滇东南岩溶山地不同恢复模式云南松水分利用策略的差异

研究云南松不同恢复模式下的水分利用策略以探究植物合理的种间配置结构,为岩溶区脆弱生态环境的恢复提供重要的科学依据。通过测定云南松及混交群落内4种植物（清香木、香樟、滇青冈、锥连栎）的茎秆水和不同水源的氢氧同位素值,结合植物叶片碳同位素值,进而探究植物的水分利用策略。结果表明:1）岩溶地下水是喀斯特植物的稳定水源,云南松混交林中20~60 cm土壤层含水量显著高于纯林,旱雨季最大相差10.36%和15.19%,表明混交林内水分条件更好。2）云南松混交林相较于纯林,水源的利用比例季节波动小,旱季香樟与清香木加大了对岩溶地下水的利用比例18.1%、19.2%,降低了种间竞争,其深根提升上来的水分又可惠及云南松及浅根植物。3）与纯林中云南松相比,混交林中云南松叶片δ¹³C值季节变化小,表明水分利用效率相对稳定。云南松可以与清香木、香樟等阔叶树种混交种植,能够提高云南松的存活率,也减少植物群落在水源利用中的竞争。     

滇东南喀斯特小生境土壤水来源与运移的稳定同位素分析

选择滇东南普者黑峰林湖盆区内菜花箐上坡位石沟、中坡位土面和下坡位土坡3个喀斯特小生境,通过对降水、表层岩溶水、土壤水及优势树种木质部水进行氢氧稳定同位素测定,探讨喀斯特小生境土壤水运移机制及影响因素.结果显示:(1)土壤水分主要来源于大气降水和表层岩溶水,石沟土壤容重小,孔隙度大,水分状况良好,雨季表层土壤水δ~(18)O变异程度大,旱季时表层和深层土壤水δ~(18)O变异程度较小,土壤水活塞流和优先流并存,以优先流补给为主;(2)土面上层土壤非毛管孔隙度大,降水快速下渗,雨季各层土壤水δ~(18)O变异程度高,旱季较低,深层出现最低值.运移模式多为活塞流,植被优势种清香木旱季利用浅层土壤水较多,雨季利用表层岩溶水较多;(3)土坡蒸发作用弱,深层土壤水δ~(18)O变化范围缩小,雨季表层变异大于深层,旱季时深层变异程度大.基质流混合作用强,以活塞流运移为主,上层存在优先流.随着植被恢复,清香木和云南松相比于灌丛更趋向于利用表层岩溶水等稳定的水源.     

科尔沁沙地杨树水分利用策略

目的在科尔沁沙区, 杨树人工林出现了不同程度的退化现象, 水分是本地区植物生存的主要限制因子, 本文为了探究科尔沁沙地杨树人工林的水分来源及水分利用机制, 揭示水分与杨树人工林退化的关系, 为科尔沁沙地杨树人工林生态系统恢复和重建提供参考依据。方法利用氧稳定同位素技术以科尔沁沙地杨树人工林为研究对象, 采用“DELTA plus XP”稳定同位素比例质谱仪测定植物(木质部)水及各潜在水源δ18O值, 结合自动气象站(HOBO U30-NRC)连续观测降雨量等环境和气象因子, 利用同位素质量守恒多元分析方法, 分析雨季和旱季杨树人工林水分利用策略。结果(1) 雨季土壤含水量均高于旱季, 雨季在0~100 cm土层的土壤含水量随土层深度显著增加(P < 0.05), 而100~170cm土层的土壤水分含量显著下降(P < 0.05);旱季林内土壤水分含量均大于林外土壤水分含量, 但差异均不显著(P>0.05)。(2)土壤水和植物水δ18O值都高于地下水δ18O值; 旱季土壤水δ18O值整体上比植物水δ18O值低; 雨季土壤水δ18O值反而高于植物水δ18O值。(3)杨树人工林旱季主要吸收利用130cm以下的深层土壤水, 对浅层土壤水利用较少; 雨季杨树人工林除了吸收130cm以上土壤水, 还少量的吸收深层土壤水和地下水。结论(1) 浅层土壤水氧同位素值受到太阳辐射和降水的干扰程度较大, 而深层土壤水受到的干扰程度较小。在旱季, 林内各层土壤水均大于林外各层土壤水, 尤其是80~170cm土壤层更加显著, 这从侧面解释了杨树在利用较深的土壤水及地下水时, 会将少量水分释放到土壤表层这一现象。(2)雨季沙地杨树人工林主要利用浅层土壤水, 旱季杨树人工林主要利用深层土壤水和地下水。杨树人工林根系在浅层和深层土壤中均有分布, 此种根系分布特征保证了杨树人工林在不同季节采用不同的水分利用策略, 从而确保自身水分的生理需要, 是植物应对干旱沙地环境适应性的表现。      

