贺兰山4种典型森林类型凋落物持水性能研究

采用野外实地观测与室内浸提法,对贺兰山4种典型森林类型(油松青海云杉混交林、油松山杨混交林、油松纯林和青海云杉纯林)林地凋落物的储量、持水量、持水率和吸水速率进行了研究。结果表明:4种类型的林分凋落物储量大小依次为青海云杉纯林>油松云杉混交林>油松纯林>油松山杨混交林;油松纯林、油松云杉混交林、青海云杉纯林和油松山杨混交林的凋落物最大持水量分别为38.46,40.11,46.78,36.35t/hm2;最大持水率分别为152.56%、150.79%、144.43%和184.14%,各林分凋落物的持水量和持水率都随着浸泡时间的增加按照对数方程增加;吸水速率呈现油松山杨混交林>油松云杉混交林≥油松纯林>青海云杉纯林,且各林分的凋落物吸水速率随浸泡时间的增长按幂函数方程下降。有效拦蓄量林型间变化范围为10.7～15.73t/hm2,油松山杨混交林最大,为15.73t/hm2,油松纯林(14.05t/hm2)和油松云杉混交林(11.98t/hm2)次之,青海云杉纯林最小,仅为10.7t/hm2。     

秦岭北坡水源林区不同类型林分土壤水文特性

在秦岭北坡水源林区选择不同针阔混交林和落叶混交林林分,对其土壤水文物理性质进行了研究。结果表明:土壤容重、非毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量和最小持水量均为针阔混交林大于落叶阔叶林,40cm土层土壤水分平均(非毛管)滞留贮存量为针阔混交林大于落叶阔叶林。针阔混交林地土壤的渗透性能较好,其平均渗透系数达到了6.93mm/min,是落叶阔叶林地的4.97倍,且同一林地内0—20cm土层的渗透系数均大于20—40cm土层。基于主成分分析,锐齿栎×油松(华山松)混交林地土壤的综合水文效应最优。     

青海高寒山区5种林分土壤特性及其水源涵养功能

为定量评价青海省大通县高寒山区不同森林的土壤特性和水源涵养功能,从而为森林的合理空间配置提供理论依据,采用浸水法、环刀法、定水头法、硫酸重铬酸钾法,分别测定5种林分的枯落物性质和0—40cm土层的孔隙度、渗透性及养分状况等。结果表明:(1)枯落物总储量及最大持水量依次为云杉白桦混交林云杉落叶松混交林青海云杉林华北落叶松林白桦林。(2)0—40cm土层的土壤有机质含量平均值依次为云杉落叶松混交林云杉白桦混交林白桦林青海云杉林华北落叶松林。(3)土壤容重随着深度增加而增大,0—40cm土层均值依次为白桦林华北落叶松林云杉白桦混交林青海云杉林云杉落叶松混交林。(4)土壤总孔隙度随土层加深而降低,0—40cm土层均值依次为云杉落叶松混交林青海云杉林云杉白桦混交林华北落叶松林白桦林。(5)0—40cm土层的土壤平均初渗速率和稳渗速率大小依次为白桦林云杉白桦混交林云杉落叶松混交林华北落叶松林青海云杉林。(6)依林地总贮水量评价的水源涵养功能依次为云杉落叶松混交林(4 427.40t/hm~2)青海云杉林(4 365.33t/hm~2)云杉白桦混交林(4 055.04t/hm~2)华北落叶松林(3 729.64t/hm~2)白桦林(2 650.31t/hm~2)。     

