退化红壤物理性质的空间异质性的初步研究

采用地统计学的理论和方法,研究退化红壤区的土壤4种物理性质的空间异质性。变异函数分析结果表明:退化红壤的物理性质有中等程度的空间相关性,土壤容重与毛管孔隙度具有明显的空间异质性,在0～20cm土层深,有效变程尺度分别为700m和12650m,自相关部分的空间异质性为68.5%和73.6%,明显大于随机部分的空间异质性;在空间自相关范围内,土壤各物理因子的空间异质性有重要的密切关系。     

华北山地典型阔叶混交林土壤表层水分空间异质性研究

在华北山地典型天然次生阔叶混交林中选择研究样地,应用地统计学理论,定量分析林分土壤表层含水量空间异质性特征。研究结果表明:以白桦和山杨为优势树种的阔叶混交林,不同空间样点间土壤表层含水量差异不大。土壤表层含水量在较小尺度范围(13.10 m)空间异质性明显,空间自相关因素所占比重较大(71.9%)。空间格局强。     

杉木成熟林土壤容重空间变异特征

为探明土壤容重空间变异特征及其采样间距,以杉木成熟林为研究对象,选取100 m×100 m区域,利用网格法(10 m×10 m)设置样地共计100个,采用经典统计学与地统计学方法分析研究区内不同土壤深度(0~20、20~40 cm)土壤容重的空间异质性,并进行再采样探寻该尺度下最佳采样间距及采样数,旨在减少土壤容重采样人力和物力的消耗。结果表明:土壤容重及其变异系数随土层增加而增加,中等变异,0~20、20~40 cm最佳模型分别为指数模型、球状模型,空间分布呈斑块状,属中等空间自相关;采样间距增大会导致采样数呈"减小-稳定-极限"的变化趋势,变异系数变化虽不大,却能获得更为真实的土壤容重变异系数,20 m×20 m采样间距以下空间自相关性变化程度、拟合效果、块金值等参数较好,小尺度(100 m×100 m)空间变异分析时,采样间距20 m×20 m、采样点布设25个,既能满足Kriging插值精度,又能节省人力和物力。     

衰退对云冷杉林表层土壤水分异质性的影响

利用传统统计学与地统计学相结合的方法对小兴安岭谷地不同衰退程度云冷杉林表层土壤(0～20cm)水分空间异质性和格局进行研究。结果表明,衰退明显增加了林地表层平均水分的含量,不同衰退程度的云冷杉林地之间表层土壤水分含量均有极显著差异(p0.01)。半方差函数分析结果表明,随着衰退程度的增加,使得平均块金值、基台值增大,空间结构比随着衰退程度的增加而减小。云冷杉林表层土壤水分含量具有高度的空间异质性,其空间异质性以空间自相关部分为主,从占总空间异质性的99%减小到71%;各向异性分析也表明,不同衰退程度的云冷杉林地表层土壤水分在各方向上为各向同性,表明土壤水分变化是独立、随机、同质性的;其空间格局有明显的差异,随着衰退程度的增加,分数维变大,斑块形状复杂程度增大,表层土壤水分空间分布格局明显破碎化。     

自然生草桃园表层土壤水分和草地地上生物量的空间分布及其关系

【目的】阐明桃树果园短期自然生草条件下土壤水分空间分布特征及其与草地地上生物量的关系。【方法】以信阳沙壤土五月鲜桃园为研究对象,在冬春季短期自然生草条件下,采用1 m×1 m网格采样法,以经典统计学和地统计学半方差函数为工具,研究表层(0~5 cm)土壤水分和草地地上生物量空间分布特征。【结果】表层(0~5 cm)土壤含水量和地上草地生物量符合正态分布,平均体积含水量为10.08%,95%置信区间为9.84%~10.32%,变异系数为16.36%,0.2 m×0.2 m草地地上生物量均值为9.17 g,变异系数为56.71%。区域田块尺度上,自然生草桃园草地地上生物量和表层(0~5 cm)土壤水分空间分布均符合指数函数模型,模型块金值/基台值分别为0.477 3和0.499 8,变程分别为7.20和2.51。即二者均具有中等程度的空间依赖性,草地地上生物量较表层(0~5 cm)土壤含水量具有更强的空间依赖性。克里格插值结果表明,表层(0~5 cm)土壤含水量和草地地上生物量空间上呈斑块状分布,且表现为距离树体越远值越大的分布特征。相关分析结果表明,地上生物量与表层(0~5 cm)土壤含水量之间极显著正相关(P<0.001)。【结论】果园短期自然生草有利于保蓄表层土壤水分,改善土壤水分条件,草地地上生物量是影响果园表层土壤水分空间分布的重要因素。     

三峡库区杉木马尾松混交林和马尾松纯林的土壤含水量空间变异性

土壤水分含量是对地表生态过程有着重要影响的生态因子,在三峡库区生态环境保护中具有重要作用。选取三峡库区典型植被类型杉木、马尾松混交林(A)和马尾松纯林(B),通过网格(3.00 m×3.00 m)取样,地统计学方法研究群落(30.00 m×30.00 m)0.00 - 20.00 cm土壤水分的空间特征。结果表明:(1)两种典型植物群落土壤含水量空间变异性不同,样地A和样地B土壤含水量的变异系数分别表现出弱和中等强度的变异性;(2)两种典型植物群落土壤水分具有良好的半方差结构,半方差函数曲线可以用球状模型进行拟合。土壤水分的空间相关范围存在明显的差异,有效变程分别为51.00 m和12.37 m;土壤水分分布格局呈明显的斑块状分布;(3)在本研究区域内,植被、地形和地貌等是影响土壤含水量空间异质性的主要因素。     

