黄土高原子午岭油松林枯落物的水源涵养功能评价

[目的] 探究黄土高原子午岭林区不同密度人工油松林枯落物的水源涵养功能,为该区功能导向型林分改造提供理论依据。[方法] 于2021年8月在甘肃省合水县子午岭连家砭林场选取6种不同林分密度（2 222,3 200,4 802,6 250,7 503,9 286株/hm²）的油松人工林为研究对象,采用坐标综合评价法对不同密度油松林枯落物的水源涵养功能进行评价。[结果] ①油松林枯落物的厚度和蓄积量分别介于2.78～7.30 cm和14.97～52.41 t/hm²,两者变化趋势均呈“单峰型”,峰值出现在林分密度4 802株/hm²;②林分密度3 200株/hm²的枯落物最大持水率（192.98%）和有效拦蓄率（152.04%）较高,而林分密度4 802株/hm²的枯落物的最大持水量（101.46 t/hm²）和有效拦蓄量（67.92 t/hm²）表现优良,且半分解层在枯落物降水拦蓄过程中起主要作用;③枯落物持水率（量）、吸水速率与浸水时间分别呈对数函数〔R²>0.956（0.962）〕和幂函数（R²>0.998）关系;④油松林枯落物水源涵养功能发挥较好的林分密度为4 802株/hm²。[结论] 仅考虑油松林枯落物的水源涵养功能,油松林密度应调控至4 800株/hm²。后续应加强对油松林林冠层及土壤层的研究,并综合考虑土壤水分植被承载力及油松林水分利用规律等,最终确定油松林水源涵养功能发挥最优的林分密度。     

黄土塬区剌槐林地水分条件与生产力研究

本文主要研究了黄土塬区刺槐林蒸腾耗水规律,分析了林地水分收支状况和供水、耗水关系,阐明了林地水分生产力。结果表明:刺槐林蒸腾耗水量欠水年占同期降雨的52.33%,丰水年仅占18.3%,水分有效利用率平均为28.2%。林地水分收支盈亏各月分配不均。阳坡林地供水、耗水矛盾尖锐,阴坡林地丰水年水分供需关系协调,欠水年水分供应不足。林地水分条件是反映生产力高低的重要标志,阴坡林地生物量及材积水分生产效率分别是阳坡林地1.9倍和1.6倍,木材蓄积量是阳坡刺槐林的1.3倍。营造刺槐林不仅能大大地减少水土流失,而且每年每公顷可生产2～3.5m³木材,是对荒坡土壤水分资源的合理利用。     

晋西黄土区典型林分枯落物层水文生态特性研究

选择山杨栎类次生林（以下简称次生林）、刺槐林、侧柏林、油松林为研究对象，通过样地调查，结合室内浸泡方法，对比分析枯落物（未分解层、半分解层）的水文特征指标，研究典型林分枯落物层水文生态特性。结果表明：（1）枯落物厚度为3.93~4.95 cm，刺槐林最大，油松林最小；蓄积量为次生林最大（19.28 t/hm²），侧柏林（18.03 t/hm²）和刺槐林（17.57 t/hm²）次之，油松林最小（14.73 t/hm²），未分解层蓄积量小于半分解层。（2）枯落物最大持水量（率）为30.92~61.31 t/hm²（197%~320%），次生林最大，依次为刺槐林、侧柏林，最小为油松林。（3）枯落物有效拦蓄存在显著差异（P>0.05），表现为次生林（31.29 t/hm²） > 刺槐（22.20 t/hm²） > 侧柏（18.19 t/hm²） > 油松（13.94 t/hm²），有效拦蓄率为107%~173%。（4）在浸水2 h内，枯落物持水量和吸水速率变化以次生林与刺槐林最为迅速，半分解层较未分解层变化迅速；持水过程中，两者与时间分别呈对数函数（R²>0.89）和幂函数关系（R²>0.99）。在4种林地中，次生林林下枯落物水文生态潜力最优，油松纯林最差，表现为次生林 > 刺槐 > 侧柏 > 油松。刺槐是除次生林外的3种人工林中最优林种。建议研究区内合理优化恢复树种配置，以提高水文生态功能。     