青海高寒山区5种林分的土壤特性及其水源涵养功能

为定量评价青海省大通县高寒山区不同森林的土壤特性和水源涵养功能,从而为森林的合理空间配置提供理论依据,采用浸水法、环刀法、定水头法、硫酸重铬酸钾法,分别测定5种林分的枯落物性质和0—40cm土层的孔隙度、渗透性及养分状况等。结果表明:(1)枯落物总储量及最大持水量依次为云杉白桦混交林云杉落叶松混交林青海云杉林华北落叶松林白桦林。(2)0—40cm土层的土壤有机质含量平均值依次为云杉落叶松混交林云杉白桦混交林白桦林青海云杉林华北落叶松林。(3)土壤容重随着深度增加而增大,0—40cm土层均值依次为白桦林华北落叶松林云杉白桦混交林青海云杉林云杉落叶松混交林。(4)土壤总孔隙度随土层加深而降低,0—40cm土层均值依次为云杉落叶松混交林青海云杉林云杉白桦混交林华北落叶松林白桦林。(5)0—40cm土层的土壤平均初渗速率和稳渗速率大小依次为白桦林云杉白桦混交林云杉落叶松混交林华北落叶松林青海云杉林。(6)依林地总贮水量评价的水源涵养功能依次为云杉落叶松混交林(4 427.40t/hm~2)青海云杉林(4 365.33t/hm~2)云杉白桦混交林(4 055.04t/hm~2)华北落叶松林(3 729.64t/hm~2)白桦林(2 650.31t/hm~2)。     

黄土丘陵区不同土地利用类型土壤水分物理性质研究

在黄土高原丘陵沟壑区第三副区典型流域选取林地、耕地、果园、撂荒地和草地5种土地利用方式,进行土壤水分物理性质的对比研究。结果表明:林地、耕地和撂荒地的土壤含水量显著大于果园和草地。耕地和果园的饱和持水量显著大于草地。各土地利用类型下土壤水分物理因子基本具有一致性,其变异系数均属于中等变异。水平方向上各个土壤水分物理性质较为均一,土壤饱和导水率和土壤含水量平均为0.84 mm/min和19.18%,土壤容重平均为1.34 g/cm³,但毛管孔隙度均在10%以下,表层土壤通气透水性能较差。近年来虽大面积新修梯田、发展经济林,表土水分物理性质得到改良,但从整体性能上来看,还是较差,今后需进一步改善土壤环境。     

青海大通退耕还林工程区的林木耗水特性

 为了给退耕还林工程建设的树种选择提供依据,2002—2003年,通过实地观测并应用PenmanMonteith方程和定位通量法,对青海大通黄土高寒区自20世纪80年代陆续退耕还林后营造的青海云杉、紫果云杉、华北落叶松、白桦、青杨和沙棘进行了林木耗水特性研究。结果表明:2种方法测算林地蒸散的月平均相对误差是57%。中龄林的青杨沙棘混交林、白桦纯林、青杨灌木混交林和白桦青海云杉沙棘混交林的生长季蒸散总量为488～538mm,其中蒸腾量占蒸散总量的74%～79%,林地土面蒸发总量占蒸散总量的10%～12%,林地无地表径流产生;处于幼龄生长阶段的紫果云杉、青杨、华北落叶松、青海云杉混交林生长季蒸散总量为450～510mm,其中蒸腾总量占蒸散总量的45%～69%,林地土面蒸发总量占蒸散总量的16%～44%,地表径流量占林地降水量的1%～6%。大部分林分6—8月的蒸腾耗水量占全年的80%。     

辽西半干旱低山丘陵区人工林地表层土壤水文效应

以荒山为对照,对辽西半干旱低山丘陵区人工林地表层土壤水文效应进行了初步研究。结果表明,林地土壤容重以荆条纯林的最小,杨树纯林的最大;林地土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均是以荆条纯林的最大,杨树纯林的最小;林地表层土壤蓄水容量、有效蓄容、毛管持水量均高于荒山,以荆条纯林的最大,杨树的最小,其中蓄水容量位于701.8~1 328.4 t/hm2之间,有效蓄容位于41.2~411.6 t/hm2之间,毛管持水量位于660.6~916.8 t/hm2之间;林地表层土壤入渗能力较强,以荆条纯林的最大,杨树的最小,稳渗率位于0.03~6.11 mm/min之间,并与总孔隙度、非毛管孔隙度均呈显著正相关关系,林地表层土壤入渗速率与入渗时间存在良好的幂函数关系;林地表层土壤涵养水源和保持水土功能大小顺序为荆条纯林>山杏荆条混交林>樟子松封育纯林>华北落叶松纯林>油松荆条混交林>沙棘纯林>杨树纯林。     

