红壤侵蚀地植被恢复后土壤水分特征及其凋落物碳归还模式

[目的]研究退化恢复地土壤水分物理性质和凋落物碳归还的关系,理解不同植被恢复措施的理水调水功能。[方法]采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了南方红壤侵蚀地典型植被恢复模式(柑橘林、封育林、木荷×马尾松林混交林、阔叶林)土壤(0—80cm土层)水分特征及其凋落物碳归还。[结果](1)不同植被恢复模式土壤含水量随土壤水吸力的增大而减小,其剖面平均含水量在15与2.5kPa水吸力条件下相比,下降幅度的大小依次为:柑橘林(45.92%)封育林(45.10%)木荷×马尾松林混交林(38.79%)阔叶林(31.20%);(2)土壤含水量随土层深度的增加而降低,各植被恢复模式在不同水吸力条件下底层(60—80cm)土壤含水量与表层(0—10cm)的相比,柑橘林的变化幅度为30.11%~9.72%,封育林为31.81%~24.46%,木荷×马尾松林混交林为24.46%~5.49%,阔叶林为8.21%~0.24%;在不同土层或不同水吸力条件下,阔叶林土壤含水量下降的幅度均最小;(3)不同模式凋落物碳归还总量大小依次为:木荷×马尾松林混交林(1 915.79kg/hm2)阔叶林(1 414.84kg/hm2)封育林(1 212.32kg/hm2)柑橘林(633.88kg/hm2),阔叶林阔叶碳归还量和饱和含水量均大于木荷×马尾松林混交林,阔叶碳归还量和饱和含水量表现出更大的一致性。[结论]阔叶林土壤保水持水性能最佳,且阔叶碳归还对土壤饱和含水量的影响大于其他组分。     

植被恢复花岗岩红壤土壤颗粒组成及土壤养分储量特征

[目的]探明植被恢复下花岗岩红壤土壤颗粒组成和土壤养分的关系以及土壤养分储量特征,为植被恢复花岗岩红壤侵蚀退化地提供理论依据和实践指导。[方法]选择5种植被恢复模式[乔灌草模式(ASG)、条沟草灌(GGH)、全坡面播草(FSG)、低效林改造(IFT)、封禁(CC))以及严重侵蚀退化地(HDL)和自然林(NV)]为对照作为研究对象,通过野外调查和室内试验方法,明晰植被恢复模式下土壤颗粒组成和土壤养分的关系,土壤养分储量特征和识别植被恢复退化红壤养分恢复状况的指标。[结果]5种植被恢复模式改善了0—5 cm花岗岩退化地土壤颗粒组成,0—5 cm土壤颗粒组成和土壤养分指标的冗余分析表明,土壤黏粒和土壤养分呈显著正相关。5种植被恢复模式增加了0—5 cm花岗岩红壤退化地的土壤有机碳、全氮、全钾、速效钾、全磷、速效磷的养分含量和储量,0—5 cm土壤有机碳含量、0—60 cm土壤有机碳储量和0—60 cm土壤养分总储量顺序一致,均表现为乔灌草模式>条沟草灌>全坡面播草>低效林改造>封禁。[结论]土壤黏粒是提高0—5 cm土壤养分含量的关键因子,土壤有机质是识别植被恢复模式...     

北京市松山天然油松林生态系统的碳储量

[目的]分析北京市松山地区天然油松林生态系统碳储量,为研究区天然油松林的碳固定和碳储量管理研究提供理论依据。[方法]以北京市松山天然油松林生态系统为研对象,设置标准样地进行乔木。灌木。草本。凋落物调查,采集并分析0—100cm土层土样,根据相关方程计算出生态系统以及各个层次的碳储量。[结果]植物体含碳率变化在42.39%~49.95%,0—100cm土壤含碳率变化在0.26%~1.31%。天然油松生态系统碳储量为147.24 Mg/hm2,其中植被碳储量为57.14 Mg/hm2,占生态系统碳储量的36.7%,植被各层碳储量的顺序为乔木(54.93Mg/hm2)灌木(0.45Mg/hm2)草本(0.29Mg/hm2);土壤碳储量为66.35 Mg/hm2,占生态系统碳储量的46.30%,分别是植被碳储量的1.16倍和凋落物碳储量的2.79倍,且随着土层深度的增加而递减;凋落物碳储量为23.75 Mg/hm2,占生态系统碳储量17%。[结论]松山地区天然乔木对植被碳储量的贡献率最大,松山地区天然油松林植被含碳率表现为:乔木灌木草本凋落物。     

