应用主成分分析对土壤肥力的评价

以大兴安岭蒙古栎(Quercus mongolica var. mongolica)低质林为研究对象,采用主成分分析法建立不同改造模式下土壤肥力的评价体系,计算各改造样地的综合得分。结果表明:蒙古栎低质林诱导改造后,土壤肥力综合得分最高的是10 m×10 m(G_2),根据评价结果可知林窗改造优于带状改造模式。     

大兴安岭地区低质林改造后苗木生长状况

2009年对大兴安岭地区的阔叶混交次生林及白桦萌生低质林进行不同宽度效应带和不同面积林窗改造,分别种植西伯利亚红松、落叶松和樟子松,2011年8月调查实验区内每株苗木的成活和生长状况,研究不同改造方式苗木的成活率及生长率。结果表明:在阔叶混交次生林改造中,西伯利亚红松成活率效应带改造高于林窗改造,而生长率林窗改造高于效应带改造;樟子松成活率林窗改造高于效应带改造,生长率效应带改造高于林窗改造;落叶松改造与樟子松表现相同。在白桦萌生林改造中,西伯利亚红松成活率与生长率效应带改造均高于林窗改造;樟子松成活率和生长率林窗改造均高于效应带改造;落叶松成活率和生长率林窗改造均高于效应带改造。综合分析两类型低质林改造,不论是效应带改造还是林窗改造,对阔叶混交次生林改造的目的树种成活率和生长率均大于白桦萌生林改造。     

不同改造方式对大兴安岭3种类型低质林生物多样性的影响

在大兴安岭林区,通过带状改造和块状改造方式分别对阔叶低质林、柞树低质林和白桦低质林进行改造,分析不同改造方式对3种不同类型低质林生物多样性的影响。结果表明:阔叶低质林经带状和块状改造后,各试验区中生物多样性较高的是S3>G4>S2>G3>G5;柞树低质林经改造后,各试验区中生物多样性较高的是S3>S2>G5>G4>S4;白桦低质林经带状和块状改造后,各试验区中生物多样性较高的是G4>S3>G3>G5>G6;综合3个试验区生物多样性恢复效果,带状改造试验区生物多样性高于块状改造试验区;带状试验区以10、14 m带宽进行改造,块状试验区以225～625 m2进行改造,试验区生物多样性较高。     

不同诱导改造后大兴安岭蒙古栎低质林土壤养分的灰色关联评价

对大兴安岭蒙古栎低质林进行不同面积的带状和块状皆伐后,种植樟子松、西伯利亚红松、落叶松进行诱导改造,采用灰色关联分析法对各诱导改造样地和对照样地的土壤养分建立综合评价模型。结果显示:和对照样地相比,诱导改造后各样地的土壤养分在总体上均有所上升;块状改造比带状改造更能有效提高林地土壤养分,其中20 m×20 m林窗改造方式最有利于土壤养分的积累,最适宜大兴安岭蒙古栎低质林的改造;采用灰色关联分析法对土壤养分建立评价模型,不但简单可靠,而且模型具有通用性,稍加修改便可对其他区域的土壤养分进行比较评价。     

小兴安岭地区低质林改造3a后苗木生长效果

连续3 a对小兴安岭地区低质林验样地内苗木的成活率、保存率和生长率进行实地调查,运用统计分析的方法进行分析,结果表明:改造3 a后,3种苗木的保存率无明显差异。3 a内3种苗木的生长率大小次序为:落叶松大于红松大于云杉。在带状皆伐改造模式中,红松在8 m和10 m带宽的水平皆伐带内的生长效果较好;云杉在6 m和8 m带宽的垂直皆伐带内的生长效果较好;落叶松在10 m和15 m带宽的水平皆伐带内的生长效果较好。在林窗改造方式下,红松在面积为150到300 m2的林窗内生长效果较好;云杉在面积为25到100 m2的林窗内生长效果较好;落叶松在林窗内的生长状况指标均很高,生长效果都较好,无明显差异。根据苗木的生长效果为低质林改造选择合理的改造模式提供理论依据。     