冀北山地森林土壤水文效应研究

森林土壤水文效应是森林生态水文功能的基础.从森林土壤的容重、孔隙度、持水能力和入渗能力等方面,研究了冀北山地6种典型森林的土壤水文效应.结果表明:土壤容重方面,落叶松纯林最大(1.21 g/cm3),白桦纯林最小(1.00 g/cm3);土壤孔隙度方面,白桦纯林总孔隙度最大(50.75％),油松蒙古栎混交林总孔隙度最小(42.58％);土壤持水能力方面,油松纯林的有效持水量最大(241.00 t/hm2),落叶松纯林的最小(57.75 t/hm2).土壤入渗能力方面,油松纯林的稳渗速率最大(15.00 mm/min),落叶松纯林的稳渗速率最小(0.68 mm/min).     

黑河上游天老池流域不同植被下土壤理化性质和入渗特征

选择天老池流域的5种典型植被类型下的土壤,用环刀进行多点采样,用于土壤理化性质和入渗的观测,比较分析不同植被土壤的理化性质。结果显示:不同的植被类型下土壤理化性质有差异。土壤容重表现为草地(干草原1.12g/cm~3,亚高山草地1.00g/cm~3)灌木林地(亚高山灌丛0.76g/cm~3)乔木林地(祁连圆柏0.75g/cm~3,青海云杉0.50g/cm~3);总孔隙度表现为乔木林地(青海云杉81.29%,祁连圆柏76.61%)灌木林地(72.63%)草地(亚高山草地62.28%,干草原57.65%);有机质含量表现为青海云杉(136.87g/kg)亚高山灌丛(119.96g/kg)亚高山草地(94.67g/kg)祁连圆柏(70.69g/kg)干草原(43.94g/kg),总体表现为阴坡大于阳坡。土壤容重、有机质含量、总孔隙度均与土壤入渗特征呈显著性相关,土壤理化性质对土壤入渗的综合影响作用决定了土壤入渗速率的大小。用环刀法观测表层土壤的入渗过程,通过比较发现,初始和稳定入渗速率均表现为青海云杉(7.17mm/min,5.12mm/min)祁连圆柏(2.33mm/min,1.30mm/min)亚高山灌丛(1.91mm/min,1.01mm/min)亚高山草地(1.89mm/min,0.77mm/min)干草原(1.41mm/min,0.44mm/min),整体表现为乔木林地灌木林地草地。用变异系数衡量土壤理化性质和入渗率的空间变异性,结果表明,5种植被土壤的理化性质表现出不同程度的变异,土壤的入渗率均表现出较大的空间变异性。青海云杉林地的土壤入渗率明显大于其他4种植被类型,在本研究区的水源涵养上起到至关重要的作用。     

华家岭低效防护林带改造对林地土壤蓄水性能的影响

为探讨华家岭低效防护林带改造对林地土壤蓄水性能的影响,在华家岭防护林分布区选取生长不良的低效杨树纯林和改造后的云杉纯林、云杉×杨树、云杉×油松、云杉×落叶松混交林5种典型林带类型,对其土壤物理性状和蓄水性能进行对比研究,结果表明:(1)0—100cm,5种林型土壤含水量均呈随着土层深度的增加而降低的趋势,平均土壤含水量表现为云杉纯林(25.10%)云杉×杨树林(24.13%)云杉×油松林(21.80%)云杉×落叶松林(21.42%)杨树纯林(18.20%);(2)0—40cm,云杉纯林及其混交林的平均土壤非毛管蓄水量、毛管蓄水量、总蓄水量均高于杨树纯林。亚表层(20—40cm),云杉纯林、云杉×杨树林、云杉×油松林、云杉×落叶松林的毛管蓄水量较杨树纯林增加15.96%,6.65%,17.89%,10.83%,总蓄水量较杨树纯林增加14.33%,13.78%,19.57%,16.28%;(3)云杉纯林及其混交林的土壤含水量和总蓄水量与土壤容重的相关性好于杨树纯林,表明杨树低效林改造对提高黄土高原丘陵沟壑区林地土壤的蓄水性能具有积极影响。     

