高寒沙地中间锦鸡儿人工林根系分布及林下土壤特性研究

以流动沙丘为对照,通过对3、5、10、16和30 a生的中间锦鸡儿人工林根系和林下土壤进行研究,揭示人工林根系分布及林下土壤理化性质变化特征。对林下0～80 cm土层的根系和土壤分别进行采集,并用EPSON10000XL扫描仪和WINRHIZO系统对根长(L)、表面积(S)和生物量(B)进行测定分析,同时测定土壤容重和有机质以及氮、磷、钾等养分含量。研究结果表明:人工林根系主要分布于0～40 cm土层,根系L、S和B随林龄增大而增大,且随土层加深而减小,其分布与土壤性质密切相关。相对于流动沙丘,3 a和5 a生人工林土壤理化性质变化不明显,但随着林龄增大,林下土壤性质发生明显变化。16 a和30 a生人工林下土壤容重明显减小,分别与L、S和B呈显著负相关(P 0.05);土壤有机质和全氮含量明显增加,尤其在根系大量分布的浅层土壤大幅增加,分别与L、S和B呈显著正相关(P 0.05);而土壤全磷和全钾增加不明显,分别与L、S和B相关性不显著。3种径级(细、中、粗)根系中,细根和中根的L、S与土壤容重呈极显著负相关(P 0.01),与有机质呈极显著正相关,粗根的L、S和B与全氮呈极显著正相关(P 0.01)。由此可见,中间锦鸡儿人工林随着生长年限的增加,有利于林下土壤结构优化和养分的增加。     

湖南省主要森林类型林地土壤持水功能及其改良技术

通过对37个森林类型的研究得知,湖南省森林的贮水水平偏低,全蓄水量平均为4102.9hm^2,有效贮水量为830.2hm^2;天然林、人工林、林下造林形成的模拟自然生态林一次最大有效贮水量分别为1049.7,534.5,764.0t/hm^2。在天然林中,近成熟林知成熟林、中龄林、幼林分别为1285.1,1065.4,798.5t/hm^2;人工林3个龄级的森林分别为642.5,563.0,534.5t/hm^2。根据目前森林结构质量差、贮水功能偏低的现象,提出了湖南林地土壤持水性能改良的技术对策。     

杨树低效林下土壤粒径分布与分形特征

[目的]研究鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤粒径分布与分形特征,为该地区杨树低效林的成因分析及改造提供基础依据,并为杨树人工林的科学管理提供参考与决策支持。[方法]使用Mastersizer3000激光衍射粒度分析仪测量土壤粒径,采用土壤颗粒体积分形维数模型计算分形维数D值,并测定土壤养分。[结果]①鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤颗粒组成主要以细砂粒(42.33%)、极细砂粒(15.72%)、中砂粒(19.77%)为主;主要土壤质地类型为砂土;土壤颗粒的分形维数D值在1.222 5～2.204 5范围内,处于较低水平。②土壤颗粒分形维数D值与粉粒、极细砂粒、细砂粒含量呈显著正相关关系,与中砂粒、粗砂粒、极粗砂粒呈显著负相关关系。③随着土层加深,粒径250μm的土壤颗粒含量增加,粒径250μm的土壤颗粒含量减少;土壤颗粒分形维数D值随土层加深而增大,增大幅度不大。④土壤颗粒分形维数D值与土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量的关系均未达到显著水平,土壤各养分含量的变化对分形维数D值没有显著影响。[结论]鄂尔多斯地区杨树低效林下土壤颗粒组成以砂粒为主,土壤分形维数较低,土壤结构极不均匀,这样的土壤结构对杨树的正常生长发育极为不利,不良的土壤结构也在一定程度上导致了低效林的形成,因此在对杨树低效林进行预防和改造时也要改善林下土壤结构。     

湖南省主要森林类型林地土壤持水功能及其改良技术

通过对37个森林类型的研究得知, 湖南省森林的贮水水平偏低,全蓄水量平均为4 102.9 hm2,有效贮水量为830.2 hm2;天然林、人工林、林下造林形成的模拟自然生态林一次最大有效贮水量分别为1 049.7, 534.5, 764.0 t/hm2.在天然林中,近成熟林和成熟林、中龄林、幼林分别为1 28 5.1, 1 065.4, 798.5 t/hm2 ;人工林3个龄级的森林分别为642.5, 563.0 , 534.5 t/hm2.根据目前森林结构质量差、贮水功能偏低的现象,提出了湖南林地土壤持水性能改良的技术对策.     

