DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 电子商务近年来迅速发展，2017中国电商年度报告显示，中国电商约占全球市场份额的40%；2016年，中国网购规模达7500亿美元。许多传统零售商如沃尔玛、乐购、苏宁等也建立网络直销渠道，形成双渠道零售商。此外，部分大型电子零售商如亚马逊、Warby Parker、京东等也建立自己的实体店，成为双渠道零售商。目前由零售商开辟网络直销渠道的双渠道供应链大量存在，而此类供应链管理的相关研究还比较少见。 已有文献对零售商双渠道供应链的研究主要关注渠道选择问题，如Hsiao和Chen [ 1 ] 探讨制造商和零售商引入网络渠道的原因和时间，并研究市场均衡问题。Wang [ 2 ] 等探讨由一个零售商和销售两种差异产品的制造商组成的供应链中制造商和零售商的双渠道选择和定价问题。King [ 3 ] 等研究电子商务对零售商双渠道策略选择的影响。Liu和Qian [ 4 ] 从品牌战略的角度，帮助零售商在网络和传统零售渠道中选择最佳的品牌战略和市场结构。Bernsteina和Zheng [ 5 ] 研究零售商之间的竞争、网络渠道的价格竞争，网络渠道对整个供应链的影响，并分析渠道结构的选择与均衡。不同于已有研究，本文在零售商开辟双渠道供应链的背景下，考虑不同市场权力下产品定价策略问题。 由于供应链企业规模大小及讨价还价能力的不同，导致供应链市场权力结构不同，从而使得供应链成员的最优策略也有所不同。目前对供应链市场权力的研究大多针对“一对一”和“多对一”供应链，如Shi等 [ 6 ] 针对由单个制造商和零售商组成的供应链，建立三种权力结构模型，研究权力结构对成员绩效的影响。Wu等 [ 7 ] 考虑一个由经销商和第三方物流服务提供商组成的供应链，研究不同权力结构对均衡解和契约设计的影响。Chen和Wang [ 8 ] 研究由手机制造商和电信运营商组成的智能手机供应链，基于不同权力结构，给出不同渠道下零售商的定价策略和运营商的补贴政策。Wei等 [ 9 ] 针对两个销售互补产品的制造商和一个零售商组成的供应链，研究不同市场权力结构对渠道成员定价及利润的影响。Luo等 [ 10 ] 研究具有品牌差异的替代产品供应链中不同市场权力对价格决策的影响。与以上文献不同，本文考虑不同市场权力结构对零售商双渠道供应链中成员定价策略和利润的影响。 消费者偏好反映消费者对不同产品和服务的喜好程度的个性化偏好，影响市场需求，一些文献用效用函数描述消费者偏好，最大化效用函数求得需求函数，如Cai [ 11 ] 由效用函数获得需求函数，研究两个单渠道和两个双渠道的供应链结构中，渠道权力结构和渠道协调对供应商、零售商和整个供应链的影响。Cai等 [ 12 ] 用效用函数获得需求函数，研究两个生产单产品的制造商和两个零售商的供应链中，收入分享对供应商和零售商的联合影响。Zhang等 [ 13 ] 考虑一个由两个制造商和两个零售商组成的供应链中，每个制造商只通过特定零售商销售产品，两个产品有相似的功能和较高的可替代性，通过效用函数获得顾客对每个渠道的需求函数，分析不同渠道替代率对价格和利润的影响。与上述研究不同，本文基于零售商双渠道的供应链，通过考虑消费者效用函数最大化获取需求函数，得到不同市场权力下产品最优定价、最大需求、最大利润，并比较渠道权力对称情况下的消费者效用。
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user: 2. 问题描述及假设 考虑一个制造商和一个零售商的供应链。制造商生产产品，以单位批发价w批发给零售商，零售商可以通过网络直销渠道(记为渠道1)以价格 将产品销售给顾客，也可以通过传统零售渠道(记为渠道2)以价格 p 2 将产品销售给顾客。 c i 为渠道i的运营成本， i = 1 ， 2 。不失一般性，本文把产品制造成本标准化为零。 产品效用函数参考Cai [ 11 ] 建立如下： U = ∑ i = 1 2 ( α i D i − 1 2 D i 2 ) − θ D 1 D 2 − ∑ i = 1 2 p i D i ， (1) 其中 α i 为渠道i的市场基础， D i 为渠道i的市场需求， θ ( 0 ≤ θ < 1 ) 是渠道替代率。当 θ = 0 时，两个渠道是相互独立的， θ → 1 时，两渠道完全替代。 最大化(1)式，得到渠道1和2的需求如下： D 1 = α 1 − θ α 2 − p 1 + θ p 2 1 − θ 2 ， (2) D 2 = α 2 − θ α 1 − p 2 + θ p 1 1 − θ 2 . (3) 定义 Ω = α 1 − c 1 α 2 − c 2 为渠道1对渠道2的相对渠道权力。 Ω > 1 表示渠道1的权力大于渠道2，反之亦然。 Ω = 1 表示两渠道权力是对称的。 制造商和零售商的利润函数如下： π m ( w ) = ( D 1 + D 2 ) w ， (4) π r ( p 1 ， p 2 ) = D 1 ( p 1 − w − c 1 ) + D 2 ( p 2 − w − c 2 ) . (5)
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user: 3. 模型建立及求解 3.1. 制造商主导的Stackelberg (MS)博弈模型 考虑制造商拥有较大市场权力，是Stackelberg博弈领导者，零售商是跟随者。制造商首先决策批发价w，然后零售商决策直销价 p 1 和零售价 p 2 ，均使各自的利润达到最大。该MS博弈模型建立如下： { max w π m ( w ， p 1 ( w ) ， p 2 ( w ) ) 对 以 下 问 题 求 解 得 到   p 1 ( w ) ， p 2 ( w ) max ( p 1 ， p 2 ) π r ( p 1 ， p 2 ) . (6) 用逆向归纳法求解，得命题1。 命题1在MS模型中，最优批发价 w M * 、最优直销价 p 1 M * 和最优零售价 p 2 M * 如下： w M * = ( α 1 − c 1 ) + ( α 2 − c 2 ) 4 ， (7) p 1 M * = ( 5 α 1 + 3 c 1 ) + ( α 2 − c 2 ) 8 ， (8) p 2 M * = ( α 1 − c 1 ) + ( 5 α 2 + 3 c 2 ) 8 . (9) 命题1及以下命题的证明见附录。 3.2. 零售商主导的Stackelberg (RS)博弈模型 考虑零售商拥有较大市场权力，是Stackelberg博弈领导者，制造商是跟随者。零售商首先决策直销价 p 1 和零售价 p 2 ，随后制造商决策批发价w，RS模型如下： { max ( p 1 ， p 2 ) π r ( p 1 ， p 2 ， w ( p 1 ， p 2 ) ) 对 以 下 问 题 求 解 得 到   w ( p 1 ， p 2 ) max w π m ( w ) . (10) 用逆向归纳法求解，得命题2。 命题2在RS模型中，最优批发价 w R * 、最优直销价 p 1 R * 和最优零售价 p 2 R * 如下： w R * = ( α 1 − c 1 ) + ( α 2 − c 2 ) 8 ， (11) p 1 R * = ( 5 α 1 + 3 c 1 ) + ( α 2 − c 2 ) 8 ， (12) p 2 R * = ( α 1 − c 1 ) + ( 5 α 2 + 3 c 2 ) 8 . (13) 3.3. 纳什博弈(NG)模型 考虑制造商和零售商市场权力相当，进行Nash博弈。该模型如下： { max ( p 1 ， p 2 ) π r ( p 1 ， p 2 ) max w π m ( w ) . (14) 命题3在NG模型中，最优批发价 w N * 、最优直销价 p 1 N * 和最优零售价 p 2 N * 如下： w N * = ( α 1 − c 1 ) + ( α 2 − c 2 ) 6 ， (15) p 1 N * = ( 7 α 1 + 5 c 1 ) + ( α 2 − c 2 ) 12 ， (16) p 2 N * = ( α 1 − c 1 ) + ( 7 α 2 + 5 c 2 ) 12 . (17)