山东省石灰岩山地不同混交林改良土壤及减蚀效益评价

[目的]选择具有良好防护功能的混交林林分类型,为山东省石灰岩山地森林优化升级提供理论依据。[方法]选取山东省典型石灰岩山地5a生8种不同树种混交林林分,以侧柏纯林为对照,采用野外调查和室内测定相结合的方法,从混交林林分的生长状况、改良土壤理化性状效益、林地土壤水文效益、土壤减蚀效益3个方面的13个指标(郁闭度、冠幅、树高、土壤容重、总孔隙度、速效氮、速效磷、速效钾、土壤饱和贮水量、稳渗速率、渗透时间、减蚀量、枯落物层厚度)研究其改良土壤与减蚀效益,通过层次分析法(AHP)对不同树种混交林林分进行综合评定。[结果]改良土壤与减蚀效益最好的是苦楝侧柏混交林,其次是刺槐侧柏混交林和黄栌侧柏混交林。[结论]混交林改良土壤与减蚀效益优于纯林,其中苦楝侧柏混交林、刺槐侧柏混交林和黄栌侧柏混交林改良土壤与减蚀效益最佳,适宜石灰岩山地。     

北京山区典型植被枯落物和土壤层水文功能

[目的]研究枯落物和土壤层水文功能,从而明晰北京山区不同植被的水源涵养能力,可为当地植被建设提供借鉴。[方法]使用室内浸泡法、环刀法、定水头法等对北京山区不同植被的枯落物与土壤层水文功能进行了定量分析,并通过相关性分析明确了有机碳与土壤层水文功能之间的关系。[结果](1)枯落物最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率为侧柏(Platycladus orientalis)×灌木混交林>五角枫(Acer elegantulum)纯林>五角枫×侧柏混交林>侧柏纯林。最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量均为五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>五角枫×侧柏混交林>侧柏纯林,且均为半分解层大于未分解层。(2)土壤饱和持水量和毛管持水量排序为侧柏纯林>五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>五角枫×侧柏混交林。土壤非毛管持水量大小排序为五角枫×侧柏混交林>五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>侧柏纯林。土壤饱和导水率沿剖面向下逐渐减小,平均饱和导水率最大的植被类型为侧柏×灌木混交林。(3)土壤有机碳含量表现为沿剖面向下逐渐减小,且土壤有机碳含量与容重、总孔隙度...     

不同植被恢复模式下煤矸石充填复垦土壤物理性质与有机无机复合体的关系

[目的]揭示复垦土壤物理性质与有机无机复合体的关系,为改善复垦土壤的物理特性提供依据。[方法]选择淮南大通煤矸石充填复垦区三种典型植被恢复模式下人工恢复7a的土壤,定量分析其物理性质及有机无机复合体,并运用多元统计分析两者的关系。[结果]研究区土壤的有机无机复合状况及结合态腐殖质在不同植被恢复下发生了不同程度的变化。结合态腐殖质以稳结态为主,所占比例为41%~67%。植被恢复降低了复垦土壤的容重而增加了其总孔隙度,而且臭椿+草本恢复模式效果最佳。土壤非毛管孔隙度与有机无机复合量及紧结态/重组碳呈显著正相关,而与稳结态/重组碳呈显著负相关。毛管孔隙度与有机无机复合量及紧结态/重组碳呈显著负相关,而与稳结态/重组碳呈显著正相关。土壤总孔隙度及容重与结合态腐殖质各组分的绝对含量分别呈显著正相关和负相关关系。[结论]复垦土壤物理性质与有机无机复合体具有密切关系。     