黄土区人工林地水分供耗特点与林分生产力研究

通过定位观测，分析了黄土区人工刺槐和油松林地供水与耗水关系、土壤水分动态及林木生长情况。结果表明人工刺槐和油松林4，5，6三个月林地土壤水分消耗大于供给，水分供耗矛盾突出，土壤贮水减少；雨季水分供给充足，土壤贮水增加；在干旱季节和年份，相同条件下，密度大的林分林地水分供耗矛盾突出，林地水分亏损严重；不同坡向，水分亏损量大小顺序为阳坡>半阳坡>阴坡；0～300 cm土层土壤水分调查显示，阳坡、半阳坡密度较大的中林林分林地土壤含水量较低，出现干化现象；从水分生产力来看，由于林地水分供应不足，林木生长不同程度受到限制，林分生产力逐年降低。     

矿物质调理剂用量对酸性土壤养分状况和油菜生长的影响

铁尾矿和副产品云母、白云石经煅烧制备的矿物质调理剂呈碱性,且富含植物生长所需的钾钙镁硅等有益元素,具有改良酸性土壤的潜在作用。为探究矿物质调理剂在酸性土壤地区的应用效果,通过一年两地田间小区试验,研究了推荐施肥配施不同用量矿物质调理剂对土壤pH和碱解氮、有效磷、速效钾等有效养分含量及油菜生长和产量的影响。田间试验设有5个处理,分别为空白对照(T1)、当地推荐施肥(T2)、当地推荐施肥配施750 kg/hm²调理剂(T3)、当地推荐施肥配施1500 kg/hm²调理剂(T4)和当地推荐施肥配施2250 kg/hm²调理剂(T5)。两地试验结果均表明:(1)与推荐施肥相比,配施矿物质调理剂油菜各生育期土壤pH、有效磷和速效钾含量显著增加(P<0.05),且随着施用量的增加呈增加趋势;而土壤碱解氮含量变化无显著差异。(2)与推荐施肥相比,配施矿物质调理剂能促进油菜生长,有利于产量构成要素一级分枝数、单株角果数和千粒重的形成,进而提高籽粒产量,且当施用量为1500 kg/hm²时籽粒产量显著增加(P<0.05)。(3)综合考虑改善土壤和作物产量及成本,当矿物质调理剂施用量为1500 kg/hm²时,较750 kg/hm²施用量效果好,较2250 kg/hm²施用量效果也较好且更经济,可作为最佳推荐施用量。由此可见,铁尾矿及副产品云母、白云石制备的矿物质调理剂在酸性土壤地区施用,可以改善土壤酸化状况、补充土壤有效养分、实现作物增产。     

晋西黄土区不同密度油松人工林保育土壤功能评价

研究晋西黄土区不同密度油松林保育土壤功能变化规律及差异性,评价其保育土壤功能,以加强林分管理和生态恢复建设。以山西吉县蔡家川流域4种不同密度(925,1 325,1 750,2 250株/hm²)油松人工林为研究对象,对其土壤容重、孔隙度等物理性质、有机质等化学性质以及坡面径流泥沙量进行测定和分析,确定了12项评价指标,采用熵权法(EWM)对各密度油松林地的保育土壤功能进行综合评价。结果表明:(1)4种林分密度的油松人工林,土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、全氮、全磷、氨氮、硝氮和 速效磷均存在显著差异(P<0.05);(2)林分密度变化会不同程度地改变油松林土壤物理性质、土壤养分和径流泥沙量等12项指标,其中土壤容重、径流量、泥沙量均随林分密度增大呈现先下降后上升的趋势;土壤有机质、全氮、全磷、硝氮、速效磷,随林分密度增大呈先增加后减少的趋势;(3)不同密度油松林地的土壤物理结构、土壤肥力和产流产沙均随密度变化呈现一定的变化规律,随着林分密度增大,土壤结构改良状况和土壤肥力呈现先上升后 下降的趋势;径流泥沙量表现为先减小后增大地趋势;(4)对不同密度油松人工林保育土壤功能评价表明,4种密度油松林中,随着油松林林分密度的增加,保育土壤功能呈现先增强后减弱的趋势。密度为1 750株/hm²的油松林地保育土壤功能相对较好。从保育土壤角度出发,建议将1 750株/hm²作为晋西黄土区油松人工林经营密度,该密度油松林能较好保持水土,改善林地土壤质量。     

