半干旱区人工林地土壤入渗过程分析

森林是陆地生态系统最高大的植物群落,是维护陆地生态系统平衡的主要力量。穿过林冠到达地表面的雨水,要么通过空隙进入土壤形成土壤水,要么沿坡面流失形成地表径流。进入土壤的水分,或存储在土体内供植物吸收和利用,或在垂直入渗过程中改变方向形成壤中流,或穿过土层形成深层渗漏补给地下水。近年来,黄土高原大部分地区人工林地林水关系失调,在多年生人工林草地出现了以土壤旱化为主要特征的土壤退化现象。由于黄土高原大部分人工林地的地下水埋藏较深,水资源缺乏,无灌溉条件,因此林地土壤水分主要依靠天然降雨补给,林水关系调控只能依据土壤水分补给和存储情况决定。目前,根系利用土层土壤水分与植物生长的动态关系又成为生态需水研     

晋西黄土残塬沟壑区刺槐人工林土壤水分植被承载力研究

为明确在干旱缺水地区,植被对深层土壤水分的过度消耗以及水资源的承载能力,在晋西黄土残塬沟壑区选取林分密度1 300株/hm~2的刺槐人工林为研究对象,以裸地为对照,利用Enviro-SMART土壤水分监测系统(FDR)和热扩散探针(TDP)技术对当地刺槐人工林地0—150 cm范围内各土层体积含水量与树干液流量进行长期连续定位观测,采用土壤有效水与单株刺槐耗水量的比值来衡量研究区刺槐人工林土壤水分植被承载力。结果表明:(1)月降水量和月土壤储水量是决定刺槐人工林土壤水分植被承载力的主要环境因子,且二者与土壤水分植被承载力之间均呈现显著的正比例关系(P0.05)。(2)根据构建的刺槐人工林土壤水分植被承载力模型,计算出当地林龄为19年的刺槐人工林0—150 cm土层深度的土壤水分植被承载力为1 224株/hm~2,稍小于研究区实际林分密度(1 300株/hm~2),为保证当地刺槐人工林分耗水深度控制在0—150 cm土层范围内,同时也为促进当地林分生产力处于最优水平,建议在今后的营林造林过程中将刺槐人工林密度控制在当地土壤水分植被承载力范围之内,在减少林地深层水分消耗、调整林地土壤水资源平衡的同时,促进当地林业产业的合理发展。     

桉树人工林生态退化与恢复研究进展

针对近年关于桉树人工林生态环境效应的争论,简要分析了国内外在桉树人工林生态退化与恢复领域的最新研究进展,并形成3点认识:桉树人工林生态退化通常表现为林地土壤退化、生物多样性减弱和生产力下降,而林地水土流失、人类不合理活动及桉树的化感作用是导致生态退化的重要原因;桉树人工林的生态恢复必须采取科学的技术对策,如开展水土保持、保护生物多样性、调控林地生产力;未来对桉树人工林生态退化及其恢复研究的主要方向可能是从多学科交叉的角度和在分子、细胞水平上研究桉树的生态适应性与生态环境效应,其重点是探索桉树与其他外来植物的生态学关系.本文为桉树人工林的持续经营及客观、科学地评价其生态环境问题提供了一定依据.     

开发利用水资源改善西北生态环境

西北地区水源枯竭,用水浪费,水体污染严重、水资源严重短缺,是制约西北区域经济发展关键因素,提出合理利用天然降水资源,经济可行,是水资源科学利用的一个途径;全民节水,科学配水,建设节水型社会,是合理利用水资源的一个侧面;理顺管理关系,优化配置水资源,综合治理,确立生态农业,涵养水分,改善生态环境,是水资源科学管理的有效途径,启动南水北调工程,是解决西北地区水资源短缺、改善生态环境的战略之计,通过以上途径,开发利用水资源,改善西北生态环境,支持区域经济可持续发展。     

半干旱区人工林生长与水分生态研究

对黄土高原半干旱区5种主要造林树种生长状况及土壤水分变化规律进行了研究分析,比较了5种人工林的生长与水分适应性。结果表明:(1)不同人工林生长受坡向、坡位等立地因子影响;几种主要人工林总体生长水平,乔木林山杏>小叶杨,灌木林山桃>沙棘>柠条;(2)不同立地条件下,土壤含水率变化特点为阳坡<半阳坡<半阴坡;不同立地土壤含水率呈现出相同的变化趋势,即随坡位上升土壤水分呈下降趋势,0~200 cm为主要的水分利用层,200 cm以下土壤含水率均为逐渐上升,说明植物根系对水分的吸收在逐渐减弱;(3)不同人工林土壤平均含水率为8%左右,表现出土壤干旱的特点。不同人工林对土壤水分的利用可分为2种情况,山杏、沙棘和柠条,属于对水分利用强度大的树种,而小叶杨和山桃属于水分利用强度较低的树种,水分利用强度由大到小为:柠条>沙棘>山杏>小叶杨>山桃。     