北京山区栓皮栎林水分来源及生长季动态规律

栓皮栎是北京山区分布范围较广的典型阔叶树种,揭示其在生长季内不同土壤水分条件下的水分利用策略具有重要意义。本研究通过测定分析生长季内栓皮栎枝条水、土壤水和地下水的D和18O值,并利用多元混合模型(Iso-source软件)计算栓皮栎对土壤水或地下水的利用比例,再结合叶片水势、气孔导度(Gs)、光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)等生理生态因子同步观测,了解北京山区优势乔木树种栓皮栎在生长季内的水分来源及生理生态适应。结果表明:栓皮栎对不同深度土壤水分利用比例具有季节变化特征,46月,栓皮栎主要利用表层0~30 cm土壤水、深层80~100 cm土壤水和地下水,且对3者的水分利用较为均衡;进入78月,栓皮栎的水分来源从表层土壤水逐步转向深层土壤水和地下水,对表层的土壤水利用较少;雨季过后进入降雨较少的910月,栓皮栎的水分来源又从深层土壤水和地下水逐步转向表层土壤水。生长季内土壤水分的季节波动明显影响栓皮栎的叶片气体交换过程,林地水土条件较好时,栓皮栎较高的气孔导度使其水分利用效率较低;当林地水分条件变差,栓皮栎能通过降低气孔导度减少水分损失来获得较高的碳同化速率,维持较高的水分利用效率来适应干旱生境,表现出较强的适应能力。      

滇池流域石漠化地区植被恢复技术研究

选用云南松、华山松、云南油杉、旱冬瓜、川滇桤木、滇青冈、麻栎、冬樱花、球花石楠、黄连木、三角枫、藏柏、墨西哥柏、滇合欢、刺槐、清香木、火棘、车桑子、马桑、苦刺、金银花、野蔷薇、地石榴23种乔、灌、藤树种,2年苗龄容器苗,按照乔-灌-藤点状不规则混交模式,并采取大穴深栽、适当密植、客土、滴灌、树盘覆盖等技术提高造林成效.     

10个常绿树种叶片中铁锌铜锰的含量特征

通过对10个常绿树种在昆钢污染区和相对无污染区叶片中铁锌铜锰4种重金属元素含量的实验测定和分析,研究了各树种叶片中的金属含量特征和对污染的吸收净化能力。结果表明,不同的树种对不同重金属的抗性和吸收净化能力不同,参试的10个树种均对重金属元素表现出较好的抗性和吸收净化能力,叶片中铁含量最高的是飞蛾槭,锌含量最高的是鳞斑荚蒾,铜含量最高的是金叶子,锰含量最高的是滇青冈。叶片中铁和锌、铜含量的相关性达极显著和显著水平,其他元素之间相关性均不显著。按各树种的综合富积量进行排序,鳞斑荚蒾>红果树>飞蛾槭>茶条木>金叶子>云南泡花树>云南木樨榄>滇青冈>云南卫矛>子楝树。     

基于18O稳定同位素对银川平原北部4种灌木夏季水分利用特征研究

为了分析银川平原北部4种灌木对不同水源的利用特征,测定了20年生多枝柽柳(Tama-rix ramosissima)、3年生多枝柽柳、3年生宁夏枸杞(Lycium barbarum)和3年生四翅滨藜(Atri-plex canescens)木质部水及不同潜在水源稳定氧同位素组成(δ18 O),应用同位素线性混合模型估算了不同灌木对不同水源的利用率。结果表明:不同深度土壤水δ18 O值存在较大差异,并呈规律性变化。表层(0～5cm)土壤水δ18 O值较井水δ18 O值偏正,说明其受蒸发影响较大。120～140cm土层δ18 O值最正,说明该土层同位素分馏作用最大。140～200cm土壤水受蒸发影响最小,土壤水δ18 O与井水最为接近。3年生多枝柽柳、3年生宁夏枸杞、3年生四翅滨藜的木质部水δ18 O值分别为-8.62‰、-8.64‰和-9.23‰,均比20年生多枝柽柳木质部水δ18 O(-9.40‰)偏正。用Iso-Source软件计算的结果显示20年生多枝柽柳和3年生四翅滨藜对地下水和表层土壤水(0～5cm)的利用程度较高,分别利用11.6%和9.3%的地下水,18.2%和14.6%的表层水。3年生多枝柽柳和3年生宁夏枸杞对40～120cm土层水分利用程度较高,分别为93.8%和92.3%。     