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user: 5. 结论与展望 本文研究由一个制造商和一个开辟网络直销渠道的零售商组成的供应链在不同权力结构下价格决策问题。考虑消费者效用，建立三种博弈定价模型并对最优定价策略、最大需求、最大利润进行比较分析。结果显示：最大直销价格和最大零售价格在两个Stackelberg模型中相同且高于NG博弈模型；制造商主导的Stackelberg博弈模型中最大批发价最高。两渠道和供应链总体最大需求在两种Stackelberg博弈模型中相同且低于NG博弈模型。制造商(或零售商)的最大利润在其主导下的Stackelberg博弈模型中最高，作为跟随者时最低；供应链最大总利润在NG博弈模型中最高，在Stackelberg博弈模型中最低。消费者的最大效用在纳什博弈中最大且在两个Stackelberg模型中具有相同值。在三种博弈情形下，两渠道的最大需求和总需求随渠道可替代率变化的趋势大体相同。渠道替代率对Stackelberg博弈领导者的最大利润影响最小，对Stackelberg博弈跟随者的最大利润影响最大，对整个供应链最大利润的影响在NG模型中较小，Stackelberg博弈模型中相同。在市场基础和运营成本相同时，渠道的替代率对纳什博弈中消费者效用的影响比Stackelberg博弈中的影响小。 关于不同权力结构下双渠道供应链的定价决策问题，还有待深入研究。例如，本文只研究单个制造商与零单个售商的供应链结构，未来可以研究多个制造商或多个零售商竞争的供应链结构。
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user: 摘 要 本研究选取位于内蒙古东南部的林格尔县中部黄土丘陵区，设置径流小区，在径流小区内选择种植当地的优势草种：苜蓿、草木樨和冰草，并与裸地进行对比，分析牧草地对土壤pH值、土壤含水量、土壤颗粒组成和土壤养分的影响，进而得出能够改善土壤环境更好的草种，从而服务于当地的经济发展和生态环境，为该区域的退耕还草工作的进一步开展、水土保持措施的制定，生态环境的恢复与改善、以及实现区域发展可持续提供依据。研究结果表明，3种牧草均能改善土壤养分状况，且均在不同程度改善土壤环境，其中，冰草对土壤各个方面的效应最好，苜蓿次之，草木樨较差。 关键词 :冰草，苜蓿，草木樨，土壤理化性质 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 生态环境是人类生存和发展的基本条件，我国从1999年率先在四川、陕西、甘肃3省开展退耕还林还草的试点工作以后，于20世纪初，相继在全国范围内不同省县开展了退耕还林还草工程，用以防治水土流失 [ 1 ] [ 2 ] ；并且在2014年，国务院批准实施了《新一轮退耕还林还草总体方案》，以贯彻科学发展观、推进生态文明建设 [ 3 ] 。在一系列的退耕还林还草工程的开展中，黄土丘陵区是我国乃至世界生态环境脆弱区之一，也是近年来，我国实施退耕还林还草工程中面积最大的区域。内蒙古是全国沙漠化分布面积最广、程度最严重的地区，特别是我区半干旱草原及农牧交错地段，土地沙漠化已严重制约着农牧业生产和工矿业的发展 [ 4 ] 。和林格尔县地处内蒙古中部，位于呼和浩特市的东南部，处于土默川冲积平原向黄土高原和阴山山脉向南延伸的蛮汗山的过渡带。由于其本身属于干旱、大风的内陆气候，山地、丘陵为主要地貌，土质粗、有机质含量少等较差的自然地理条件，使土地不利于开发利用，而又因为人类不合理的耕作方式，导致该区域的生态环境发生恶化 [ 5 ] 。因而，在和林格尔县采取相应的生态工程措施，在选取水土保持效应良好的植被进一步落实新一轮的退耕还林还草工作，从而促进区域内水土保持工作、恢复和改善生态环境，实现区域可持续发展等显得尤为重要。
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user: 2. 研究区概况 和林格尔县位于土默川平原、黄土高原和阴山山脉向南延伸的蛮汉山支脉的结合处，属内蒙古自治区呼和浩特市。本研究试验地位于和林格尔县城关镇，采样范围为40˚25'05~40˚25'57N，111˚52'11~ 111˚48'45E (图1)。地貌类型为黄土丘陵，沟谷纵横，水土流失严重。气候类型为中温带半干旱大陆性季风气候，主要气候特征年降雨量少，年均降水量约417.57 mm，雨量集中，蒸发量大，干旱、多风。植被类型主要为丘陵草原类型，土壤类型为黑垆土。该区域属于旱作农业区，生态环境脆弱，土地退化和沙化问题严重。近年来，该区域实施了退耕还林还草，但也存在着耕地撂荒现象，土地利用方式对当地的经济发展和生态环境具有重要的影响。 图1. 研究区位置示意图
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user: 3. 研究方法 3.1. 样品采集 本研究在呼和浩特市和林格尔县内蒙科技厅和内蒙古师范大学尝试建设的试验林格尔县试验站，在坡度为11˚的坡面上建立了4个坡长均为10 m，坡宽为2 m的径流小区(见图1)，其中1个小区为裸地作为对照样地，其他3个小区分别种植：苜蓿、草木樨、冰草。分别对种植一年后的小区自坡上、坡中、坡下分别采集0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm三层土壤样品，每个样品取1 kg，放入自封袋，并且分别用环刀采取每个径流小区内的土样，用于土壤水分的测定。将样品带回实验室，对其进行风干，用四分法选择土样，分别过2 mm、1 mm、0.15 mm土壤筛网，并取过2 mm的土壤用于机械组成。 3.2. 测定方法 将土壤进行分析，土壤pH值采用酸度计测定 [ 6 ] ；土壤含水率用烘干法测定 [ 6 ] ；土壤有机碳的测定使用重铬酸钾外加热法 [ 6 ] ；速效氮使用全自动凯氏定氮仪进行测定 [ 6 ] ；速效磷使用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法 [ 6 ] ；速效钾使用醋酸铵浸提火焰光度法 [ 6 ] ；土壤机械组成采用比重计法 [ 7 ] 。 3.3. 数据处理 实验数据用SPSS进行分析，采用Duncan法进行显著性检验，并使用Oringin软件对所测得的土壤有机碳、土壤全氮和土壤易氧化有机碳进行制图，数据不同土层深度的加权平均值作为代表进行分析。