高寒区不同树种配置对林下植被物种多样性的影响

以高寒区的青海云杉林,白桦林,华北落叶松林,青海云杉白桦混交林,青海云杉华北落叶松混交林5种人工林群落为研究对象,通过样地调查和地表植被调查,分析了不同树种配置对林下物种多样性的影响。结果表明:不同群落间物种多样性有较大差异,混交林相对纯林具有更高的物种多样性;而且在青海云杉和华北落叶松混交的这种配置下,其林下植被在物种丰富度指数、物种多样性指数、生态优势度指数和物种均匀度指数上均表现为最大。因此,建议在该地区适当扩大青海云杉和华北落叶松混交林的种植面积,以充分发挥人工林的水土保持功能并提高地表植被的物种多样性。     

北川河流域典型林型水源涵养能力评价

森林是水源涵养功能的基础和载体,青海省北川河流域森林覆盖较好,但当前流域内林地的水源涵养情况尚不清楚.本研究选取青海云杉、白桦、华北落叶松、沙棘和青杨这5种在流域内典型树种,对林冠层、枯落物层和土壤层的10个与水源涵养功能密切相关的指标进行流域森林水源涵养分析评价,同时采用层次分析法获得各林种和各指标的权重.结果显示:在林冠层的比较中,青海云杉和白桦的水源涵养能力最佳,华北落叶松次之,沙棘和青杨居末;但在枯落物层的比较中,华北落叶松、白桦和青海云杉的水源涵养能力较好,青杨居中,沙棘表现最差;而在土壤层的比较中,青海云杉和白桦同样水源涵养能力较好,沙棘居中,青杨和华北落叶松较弱.同时,在利用层次分析法检验得到:青海云杉权重最高,达到25％,另外土壤层的水源涵养能力占林冠、枯落物和土壤这3层比重最大,为70.51％.综合林冠、枯落物、土壤和层次分析比较结果,当前水源涵养能力排序为:青海云杉林地＞白桦林地＞华北落叶松林地＞沙棘林地＞青杨林地.这一结果为进一步讨论流域内植被景观格局和空间优化配置提供了参考和理论依据.     

宁夏六盘山不同森林类型林地的贮水量

 为评价宁夏六盘山不同森林类型的水源涵养生态功能,对宁夏六盘山地区华北落叶松人工纯林、辽东栎天然纯林、白桦+山杨天然混交林和华山松+红桦+白桦天然混交林4种林地枯落物和土壤的贮水特征进行研究。采用样方法和浸泡法测定枯落物不同层次的最大持水量和持水特性,采用环刀法和浸泡法测定土壤水分物理性质和贮水量。结果表明:林地枯落物层饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,华北落叶松人工纯林次之,辽东栎天然纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小;除华北落叶松人工纯林枯落物未分解层和华山松+红桦+白桦天然混交林半分解层在浸泡6h时达到最大持水量外,其他森林类型各层次均在浸泡3h时达到最大持水量;土壤饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,辽东栎天然纯林次之,华北落叶松人工纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小。     

六盘山华北落叶松坡面土壤饱和导水率空间异质性及其影响因素

为深入理解森林坡面土壤饱和导水率的空间变异,利用经典统计学和地统计学的方法研究六盘山华北落叶松人工林坡面不同土层土壤饱和导水率的空间异质性,并基于相关性分析揭示其空间变异的主要因素。结果表明:(1)随土层的加深,土壤饱和导水率逐渐增加,不同土层土壤饱和导水率的空间变异程度存在差异,表现为40—60 cm土层土壤饱和导水率为强变异,其他土层均为中等变异。(2)不同土层土壤饱和导水率的空间结构也存在差异,20—40,40—60,60—80 cm土层土壤饱和导水率表现为强烈的空间自相关性,0—20,80—100 cm土层土壤饱和导水率表现为中等空间自相关性。(3)坡面土壤饱和导水率与石砾含量、非毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量和毛管孔隙度显著相关。综上,研究坡面土壤饱和导水率具有较强的空间变异,石砾含量和土壤物理性质是影响研究坡面土壤饱和导水率空间分布的主要因素。     