宁夏半湿润偏旱区农田水分运动及利用研究

通过长期定位试验,研究了宁夏半湿润偏旱区农田水分运动规律、主要作物对农田水分的利用、水分对作物生长的影响以及降水资源的利用。结果表明,春小麦水分入不敷出,干旱缺水及降水的季节变化是该区农业生产的主要限制因子,作物水分利用效率低影响了降水生产潜力的发挥,因而开发降水生产潜力是提高该区农业生产力的关键。     

宁夏半湿润偏旱区农田水分运动及利用研究

通过长期定位试验,研究了宁夏半湿润偏旱区农田水分运动规律、主要作物对农田水分的利用、水分对作物生长的影响以及降水资源的利用。结果表明,春小麦水分入不数出,干旱缺水及降水的季节变化是该区农业生产的主要限制因子,作物水分利用效率低影响了降水生产潜力的发挥,因而开发降水生产潜力是提高该区农业生产力的关键。     

亏缺灌溉对冬小麦生理生态指标的影响及应用

华北平原是资源性缺水的地区, 同时又是我国粮食的主产区。如何利用有限的水资源发展农业生产是该地区面临的主要问题。亏缺灌溉是一种新的灌溉制度, 是在产生较高经济价值的前提下, 科学合理地利用水资源。本文阐述了中国科学院栾城农业生态系统试验站多年以来在亏缺灌溉对冬小麦根系、冠层结构、干物质生长、产量及水分利用效率等生理生态指标影响方面的研究进展。亏缺灌溉可以明显影响冬小麦根系在土壤中的分布, 并通过水分调节叶片的气孔, 进而影响光合产物, 优化冬小麦的干物质生长和分配, 最终实现最高的经济产量。多年不同供水条件下田间连续试验和控制性盆栽试验的研究结果显示, 拔节期是冬小麦对水分比较敏感的时期, 不宜进行亏缺灌溉, 其他时期可以进行适度的亏缺灌溉。同时, 根据研究结果优化了冬小麦季的灌溉制度, 提出在干旱年灌溉3 水、平水年灌溉2 水和丰水年灌溉1 水的灌溉制度, 次灌溉水量在60~70 mm 之间。     

人工林对土壤地力的影响过程及其调控研究进展

土壤是支撑人工林健康生长的基础资源,是营养物质转化和生物多样性保护的主要场所。目前,我国人工林经营中土壤地力衰退问题突出,是制约我国林业生产可持续经营、增大生态安全屏障脆弱性的重要因素。因此,有必要深入认识和理解人工林对土壤地力的影响过程,同时开发保障人工林健康和初级生产力的关键调控技术。本文从土壤物理化学环境、土壤生物群落特性及功能等方面,系统论述了人工林土壤地力的维持机制,重点探讨了林龄结构、林分密度、树种类型等影响人工林地力的地下生态学过程。未来需要关注环境变化下人工林土壤理化性质与生物学性质的耦合机制。现阶段大面积人工林土壤病原菌积累特征不清,土壤病害影响人工林健康的障碍机理也亟待揭示。因此,今后需进一步量化林木健康、土壤生物以及环境之间的互作关系模型,形成从造林配置、过程经营、症状诊断及土壤地力调控等全方位的人工林健康定向调控体系,保障人工林可持续、多目标经营。     

辽西半干旱区不同林龄大扁杏人工林的水分利用特征

利用稳定氧同位素技术,测定辽西地区不同林龄(5,11,17a)大扁杏枝条木质部水分、土壤水、降雨的雨水和井水的δ18 O值,结合其根系分布特征,分析不同林龄大扁杏人工林主要利用的水分来源;测定叶片δ13C值,分析不同林龄大扁杏人工林的水分利用效率。结果表明,大扁杏人工林利用土壤水的深度不同,5年和11年生大扁杏人工林主要利用0—30cm深度的土壤水,与其吸水根(d≤1mm)分布的土层深度一致,二者输导根分布在20—50cm土层深度;17年生大扁杏人工林主要利用0—20cm和50—70cm深度的土壤水,其吸收根分布在0—30cm土层深度,输导根分布在10—70cm土层深度;δ18 O值表明,3个林龄大扁杏人工林利用的土壤水均来自降雨的雨水和地下水;5年生大扁杏林的水分利用效率为-24.1‰,显著高于11年生和17年生大扁杏林(P0.05)。大扁杏人工林在不同生长发育阶段因其根系分布的差异而具有不同的水分利用特征,有助于其更好地适应辽西地区的半干旱环境。     