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user: 4. 结果分析 4.1. 土壤pH值和土壤含水量 对径流小区的裸地、冰草、草木犀和苜蓿的pH值和土壤含水量进行分析可知，土壤pH值依次为：裸地(8.32) > 冰草(8.06) > 草木樨(7.83) > 苜蓿(7.74)；土壤含水量分别为：冰草(13.01%) > 苜蓿(12.54%) > 草木樨(12.20%) > 裸地(11.09%)。由此可知，牧草地的土壤pH值相对与裸地均有所下降，土壤含水量均比裸地高，其中冰草含水量最高，苜蓿次之，草木樨相对较小。 4.2. 土壤机械组成分析 不同牧草地的机械组成结果如图所示，0~5 cm土层中(图2所示)，土壤黏粒含量呈现出冰草(9.78%) >草木樨(7.78%) > 苜蓿(5.78%) > 裸地(5.78%)，土壤粉粒含量冰草(34.00%) = 草木樨(34.00%) > 苜蓿(30.00%) = 裸地(30.00%)，土壤沙粒含量冰草(56.22%) < 草木樨(58.22%) < 苜蓿(64.22%) = 裸地(64.22%)。可以看出，3种牧草地中土壤黏粒含量均比裸地含量高，沙粒含量低于裸地，粉粒含量变化不明显，其中冰草地土壤中黏粒含量最高，沙粒含量最低。 5~10 cm土层中(图3所示)，土壤黏粒含量呈现出草木樨(12.78%) > 裸地(11.18%) > 冰草(9.78%) >苜蓿(5.78%)，土壤粉粒含量冰草(32.00%) > 苜蓿(30.00%) > 裸地(28.60%) > 草木樨(27.00%)，土壤沙粒含量冰草(58.22%) < 草木樨(60.22%) = 裸地(60.22%) < 苜蓿(64.22%)。可以看出，草木樨地土壤黏粒含量相对较高，冰草和苜蓿土壤黏粒相对较低；冰草和苜蓿地土壤粉粒含量较高，裸地和草木樨含量相差不大；冰草土壤沙粒含量较低，草木樨和裸地土壤沙粒含量相一致。 10~20 cm土层中(图4所示)，土壤黏粒含量呈现出冰草(12.98%) > 苜蓿(9.78%) > 草木樨(7.78%) >裸地(5.78%)，土壤粉粒含量苜蓿(36.00%) > 冰草(30.00%) = 裸地(30.00%) > 草木樨(28.00%)，土壤沙粒 图2. 0~5 cm土层中土壤颗粒组成 图3. 5~10 cm土层中土壤颗粒组成 图4. 10~20 cm土层中土壤颗粒组成 含量苜蓿(54.22%) < 冰草(57.02%) < 裸地(64.22%) = 草木樨(64.22%)。可以看出，冰草土壤中黏粒含量最高，苜蓿次之，草木樨较低；土壤粉粒含量苜蓿最高，冰草次之；土壤沙粒含量苜蓿最少，冰草相对较高。 4.3. 土壤养分分析 对典型牧草地土壤养分分析可知(见表1)，0~5 cm土层中，土壤速效磷含量在冰草、草木樨、苜蓿与裸地土壤差异显著，三种牧草地土壤彼此之间没有显著差异；土壤速效磷含量在冰草、草木樨和苜蓿地土壤中有显著差异，苜蓿地土壤含量最多；土壤速效氮含量之间没有显著差异；土壤有机碳含量在冰草和苜蓿地土壤中含量较高，两者之间没有显著差异，与苜蓿地和裸地土壤存在显著性差异。 5~10 cm土层中，草木樨和苜蓿地土壤速效磷含量较高，与冰草和裸地之间有显著性差异；苜蓿地土壤速效钾含量较高，与冰草、草木樨和裸地均有显著性差异；土壤速效氮含量苜蓿地土壤含量最高，与其他三种地类呈现显著差异，然而，其他三种地类之间差异不显著；土壤有机碳含量冰草土壤含量最高，与草木樨土壤没有显著性差异，与苜蓿和裸地有显著性差异。 10~20 cm土层中，土壤速效磷含量在冰草、草木樨和苜蓿之间没有显著性差异，但与裸地之间存在显著性差异；土壤速效钾含量在三种牧草地土壤中存在显著性差异，其中，苜蓿地土壤含量最高；土壤速效氮和土壤有机碳含量在冰草、草木樨、苜蓿和裸地之间没有显著性差异。 由以上分析可知，在0~20 cm土层中，土壤速效磷含量、土壤速效钾含量和土壤速效磷含量在冰草、草木樨和苜蓿地土壤中均比裸地有不同程度的增加。其中，0~5 cm土层中，冰草土壤速效磷含量最高、草木樨土壤速效钾含量最高、冰草和草木樨土壤有机碳相差不大，且均较高。土壤速效氮含量虽无显著性差异，但是冰草和草木樨土壤速效氮含量相对较高。5~10 cm土层中，苜蓿地土壤速效磷、速效钾和速效氮含量均较高，冰草土壤中有机碳含量相对苜蓿地土壤较高。10~20 cm土层中，苜蓿地土壤中土壤速效磷和土壤速效钾含量最高，冰草次之；草木樨土壤有机碳含量最高。总体来看，在0~5 cm土层中，冰草相对来说更有利于土壤养分的积累；5~20 cm土层中苜蓿相对来说更有利于土壤养分的积累。
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user: 5. 讨论与结论 5.1. 讨论 牧草根系发达，繁殖快，易于管理栽培，并可以加大地表覆盖度，从而改善土壤结构，增加土壤肥 Table 1 Different grassland soil nutrient content 土层 地类 速效磷(mg/kg) 速效钾(mg/kg) 速效氮(mg/kg) 土壤有机碳(g/kg) 0~5 cm 冰草 194.75 ± 0.57a 35.58 ± 0.25c 0.05 ± 0.00a 21.39 ± 0.18a 草木樨 189.20 ± 2.36a 43.92 ± 0.39a 0.05 ± 0.01a 19.54 ± 0.23b 苜蓿 182.21 ± 0.29a 41.05 ± 0.28b 0.04 ± 0.00a 21.46 ± 1.19a 裸地 138.50 ± 2.59b 36.27 ± 1.80c 0.04 ± 0.00a 19.23 ± 0.04b 5~10 cm 冰草 135.74 ± 0.28b 27.41 ± 0.65c 0.04 ± 0.00b 21.33 ± 0.18ab 草木樨 179.54 ± 0.32a 30.67 ± 0.23b 0.04 ± 0.00b 21.13 ± 0.28b 苜蓿 199.98 ± 2.99a 33.91 ± 1.39a 0.05 ± 0.00a 19.42 ± 0.82c 裸地 97.55 ± 2.61c 29.15 ± 0.57bc 0.04 ± 0.00b 21.11 ± 0.18c 10~20 cm 冰草 128.82 ± 2.94a 25.75 ± 0.42b 0.04 ± 0.00a 22.86 ± 0.08a 草木樨 123.39 ± 3.47ab 22.61 ± 0.78c 0.04 ± 0.00a 23.41 ± 0.64a 苜蓿 172.71 ± 2.35a 27.95 ± 0.57a 0.03 ± 0.02a 22.30 ± 0.62a 裸地 64.70 ± 4.32b 22.66 ± 0.72c 0.04 ± 0.00a 22.71 ± 0.54a 表1. 