制这一过程的进行的现象（3分）。如，一般情况下，草原生态系统的生产力与草食动物的数量是相对平衡的，当由于某种原因导致草食动物数量增加后，这种平衡关系被打破；草食动物数量的增加必然导致草原生产力的下降，而这又反过来会导致草食动物数量的下降，草食动物数量下降则会促进草原生产力的恢复。最后，经过若干次调整，动物数量和草原生态系统的生产力重新达回到一种稳定平衡
第五章生态系统及其稳定性练习题（一） 姓名：________ 班别：______ 座号：______ 成绩：_______ 1、下列有关生态系统结构的叙述，不正确的是（） A．生产者都是自养生物，主要是绿色植物 B. 动物不一定是消费者，微生物不一定是分解者 C. 生态系统的结构指非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者 D. 生产者属于第一营养级，是生态系统的基石 2、在生态系统中，连接生物和无机环境的两个重要组成成分是（） A．生产者和非生物成分 B．消费者和有机物质 C．生产者和消费者 D．生产者和分解者 3、下列有关生态学观点的叙述，错误的是（） A．生态缸放置时要避免阳光直接照射 B．桑基鱼塘生态系统体现了物质循环和能量多级利用的原理 C．生态系统的信息传递只发生在生物之间，不发生在生物与无机环境之间 D．生态系统能量流动的特点是单向流动，逐级递减的 4、下列有关生态系统结构的叙述，正确的是（） A．每种生物在生态系统中只能处在一个营养级上 B．动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级 C．自养生物都是生产者，是生态系统的主要成分 D．细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类 5、金钱豹会用尿液划出自己的领域范围，以此来警告同类，金钱豹尿液所散发出的气味属于（） A．物理信息B．化学信息 C．行为信息D．营养信息 6、下列不属于生态系统功能过程描述的是（） A．生产者的遗体、残枝、败叶中的能量被分解者利用 B．蜜蜂发现蜜源时，就会通过“跳舞“动作“告诉“同伴去采蜜 C．在植物→鼠→蛇这条食物链中，鼠是初级消费者，第二营养级 D．根瘤菌将大气的氮气转化成为含氮的无机化合物被植物利用 7、如图表示某生态系统中生物成分之间的关系，下列有关叙述中，正确的是（）A．图示结构中所有成分可以组成生态系统 B．图中可能组成三条食物链 C．“鸟”属于生态系统的第三营养级、三级消费者 D．蚯蚓在生态系统中的功能与图中腐生微生物相同 8、下面关于生态系统的说法中，错误的是（） A．生态系统中必不可少的生物成分是生产者和分解者 B．生态系统中的有毒物质是沿着食物链不断积累的 C．生态系统具有很强的自动调节能力，即使遭到严重破坏，也能较快恢复 D．生态系统中能量传递的效率是10%～20%
一、引言： 研究系统的稳定性之前，我们首先要对系统的概念有初步的认识。 在数字信号处理的理论中，人们把能加工、变换数字信号的实体称作系统。由于处理数字信号的系统是在指定的时刻或时序对信号进行加工运算，所以这种系统被看作是离散时间的，也可以用基于时间的语言、表格、公式、波形等四种方法来描述。从抽象的意义来说，系统和信号都可以看作是序列。但是，系统是加工信号的机构，这点与信号是不同的。人们研究系统还要设计系统，利用系统加工信号、服务人类，系统还需要其它方法进一步描述。描述系统的方法还有符号、单位脉冲响应、差分方程和图形。 电路系统的稳定性是电路系统的一个重要问题，稳定是控制系统提出的基本要求，也保证电路工作的基本条件；不稳定系统不具备调节能力，也不能正常工作，稳定性是系统自身性之一，系统是否稳定与激励信号的情况无关。对于线性系统来说可以用几点分布来判断，也可以用劳斯稳定性判据分析。对于非线性系统的分析则比较复杂，劳斯稳定性判据和奈奎斯特稳定性判据受到一定的局限性。 二、稳定性定义： 1、是指系统受到扰动作用偏离平衡状态后，当扰动消失，系统经过自身调节能否以一定的准确度恢复到原平衡状态的性能。若当扰动消失后，系统能逐渐恢复到原来的平衡状态，则称系统是稳定的，否则称系统为不稳定。 稳定性又分为绝对稳定性和相对稳定性。 绝对稳定性。如果控制系统没有受到任何扰动，同时也没有输入信号的作用，系统的输出量保持在某一状态上，则控制系统处于平衡状态。 （1）如果线性系统在初始条件的作用下，其输出量最终返回它的平衡状态，那么这种系统是稳定的。 （2）如果线性系统的输出量呈现持续不断的等幅振荡过程，则称其为临界稳定。（临界稳定状态按李雅普洛夫的定义属于稳定的状态，但由于系统参数变化等原因，实际上等幅振荡不能维持，系统总会由于某些因素导致不稳定。因此从工程应用的角度来看，临界稳定属于不稳定系统，或称工程意义上的不稳定。） （3）如果系统在初始条件作用下，其输出量无限制地偏离其平衡状态，这称系统是不
概念编辑 森林生态系统（Forest Ecosystem）是以乔木为主体的生物群落（包括植物、动物和 热带雨林生态系统 微生物）及其非生物环境（光、热、水、气、土壤等）综合组成的生态系统。是生物与环境、生物与生物之间进行物质交换、能量流动的自然生态科学。 2内容编辑 森林生态系统分布在湿润或较湿润的地区，其主要特点是动物种类繁多，群落的结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于稳定的状态。 森林中的植物以乔木为主，也有少量灌木和草本植物。森林中还有种类繁多的动物。森林中的动物由于在树上容易找到丰富的食物和栖息产所，因而营树栖和攀缘生 常绿阔叶林生态系统 活的种类特别多，如犀鸟、避役、树蛙、松鼠、貂、蜂猴、眼镜猴和长臂猿等。 森林不仅能够为人类提供大量的木材和都中林副业产品，而且在维持生物圈的稳定、改善生态环境等方面起着重要的作用。例如，森林植物通过光合作用，每天都消耗大量的二氧化碳，释放出大量的氧，这对于维持大气中二氧化碳和氧含量的平衡具有重要意义。又如，在降雨时，乔木层、灌木层和草本植物层都能够截留一部分雨水，大大减缓雨水对地面的冲刷，最大限度地减少地表径流。枯枝落叶层就像一层厚厚的海绵，能够大量地吸收和贮存雨水。因此，森林在涵养水源、保持水土方面起着重要作用，有“绿色水库”之称。 3组成编辑 地球上森林生态系统的主要类型有四种，即热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林和北方针叶林。是陆地上生物总量最高的生态系统，对陆地生态环境有决定性的影响。 4格局过程编辑 生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨系统。森林生态系统具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。认识和揭示复杂的森林生态系统的自组织、稳定性、动态演