湘西北天然林转换对土壤活性有机碳与酶活性的影响

[目的] 了解土壤活性有机碳(SOC)组分和酶活性对天然林转换的响应,为预测区域土壤健康演变和环境变迁提供科学依据。[方法] 选取本底一致,利用历史清晰的天然常绿阔叶林以及由此转变而来的针叶人工林、果园、坡耕地和水田,应用物理、化学和生物化学分析技术,研究表土活性有机碳组分和酶活性对天然林转换的响应规律与差异。[结果] 天然林改为果园、坡耕地和水田后显著降低土壤有机碳、活性有机碳含量和酶活性,降幅分别为42%～67%,47%～88%和36%～89%。其中,以易氧化有机碳、微生物生物量碳含量和蔗糖酶活性的敏感性相对高于SOC敏感性,敏感地指示土壤有机碳库及活性的降低,易氧化有机碳更适宜推广应用。天然林改为人工林,土壤活性有机碳、酶活性的敏感性一般低于天然林改为果园、坡耕地,相对有利于土壤中活性有机碳库的保存。活性有机碳占总有机碳的比例由天然林改为人工林后显著降低,敏感地指示土壤碳库质量的下降。[结论] 天然林转换不仅导致土壤活性有机碳数量大幅减少,有机碳库的质量下降,与之相关的酶活性也降低;土壤有机碳的活性和酶活性的降低,指示天然林转换后土壤生物健康/质量的退化。     

樟树人工林对湘东退化红壤性质及微生物碳源利用的影响

通过对湘东红壤丘陵区樟树(Cinnamomum camphora)人工林林下与林间土壤进行配对采样与分析,研究樟树人工林对退化红壤性质及微生物碳源利用的影响。结果表明:与林间土壤相比,林下土壤的pH增加0.95个单位,全磷、全钾和含水量分别提高14.8%,16.8%和45.6%,容重降低8.1%,均达到显著水平。樟树人工林显著增加林下土壤微生物的平均颜色变化率(average well color development,AWCD),林间土壤微生物对碳水化合物、氨基酸、羧酸、聚合物和酚酸类碳源的利用强度依次仅相当于林下土壤微生物的27.6%,19.2%,23.4%,47.1%和3.5%,但二者对胺类碳源的利用没有明显变化。樟树人工林显著增加林下土壤微生物的丰富度指数、多样性指数、优势度指数和均匀度指数。主成分分析发现,樟树人工林改变土壤微生物的碳源利用模式;相关性分析表明,樟林恢复后土壤理化性质的改善是造成微生物碳源利用能力和多样性指数提升的主要原因,而土壤pH是其中的首要驱动因素。综上,樟树人工林有助于提高湘东退化红壤的微生物生态功能,樟树是进行退化红壤生态修复和重建的适宜树种。     

格氏栲天然林与人工林土壤异养呼吸特性及动态

通过用静态碱吸收法对中亚热带福建三明格氏栲自然保护区内的格氏栲天然林和33年生的格氏栲人工林及杉木人工林的土壤异养呼吸进行为期2年的定位研究。结果表明，三种森林枯枝落叶层呼吸和无根土壤呼吸速率季节变化均呈单峰曲线，最大峰值出现在5月至6月，最小值出现在12月至1月。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层呼吸速率平均值分别为CO2 79．88、44．37和21．02mgm^-2h^-1，无根土壤呼吸速率平均值分别为CO2 217．4、85．85和94．04mg m^-2h^-1。2002年枯枝落叶层呼吸速率和无根土壤呼吸速率主要受土壤温度影响，但在极端干旱的2003年则主要受土壤湿度的影响。双因素关系模型（R=ae^bTW^c）拟合结果优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素关系模型，土壤温度和土壤湿度共同解释不同年份枯枝落叶层呼吸和无根土壤呼吸速率季节变化的82％～85％和85％～92％。不同森林枯枝落叶层呼吸对土壤温度和湿度的敏感性均高于无根土壤呼吸的。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层呼吸年通量分别为C3．76、2．63和1．23t hm^-2a^-1，无根土壤呼吸年通量则分别为C3．44、2．79和1．49t hm^-2a^-1。不同森林土壤异养呼吸通量的差异主要与枯落物数量和质量、土壤有机质数量和质量的差异有关。杉木林枯枝落叶层呼吸对干旱敏感性高于格氏栲（天然林和人工林）的，而人工林（杉木和格氏栲）的土壤有机C对干旱敏感性则要高于格氏栲天然林。     