氢氧稳定同位素示踪旱区植物水分来源与利用策略

植物吸收和利用水分的模式决定了生态系统对环境水分的响应,示踪不同条件下植物水分来源,可以为植物水分利用策略研究提供科学依据。在土壤-植被-大气连续体系统水分传输研究中,传统方法越来越不能满足学者对水分传输机理的了解,而稳定氢氧同位素示踪技术因其高灵敏度和示踪性等特点已成为研究水分运动机制的重要手段。国内外相关学者已从多时间尺度、不同层次方向来研究,但对不同区域植物水分来源的定量区分、不同植物的水分利用策略及叶片水同位素分馏机制尚未达成共识。在简述氢氧同位素示踪原理的基础上,系统阐述了定量区分植物水分来源的方法,讨论了不同生境、不同季节、不同生长期、降雨前后的植物水分利用策略和植物叶片水同位素动力分馏过程及其影响因素,旨在为区域生态用水研究提供新的研究手段和理论依据。     

稳定同位素在植物水分来源及利用效率研究中的应用

介绍了稳定氢、氧、碳同位素技术在定量区分植物水分来源及利用效率研究中的应用。以往大量研究结果表明,由于植物根系在吸收水分过程中没有发生同位素分馏,所以通过比较和分析植物木质部水分及其可利用水源的氢氧同位素δ值,就可以定量判断植物的水源;植物在光合作用过程中会产生碳同位素的分馏,从而使得植物叶片中的碳同位素组成能够成为指示植物水分利用效率的一个间接指标,是目前研究植物叶片长期水分利用效率的最佳方法;稳定同位素技术作为安全的示踪剂,有助于人类了解植物的生理生态功能,随着该技术的不断完善和研究的不断深入,同位素技术将会在生态学研究的许多领域得到广泛的应用。     

干旱对滇中高原典型植物含水量的影响

[目的]研究不同植物在干旱胁迫下的植物含水量及抗旱能力。[方法]采用称重法,测定滇中高原典型植物云南松、滇青冈、元江栲、厚皮香和矮杨梅等的叶片绝对含水量、相对含水量及水分饱和亏缺等植物含水量指标。[结果]乔木的抗旱能力比灌木、草本强,草本的抗旱能力最弱。[结论]该研究可以为进一步利用多种指标研究植物抗旱性提供参考。     

大青山不同植被类型保育土壤能力

采用人工模拟降雨的方法研究了不同植被类型枯落物层和土壤层对降雨产流量的阻滞作用,从而揭示其保育土壤的能力。结果表明:在0.80～0.85 mm/min降雨强度下,不同植被类型的产沙量由大到小依次为,未封育荒草坡、油松幼龄林、已封育荒草坡、油松中龄林、虎榛子阳坡灌丛、白桦幼龄林、白桦中龄林、油松近熟林、虎榛子阴坡灌丛、白桦近熟林;在0.60～0.65 mm/min降雨强度下则为,未封育荒草坡、油松幼龄林、已封育荒草坡、白桦幼龄林、油松中龄林、虎榛子阳坡灌丛、虎榛子阴坡灌丛、油松近熟林、白桦中龄林、白桦近熟林。同一植被类型枯落物层、土壤层滞水量及保土能力均与模拟降雨强度呈反比,不同植被类型保育土壤能力由大到小为,白桦天然次生林、油松人工林、虎榛子灌丛、荒草坡。     

滇东南喀斯特小生境土壤水分差异性及其影响因素

  目的  土壤水分是喀斯特石漠化地区植被恢复的关键因子，分析滇东南喀斯特小生境土壤水分差异性及其影响因素，可为喀斯特生态系统的恢复提供科学依据。  方法  以滇东南普者黑峰林湖盆区为研究区，选取石灰岩灌丛、清香木Pistacia weinmannifolia次生林、云南松Pinus yunnanensis人工林下的不同小生境(石沟、石坑、土面)为研究对象，分析小生境土壤水分的差异性及影响因素。  结果  ①各小生境的土壤水分季节性差异显著(P＜0.05)，平均土壤含水率从高到低依次为石沟(42.24%)、石坑(41.63%)、土面(32.98%)，并随着土层深度的增加而减少。②石灰岩灌丛进行自然和人工恢复后，小生境的土壤含水率增加，从高到低依次为清香木次生林(35.80%)、云南松人工林(31.67%)、石灰岩灌丛(29.36%)，自然恢复优于人工恢复。③小生境土壤水分差异性受到生境类型、土壤性质、植被群落的影响，植被往往优先选择生境条件优越的石坑和石沟小生境。不同土层深度的小生境土壤水分差异性受到土壤性质和土壤优先流的影响。  结论  喀斯特石漠化地区进行植被恢复要结合植被群落和小生境类型，优先选择石沟和石坑小生境，自然和人工恢复相结合，以促进喀斯特生态系统的恢复和改善。图4表2参28     