秦皇岛市森林植被碳储量、碳密度及其空间分布

[目的]分析区域森林资源的碳储量大小及分布规律,为地方森林碳汇经营管理和规划提供科学依据。[方法]基于河北省森林资源清查数据,乔木树种采用方精云建立的生物量换算因子连续函数法,灌木和经济林采用平均生物量法,结合不同树种分子式含碳率,对秦皇岛市森林植储量和碳密度进行了估算,并运用ARCGIS软件对其空间分布进行了分析。[结果]2005年,秦皇岛市森林植被总碳储量为4.30×106 t,森林植被平均碳密度为11.72t/hm2。全市各区县森林植被碳储量空间分布上有显著差异,表现为"北部山区和中部丘陵高,南部平原低"的空间格局,而植被碳密度呈现相反的趋势。林分碳储量占总碳储量的56.04%,林分平均碳密度为12.09t/hm2。林分针阔分明,阔叶林碳储量略大于针叶林碳储量,天然林碳储量大于人工林碳储量。全市林分碳储量以中、幼龄林为主,二者各自占林分总碳储量的24.07%和56.31%。[结论]未来秦皇岛市森林植被仍具有较大的固碳能力。     

湘西南石漠化地区不同植被恢复模式的土壤有机碳研究

以湘西南石漠化地区侧柏纯林、侧柏+枫香混交林、湿地松+枫香混交林、栾树纯林和封山育林5种植被恢复模式下的土壤为研究对象,通过野外土壤剖面调查和土壤样品化学分析,研究石漠化地区植被恢复过程中不同层次、不同坡位、不同林龄的土壤有机碳特征。结果表明:(1)5种林分土壤有机碳含量为栾树纯林>封山育林>侧柏纯林>侧柏+枫香混交林>湿地松+枫香混交林,并随土壤深度增加而递减,各林分变化幅度不同,且各土层之间差异显著。(2)随林龄的增加,土壤有机碳含量增加且主要集中在土壤表层。(3)同一林分下,不同坡位有机碳含量变化为下坡>中坡>上坡。(4)土壤有机碳密度在5种林分中差异显著,并随土壤深度增加而减少;在整个土壤剖面上,有机碳密度为54.22～96.52t/hm2,其中0-15cm有机碳密度的贡献率达55.95%。     

不同植被群落土壤水溶性有机碳的变化特征

[目的]对比天然次生林和人工林土壤水溶性有机碳的含量、季节变化特征及与土壤理化性质的相关性,评估不同植被恢复模式对土壤碳库的影响。[方法]以浙江省凤阳山不同植被群落为对象,在野外调查和实验测定的基础上,通过相邻样地比较法进行研究。[结果]不同植被群落0—60cm土层平均水溶性有机碳含量的大小关系为:35a杉木人工林(0.299 7g/kg)40a常绿阔叶次生林(0.271 7g/kg)35a针阔混交次生林(0.258 6g/kg)40a杉木人工林(0.252 9g/kg)30a柳杉人工林(0.252 8g/kg)30a针阔混交次生林(0.248 0g/kg),相邻样地基本表现为人工林大于天然次生林;不同植被群落土壤水溶性有机碳含量的最小值均出现在夏季。[结论]土壤水溶性有机碳含量与土壤总有机碳、全氮、有效磷、速效钾呈极显著或显著正相关,与土壤pH值及容重呈极显著或显著负相关。     