黄土丘陵不同土地利用方式下土壤颗粒组成及其分形维数特征

采用野外采样与室内分析方法,运用颗粒体积分形理论,研究了黄土丘陵区4种土地利用方式下的土壤颗粒组成及其剖面特征。结果表明,4种土地利用方式下的土壤理化性质差异显著,表层土壤除全磷外化学性质总体表现为天然林人工林草地坡耕地,容重坡耕地草地人工林天然林,50—100cm土壤性质差异减小。土壤以粗粉粒为主,除粗砂粒外,土地利用对其余各粒级含量影响显著,层次性不明显,坡耕地和草地小粒级含量高于天然林和人工林。黏粒和粉粒含量与有机质、全氮极显著负相关,与容重极显著正相关;砂粒与有机质和容重极显著正相关,与容重呈极显著负相关。土壤颗粒组成分形维数为2.52~2.74,各层次坡耕地和草地之间没有显著差异,但显著高于人工林和天然林,随着土层加深坡耕地呈缓慢降低趋势,草地、人工林和天然林呈缓慢增加趋势。土壤分形维数与黏粒和粉粒和容重显著正相关,与砂粒、有机质、全氮显著负相关,与全磷无显著相关性。综上所述,黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤颗粒组成差异较大,草地和林地相对于坡耕地大颗粒含量明显增多,小颗粒明显减少。     

人工和天然油松林表层土壤不同粒径团聚体有机碳及其组分分布特征

在全球天然林面积持续下降而人工林面积不断增加的背景下,人工林是否能达到天然林的土壤固碳能力尚不清楚。以黄土高原子午岭林区的成熟人工和天然油松林为研究对象,比较分析了不同密度人工林和天然林0—20 cm土层的土壤团聚体组成、不同粒径团聚体土壤有机碳(SOC)、不同活性SOC及球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)的分布特征和相关性。结果表明：(1)人工林表层土壤全土的总SOC含量及其高活性、低活性、非活性SOC组分的含量均显著低于天然林,其中总SOC含量和非活性SOC含量随林分密度增加而增加,低活性SOC含量反之。(2)人工林表层土壤各粒径团聚体的总SOC含量及其组分含量均显著低于天然林。人工林大团聚体的重量百分含量、总SOC含量及非活性SOC含量随林分密度的增加而增加,但均显著低于天然林。(3)人工林表层土壤的SOC含量随林分密度增加而增加,其峰值17.95 g/kg,为天然林SOC含量的65.5%,其中大团聚体的数量及其SOC含量和稳定性的显著降低是导致两者差异的主要原因。活性SOC百分含量与总SOC含量的增加呈负相关关系,GRSP随林分密度增加而增加,但低于天然林,且通过提高大团聚体数量...     

大兴安岭北部火烧迹地兴安落叶松人工林土壤水文效应

对大兴安岭北部火烧迹地落叶松人工林土壤水文效应进行初步研究,结果表明:(1)未火烧落叶松天然林枯落物积累量最高,为56.21t/hm2,其次为1988年落叶松人工林,为58.37t/hm2,最低为2000年落叶松人工林,为20.19t/hm2。表现出随火烧年限的减少而降低。最大持水量的变动范围为62.24～286.15t/hm2,1988年落叶松人工林最高,2000年落叶松人工林最低,而未火烧落叶松天然林为184.40t/hm2。表现出火烧后20年落叶松人工林枯落物持水量已达到未火烧天然林水平。(2)枯落物吸水速度在开始1h内较快,6h后下降速度逐渐减慢。枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系。(3)土壤容重表现为随着火烧年限的减少而增加的趋势,未火烧天然林最低,为0.80g/cm3,2000年落叶松人工林最高,为0.97g/cm3。土壤孔隙度变化趋势与土壤容重相反。土壤蓄水能力与土壤容重变化趋势相同。(4)土壤入渗用霍顿公式拟合较好。     