不同牧草地土壤养分含量表 注：小写字母表示差异显著(P < 0.05)。 力等。国内外学者已经研究表明，多年生牧草种植可以有效地防止水土流失，降低土壤侵蚀 [ 8 ] [ 9 ] 。由以上分析可知，径流小区内，牧草地对土壤pH值、土壤含水量、土壤颗粒组成和土壤养分变化均有不同程度的影响。其中，牧草地土壤pH值较裸地低，苜蓿地土壤的pH值最低；土壤含水量均比裸地高，其中冰草含水量最高，苜蓿次之，草木樨相对较小。对土壤的养分含量(土壤速效氮、速效磷、速效钾和土壤有机碳)进行分析可知，牧草对土壤的养分有改善作用，使得土壤表层0~20 cm中，土壤养分含量均有所增加，但其增加幅度有差异。总体来看，0~5 cm土层中，冰草相对来说更有利于土壤养分的积累；5~20 cm土层中苜蓿相对来说更有利于土壤养分的积累。然而，土壤速效氮含量在土壤表层0~20 cm中，不同牧草地和裸地的差异均较小可见短时间内牧草地对土壤速效氮含量的变化无显著性影响。张莉等对人工草地与其土壤环境的关系研究中也显示，土壤根层理化性质发生了明显变化，土壤养分含量均有所提高，pH值有所下降，土壤含水量有所提高 [ 10 ] ，与本研究结论相符。 武红旗等研究表明草甸土壤中的粉粒和沙粒含量与土壤含水量和土壤有机碳有及显著性相关关系，可见多年生草地有利于土壤中粉粒和沙粒含量的提高 [ 11 ] 。本研究对土壤的机械组成进行分析可知，0~5 cm土层土壤中，牧草对土壤中沙粒和黏粒的变化均较明显，对土壤中颗粒的流失具有很好的改善作用，其中冰草土壤中黏粒含量最高，更有利于水土保持，苜蓿次之，草木樨相对较差；5~10 cm土层土壤中，对冰草和苜蓿土壤中粉粒含量变化较明显，对草木樨黏粒变化较明显；10~20 cm土层中，冰草对土壤黏粒影响最大，对粉粒和沙粒含量影响也较高；苜蓿对土壤粉粒和沙粒影响较大；草木樨对土壤机械组成影响相对较低。由此可知，在土壤表层0~20 cm内，冰草对土壤的黏粒和粉粒的保持效应较好，苜蓿对土壤的保持效应相对次之，草木樨较差。 5.2. 结论 通过对3种牧草(冰草、苜蓿和草木樨)与裸地土壤理化性质的对比分析可以得出，3种牧草均能改善土壤养分状况，且均在不同程度改善土壤环境，使得土壤pH值降低、土壤含水量增加、土壤颗粒组成中粉粒和黏粒的比重提高。其中，冰草对土壤各个方面的效应最好，苜蓿次之，草木樨较差。
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user: 摘 要 阐述了化学键研究所涉及的几个基本量子化学概念。通过量子化学计算，进行分子轨道和电子密度差分析，从Hellman-Feynman静电定理的视角，考察了化学键之一离子键的本质，并研究了由离子键所构成的离子晶体的内在电子结构特征。离子键是在核(或基团)之间共享成键区电子所引起的结合力。 关键词 :化学键，Hellman-Feynman静电定理，电子共享，离子键，离子晶体，电中性原理 Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 人类在生产实践和科学实验中，逐渐认识了化学、形成了化学学科。 化学的根本问题是化学键，即原子之间是怎样产生结合力的，这结合力的本质是什么？ 1.1. 《化学键的本质》是化学键认识的一个历史总结 美国科学家Pauling 1938年出版《化学键的本质》 [ 1 ] (第三版1960年)，总结了此前百多年化学键的研究成果，特别是上世纪30年代量子化学早期用于化学键研究的成果，奠定了化学键本质研究的基础。关于化学键认识的历史，Pauling在晚年曾写文章 [ 2 ] 进行过总结，另有大量的综述 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 。 《化学键的本质》将化学键定义为：就两个原子或原子团而言，如果作用于它们之间的力能够导致聚集体的形成，这个聚集体的稳定性又是大到可让化学家方便地作为一个独立的分子品种来看待，则我们说在这些原子或原子团之间存在着化学键。简单地说，化学键是指分子内部原子之间的结合力，这个定义是对客观化学事实的抽象概括，它没有涉及化学键本身的机制，至今仍是适用的。 《化学键的本质》将化学键按其性质作的分门别类，至今仍然是化学常识。现在化学键按成键机制大体被分为：共价键、离子键和金属键。还有和这些键的机制不一样的，为另类：氢键、范德华作用。 事到如今，又半个多世纪过去了，Pauling所定下的化学键定义和分门别类的格局还没有原则性的变化。 人类认识客观世界，总是从个别到一般，又从一般到个别的。化学实践和化学键的认识也是这样。先一一认识个别的化学实体、化学键，然后发现它们的共性，归纳成一般的概括、概念。相同性质的化学键归为一类，认为不能在同一类的则另类，从而分门别类。 共价键。定义是两个原子通过共用电子对产生的吸引作用，典型的共价键是两个原子吸引一对成键电子。这实质是一种核(或基团、原子团)之间的电子共享。形成共价键的多为非金属元素。例如，两个氢核同时吸引一对电子，形成稳定的氢分子。还有极性共价键、配位键也属于此种。 离子键。定义是两个原子间的电负性相差极大时，形成阳离子和阴离子，它们通过静电作用相互吸引而成键。一般是金属与非金属之间的成键。 金属键。这是金属原子结合在一起时，金属离子被固定在晶格结点上，处于离域电子的“海洋”之中，电子可以在核之间自由流动。 氢键。被列入另类，定义是在分子中失去电子较多的带正电荷的H，同时靠静电吸引两个电负性高带有负电荷原子。 范德华作用。也被列入另类。是电子已经配对的原子或分子之间形成的微弱引力。它被认为是三种力的作用：静电力、诱导力、色散力。这些更加不同于上面的各种类型。 在化学键认识的历史中，由个别到一般，这种对化学键的分门别类，再由一般到个别，去认识更多的个别化学实体，历来大大地促进了对化学键的认识，形成了丰厚的化学键知识系统。 1.2. 各种化学键从Hellman-Feynman静电定理的视角看有着统一的本质 人类认识还有这样的规律，即看似分门别类纷繁复杂的不同事物，如果能找到它们共同平易的本质，就是认识的更高一层，是认识的升华。 化学实践和化学实验新发现的化学结合作用，用现有的分门别类并不能完全包容。比如 H 2 + ，并没有配对电子，是一个单电子键。在氢键通式X―H…Y中，发现了弯曲氢键，且是Y与X直接有氢键相关，而不是H与Y之间。还有费解的蓝移氢键。氢键和范德华作用与共价键在本质上还完全不一样。这些事实要求化学键概念需要深入变化和发展，看化学结合力、化学键是否有一个统一的机制和概念。 然而，经典的分门别类的化学键、化学作用，它们之间对其本质的解说差别是那么大，是不那么能够弥合、统一的，那些根深蒂固的定义、概念反而成为化学键进一步研究、统一的障碍。 在前文 [ 8 ] 我曾经引用过Hellman-Feynman静电定理，它实际上给出了化学结合力、化学键的物理本质：原子(或基团)对成键区的电子共享产生了结合力。这结合力对抗了体系中电子之间、核之间的斥力，达到各种程度的稳定平衡，形成了化学键。 现在可以根据Hellman-Feynman静电定理来考察分门别类的化学键、化学作用，不只是从它们已有的定义、概念出发，而是从形成化学键、化学作用前后的分子轨道MO和电子密度差Δρ的具体图像和数值，观察它们是怎样在实现原子(或基团)对成键区的电子共享产生结合力的。 