施钾量对和田日光温室番茄生长、产量及品质的影响

为优化和田设施蔬菜的施钾量,维持土壤养分平衡,持续提升当地设施蔬菜的种植效益。以和田日光温室番茄为研究材料,探究施钾量对和田日光温室番茄生长、产量及品质的影响。试验共设4个处理,其全生育期钾肥施入量分别为0、288、360、432 kg/hm²。试验结果表明:施钾处理对番茄株高和茎粗无显著影响。在不同施钾量的对比中,施钾量288 kg/hm²时叶面积指数、叶片叶绿素含量、单果重、可溶性糖含量达到最大值;施钾量360 kg/hm²时番茄产量和果实Vc含量达到最高值;施钾量432 kg/hm²时可溶性固形物和硬度达到最大值。通过CRITIC法对产量和品质等指标进行综合评价,最终评定施钾量为360 kg/hm²的处理最优,因此建议和田地区与试验条件相似的设施番茄,全生育期施钾量为360 kg/hm²。     

晋西黄土高原水土保持林适宜密度研究

黄土高原区水土流失严重,由于降水、温度等自然气候的限制因素,关于适宜的林分密度的研究至关重要.从林分生长状况,林下枯落物蓄水能力,林下草本植物多样性和林地土壤物理特性等方面,对山西省吉县蔡家川流域不同密度的人工林进行了研究.结果表明,从林分生长状况,恢复地表草本植物多样性,改良土壤物理性质的角度出发,该地区营造刺槐林时密度以1 325株/hm~2为宜,油松林的密度以1733株/hm~2为宜,侧柏刺槐混交林的密度以2 089株/hm~2为宜.从增加林地枯落物的蓄水能力考虑,该地区营造刺槐林时密度以2 133株/hm~2为宜,油松林的密度以2222株/hm~2为宜,侧柏刺槐混交林的密度以2 356株/hm~2为宜.刺槐、油松、侧柏刺槐混交林中,侧柏刺槐混交林地草本植物多样性指数和均匀度指数最高,刺槐林地土壤的非毛管孔隙度最大,土壤涵养水源能力最强.     

适宜缓释肥用量优化油菜产量形成与氮素利用

为明确长三角冬油菜种植区专用缓释肥用量(N-P2O5-K2O:25-7-8)对油菜生长和产量形成的影响,以提升油菜增产潜力和资源利用率,2020—2021年在江苏省苏州市布置田间试验。试验设置5个处理,分别为不施肥(CK)和施用缓释肥处理(施用量分别为750、900、1050和1200 kg/hm²,分别以F750、F900、F1050和F1200表示),并测定油菜产量和产量构成、干物质积累量和氮吸收量变化特征与肥料利用效率等指标。结果表明:与CK相比,施用缓释肥油菜产量显著增加了1.81～2.67倍,且在施用量900 kg/hm²时产量和肥料贡献率最高(P<0.05),其他施肥水平间表现相当。油菜产量与分枝数、角果数及株高显著相关。F900处理油菜角果数显著高于F1050和F1200处理(P<0.05)。各处理油菜角粒数和千粒重处理间无显著差异。油菜株高随缓释肥用量的增加逐渐增加。缓释肥用量为750 kg/hm²时显著抑制油菜苗期地上部干物质积累量和氮素吸收量,施肥量增加至1200 kg/hm²时苗期地上部生物量显著提高了38.8%(P<0.05),施肥量为900和1050 kg/hm²则介于中间。油菜花期时则表现为900 kg/hm²水平下作物生长速率与氮素吸收速率显著优于其他处理,缓释肥750和1200 kg/hm²用量时作物生长速率分别显著降低了17.4%和14.9%(P<0.05),作物氮素吸收速率与生长速率表现趋势基本一致。缓释肥用量的增加显著提高了油菜苗期肥料贡献率,但是显著降低了肥料农学利用效率。油菜终花期后土壤中无机氮含量随着缓释肥用量的增加呈先增后降的趋势。综上所述,长三角农区油菜生产缓释肥推荐用量为900 kg/hm²,其中氮、磷和钾养分投入量分别为N 225 kg/hm²、P2O5 63 kg/hm²和K2O 72 kg/hm²,可进一步优化油菜不同阶段干物质积累与氮素吸收,提高油菜分枝数和角果数,从而提高油菜产量和肥料农学利用效率。     