川西亚高山人工云杉林地有机物和养分库的退化与调控

研究了川西亚高山云杉人工林地有机物和养分库状况 ,结果表明 :该区云杉人工林有机物和养分库严重退化 ,表现为 ,其凋落物的分解速率和周转期均较次生阔叶林和原始云杉林慢 ,致使地表枯枝落叶干物质和各种养分贮量滞留于凋落物层而不能进入土壤 ,土壤中有机质、全N、全P和碱解N含量随人工云杉林龄的增加而大幅度下降。人工云杉林份组成单一 ,其凋落物分解慢 ,归还土壤凋落物和养分数量少 ,是川西亚高山云杉人工林地土壤有机物和养分库退化的重要原因 ,人为收集凋落物积肥和人工抚育清灌 ,不断带走植被中养分是土壤有机物和养分库不断耗竭的另一重要原因。建议对该区人工成熟林抚育间伐和营造针阔混交林 ,改善成熟林下微环境和改变林份组成 ,可在很大程度上防治云杉人工林土壤有机物和养分库的退化     

长江上游几种林地表层土壤侵蚀率及与相关土壤性质关系

长江上游区域水土流失现象已引起广泛关注,通过土壤侵蚀的间接指标计算,表明长江上游亚高山天然林区表层土壤侵蚀率较小,丘陵区人工林区表层土壤侵蚀率较大。定量分析表明,土壤有机质含量、土壤团聚体稳定性、土壤渗透性能等因素对土壤侵蚀率影响较大,相关系数和回归分析均达到了0.01极显著性水平。其他因素如林地凋落物和地面植被也对土壤侵蚀产生明显影响。     

贡嘎山天然林和盐亭人工林土壤侵蚀研究

 为了解长江上游代表性林区土壤侵蚀及相关土壤性质对土壤侵蚀的影响,通过取样分析、计算土壤侵蚀间接指标及其与有机质含量、土壤团聚体稳定性、土壤渗透性能等因素的定量关系。结果表明:长江上游区域贡嘎山亚高山天然林区表层土壤侵蚀率较小,盐亭紫色土丘陵区人工林区表层土壤侵蚀率较大。相关系数和回归分析表明土壤有机质含量、土壤团聚体稳定性、土壤渗透性能等因素对土壤侵蚀率具有较大影响,均达到了0.01极显著性置信水平。     

温带森林磷沉降-水系统输出-迁移动态特征及对土壤磷影响

采用对比和分析的方法,研究了黑龙江省带岭凉水国家级自然保护区温带森林生态系统磷沉降、溪流、河流和渗透水输出磷含量动态特征,以及磷沉降和水系统磷输出对红松人工林、落叶松人工林、椴树红松混交林、枫桦红松混交林和白桦次生林5种林型土壤全磷和有效磷的影响。结果表明,研究区域通过降雨产生的年磷沉降量约为0.888 kg hm-2,7月除红松人工林外,其他4个林型穿透雨磷浓度均高于大气降雨的磷浓度。7月枫桦红松林、8月白桦次生林和红松人工林A层土壤渗透水磷浓度低于林内雨磷浓度,表层土壤对穿透雨中磷有固定作用。在凉水自然保护区森林生态系统内,森林系统内小溪流、凉水河和凉水森林系统外永翠河水磷浓度均较林外降雨及穿透降雨磷浓度高,表现为永翠河水>土壤A层渗透水>凉水河>小溪>穿透雨>大气降雨。表明土壤中部分磷素通过地表径流和壤中流流出森林生态系统,并汇集于林中小溪,最后进入河流,造成磷在小溪和河流中的富集。大气磷沉降、森林水系统磷输出均与椴树红松林A0层土壤全磷含量呈显著负相关,与红松人工林B层土壤全磷含量呈极显著正相关,与落叶松人工林A0层土壤有效磷含量呈极显著正相关。     