黄土丘陵区不同恢复年限对天然草地土壤碳库动态的影响

[目的]揭示不同恢复年限的天然草地土壤碳库动态变化及其剖面分布特征,全面认识和理解天然草地恢复下土壤有机库、无机碳库的动态特征。[方法]采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,以农田为对照,对黄土丘陵区不同恢复年限(11,16,22和35a)的天然草地土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)、总碳(STC)的动态变化及其剖面分布特征进行了探讨。[结果](1)天然草地恢复过程中表层(0—10cm)SOC含量随植被恢复年限显著增加,下层(10—100cm)SOC含量随植被恢复年限变化不明显;0—100cm土层SOC储量呈先减少后增加趋势,但仍未达到农田SOC储量的水平。(2)天然草地0—20cm土层SIC含量呈相对脱钙现象,0—100cm土层SIC库储量约为SOC库储量的2.7~4.5倍。土壤无机碳库随植被恢复年限的增加无明显变化,但SIC的剖面分布深度发生改变。(3)土壤总碳库随恢复年限增加无明显变化,0—100cm土层SIC储量在STC库中所占比例约为75.6%~86.0%。[结论]短时间内天然草地的土壤碳汇效应并不明显,碳库增汇效应需要长期的过程。     

矿山废弃地3种人工植被恢复模式土壤水源涵养特征

[目的]分析评价福建省大田县银顶格矿区三种人工植被恢复类型土壤的水源涵养功能。[方法]采用土壤入渗率、最大可蓄水量、有效蓄水量和非毛管孔隙等指标进行测定分析。[结果](1)邓恩桉×马尾松类型土壤初渗率、稳渗率和平均入渗率均较快,母质层与淋溶层的初渗率和稳渗率之差均较小,其次为邓恩桉×紫花泡桐类型,马尾松×杉木类型最差;(2)各植被类型各土层入渗率与入渗时间呈显著幂函数关系;(3)邓恩桉×紫花泡桐类型土壤最大可蓄水量、有效蓄水量和非毛管孔隙均较大,邓恩桉×马尾松类型次之,马尾松×杉木类型最差;(4)用主成分法综合评价各植被类型土壤涵养水源能力从高到低依次为:邓恩桉×紫花泡桐类型邓恩桉×马尾松类型马尾松×杉木类型。[结论]邓恩桉×紫花泡桐类型改良矿山废弃地土壤结构效果较好,可在类似地区推广应用。     

大兴安岭重度火烧迹地不同林龄落叶松人工林土壤团聚体养分特征

[目的]为探寻大兴安岭重度火烧迹地植被恢复后不同林龄落叶松人工林下土壤团聚体养分含量与分布的变化。[方法]以大兴安岭1987年发生特大森林火灾形成的重度火烧迹地上分别在1989年、2000年、2010年种植的落叶松人工林(11,21,32年)作为研究对象,通过测定土壤团聚体各粒级有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,开展土壤团聚体养分分布特征研究。[结果](1)在重度火烧迹地上不同林龄的落叶松人工林中,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾的含量均随着粒径的减小逐渐上升,<0.5 mm粒级含量最大。(2)随着落叶松人工林林龄的增长,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均逐渐上升。32年落叶松人工林土壤团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量相较于11年落叶松人工林分别显著增加77.35%～130.24%,77.61%～143.36%,105.84%～147.98%,94.58%～155.96%,206.98%～537.09%(p<0.05)。21年落叶松人工林土壤各粒级团聚体有机碳含量高于11年落叶松人工林,但二者无明显差异。(...     

晋西黄土区典型林地土壤水分变化特征

选择晋西黄土区蔡家川流域5种典型林地(山杨×辽东栎天然次生林、人工油松×刺槐混交林、人工油松林、人工刺槐林、人工侧柏林)作为研究对象,在每块样地中心布设1个土壤水分观测点,采用TRIME-TDR土壤水分测定仪定位观测2016—2018年1—12月的土壤体积含水量,测定深度为200 cm,每20 cm为1个测层,每月分上、中、下旬进行土壤水分含量观测,分析不同林地类型土壤水分年内变化规律和土壤水分垂直变化规律。结果表明:(1)研究区不同林地土壤水分年内变化可以划分为稳定期(1—3月)、波动期(4—6月)、增长期(7—9月)和消耗期(10—12月)4个时期,5种林分类型的年平均土壤储水量按照从大到小的排序为天然次生林地(338.68 mm)>人工油松林地(319.74 mm)>人工侧柏林地(314.15 mm)>人工油松×刺槐混交林地(303.37 mm)>人工刺槐林地(292.03 mm),刺槐林地耗水量最大。(2)在雨季末,研究区5种林分类型林地土壤水分均得到了正向补充,且土壤水分的恢复能力大小排序为次生林地>针叶林地>混交林地>刺槐纯林。(3)研究区土壤水分垂直变化可划分为土壤水分含量速变层和土壤水分含量相对稳定层2个层次;随着土层深度增加,不同林地类型剖面平均含水量总体上先增大后减小。不同林地类型表层土壤水分含量为侧柏林地>次生林地>油松林地>油松×刺槐混交林地>刺槐林地;土壤水分的补充深度为天然林地>针叶林地>油松×刺槐混交林地>刺槐纯林。     