诱导改造对大兴安岭低质山杨林土壤肥力的影响1）

通过对大兴安岭低质山杨林带状改造,并分别种植云杉、樟子松、西伯利亚红松、落叶松,分析土壤肥力指标的变化,利用灰色关联分析法对其进行综合评价。结果表明：与对照样地相比,诱导改造后土壤毛管持水量和毛管孔隙度有不同程度的升高,土壤密度有不同程度的降低。土壤中pH值略有上升;土壤中全氮质量分数均升高（落叶松林升高94．09％,西伯利亚红松林升高67．24％,云杉林升高50．74％,樟子松林升高41．87％）;土壤中全磷质量分数均降低（云杉林降低20．90％,落叶松林降低19．10％,樟子松林降低14．63％,西伯利亚红松林降低10．15％）。土壤中有机质质量分数、全氮质量分数、碳通量具有显著性正相关（ P＜0．05）。樟子松林诱导改造后,土壤密度、毛管持水量、毛管孔隙度、pH值、全钾质量分数、碳通量的变异系数最大,说明带状诱导改造对樟子松林土壤肥力的影响显著。应用灰色关联度法分析诱导改造后的林地土壤肥力的各个指标,结果表明：诱导改造后,所有林地土壤肥力均有改善作用。樟子松林诱导改造后关联度最高（0．828）,说明樟子松林诱导改造效果最佳。     

大兴安岭山杨低质林改造对枯落物持水性能的影响1）

以大兴安岭山杨低质林带状改造后枯落物持水性能为研究对象,应用主成分分析法建立不同模式改造后山杨低质林枯落物持水性能的综合评价指标体系,对各个样地改造后的持水性能进行综合分析。结果表明：不同样地的枯落物持水量、吸水速率与浸泡时间之间分别满足对数关系和乘幂关系。不同改造模式下,枯落物持水性能综合得分从大到小依次为S2、S5、S6、S7、对照样地、S8、S3、S1、S9、S4,其中S2样地的综合得分最高,表明10 m改造带中20 m保留带的改造模式下枯落物持水性能最佳。     

大兴安岭山杨低质林改造对枯落物持水性能的影响

以大兴安岭山杨低质林带状改造后枯落物持水性能为研究对象,应用主成分分析法建立不同模式改造后山杨低质林枯落物持水性能的综合评价指标体系,对各个样地改造后的持水性能进行综合分析。结果表明:不同样地的枯落物持水量、吸水速率与浸泡时间之间分别满足对数关系和乘幂关系。不同改造模式下,枯落物持水性能综合得分从大到小依次为S_2、S_5、S_6、S_7、对照样地、S_8、S_3、S_1、S_9、S_4,其中S_2样地的综合得分最高,表明10 m改造带中20 m保留带的改造模式下枯落物持水性能最佳。     

大兴安岭低质山杨林改造效果的综合评价

以大兴安岭山杨(Populus davidiana)低质林为研究对象,通过带状改造,3种改造带宽分别为10(改造带S1、S2、S3)、20(改造带S4、S5、S6)、30 m(改造带S7、S8、S9),将每条改造带分成4段,分别种植西伯利亚红松(Pinus sibirica)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica Litv.)、兴安落叶松(Larix gmelinii)、红皮云杉(Picea koraiensis Nakai);运用主成分分析法,选取林下枯落物持水性能、土壤理化性质、生物多样性、冠层结构、光合作用、更新苗木生长等38项指标,建立低质山杨林不同模式改造效果的综合评价体系,对各个样地不同模式改造效果进行综合评价。结果表明:不同模式改造效果综合得分,由高到低依次为S2、S3、S6、S4、S8、S1、S7、对照样地、S5、S9,S2样地的综合得分最高,筛选出10 m改造带中20 m保留带的改造模式效果最好。     

大兴安岭5种类型低质林土壤呼吸日变化及影响因素

以大兴安岭地区针阔混交低质林、山杨低质林、蒙古栎低质林、白桦低质林、阔叶混交低质林为研究对象,采用LI-8150多通道土壤呼吸自动测量系统测定了不同类型低质林土壤呼吸速率的日变化,并测定了观测点的土壤温度、湿度、理化性质以及枯落物。结果表明：不同类型低质林土壤呼吸速率差异显著,土壤呼吸速率白天均高于夜晚,1 d中最高值出现在12：00-14：00,最低值出现在23：00-03：00,土壤呼吸速率与土壤温度的关系适合指数模型（R2为0．73～0．82）,土壤呼吸速率与土壤温度和土壤湿度呈显著的二次曲线关系（R2为0．61～0．85）,土壤温湿度双因子复合模型能更好解释不同类型低质林土壤呼吸速率的差异。土壤呼吸速率与土壤总孔隙度、有机质质量分数存在显著的正相关性,与土壤pH值、氮质量分数及半分解枯落物蓄积量相关性也较高。     