黄土区人工林地水分供耗特点与林分生产力研究

通过定位观测，分析了黄土区人工刺槐和油松林地供水与耗水关系，土壤水分动态及林木生情况，结果表明，人工刺槐和油松林4，5，6三个月林地土壤水分消耗大于供给，水分供耗矛盾突出，土壤贮水减少，雨季水分供给充足，土壤贮水增加，在干旱季节和年份，相同条件下，密度大的林分林地水分供耗矛盾突出，林地水分亏损严重，不同坡向，水分亏损量大小顺序为：阳坡＞半阳坡＞阳坡；0－300cm土层土壤分调查显示，阳坡，半阳坡密度较大的中林林分林地土壤含水量较低，出现干化现象，从水分生产力来看，由于林地水分供应不足，林木生长不同程度受到限制，林分生产力逐年降低。     

黄土区刺槐和油松水土保持林合理密度的研究

 以黄土区刺槐和油松水土保持林为研究对象,在对水分循环要素进行长期监测的基础上,以水分亏缺量为依据,利用径流林业的基本原理,结合林分调查结果,提出了利用胸径计算刺槐和油松林合理密度的公式。利用该密度参考值管理刺槐和油松水土保持林,可以保证林木正常生长所需水量,不会造成林地土壤干化。同时以刺槐和油松林地的土壤水分含量、最低含水量和难效水频率为指标,提出了黄土区适宜的刺槐和油松水土保持林的管理密度。     

黄土区刺槐林地土壤水分剖面的垂直分层

 为从蒸散耗水角度对黄土区刺槐林地土壤水分剖面进行垂直分层,在山西吉县蔡家川流域刺槐林地布设频域反射仪对0～150cm土层分层连续测定土壤水分,综合利用灰关联分析法和有序聚类法对各土层、不同时间蒸散耗水特性进行研究。结果表明:从蒸散耗水角度,黄土区刺槐林地土壤水分可垂直划分为地表植物蒸散耗水层(0～10cm)、林下灌木蒸散耗水层(10～40 cm)、刺槐蒸散耗水层(40～150cm);灰关联分析法和有序聚类法可以综合应用于土壤水分剖面垂直分层研究。分层方法数学理论基础较严密,取得的分层结果与现有相关研究结果基本一致,因此,有较高可信度,可为黄土区刺槐林地土壤水分研究提供参考。     

黄土高原丘陵区人工刺槐林林分结构及林下植物多样性研究

以黄土高原丘陵区刺槐林为研究对象，比较和分析了不同密度及立地条件的人工刺槐林径阶分布以及林分冠层和林下植物多样性的变化特征。结果表明，林分密度为2800株／hm2的幼龄林径阶为正态分布；密度为700~900株／hm2的中龄林径阶都接近正态分布。在相同林龄及立地条件下，随着林分密度的增大，叶面积指数增加，透光度降低，林下植物多样性指数和均匀度指数减少。     