其实，共价键本来就是电子共享，它是电子共享的最基本形式。所有的计算都表明如此。而且用电子共享这个概念，把单电子自然也包含进来了，不用专门说共价键是配对电子。前文 [ 8 ] 已经专题讨论过共价键了。 金属键本就公认是“高度离域的共价键”，自然也是电子共享，是无数的核在无数的电子海洋之中，是这样一种电子共享。 关键是离子键，它历来被认定是正负离子之间靠静电作用相互吸引而成键，不认为也是一种电子共享。比如Li-F，由于二者电负性差距极大，成键后电子主要跑到F上去了，成为正负离子。这其实只是想当然，实际上，如果用现在精细的量子化学计算，Li有0.6568个电子转移到F上了，它可以认为是强极性共价键，也属于电子共享。离子键所构成的离子晶体呢，它们真的成为正负离子了吗？本文专题讨论离子键和离子晶体的问题。 1.3. 本文的一些约定 本工作用Gaussian16程序 [ 9 ] 进行量子化学计算，各种计算方法(选择收敛好的)会在文中说明，而基组统一用6-311++G**。另外的基组则在文中说明。进一步用Multiwfn 3.1 [ 10 ] 进行数据处理和作图。 作电子密度差Δρ时，原子ρ的数据取自Multiwfn程序自带的球对称化原子波函数文件。等值线起始值为±0.0004，用几何级数来生成等值线，步长为2，设定等值线条数为10。虚线为ρ减少的区域，实线为ρ增加的区域。此外的数值则在文中说明。距离不标出单位时是Å，电荷和能量数值不标出单位时是a.u.
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user: 3. 结论 离子键、离子晶体的结合力，不是形成正、负离子引起的正负电荷的纯粹静电引力。离子键的转移电子多安排在反键区，离子晶体远不是真正形成正负离子，实际的转移电荷还很小，符合电中性原理。 离子键、离子晶体中的键，是极性共价键，这些键结合力的本质是原子对键上成键区的电子共享。
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user: 摘 要 利用分子动力学模拟研究了高应变率下单晶Cu空洞生长和聚集的损伤演化。计算单晶Cu在1.5 km/s和2.0 km/s时飞片速度的自由表面速度。当v0分别为1.5 km/s和2.0 km/s时，应变率分别为1.39 × 10 9 s − 1 和1.52 × 10 9 s −1 。介绍了失效过程中的微观空间演变，并计算了相应的空隙分布和空隙体积分数。结果解释了高应变率下单晶Cu损伤演化的机制。另外，分析了应变率对空隙形核和生长的影响。这些结果为飞秒激光下金属层裂的实验研究提供了理论基础。 关键词 :空洞形核和生长，分子动力学，高应变率 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 飞秒激光具有峰值功率高，作用时间短和非线性吸收特性 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。通过飞秒激光加载，目标变形仅在激光脉冲在短时间内发生并且可以实现高应变率。脉冲持续时间内可忽略热传导和流体运动。 热损伤和热影响区大大减少。 极高的温度和高压使得超短脉冲激光能够适用于所有可以确定和控制消融过程的材料。由于其特点，飞秒激光器在过去几年中得到了迅速发展，现在在物理，化学，生物学，光电子学等领域得到了广泛的应用 [ 4 ] - [ 9 ] 。近几十年来，飞秒激光技术发展迅速，对飞秒激光驱动的固体材料激波特性的研究引起了人们的广泛关注。在Badger [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] 等人的早期工作中，他们使用频率干涉法测量了Al材料中飞秒激光驱动的冲击波。然后李 [ 12 ] 等人利用超快显微镜技术研究了玻璃基片上3~10微米厚的铝膜中的冲击波的过程。之后，J. P. Cuq-lelandais [ 13 ] 采用VISAR测试方法测量了30 J，300 fs，飞秒激光在100微米厚的铝膜中驱动的冲击波的自由表面速度。结果表明，速度为0.9 km/s，冲击压力目标为160 GPa。这些以前的结果集中在实验测量冲击波的自由表面速度和剥落强度。然而，关于损伤演化的微观进展的信息很少。 随着计算机的发展，数值模拟也成为研究的有用工具。近年来，分子动力学模拟已经在各种研究领域被广泛应用于高效率。基于分子动力学的金属材料微观损伤和剥落研究取得了很多进展。Shao等 [ 14 ] 用MD模拟了单晶铝的失效模式。在他们的研究中，介绍了失效过程中的微观组织演变，并计算和讨论了相应的压力和温度分布。Xiang等 [ 15 ] 对单晶铅中的微裂纹进行了MD模拟，发现经典裂纹和微裂纹的损伤均以空化为主。Rawat等人 [ 16 ] 进行了MD模拟以研究温度对铜空洞成核和生长的影响。他们发现随着温度的升高，核化和生长阈值逐渐下降。Fan等 [ 17 ] 研究了bcc Fe中的空穴形核和生长机制，模拟了bcc Fe中小空位团簇的演化。然而，在高应变率下损伤演化的研究很少。关于应变速率对空隙形核和生长的影响的研究仍然很少。因此有必要从微观角度研究飞秒激光与金属材料相互作用的物理过程和机理。在这项工作中，我们的目标是研究单晶Cu在高应变速率下的空洞演变，并得到应变率对空洞形核和生长的影响结果。研究结果为飞秒激光金属层裂实验研究提供了理论基础。
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user: 2. 物理模型和计算方法 本文模拟工作运用Lammps软件实现，采用仿真模型由x，y和z方向上的45 × 45 × 120个单元组成。笛卡尔x，y和z轴分别对应于[ 100 ]，[ 010 ]和[ 001 ]结晶学方向。模拟样品由~106个原子组成。在冲击波加载之前，系统在恒定压力温度集合下在5 K和10 K下通过速度重新缩放和每10个MD步骤的各向同性体积缩放来平衡，沿x和y方向采用周期性边界条件以减少边界效应。选择5 K的低初始温度以减少初始系统的热波动，并且不影响本文的主要结论。加载过程是通过飞行器撞击目标产生的，为了在自由表面附近产生冲击波加载，我们将左薄层(15a)设置为飞行板并将最后一个区域(105a)设置为目标。因此，通过调整冲击速度v0，模拟不同的冲击载荷过程。