大兴安岭低质林补植改造对土壤肥力的影响

以大兴安岭阔叶混交低质林补植改造2 a后土壤肥力为研究对象,采用主成分分析法建立补植改造后土壤肥力指标的评价体系,计算土壤肥力的综合得分。结果表明:不同样地补植改造后土壤肥力的综合得分由大到小为BZ5(0.895)、BZ4(0.823)、BZ3(0.144)、BZ2(-0.336)、BZ1(-0.426)、CK(-0.536)、BZ6(-0.565)。其中BZ5样地的综合得分最高,表明补植密度为800株·hm~(-2)的改造样地最有利于土壤肥力的积累,适宜大兴安岭阔叶混交低质林的改造。各样地的综合得分先是随着补植密度的增大而升高,当补植密度大于800株·hm~(-2)后,样地土壤肥力不佳。     

低质林改造对资源消耗及生态环境的影响

依据生命周期评价理论,应用清单过程的分析方法,对小兴安岭地区低质林改造作业系统产生的资源消耗、能源消耗以及污染物排放进行了量化分析;应用Eco-indicator 99生态指数分析方法,对低质林改造过程中产生的资源消耗以及环境影响进行分析评价。结果表明:在10 m×100 m水平改造带、保留带宽为10 m的改造模式下,低质林改造林地平均出材量为36 m~3/hm~2;低质林改造作业过程中,对自然资源消耗最多的是原油(29.79kg/hm~2),其次是N、P、K、石灰石、生铁、原煤;对环境排放最多的物质是CO2(131.45 kg/hm~2),其次是NOx、CO、PM、SO_2、HC、CH4。低质林采伐改造过程产生的环境负荷,占全过程产生环境负荷的79%,约为更新抚育过程产生的环境负荷的4倍。其中:运材过程和运苗过程产生的环境负荷,分别是低质林采伐改造和更新抚育2个作业系统中对环境负荷产生影响最大的作业过程,共占低质林改造作业全过程产生环境负荷的63.9%。低质林改造生命周期,生态环境指标分数为5.751/hm~2,三大类环境影响损害值,从大到小依次为:资源消耗(3.250/hm~2)、人体健康(2.400/hm~2)、生态环境(0.101/hm~2),表明低质林改造作业过程对资源消耗的影响大于对生态环境的影响。     

广西杉木主产区连栽杉木林地土壤肥力综合评价

利用空间换时间方法,选择pH值、有机质、全N含量等15个土壤理化性质指标作为评价指标,采用主成分分析方法综合评价广西主产区1、2代杉木幼林土壤肥力,旨在为广西连栽杉木人工林的可持续经营提供数据支持,为其它森林土壤肥力评价提供参考。结果表明：土壤大、中量元素含量是土壤肥力的决定性因素。广西杉木主产区不同代数的养分规律大致表现为：2代林0－20 cm＞1代林0－20 cm＞2代林20－40 cm＞1代林20－40 cm。广西不同产区杉木林地土壤肥力规律：桂北＞桂东＞桂中,从各主产区看, F值为负值占总试验个数（12个）的41．66％。说明广西部分杉木林地土壤肥力较低,对于该部分的林地要重视科学合理施肥。广西连栽杉木土壤肥力综合评价指数F值在（－2．048）－26．76之间,2代杉木幼林的土壤肥力高于1代幼林,这可能是炼山和采伐剩余物归还于林等经营措施共同作用下的短期效应。可见采取有效的培肥沃土的森林经营措施,可一定程度上防止连栽林地土壤退化。     

大兴安岭不同类型低质林改造效果的综合评价

在大兴安岭林区选取针阔混交林、蒙古栎林(Xylosma racemosuz)、白桦林(Betula platyphylla)、山杨林(Populus davidiana Dode)、阔叶混交林5种不同类型低质林作为改造试验区,建立涵盖枯落物持水性能、植被生物多样性、土壤物理化学性质、土壤碳通量、更新苗木生长状况等38项指标的综合评价指标体系,运用主成分分析法对不同类型低质林的改造效果进行综合评价。结果表明:不同类型低质林的改造效果,综合得分从大到小依次为针阔混交林、蒙古栎林、阔叶混交林、白桦林、山杨林,不同类型低质林改造后,针阔混交低质林的改造效果最好。     

小兴安岭林区低质林改造效果评价

观测小兴安岭低质林改造试验样地苗木的成活和生长状况,运用统计分析的方法,研究不同改造方式造林的成活率及生长率.结果表明:横山带造林成活率高于顺山带和林窗的造林成活率,而顺山带造林生长率略高于横山带和林窗的造林生长率.从三种树种在同一改造方式内的造林效果看,红松造林成活率高于云杉和落叶松.带状皆伐选择8～10m采伐带宽度的造林成活率及生长率较高,造林更新效果较好.从幼苗成活率、生长率看,中等林窗是造林更新的适宜面积.成活率及生长率混交造林好于纯林.     