黄土塬区麦田水资源特征研究

利用当地农业气象观测资料研究了陇东塬区麦田晚秋土壤贮水与收墒期水资源关系、春季降水与春旱的关系、春旱特征,并利用世界粮农组织(FAO)公布的模式,计算了该区域冬小麦不同生长阶段需水量,分析了该区域冬小麦不同生长阶段水资源丰歉度、可生长季水资源构成和农业生产对策。分析显示:陇东塬区冬小麦冬前生长期水资源过剩,返青后生长期水资源短缺,短缺最严重的时段是成穗期,即4月中旬到5月中旬,水资源总量只占需水量的67%,80%保证率为31%,是影响冬小麦产量的关键时期。春、夏、秋三个可生长季节中,春季麦田水资源以早春土壤贮水为主,夏季以自然降水为主,秋季初秋土壤贮水和自然降水占水资源总量的比例接近。植株生长期水资源、成穗期水资源和全生育期耗水量和冬小麦产量相关程度较高,幼苗期和籽粒形成期水资源对产量的影响相对较小。农业生产上要根据不同时期水资源构成特征科学决策种植模式,并采取工程措施或生产措施有效降低越冬期土壤水分损耗、麦田冬前旺长水肥损耗、晚秋和早春秋白地水分无效损耗,提高水分利用率。     

六盘山北侧华北落叶松林分的水分利用效率研究

为定量研究华北落叶松人工林水分利用特征,2010年5-10月在宁夏六盘山北侧叠叠沟林场的华北落叶松人工林固定样地内,通过测定树干径向生长、林分叶面积指数变化、草本生物量变化、树干液流速率变化、植物降雨截持等,估计了华北落叶松人工林及各层的生产力、水分消耗和水分利用效率。研究表明：林分总生产力11.76t/hm2,其中乔木层占75.2%,草本层占24.8%;在整个生长期内,林分生产力各月的分量呈现先升高后降低的季节变化格局。林分总蒸散量为433.9mm,其中乔木层与草本层（包括土壤蒸发）耗水各约占一半,分别为总蒸散的50.5%和49.5%;林分蒸散在生长季中呈现先升高后降低的季节变化格局。在整个生长季,华北落叶松人工林的水分利用效率为2.71g/kg,其中乔木层的水分利用效率为4.04g/kg,草本层水分利用效率为1.36g/kg;其季节变化与乔木层的水分利用效率变化相类似,说明乔木层对于华北落叶松林分水分利用效率的影响较大。     

黄土区水分环境演变与退化生态系统恢复

水分是黄土高原地区生态系统中最活跃的生态因素。荒漠化过程与其逆过程即生态恢复过程中,水分在其中起着决定性作用。生态用水应当指为维护生态与环境不再进一步恶化并逐渐改善所需消耗的地表水和地下水资源总量。在生态与环境脆弱区生态保护的首要原则是生态用水必须优先得到满足,只有这样才能维持生态与环境不至于进一步退化。在讨论了黄土高原地区水分环境演变与生态系统中水分运行规律的基础上,就如何合理利用水资源,恢复植被中如何选择植物种类,以及水资源的可持续利用提出了几点认识。     

鲁中山地侧柏人工林土壤质量评价及林分密度的影响作用

为了解鲁中山地长期侧柏人工林土壤质量状况,研究不同林分密度对土壤质量的影响,为人工林的合理经营提供科学依据。以鲁中山地不同密度(1 300～6 400株/hm~2)侧柏人工林样地土壤为研究对象,通过野外调查和室内分析,采用因子分析法研究了长期侧柏林土壤的物理、化学、生物及综合质量,并探讨了林分密度对侧柏人工林土壤质量的影响。结果表明:供试侧柏林地土壤质量综合得分与土壤硬度、有机质含量、过氧化氢酶活性均呈显著正相关(p0.05),与毛管孔隙度、水解氮含量、脲酶活性具有极显著的正相关关系(p0.01)。相比之下,黑峪林场侧柏林土壤整体质量优于燕子山林场和原山林场,后两者相差不大。随林分密度增加,侧柏林土壤化学、生物和综合质量均表现出显著下降;林分密度增加会增加植物对养分的吸收,降低林内凋落物分解速率,不利于人工林系统内的养分再循环,从而导致林地土壤质量的下降。在林分密度较低(2 500株/hm~2)时,土壤质量平均得分分别是2 500～3 500株/hm~2,3 500～4 500株/hm~2和4 500株/hm~2密度组的2.11,2.02,2.27倍。鲁中山地侧柏林土壤质量受林分密度影响较大,在林分密度低于2 500株/hm~2时具有较高的土壤化学、生物和综合质量。建议对鲁中山地侧柏人工林采取合理间伐措施,降低林分密度,提高林地土壤质量,以利于侧柏林可持续经营,从而更好地发挥生态效益。     