南方红壤严重侵蚀地不同恢复年限马尾松人工林生态系统碳储量特征

[目的]研究南方红壤侵蚀地不同恢复年限植被生态系统碳库储量,为该地区马尾松人工林制定合理的森林经营方式提供理论支持。[方法]以福建省长汀县河田镇裸地、不同恢复年限(10,20,30a生)马尾松人工林和天然次生林为研究对象,测定不同恢复阶段林地植被和土壤碳库储量。[结果]马尾松人工林植被恢复能够显著提高植被和土壤碳库储量。10a,20a,30a生马尾松人工林与裸地相比生态系统碳库储量分别增加2.80,3.54,8.56倍,但依然低于天然次生林;马尾松人工林植被恢复能够显著提高表层(0—10cm)土壤碳库储量,而对深层土壤碳库储量影响不显著;不同恢复阶段植被和土壤碳库增加速率不同,呈现非线性增加。[结论]南方红壤严重侵蚀地植被恢复能够增加生态系统碳库储量,但该地区土壤碳库的恢复是长期的缓慢过程。今后应加强南方红壤地区森林植被的保护,避免植被过度干扰和破坏而引起严重土壤侵蚀。     

岩溶区不同恢复阶段檵木根际土壤生态化学计量学特征

[目的]探讨不同植被恢复阶段中檵木(Loropetalum chinense)根际土壤生态化学计量学特征,揭示岩溶石漠化区不同恢复阶段下檵木养分利用规律及限制因子,为岩溶区植被恢复与重建提供科学依据。[方法]利用生态化学计量学方法,分析桂西北岩溶区不同植被恢复阶段(灌木林、原生林)檵木根际土壤生态化学计量学特征。[结果]檵木根际土壤C、N、P含量表现为灌木林阶段高于原生林阶段,而C∶N,C∶P,N∶P比值则刚好相反;同一植被恢复阶段,不同坡位间檵木根际土壤C∶P与N∶P比值存在显著差异;相关性分析表明,土壤C含量与土壤N∶P含量存在显著正相关关系,土壤N,P均与C∶N,C∶P,N∶P存在显著正相关关系,土壤C∶P与C∶N,N∶P存在显著正相关关系。[结论]檵木根际养分供应状况与其生境密切相关,在植被恢复前期(灌木林)檵木生长容易受N素限制,到植被恢复后期檵木生长易受P素限制。     

塔河流域天然胡杨林不同林龄地上生物量及碳储量

[目的]探讨不同林龄单株胡杨地上部分生物量、林分的生物量及碳储量的分布特征,为进一步开展胡杨天然林生态系统碳循环、碳储量、固碳速率和潜力研究提供基础。[方法]以新疆维吾尔自治区轮台县天然胡杨林为研究对象,利用不同林龄下不同径阶的标准解析木样本数据,构建胡杨地上部分各器官的生物量回归模型,探讨不同林龄胡杨地上部分的生物量组成、分配以及各器官生物量随年龄的变化规律。[结果]随着林龄的增加,单株胡杨地上部分各器官生物量呈上升趋势,其中树干占主导地位。幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林的林分地上生物量分别为:4.91,7.95,19.47,61.95,47.64t/hm2,且随林龄的增加胡杨林地上部分生物量先增加后稍有降低;胡杨林地上部分不同器官平均含碳率从大到小依次为:树干(48.17%)树枝(47.75%)树皮(46.13%)树叶(44.90%),且随林龄的增加不同器官含碳率先增加后降低,但各器官之间含碳率差异不显著;塔河流域胡杨林碳储量随林龄先增加后降低,大小顺序为成熟林(30.38t/hm2)过熟林(23.26t/hm2)近熟林(9.30t/hm2)中龄林(3.69t/hm2)幼龄林(2.20t/hm2)。[结论]地上部分各器官碳储量按依次排列为:树干树枝树皮树叶,树干是胡杨林地上部分碳储量的主要器官。     