晋西黄土丘陵区不同植物群落的土壤分形特征

为研究晋西黄土丘陵区不同植物群落与土壤结构特性和入渗特性的关系,探索土壤结构的定量化描述,运用分形学原理和方法,研究晋西黄土丘陵区油松纯林、刺槐纯林、油松＋刺槐混交林、侧柏纯林、黄刺玫灌丛、柠条灌丛及荒地7种植物群落的土壤分形维数与土壤质地、密度、孔隙度、含水量及饱和导水率的关系.结果表明：1）植物群落具有改善土壤颗粒结构的作用,其改善作用以针阔混交林（油松＋刺槐混交林）最好,阔叶林（刺槐纯林、黄刺玫纯林）次之,针叶林（油松纯林、侧柏纯林）最低.2）研究区土壤颗粒分形维数在2.799 ～ 2.805之间,黏粒（＜0.002mm）质量分数偏高.3）土壤颗粒分形维数与土壤黏粒质量分数呈显著正相关关系,与土壤砂粒（2.00～0.02 mm）质量分数、土壤总孔隙度、含水量及饱和导水率呈显著负相关关系.因此,土壤颗粒分形维数可以表征土壤结构特性和入渗特性的好坏.不同的植物群落对土壤的改良效果不同,研究结果可为研究区域植树造林提供参考依据.     

青海高寒区典型植被地表径流及氮磷流失特征

研究自然降雨下青海高寒区典型植被地表径流与氮磷流失规律及其影响因素,可为青海高寒区植被建设及水土保持研究提供科学依据。该研究以青海高寒区青杨林、祁连圆柏林、青海云杉林、荒草地、华北落叶松林典型植被为研究对象,采用径流小区结合室内试验分析研究不同植被类型地表产流及氮磷流失特征,并基于冗余分析探明影响氮磷流失的主要因素。结果表明:1)自然降雨条件下,不同植被类型降雨截留效果不一致,且截留效果受降雨量大小影响。在雨量级0～50 mm中,各植被平均截留率表现为青杨林(49.37%)、祁连圆柏林(32.62%)、荒草地(21.21%)、青海云杉林(18.90%)、华北落叶松林(9.28%)。2)研究时段内穿透雨量与地表径流量呈正相关,地表产流受穿透雨量影响较大;不同种植被类型减流效果差异明显,华北落叶松林的减流效果最佳,青杨林减流效果最差。3)青海高寒区氮磷流失量相对较低,地表径流氮磷流失量表现为硝态氮氨氮磷酸盐;不同植被类型氮磷流失总量表现为青杨林荒草地青海云杉林祁连圆柏林华北落叶松林。4)冗余分析结果表明,氮磷流失主要受地表径流量、饱和含水率、容重影响。5种典型植被均能有效的降低地表径流、减少氮磷流失,华北落叶松林的截流、控制养分效果最佳,青杨林的最差;减少地表径流、降低饱和含水率、增加容重能有效减少氮磷流失。该研究为今后区域植被建设提供了参考。     