农田水分利用效率研究进展及调控途径

农田水分利用效率是节水农业研究的关键指标。本文将农田水分利用效率分解为灌溉水利用率、降雨利用率和作物水分利用效率三个方面,分别论述其重要指标及其计算方法,构建农田水分利用效率的指标体系;同时,分别提出提高灌溉水利用率、降雨利用率和作物水分利用效率的措施,以提高整个农田生态系统内的用水有效性,为农业水资源的持续高效利用提供科学指导。     

基于可变模糊评价法的塔里木河流域水资源承载力研究

结合塔里木河流域2005年自然、社会和经济以及水资源资料,应用可变模糊评价模型对塔里木河流域水资源状况进行了评价研究。研究结果表明:(1)该方法能够科学、合理地确定样本指标对各级指标标准区间的相对隶属度、相对隶属函数,并且能够通过变化模型及其参数,合理地确定出样本的评价等级,提高对样本等级评价的可信度。(2)塔里木河流域水资源承载能力综合评价为2级,水资源开发利用已有相当规模,应由耗水型经济结构向节水型经济结构转变,并加强水资源的综合管理,以便科学、合理地利用流域内有限水资源。     

连栽桉树人工林土壤理化性质的主分量分析

利用主分量分析法对连栽桉树人工林土壤的理化性质进行分析,确定了影响连栽桉树人工林土壤肥力的主分量因子,并通过连栽桉树人工林主分量因子对不同代次的桉树人工林土壤肥力变化进行了分析。结果表明,各代次桉树人工林0—20cm和20—40cm的土壤主分量影响因子基本相同,由土壤的物理性质和N,P,K这3大营养元素构成的第一主分量是影响桉树人工林土壤综合肥力的最主要影响因子;桉树人工林在经过3代连栽后,林地土壤的综合肥力较第1、第2代桉树人工林土壤的综合肥力明显下降。研究结果表明,保持连栽桉树人工林地良好的土壤通气透水性和提高土壤N,P,K养分含量对保持桉树人工林的可持续发展具有重要的意义。     

不同密度马尾松人工林枯落物输入对土壤理化性质的影响

为研究不同密度马尾松人工林枯落物输入对土壤理化性质和林分生长影响,选择适宜的人工林经营措施提供参考.以2 500,3 300,4 500,6 000株/hm2(分别记为M1、M2、M3和M4)4种造林密度的马尾松人工林为研究对象,利用结构方程探究不同密度马尾松林枯落物输入对土壤性质的影响.结果表明:林分密度对枯落物和土...     

金沙江干热河谷人工林土壤水分研究

以金沙江干热河谷6种人工林为例,采用TRIME-PICO-IPH TDR测定雨季(6-10月)土壤水分,每个样地设3个重复,分析不同人工林内的土壤水分变化特征。罗望子纯林土壤含水量稳定,变异系数小,且含水量较其他人工林高。随着深度的增加,不同人工林之间的土壤含水量差异逐渐变小。根据土壤对降雨的蓄积、利用情况,将0-100cm的土壤剖面分为水分剧烈变化层、弱利用层,草本植物水分利用层、土壤水分微调节层。     

丰水区城镇化进程与水资源利用的关系——以江苏省为例

[目的]以江苏省为例,研究丰水区城镇化发展与水资源开发利用的主要影响因素、变化特征以及两者响应关系,以实现城镇化发展与水资源利用的协调。[方法]运用熵权法构建江苏省城镇化综合发展水平和水资源开发利用综合潜力评价指标体系,并进行响应度关系模型构建和相关性分析。[结果]研究期间,尤其是2008—2012年,江苏省处于经济快速发展时期,人口城镇化和空间城镇化水平高于经济城镇化和社会城镇化,城镇化发展不协调;伴随城镇化进程的推进,江苏省水资源开发利用水平呈上升趋势,水资源禀赋逐年降低,水资源利用水平稳步提升,但水资源污染程度也在加深。2004,2009,2010年,江苏省水资源系统在一定程度上制约了城镇化的发展。[结论]城镇化进程与水资源利用存在一定的响应关系,目前江苏省正面临提高城镇化发展协调性的任务,必须改变传统的外延型扩张模式,合理高效地利用水资源。