不同密度杂种落叶松人工林的土壤微生物变化特征

为进行杂种落叶松（Larix olgensis＋Larix kaempferi）人工林管理,通过实地调查与试验分析的方法,研究江山娇林场4种密度杂种落叶松人工林（林分1：密度2500株／hm2^;林分2：密度3300株／hm2^;林分3：密度3400株／hm^2;林分4：密度6600株／hm2）的土壤微生物变化特征。结果表明：1）不同密度杂种落叶松人工林之间,微生物总量与林分细菌数量顺序为林分2〉林分1〉林分3〉林分4;真菌数量顺序为林分1〉林分3〉林分4〉林分2;放线菌数量顺序为林分3〉林分2〉林分1〉林分4;2）各密度杂种落叶松人工林土壤微生物基本呈现随土层深度增加而逐渐降低的特征,林分1与林分2的降低幅度小于林分3与林分4的降低幅度;3）各密度杂种落叶松人工林土壤微生物总量和细菌数量随时间的变化基本呈现3个阶段,即缓慢增长阶段,快速增长阶段与下降阶段。真菌数量随时间变化呈现出林分1与林分2前期较后期低,林分3与林分4前期较后期高的特征;放线菌随时间变化呈现出林分2与林分3快速增长出现在中期,林分1与林分4初、后期高,中期低的特征;4）不同密度杂种落叶松人工林的微生物变化特征初步证明,4种密度幼龄阶段杂种落叶松人工林中,土壤微生物生存和发展状况最好的密度为2500与3300株／hm^2,较好的密度为4400株／hm^2,最差的密度为6600株／hm^2。研究成果可为杂种落叶松人工林栽培密度的选择提供科学依据。     

山东砂石山区不同林分类型土壤的蓄水效益

以山东省临朐县辛庄水土保持试验站营造的5种林分为研究对象,研究不同林分类型土壤蓄水效益。结果表明:刺槐、五角枫、黄连木等阔叶树种林分的枯落物多,枯落物腐烂分解后改善土壤理化性状良好,增加了土壤蓄水量,3种阔叶树种林分与对照(各林分类型附近立地条件相同的荒坡)相比增加的土壤饱和贮水量以刺槐林的最大(为549.8 m3/hm2),其次是五角枫林(为416.9 m3/hm2)和黄连木(为392.3 m3/hm2);而黑松、侧柏等针叶树种林分相应地增加土壤饱和贮水量较少,分别仅为257.9和223.7 m3/hm2。通过对枯落物已分解层蓄积量与0～20 cm土壤理化性状的相关分析表明,不同林分类型的枯落物已分解层蓄积量与土壤有机质质量分数、土壤非毛管孔隙度呈极显著相关性,与土壤密度、土壤总孔隙度呈显著相关性,与土壤毛管孔隙度相关但不显著。计算结果显示,5种林分类型的土壤蓄水效益表现为刺槐林>五角枫林>黄连木林>黑松林>侧柏林。     

晋西黄土区不同密度刺槐林地土壤水分补偿特征

为研究晋西黄土区不同密度刺槐人工林对土壤水分的影响,分别选取2 400株/hm2与1 300株/hm2刺槐人工林代表研究区高、低密度刺槐林分,以裸地为对照,分别利用Enviro-SMART土壤水分定位监测系统和翻斗式自记雨量计对0—150cm深度范围内各土层体积含水量与林外降雨进行定位观测。结果表明:(1)从不同降水年份来看,在干旱年和平水年,低密度刺槐生长季平均土壤储水量高于高密度刺槐,在研究年份中,低密度刺槐多年平均土壤储水量比高密度刺槐多年平均土壤储水量高6.80 mm。(2)在土壤剖面垂直方向,干旱年、平水年高密度刺槐对0—30cm土层土壤水分的消耗高于低密度刺槐,丰水年0—30cm土层土壤水分消耗各刺槐林间差异不显著(P0.05)。(3)综合分析降雨入渗深度、入渗量及雨季土壤水分补偿度等指标,研究区天然降雨可对低密度刺槐林分生长所消耗的土壤水分进行有效补充,不会出现人们所担心的黄土高原在植被恢复过程中会造成水分的不足而导致新的生态退化。但考虑到高密度刺槐林对土壤水分的消耗,建议在研究区进行刺槐林植被建设过程中多考虑采用低密度刺槐林的配置方式。     