长白山东部4种林分类型土壤有机碳及养分特征研究

以长白山东部长白落叶松天然林、长白落叶松人工林、天然阔叶混交林、天然针阔混交林4种林分类型为研究对象,对比分析了土壤有机碳(SOC)的垂直分布特征,以及与土壤理化性质的相关性.结果表明,4种林分下土壤有机碳含量及其差异程度随土壤深度增加均呈现逐渐减小的趋势.0-60 cm土层土壤有机碳含量大小依次为天然针阔混交林(33.64士17.48 g/kg)＞长白落叶松天然林(25.30±15.09 g/kg)＞天然阔叶混交林(22.13±13.74 g/kg)＞长白落叶松人工林(19.23±12.35 g/kg);天然针阔混交林0-60 cm土壤有机碳密度为21.44±8.31 kg/m2,显著高于其他3种林分类型,长白落叶松人工林最小,为14.29±1.59 kg/m2.对不同土层土壤有机碳和土壤理化性质进行相关分析,结果表明,整个土壤剖面有机碳含量与自然含水率、全N、全P、全K、速效K均呈极显著或显著正相关,与土壤密度呈极显著负相关;不同林分类型土壤有机碳含量和碳密度与全N均呈显著或极显著正相关,与土壤理化性质相关性存在较大差异.     

冀西北地区4种纯林枯落物及土壤水文效应

为改善冬奥会赛区(张家口市崇礼区清水河流域)水生态环境,提高(崇礼)赛区森林涵养水源功能,以崇礼区和平林场的云杉、白桦、山杨和华北落叶松4种纯林为研究对象,布设50m×50m样地,枯落物水文效应测定采用浸泡法,土壤层水文效应测定采用环刀法。结果表明:(1)枯落物总蓄积量最大为云杉林(38.46t/hm~2),各林分半分解层的蓄积量均大于未分解层;(2)枯落物最大持水量云杉林(3.03t/hm~2)最大,有效拦蓄量云杉林(2.57t/hm~2)最大,最大持水率山杨林(384.22%)最大,枯落物持水量与持水时间呈对数关系,枯落物吸水速率与持水时间呈幂函数关系;(3)土壤容重华北落叶松林(1.00g/cm~3)最大,山杨林(0.67g/cm~3)最小,土壤总孔隙度白桦林(67.14%)最大,山杨林(58.77%)最小。土壤入渗速率与入渗时间呈明显的幂函数关系。(4)林地总持水能力排序为:白桦林(887.45t/hm2)华北落叶松林(840.94t/hm~2)云杉林(800.03t/hm~2)山杨林(768.58t/hm~2),土壤层的持水能力占99%以上。综合分析得知,阔叶林涵养水源功能优于针叶林,土壤层的持水能力强于枯落物层。     

江西退化红壤人工重建森林土壤微生物碳源代谢功能研究

应用MicroResp方法研究4种重建森林土壤微生物对不同类型碳源的代谢特征,自然恢复地为对照处理。结果表明,不同培养时间(6 h和继续培养18 h)和不同土壤深度(0~10和10~20 cm),土壤微生物对单一碳源的利用能力差异显著。4种重建森林土壤微生物对碳源利用能力有显著差异,表现为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林。多样性指数和均匀度指数表明4种重建森林土壤微生物群落多样性的变化趋势为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林,除自然恢复地外,土壤微生物的多样性和均匀度在4种不同重建森林类型之间差异不显著。主成分分析结果表明,所选15种碳源能够阐述4种不同重建森林土壤微生物功能多样性的差异,森林土壤微生物的敏感碳源主要为糖类。     

太原东山试验林场土壤理化性质及饱和导水率的坡向分异规律研究

为了探究太原东山试验林场不同坡向条件土壤性质及饱和导水率变化的规律,选取东山林场无植被覆盖裸地和油松林地的阳坡、阴坡、半阴半阳坡共6个样地进行土壤采样,测定了土壤基本性质及养分含量,并用环刀分层取土,测定土壤饱和导水率,对比分析了土壤性质、养分及饱和导水率的坡向分异规律。结果表明:坡向对土壤密度无影响;裸地土壤含水率表现为阴坡 > 半阴半阳坡 > 阳坡;油松林地土壤含水率、土壤养分元素含量、土壤饱和导水率表现为阳坡 > 半阴半阳坡 > 阴坡,阳坡表层土壤（0—30 cm）石砾含量少于其他坡向,总孔隙度高于其他坡向。坡向对土壤性质及饱和导水率的影响是通过植被产生作用。在今后对林地土壤性质及水分入渗的研究中不能忽略坡向的影响。