长江上游水土流失特点及其防治对策探讨

长江上游是我国水土流失严重地区之一。笔者通过对长江上游重点防治区的实地考察,分析了该地区水土流失的特点、危害及搞好水土流失治理工作的重要性和现实意义。同时还认真总结了三年来开展“长治”工程的经验,并对“长治”工程的特征及效益进行了评价。笔者最后对进一步搞好长江上游的水土保持工作,提出了建设性的意见。     

基于RSEI指数的长江上游流域生态环境质量时空演变及影响因子研究

为准确、及时地获取长江上游生态环境质量的变化趋势以及演变格局,基于Google Earth Engine(GEE)平台的MODIS系列遥感数据,通过计算长江上游流域生长季5—10月的绿度(NDVI)、湿度(WET)、热度(LST)及干度(NDSI)4个指标,采用主成分分析法(PCA)构建出遥感生态环境指数RSEI,并对长江上游流域生态环境进行评价。结果表明：(1) 4个指标在第1主成分(PC₁)上的平均贡献率为71%,表明依据这4个指标在长江上游流域构建RSEI是可行的;(2)长江上游流域RSEI整体呈现显著增加趋势(p<0.05),增加速率为1.1×10^-3/a,具体可细分为两个阶段,分别是快速增长期(2000—2010年),其速率为5.9×10^-3/a,以及增速放缓期(2010—2020年),其速率为3.9×10^-3/a;(3)长江上游流域生态环境质量以优和良为主,且表现为南部比北部好及东部比西部好的空间分布格局;(4) 2000—2010年流域生态环境质量改善明显,改善面积占34.7%,...     

云南省金沙江流域水土流失防治对策研究

云南省金沙江流域是我国西部生态环境最脆弱、水土流失最严重的地区之一。这里山高坡陡,水土流失严重,自然灾害频繁,对长江中下游危害日益加剧。坡耕地是该流域水土流失最为严重的地类,实施退耕还林还草和进行坡耕地处理具有重大的战略意义。要从根本上治理水土流失,建议从加快生态经济型防护林(草)体系建立,实施退耕还林还草,推广水土保持型生态农业模式,抓好农村能源替代工程建设,提高人口素质、增强法制意识等5个方面入手。     

紫色泥页岩的侵蚀产沙特点及影响因素分析

紫色泥页岩区是长江上游泥沙的一个重要来源。论述了遂宁组紫色土的侵蚀和泥沙形成流失的特点。并分析了解家湾小流域紫色土的侵蚀、泥沙形成输沙以及紫色土可蚀性等的影响因素。研究结果对川中紫色土丘陵区生态环境建设有重要参考意义。     

滇西北地理环境特征与区域水土流失相互作用机制研究

滇西北地区是高山峡谷区．是长江上游天然林保护和长江流域中下游的生态屏障和我国重要的生态功能区，也是新构造活动异常频繁、造貌过程活跃和生态环境极其脆弱的地区。自然环境和人文因子的作用对该区的坡面稳定性、地表土壤—植被生态系统的稳定性和水土流失的强度、类型有重要作用。通过详细的野外考察和资料分析，探讨了滇西北地区的自然环境因子——地质、地貌、土壤、植被、气候、水文及人文因子如人口、土地利用、经济社会状况对区域水土流失的影响。从地理环境宏观层面看水土流失，对滇西北地区的水土保持、生态环境建设和可持续发展有重要意义。     

浑河上游典型水源涵养林降雨再分配过程

为明确浑河上游典型水源涵养林的降雨再分配过程,以浑河上游地区5种典型水源涵养林(红松人工林、落叶松人工林、红松混交林、落叶松混交林、阔叶混交林)为研究对象,应用自记式观测记录仪,分析不同林型林冠层对降水再分配过程(穿透雨、树干茎流、林冠截留)的影响。结果表明:各林型穿透雨量(率)、树干茎流量(率)、林冠截留量均随林外降雨量增加而增大;穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量均与林外降雨量呈显著的线性正相关;各林型穿透雨率、树干茎流率与林外降雨量呈显著的对数函数关系;红松混交林、落叶松混交林的树干茎流率(32.12%,15.44%)均高于阔叶混交林与红松、落叶松人工林,红松、落叶松人工林的林冠截留能力(80.66%,77.47%)高于阔叶混交林、针阔混交林。该结果为浑河上游地区水源涵养林的最优空间结构配置与经营管理提供科学依据。