大兴安岭白桦低质林补植改造后枯落物水文效应变化

以大兴安岭地区新林林业局白桦低质林为研究对象,对白桦低质林进行不同密度的补植改造,采用灰色关联分析法和变异系数法建立综合评价体系,评价的指标为各补植样地的未分解层和半分解层枯落物自然持水率、最大持水率、最大持水量、总最大持水量、有效拦蓄量、总有效拦蓄量、蓄积量、总蓄积量。结果表明:不同密度补植样地的枯落物吸水速率随浸泡时间的增加呈幂指数关系下降,持水量随浸泡时间的增加呈对数函数上升,灰色关联值大小依次为:BZ_4(0.807)、BZ_5(0.666)、BZ_6(0.642)、BZ_3(0.548)、BZ_2(0.513)、BZ_1(0.480)、CK(0.421),说明补植密度为800株·hm~(-2)时,大兴安岭新林林业局白桦低质林的水源涵养能力最佳。     

大兴安岭白桦低质林生态功能评价指标的灰色关联聚类分析

通过相应的试验方法评价大兴安岭白桦低质林土壤理化性质,土壤重金属积累情况,枯落物蓄积及持水性能,低质林生物多样性程度;应用灰色关联聚类对以上各个低质林生态功能指标进行聚类分析,结果表明:白桦低质林土壤孔隙度与土壤速效N、P、K元素含量处在同一个聚类,反映了低质林的土质疏松程度、土壤肥力,土壤密度与土壤含水率、土壤重金属Cd质量分数、枯落物蓄积量、枯落物最大持水率以及低质林生物多样性在同一个聚类,反映土壤的锁水能力、枯落物层持水性能、重金属积累情况等。     

不同改造方式对小兴安岭低质林生物多样性的影响

对小兴安岭低质林的生物多样性进行调查,以小兴安岭铁力林业局卫东林场的原始阔叶红松林生物多样性作为对照,运用主成分分析的方法,对不同改造方式低质林的试验区生物多样性数据进行综合评析,并分析试验区植被恢复效果与影响因素之间的关系。研究结果表明:恢复时间和改造方式对生物多样性恢复与分布起主导作用,横山皆伐带10 m带宽样地、顺山皆伐带10 m带宽样地与择伐带采伐强度41%的样地生物多样性恢复效果最好,横山皆伐带和顺山皆伐带的8 m带宽样地与择伐带采伐强度55%的样地生物多样性恢复效果次之。     

大兴安岭不同类型低质林土壤和枯落物的水文性能

以大兴安岭地区阔叶混交低质林、蒙古栎低质林、白桦低质林为研究对象,运用描述性统计和差异性分析对其土壤层和枯落物层的水文效应进行比较分析,以期对低质林水源涵养功能深入了解。结果表明:3种类型的土壤含水率、土壤密度、土壤毛管孔隙度范围分别为0.86%~0.90%、0.41~0.53 g·cm-3、60.17%~68.16%,各类型间差异不显著。蒙古栎低质林土壤密度最低,毛管孔隙度和总孔隙度最高。3种类型的枯落物总蓄积量范围为8.87~15.18 t·hm~(-2),枯落物总蓄积量由大到小表现为阔叶混交低质林、蒙古栎低质林、白桦低质林,各类型间差异显著。3种类型低质林的自然持水率、最大持水率、有效拦蓄率范围分别为13.26%~19.53%、248.95%~401.97%、192.07%~323.88%,蒙古栎低质林最大持水率和有效拦蓄率高于其他2种类型,各类型间差异不显著。枯落物最大持水量、有效拦蓄量范围分别为11.4~28.15、9.00~22.26 t·hm~(-2),其中白桦低质林的均低于其他2种类型,各类型间差异显著。综合分析表明:蒙古栎低质林土壤水文效应优于其余2种类型,白桦低质林枯落物水文性能明显低于阔叶混交低质林和蒙古栎低质林。     

纳板河流域不同土地利用类型下土壤综合肥力分析

 运用相关关系分析确定权重系数,并采用土壤质量指数法进行土壤综合肥力分析。通过土壤有机质、全氮、速效磷,速效钾以及pH值等5个土壤肥力指标测定,对西双版纳纳板河流域自然保护区6种土地利用类型（自然林、混合林、茶园、玉米地、橡胶林、水稻田）的38个表层（0～20cm）土壤肥力性状进行比较分析和土壤质量评价。结果表明,6种不同土地利用类型之间土壤肥力评价指标具有明显的异质性,不同土地利用类型土壤综合肥力质量排序为：自然林（64.30）＞混合林（60.66）＞茶园（57.09）＞玉米地（52.66）＞橡胶林（41.49）＞水稻田（35.81）。