太行山区主要森林生态系统水源涵养能力

森林生态系统水源涵养功能是林冠层、枯落物层和土壤层对大气降水进行再分配的过程。本文通过文献收集整理太行山地区森林植被林冠一次降水截留量、枯落物层持水量和土壤层贮水量数据,分析该地区主要森林植被对降水的截留和贮蓄能力,采用综合蓄水能力法对森林植被的综合涵养水源能力进行评价,旨在为合理经营和管理森林生态系统提供依据。结果表明:1)土壤非毛管孔隙度与生态系统综合持水量呈正相关,且最大持水量占整个森林生态系统综合持水量的90%以上,表明土壤层作为森林生态系统水文效应最重要的一层,是整个森林系统水分循环的主要贮蓄库和调节器;2)针叶林中油松和侧柏的冠层一次降水截留量显著高于其他林型,其林冠结构更加适应该地区气象条件,林冠层降水再分配能力也优于其他林型;3)混交林郁闭度低,有利于林下灌、草丛的生长,其枯落物现存量比纯林和人工林更高,虽然林冠一次截留量低但林下具有丰富的枯落物层而更易涵养水源;4)天然林综合蓄水能力整体高于人工林,侧柏人工林和油松人工林综合蓄水能力仅次于刺槐、侧柏和油松天然林。综上可见,合理利用森林资源防止水土流失、天然林长期封育和合理控制优势树种密度及增加植被覆盖率对太行山地区植被恢复和生态建设具有重要意义。为提高该区综合水源涵养能力,可增加乡土树种油松和侧柏人工林的种植面积。     

亚热带4种典型森林植被土壤固碳细菌群落结构及数量特征

为研究亚热带不同森林植被类型土壤固碳微生物特征及其影响因子,选取毛竹林(Moso banboo groves)、阔叶林(Broad-leaved forest)、杉木林(Chinese fir forest)和马尾松林(Masson pine forest)等4种森林植被为研究对象,以 cbbL为固碳细菌指示基因,利用实时荧光定量PCR (Real-time quantitative PCR)和MiSeq高通量测序为研究手段。结果表明,4种林分土壤的细菌16S rRNA基因和固碳细菌cbbL基因丰度范围分别是5.40×10~(10)～2.81×10~(11) copies·g~(-1)干土和4.55×10~8～3.53×10~9 copies·g~(-1)干土,其中毛竹林显著高于其他三种林分(P0.05);基因丰度显著关联的环境因子是阔叶林土壤的有效磷、不同土层的pH(P0.05)。杉木林土壤固碳细菌多样性显著低于其他3种林分(P0.05),其亚表层土壤高于表层(P0.05);双因子分析表明,林型、土层之间土壤固碳细菌多样性均存在显著或极显著差异。所有土壤具有相似的优势属但相对丰度不同,其中毛竹林和杉木林土壤的甲基化石油杆菌属(Methylibium)和诺卡菌属(Nocardia)占比明显高于阔叶林和马尾松林。冗余分析结果显示,不同林分土壤pH、土壤有机碳、有效磷、全氮差异是影响土壤固碳细菌群落特征形成的主要因素。综上,4种植被对土壤固碳微生物数量及群落结构多样性影响明显,从土壤理化性质、固碳细菌基因丰度、多样性以及结构特征等多维度结果证明,毛竹林对土壤肥力以及固碳细菌影响效果最好,固碳微生物对毛竹林土壤有机质积累贡献大于阔叶林,定量结论有待进一步研究。