贡嘎山冷杉纯林地被物及土壤持水特性

为了研究贡嘎山冷杉(Abies fabri)纯林林下地被物及林地土壤在水土保持、水源涵养方面的作用,该文通过对贡嘎山4种林龄的冷杉纯林(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)林下地被物持水特性及林地土壤物理实验,得到不同林龄林下地被物最大持水量、吸水速度等水文特征参数及林地土壤总孔隙度、毛管孔隙度等物理特性参数.结果表明,成熟林林下苔藓层持水量最大,为其风干重的343.5%,过熟林林下的为284.5%,中龄林林下的为282.5%,幼龄林林下的为250%.成熟林林下枯落物最大持水量为其风干重的301.8%,过熟林林下的为226.4%,中龄林林下的为209.4%,幼龄林林下的为205.4%.经分析拟合,得到林下苔藓层、林下枯落物吸水速度与浸泡时间之间关系式S=ktn.贡嘎山冷杉纯林林地土壤容重为0.851～1.136 g/cm3,土壤饱和含水量为55.29%～83.96%,毛管持水量为44.48%～75.41%,田间持水量为39.50%～65.86%.     

凋落物及播种时间对高山栲和滇青冈种子萌发的影响

高山栲(Castanopsis delavayi)和滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides)种子播种后,分别覆盖约2 cm厚的高山栲、滇青冈、元江栲(Castanopsis orthacantha)和云南油杉(Keteleeria evelyniana)枯枝落叶,以覆盖红壤为对照,研究了森林凋落物及播种时间对半湿润常绿阔叶林建群种高山栲和滇青冈种子萌发的影响。结果表明:不同森林凋落物对高山栲和滇青冈种子萌发率的影响趋势一致,其中对照处理的红壤最高(29.1%和66.9%),其次是云南油杉枯枝落叶(28.2%和57.1%)、高山栲枯枝落叶(25.1%和53.3%)和滇青冈枯枝落叶(20.7%和51.6%),最低的是元江栲枯枝落叶(18.7%和44.0%)。播种时间对高山栲和滇青冈种子萌发率的影响差异极显著,其中12月份播种的种子萌发率最高,分别为58.0%和68.7%;随着播种时间的后移,其萌发率逐渐降低。高山栲种子在次年5月中旬开始萌发,休眠期为6个月,而滇青冈种子的休眠期约5个月,于次年4月中旬开始萌发;两种植物的萌发期大致在6个月左右,且萌发高峰期基本一致,即出现在次年6月份。     

小兴安岭原始椴树红松林中幼龄林与成熟林土壤的理化性质

为评价小兴安岭不同森林植被类型对土壤碳氮库的影响,以小兴安岭原始椴树红松林成熟林和中幼龄林为研究对象,采样分析土壤总有机碳、全氮、磷、容重等土壤理化性质。结果表明:相同林龄条件下,随土层加深,椴树红松林成熟林和中幼龄林土壤容重增大,总孔隙度变小,土壤有机质、全氮、磷含量减少,但C/N、pH分布无规律性;不同林龄相同土层,中幼龄林的土壤有机质、全氮、磷略高于成熟林,且土壤有机质、全氮表层0~10cm差异显著,10~20cm、20~30cm差异不显著;含磷量差异均不显著。土壤有机质与全氮、孔隙度呈极显著正相关(P0.01),与容重呈极显著负相关(P0.01),与碳氮比呈显著相关(P0.05),与pH、含磷量相关关系不显著。     

不同林龄马尾松林土壤水源涵养功能研究

通过对麻江地区马尾松纯林不同林龄土壤特性分析,进一步深化对林地土壤涵养水源功能的研究。研究结果表明,在马尾松不同林龄中,土壤厚度0～20cm,非毛管孔隙含量为中龄林〉近熟林〉幼龄林。说明在马尾松不同林龄中,中龄林的土壤静态蓄水效能最好。     

阔叶红松林细根分布及周转

采用根钻法和内生长土芯法对小兴安岭阔叶红松林3种林型(云冷杉红松林、椴树红松林、蒙古栎红松林)细根(≤2 mm)的生物量、垂直分布、生产与周转进行了研究,考察了细根生物量与土壤环境的相关性。结果表明：3种林型的活细根生物量均高于死细根生物量,且随土壤深度增加而逐渐降低;0－10 cm土层,3种林型活细根生物量在幼龄林和成熟林之间差异显著;细根生物量与土壤有机碳、易氧化碳、微生物生物量碳、全氮、 C/N、含水率之间呈显著正相关,与土壤水溶性碳、 pH、容重之间呈显著负相关(P<0.05);细根年生产量在0.14－0.64 kg?m－2?a－1之间,年死亡量在0.07－1.43 kg?m－2?a－1之间,云冷杉红松林成熟林细根周转率较高(1.61 a－1),椴树红松林幼龄林细根周转率最低(0.63 a－1)。