北京山区典型树种树干液流特征及其对环境因子的响应研究

2010年6—9月在妙峰山林场,运用SF-L树干液流仪分别研究分析了典型晴天和生长季侧柏、栓皮栎、油松、刺槐的树干液流速率变化特征及树干液流速率对环境因子的响应。结果表明:4种树种的树干液流速率变化规律呈单峰型,其中侧柏的平均树干液流速率最大,为0.079 3cm/min,刺槐最小,为0.048cm/min。4种树种在各个月份的平均液流速率变化较大,但均在8月份达到最大值。对环境因子影响树干液流速率的相关分析表明:气温、太阳辐射、VDP、土壤含水率和土壤水势与树干液流速率呈正相关,而相对湿度与树干液流速率呈负相关关系,风速、土壤温度与树干液流速率的相关性不明确。太阳辐射对树干液流速率的影响最大,其中对阔叶树种刺槐和栓皮栎的影响比对针叶树种油松和侧柏更大。环境因子对阔叶树影响较大,对针叶树影响较小。运用多元线性回归方法,得出了4种不同树种的树干液流速率和环境因子的多元线性回归方程。     

渭北黄土区人工刺槐林生长与生物量效应

通过比较黄土区不同立地条件刺槐人工林各器官生长指标及126株解析木生物量实测资料,分析不同密度刺槐人工林的生长与生物量状况,揭示林分不同径级的密度变化特征,拟合单株生物量与胸径、树高的生长模型.结果表明:在撂荒地、坡耕地和荒坡地营造刺槐林后,随林龄的增长和密度的变化,单株总生物量均表现为平均树干占47.1％,树枝和根系分别占22.22％和25.41％,树叶和果实的比例最低,而且高密度林分内林木的树干生物量均小于低密度林分.同时,30年撂荒地造林密度为1 050株/hm2时,24 cm径级树干生物量占65.5％;35年坡耕地造林密度950株/hm2时,24 cm径级树干生物量占58.39％;30年荒坡地造林密度1 410株/hm2时,24 cm径级树干生物量占51.6％.另外,30年中小径级的树木占林分总密度的67.62％,35年中径级的树木占林分总密度的52.84％.从刺槐生长状况分析结果看,黄土区刺槐人工林的适宜密度为950 ～1 050株/hm2,并应对该区生长30～35年的中径级刺槐林进行合理间伐利用,方可获得较高的生物产量.     

晋西黄土区主要造林树种林地土壤水分生态条件分析

黄土高原地区植被建设引起的土壤水分效应问题愈来受到关注,林地的水分生态条件分析成为构建结构稳定的森林植被的前提,本研究以晋西黄土区主要造林树种刺槐、油松和侧柏的坡面林地为研究对象,通过林地土壤水分特征曲线测定及土壤水分动态变化监测,探讨了其生长的水分生态条件,结果表明：本区人工林地的土壤持水力较高,土壤含水率随水势降低而递减的速度较慢;研究区主要造林树种中,刺槐及其混交林分的土壤水分利用范围最大,抗旱能力最强;无论丰水年或枯水年,坡面各林地土壤水分有效利用性大,土壤含水量在生长季都高于无效水临界值,林地土壤水分利用状况好,林分生长稳定。     

黄土半干旱区不同密度刺槐林地的土壤水分动态

 通过对1998—1999年5—10月2个生长季不同密度刺槐林的连续观测,研究林地土壤水分运动规律及年际变化特征。结果表明:春季不同密度刺槐林地的土壤水分差异较小,并有随林分密度增大而减小的趋势,林分密度越小土壤深层储水量越高。不同密度的刺槐植树带随着林分密度的增大,渐渐隐现出干旱、半干旱地区成林的土壤干化现象,而且随着降水的减少和林木个体水分消耗的递增,林分内水分供需矛盾越来越显著。对于自然集水斜坡面积在8m2以上的刺槐植树带内,深层土壤水分能得到较好的补偿。随着林分密度的增大,林下植被种类和数量越来越少,逐步由中生植物向旱生植物过渡,其生物总量、盖度、长势和植物体含水量也随之降低,反映出林地土壤的水分环境容量随林分密度变化的特征。