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user: 3. 模拟结果和讨论 模拟的自由表面速度见前期的工作 [ 18 ] 。自由表面速度被广泛用于推断层裂强度和应变率。从前期工作中我们获得了由自由表面速度导出的层裂强度和应变率ε。V0分别为1.5 km/s和2.0 km/s时，应变率分别为1.39 × 10 9 s −1 和1.52 × 10 9 s −1 。图1和图2显示了不同应变率下不同时间空洞分布的快照 [ 18 ] 。 仿真结果表明，单晶Cu材料的断裂行为仍然具有韧性断裂特征。空缺的传播时间很长。 空洞不是来源于简单空缺的积累，而是来自空缺重叠的空缺。错位核心具有一定的规模。 空洞生长取决于其表面发射的错位。非常窄的表面不利于位错成核。所以在各种断层重叠配置中，只有重叠形成较大间隙空位串的配置才能发展成空洞。由于单轴应变仅发生部分位错和位错，由于断层重叠而形成的空位和初始空隙是一根棒，并垂直于加载方向。在单晶金属板样品的冲击卸载过程中可以发现高应变下的单轴拉伸过程。在这个过程中尽管经历了冲击压缩过程中的塑性应变，卸载过程中的许多区域都可能具有单晶单轴拉伸断裂的特征，这可以在细致的回收样品中观察到类似的形态。 图1. 应变率为1.39 × 10 9 s −1 时不同时刻单晶铜的空洞分布快照(a) 10 ps；(b) 11 ps；(c) 12 ps；(d) 13 ps；(e) 14 ps；(f) 15 ps [ 18 ] 图2. 应变率为1.52 × 10 9 s −1 时不同时刻单间铜中空洞及分布情况. (a) 8 ps; (b) 9 ps; (c)10 ps; (d) 11 ps; (e) 12 ps; (f) 13 ps; (g) 14 ps; (h) 15 ps [ 18 ] 从文献 [ 18 ] 中我们可以知道空洞体积分布的时间演变可以分为以下几个阶段： 1) 曲线的初始部分，由成核产生的空洞体积率大于空洞体积增长率。 2) 在空洞体积随时间呈指数增长的阶段，生长所产生的空洞体积主要通过成核而产生。 3) 在线性生长阶段，空洞体积的增加主要是由于聚集。 我们发现随着应变率降低，成核和增长阈值出现了延迟。此外，我们可以看到，在空洞体积随着时间呈指数增长的阶段，空洞体积随着应变率的增加而增大。它表明随着应变率的增加，空洞体积迅速增加。 图3显示了在不同应变率下的团簇尺寸分布。同样发现，随着应变率增加，小团簇的数量增加，但是大团簇的数量仍然取代，这反映了空隙–有核区域随着应变率的增加。 在图4中，我们显示了随着时间的推移，不同规模的空置群集数量的演变。从图中可以看出，当时间为1.39 × 10 9 s − 1 时，点空位随时间增加，而空位簇数量在12 ps前随时间增加。与图1(a)，图1(b)和图1(c)相比，出现了空洞，并且数量随着点空置量的增加而增加。随着空位簇的增加，大空洞开始出现，数量也增加。在这个地区，由生长所产生的空洞在核化过程中占主导地位。12 ps后，两个点的空位以及空位簇的数量随时间减少。在图1(d)，图1(e)和图1(f)中，相邻的空洞相互作用形成一个较大的接头，伴随着空位簇数的减少，其中空隙体积的增加是由于聚集。上面的内容和图5说明了空洞的成核和生长过程。点空位增多，空洞形成，空洞逐渐增大，相邻空洞相互作用形成较大的接缝，最后形成层裂。与图4(b)和图2相比，可以得出上述结论。
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user: 4. 结论 通过分子动力学模拟，我们研究了高应变率下单晶Cu的空洞形核和生长。在这项工作中，首先，我 图3. 不同应变率下空位簇大小的分布 们通过计算自由表面速度来获得应变率。这是首次研究在高应变率下Cu层裂演变过程。其次，采用图像自适应阈值分割方法，对高应变率下的空洞分布和空洞体积分数进行统计计算和讨论。空洞演化的过程是成核，生长和聚结的过程。随着应变率的降低，成核和生长阈值出现延迟，这表明随着应变率的增加，空洞的形成被打破。另外，在空洞体积随时间呈指数增长的阶段，随着应变率的增加，曲线的斜率增加。事实证明随着应变率的增加，空洞体积增加得更快。最后，我们统计分析了不同时间和应变率下不同大小空位群的数量。这是一种新的分析方法，通过分析空位群来推断空洞演化的过程。随着应变速率的增加，小团簇的数量增加，但大团簇的数量依然存在，这反映了随着应变速率的增加，空洞-有核区域的扩展。此外，随着时间的推移，不同大小的空位簇的数量的演变说明了空洞的成核和生长过程。图像自适应阈值分割方法可以发现，点空位增加和空洞形成，空洞逐渐增加，然后相邻空隙相互作用形成较大的接缝，最后形成层裂。结果解释了高应变率下单晶铜损伤演化的机制。研究结果为飞秒激光金属层裂实验研究提供了理论基础。 图5. 单晶铜在不同应变率下变形的空洞体积分数 [ 18 ]
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user: 摘 要 本文利用生物量模型，结合外业调查，分析了青岛市城阳街道主要绿化树种生物量，并利用遥感反演的方法计算了绿地生态系统的碳密度空间分布和不同绿地类型的碳储量。结果表明：城阳街道绿化树种的平均地上生物量差距较大，最大的悬铃木(Plane tree)为1205.67 kg，是最低的鸡爪槭(Acer palmatum)的近80倍；同一树种不同器官之间的生物量存在差异，表现为黑松(Jack pine)、水杉(Metasequoia)等11个树种的树枝生物量大于树叶生物量，剩余11个树种则相反；防护绿地、附属绿地、公园绿地和生产绿地的碳储量分别为1.1314 Tg、0.6003 Tg、0.0748 Tg和0.0369 Tg。本研究为全面估算青岛市绿地生物量及碳储量奠定了基础。 关键词 :生物量，碳储量，绿化树种，绿地类型 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着大气CO 2 含量升高，碳汇作为缓解全球气候变化的有效途径之一，成为逐年研究的热点 [ 1 ] 。森林是陆地生态系统的重要组成部分，寄托着人类降低大气CO 2 含量和减缓全球变暖趋势的希望 [ 2 ] 。作为森林生态系统的一部分，城市森林的碳汇功能在打造低碳城市过程中起着很大的作用 [ 3 ] 。在城市绿地景观中，以城市片林与草坪为主的城市绿地已成为城市土地利用变化后出现的主要城市景观，在改善城市生态环境的同时具有显著的碳汇效益 [ 4 ] 。 目前，针对自然林业的碳储量及碳汇效益等的研究较多，但是对于城市绿地的固碳能力研究相对较少 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 。David等对美国较大城市的树木碳贮量与固定进行了相应研究，结果显示城市树木的平均碳贮量密度为25.1 t(C)/hm 2 ，约为森林树木平均碳贮量密度的1/2 [ 10 ] 。在我国，管东生等对广州城市绿地系统C的贮存量、分布及其在碳氧平衡中的作用进行了分析，其结果显示城市园林树木平均碳贮量密度为16.4 t(C)/hm 2 [ 11 ] 。谢军飞等利用1995年和2000年北京城市园林绿化普查资料和遥感影像，研究了北京城市园林树木碳储量，结果表明，2002年北京城市园林树木总碳储量约为58.88万t，单位建成区面积碳储量为7.70 t(C)/hm 2 ，2002年新增碳储量达0.46万t [ 12 ] 。王紫君等根据上海城市森林的种植分布和经营状况利用2011年6月~2012年6月样地实测森林生物量数据和同期Landsat ETM + 遥感图像，在基于逐步回归分析建立森林生物量反演模型的基础上，研究了上海市城市森林及其主要优势树种樟(Cinnamomum camphora)林分的生物量分布特征，得出上海城市森林及樟林分的生物量总量分别为3.57 Tg和1.33 Tg的结论 [ 13 ] 。杨同辉研究表明，城市绿地中相同乔木树种，其不同器官的生物量也存在差异。其中，主要组成树种66.57%的生物量分配于主干，29.97%的生物量分配于树枝，仅有3.46%的生物量分配于树叶，明显的生物量大小分配顺序为：树干 > 树枝 > 树叶 [ 14 ] 。城市不同绿地类型的乔木树种的固碳效益的对比分析研究不足，因此还需加强对城市不同绿地类型的景观的固碳效益研究。 本研究以青岛市城阳街道绿地景观为研究对象，确定不同绿地类型对城阳街道固碳能力的贡献，为准确估算城阳区绿地景观的固碳效益提供基础数据，也为城市林业经营管理与规划提供科学的建议。
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user: 2. 研究区概况 城阳街道位于青岛市城阳区中部，中心位置东经120˚12'，北纬36˚20'，东靠棘洪滩街道，西邻棘洪滩，南连流亭街道和夏庄街道，北与即墨市接壤，最大横距11.9公里、纵距9.5公里，总面积52.5平方公里。城阳街道地势呈现东高西低，形成了低山丘陵与平原、洼地的组合。城阳街道属暖温带季风气候，四季变化和季风进退均较明显。因濒临黄海和胶州湾，又具有明显的海洋性气候特点，表现为：春季较冷回暖晚，夏无酷暑雨水多，秋季偏热降温迟，冬无严寒雨雪少，无霜期长湿度大，白天黑夜温差小。年平均降水量在525.6~672.5毫米之间。年平均总日照时数为2622.3小时。绿化树种主要有悬铃木(Platanus acerifolia)、洋白蜡(Fraxinus pennsylvanica)、雪松(Cedrus deodara)、黑松(Pinus thunbergii Parl.)、国槐(Sophora japonica)、绦柳(Salix matsudana Pendula)、刺槐(Robinia pseudoacacia)等。
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user: 3. 研究方法 本文首先利用样地调查法和树种地上生物量计算公式分析城阳街道主要绿化树种构成及生物量情况，然后利用树木平均碳含量计算调查树木的碳储量，并汇总得到样地范围的碳储量，根据样地的面积计算样地的碳密度，并建立其与Google高分影像之间的简单线性模型，最后利用模型反演得到城阳街道的碳密度空间分布，并在ArcGIS矢量化城阳绿地基础上，分析公园绿地、生产绿地、防护绿地和附属绿地的碳储量。 3.1. 样地设置与调查 按照《城市绿地分类标准》(CJJ/T85-2002)，将城阳绿地景观划分为公园绿地、生产绿地、防护绿地和附属绿地4种绿地类型。其中，生产绿地由苗圃绿地组成；防护绿地包含道路绿地、商业绿地、农田、山地；附属绿地包括公共绿地、工业用地、居住区绿地、单位附属绿地。在比较开阔，乔木树分布比较均匀的地方设置5 × 5 m 2 的样方，带状公园、街旁绿地等设置2 × 10 m 2 的样方，实测样方内乔木树种的胸径和树高，并记录中心点坐标。外业调查点的分布见图1。 3.2. 单株树木生物量估算 乔木树种的地上生物量采用《造林项目碳汇计量监测指南》 [ 15 ] 给出的公式进行计算。具体公式见表1。其中部分未明确计算公式的乔木归为软阔类，分类统计各乔木树种的生物量。 3.3. 碳密度空间分布 阔叶树种和针叶树种分别按照平均碳含量0.48和0.51 [ 15 ] 计算调查树木的碳储量，将样方内的乔木树地上碳储量求和，然后除以样方面积，计算得到样方碳密度。利用ArcGIS10.3提取调查点在Google Earth 0.5 m分辨率影像上相应位置的3个通道(分别是红光通道Br，绿光通道Bg，蓝光通道Bb)的像元值。以碳密度值为因变量，相应像元值为自变量，进行SPSS线性逐步回归建模。利用回归模型和Google影像反演得到城阳街道的碳密度空间变化。 图1. 外业调查点分布 Table 1 Equations of organ biomass (W) with diameter at breast height (D) and height (H) of arbo 树种 树干生物量W S 树枝生物量W B 树叶生物量W L 花果生物量W P 地上部分总生物量W T 黑松 W S = −25.244 + 4.7759D W B = 1.0395 + 0.0140D 2 H W L = 0.4234 + 0.0122D 2 H - W T = W S + W B + W L 柏木 W S = 1.034885 + 0.0223(D 2 H) W B = 0.095(D 2 H) 0.571 W L = 0.714(D 2 H) 0.583 - W T = W S + W B + W L 水杉 W S = −0.656 + 0.028D 2 H W B = −1.258 + 0.007D 2 H W L = 0.004 + 0.001D 2 H W P = 0.135 + 0.003D 2 H W T = W S + W B + W L + W P 马褂木 W S = 0.02426(D 2 H) 0.9423 W B = 0.000349(D 2 H) 1.268207 W L = 0.000419(D 2 H) 1.048786 W P = 0.004283(D 2 H) 0.88245 W T = W S + W B + W L + W P 青桐 W S = 0.086217D 2.00297 W B = 0.072497D 2.011502 W L = 0.035183D 1.63929 - W T = W S + W B + W L 榆树 W S = 0.0709D 2.42 W B = 4.924D 0.976 W L = 1.163D 0.64 - W T = W S + W B + W L 杜仲 W S = 0.118194D 2.047788 W B = 0.013137D 2.919738 W L = 0.033970D 0.001548 - W T = W S + W B + W L 软阔类 W S = 0.012541(D 2 H) 1.144 W B = 0.004786(D 2 H) 1.006 W L = 0.047180(D 2 H) 0.769 - W T = W S + W B + W L 毛白杨 地下生物量W R W R = 0.0190(D 2 H) 0.8566 全树生物量W W = 0.07688(D 2 H) 0.8964 W T = W − W R 表1. 乔木各器官生物量(W)与胸径(D)、树高(H)的关系
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user: 4. 结果与分析 4.1. 树种生物量 外业调查各树种生物量计算结果见表2。表中可见，城阳街道主要绿化树种23个，其中，悬铃木、洋白蜡和雪松是应用最多的三个树种，出现频率分别为0.223、0.120和0.107，其余树种的应用频率均小于0.1，出现频率小于0.01的树种有柏木、马褂木、榆树、杜仲、赤松和鸡爪槭。23个树种中，平均胸径最大是绦柳30.2 cm，最小的为柏木3.5 cm，平均树高最高的为毛白杨29.3 m，最矮的是鸡爪槭2.8 m。 不同树种的地上部分总生物量差距较大。其中，生物量最高的树种为悬铃木1205.67 kg，是生物量最低的树种鸡爪槭的近80倍。包括悬铃木在内的7个树种生物量处于405.35~1205.67 kg之间，变化范围较大，7个树种的生物量小于100 kg。不同树种生物量之间的差异是由平均树高、平均胸径和计算公式直接决定的，悬铃木、绦柳等生物较大的树种，其在平均树高或平均胸径上要占一定优势，而鸡爪槭等生物量较小的树种，其平均树高或平均胸径往往较小。 同一树种不同器官之间的生物量存在差异。除毛白杨之外的22个树种中，所有树种的树干生物量均大于树枝和树叶的生物量，除黑松、柏木、雪松、旱柳、赤松外的其他树种的树干生物量要大于树枝和树叶生物量之和；黑松、水杉、马褂木、青桐、榆树、杜仲、樱花、洋白蜡、雪松、国槐、刺槐的树枝生物量大于树叶生物量，其余11个树种的树叶生物量要大于树枝生物量；树枝生物量占总生物量比重超过50%的树种为雪松，柏木的树叶生物量占总生物量比重的59.1%。 Table 2 Biomass of main greening trees in Chengyang Stree 树种 平均胸径 平均树高 出现频率 平均树干生物量 平均树枝生物量 平均树叶生物量 总生物量 黑松 16.1 9.41 0.017 51.74 29.51 25.24 106.50 柏木 3.5 5.80 0.004 22.10 4.75 38.73 65.58 水杉 15.0 20.48 0.015 184.16 44.95 6.60 235.72 马褂木 12.2 19.54 0.006 72.04 16.96 3.10 92.11 青桐 14.7 29.27 0.030 44.29 38.25 5.79 88.32 榆树 18.0 13.80 0.004 130.00 87.12 7.89 225.01 杜仲 12.3 21.60 0.002 172.26 53.62 6.68 232.56 紫叶李 8.0 6.88 0.075 25.25 3.57 9.00 37.82 樱花 10.0 7.50 0.028 44.87 14.02 7.06 65.94 银杏 14.0 9.32 0.064 96.42 11.70 16.99 125.11 洋白蜡 24.4 12.17 0.120 407.66 43.45 7.48 458.60 雪松 27.1 13.51 0.107 194.04 543.63 30.29 767.96 悬铃木 27.9 14.68 0.223 706.69 56.80 442.18 1205.67 乌桕 13.1 13.10 0.021 95.75 12.53 19.70 127.98 绦柳 30.2 10.75 0.038 898.79 53.94 56.20 1008.93 女贞 12.5 6.63 0.024 33.25 10.76 14.36 58.37 栾树 17.3 11.89 0.021 148.24 18.12 25.40 191.77 旱柳 23.7 9.23 0.013 42.84 28.74 36.38 107.95 国槐 22.2 11.40 0.073 338.71 49.47 43.29 431.48 刺槐 18.2 8.67 0.024 320.33 44.62 40.41 405.35 赤松 12.7 4.90 0.006 25.93 3.94 87.98 117.85 鸡爪槭 6.3 2.80 0.004 8.75 1.88 4.52 15.15 毛白杨 22.8 29.30 0.081 - - - 573.89 表2. 城阳街道主要绿化树种生物量 4.2. 碳密度空间变化 利用SPSS统计软件回归得到的碳密度反演公式为： DCarbon = 1 . 187Bg − 2 .0 45Bb + 23 . 417 (1) 式中：DCarbon为碳密度值；Bg为Google影像中绿光波段像元值；Bb为Google影像中蓝光波段像元值。利用式(1)进行遥感反演，去掉小于0的像元值，得到城阳街道的碳密度空间变化图(图2)。 从图2可以看出，城阳街道绿化覆盖较均匀，乔木的碳密度变化范围为0.012~89.889 kg/m 2 ，较大的值主要分布在中轴区域，包括青岛农业大学、区政府、民生广场、世纪公园等地方，较小的值主要是在东北部丘陵地带。统计不同绿地类型的碳储量和平均碳密度见表3。 由表3可知，城阳街道4种绿地类型的占地面积差距很大，防护绿地的面积最大，为5.09 km 2 ，其次为附属绿地，公园绿地和生产绿地的面积均小于0.3 km 2 ，远小于前两者。碳储量表现出与绿地面积相同的特点，防护绿地的碳储量最大，为1.1314 Tg，接下来依次为附属绿地、公园绿地和生产绿地，碳储量分别为0.6003 Tg、0.0748 Tg和0.0369 Tg。平均碳密度则与前两项截然不同，最大的是公园绿地，为28.96 kg/m²，附属绿地、防护绿地、生产绿地的平均碳密度分别为21.88 kg/m 2 、19.81 kg/m 2 和18.47 kg/m 2 。 图2. 城阳街道碳密度空间变化图 Table 3 Carbon storage and average carbon density of different green space 绿地类型 面积/km 2 碳储量/Tg 平均碳密度/kg∙m −2 公园绿地 0.23 0.0748 28.96 生产绿地 0.18 0.0369 18.47 防护绿地 5.09 1.1314 19.81 附属绿地 2.45 0.6003 21.88 表3. 不同绿地类型碳储量和平均碳密度
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user: 5. 结论与讨论 本文利用生物量模型，结合外业调查，分析了青岛市城阳街道主要绿化树种生物量，并利用遥感反演的方法计算了绿地生态系统的碳密度空间分布和不同绿地类型的碳储量，得出以下结论： 1) 城阳街道主要绿化树种有23个，其中，悬铃木、洋白蜡和雪松是应用最多的三个树种；不同树种的地上生物量差距较大，最大的悬铃木为1205.67 kg，是生物量最低的树种鸡爪槭的近80倍；同一树种不同器官之间的生物量存在差异，所有树种的树干生物量最大，黑松、水杉等11个树种的树枝生物量大于树叶生物量，剩余11个树种则相反。 2) 城阳街道绿化覆盖较均匀，乔木的碳密度变化范围为0.012~89.889 kg/m 2 ，较大的值主要分布在中轴区域，包括青岛农业大学、区政府、民生广场、世纪公园等地方，较小的值主要是在东北部丘陵地带；防护绿地的碳储量最大，为1.1314 Tg，接下来依次为附属绿地、公园绿地和生产绿地，碳储量分别为0.6003 Tg、0.0748 Tg和0.0369 Tg。平均碳密度表现为公园绿地 > 附属绿地 > 防护绿地 > 生产绿地。 本文的研究对象是城市绿地，其树木结构分布等相对复杂，对定位要求较高，常规手持GPS已不能满足要求，因为，若坐标偏差较大，则其在高分辨率遥感影像上会多个像元的误差，由此提取的像元值也会有较大误差，进而会对线性模型的建立造成很大影响，因此，影响本文结果的关键因素在于精确定位样地点坐标。