兴安落叶松林地表凋落物层含水率空间异质性研究

森林地表可燃物的含水率影响着林火的发生与蔓延,林火是影响森林景观结构和功能的主要因素之一。可燃物含水率的空间异质性决定了可燃物的引燃、燃烧和熄灭。运用经典统计学法和地统计学法对内蒙古赛罕乌拉自然保护区内落叶松(Larix gmelinii)林下设置的3种不同取样强度和3条不同方向(水平方向、垂直方向和斜向)样带的地表死可燃物含水率进行半方差分析,研究其空间分布格局,并揭示其空间异质性。研究方案中,3块样地的各样带分别设置不同长度和取样强度,长度分别为84,96,83 m,强度分别为100,80,70。各样地的样带重复3次取样。结果表明:3块样地中,样带长度为96 m的样地可燃物平均含水率最低(17.22%),变异系数最高(6.75%),样带84 m的样地变异系数次之,83 m的样地最低,可知随样带长度的减小变异系数也在减小;样带84 m的样地基台值最高,该样地可燃物含水率的空间异质性最高; 3块样地的垂直方向和样带84 m样地的水平方向可燃物含水率均表现出强烈的空间相关性,块金系数最低为0.002 6;通过模拟取样估测样地可燃物含水率,合理控制取样间距增加取样强度可以减小误差,取样间距5 m,取样强度为11个以上时,误差能够达到9%以下。增加取样密度和加大研究尺度更能揭示落叶松林地表可燃物含水率的空间异质性。本研究成果可为林火的预测和预防提供科学依据。     

木荷次生林地土壤养分空间异质性研究

基于GIS与地统计学原理,使用ArcGIS地统计分析模块研究了湖南省青石冈林场土壤(0~60 cm)pH值、有机质、水解性氮、全氮、全磷和全钾空间变异情况。结果表明:实验区土壤为酸性,pH值为4.36,有机质、水解性氮、全氮、全磷和全钾平均含量依次为20.47 g/kg、206.41 mg/kg、1.02 g/kg、0.32 g/kg和11.80 g/kg,该地区pH值变异系数最小,属于小变异,其他土壤养分变异系数在35%以上,为高度变异,变异强度为全钾(72.26%)>有机质(68.96%)全氮(66.96%)>全磷(47.06%)>水解性氮(37.16%)。全钾(49.58%)>全氮(46.08%)>水解性氮(40.09%)>全磷(35.38/%)>有机质(33.85%);半方差最优模型拟合分析表明,全氮、全钾的分布符合指数模型,pH值和水解性氮符合高斯模型,有机质符合球状模型,全磷符合有理二次函数模型;从空间结构特征看,pH值和全钾表现出强烈的空间相关性,其变异主要由地形、土壤母质、气候等自然因素(结构性因素)引起,有机质、全氮和全磷表现出中等空间相关性,主要是结构因素及随机因素共同影响造成,而水解性氮空间相关性很弱,表明随机因素对其空间分布的贡献较大;土壤养分的空间分布特征:有机质、全氮、水解性氮和全磷整体分布趋势比较相似,水解性氮的分布情况相对简单,等值线与等高线基本平行,但5种养分均在低海拔富集,有机质和全氮的分布图零碎,受人为及外界干扰明显。采用克里格插值方法进行最优内插,绘制了养分含量分布图,可更直观地了解县域的土壤养分丰缺状况,为土壤可持续利用、次生林的恢复与重建提供科学依据。     

城市景观格局的空间尺度效应——以上海市为例

以上海市陆域范围为研究区域,采用2004年Landsat TM图像解译的景观图为主要信息源,从空间粒度方面探讨了20种景观生态指标对粒度的敏感性及其随粒度变化的规律;利用Moran's I指数对不同粒度下景观生态格局的空间自相关性进行分析。在此基础上,利用半变异函数探讨景观生态指标的空间异质性与幅度的效应关系。研究表明:①在斑块类型层次,除相对丰度(PLAND)、最大斑块指数(LPI)和景观分离度指数(DIVISION)粒度效应不明显外,其他均表现出较明显的粒度效应;部分指数或某些斑块类型的指数出现明显的尺度转折点,研究区域内农田和建筑用地等优势斑块,其平均斑块面积(MPS)和面积加权平均形状指数(AWMSI)大致分别在180m和120m附近出现尺度转折点;②在景观层次,各景观生态指数都表现出明显的粒度效应,部分指标在150m,120m至180m出现尺度拐点;③上海市陆域范围的景观格局存在显著空间正自相关性,150m的粒度水平为景观空间自相关性对尺度响应的一个敏感点;④随着幅度的增加,Shannon多样性指数(SHDI)和面积加权平均分维数(AWMFD)的块金效应逐渐增强,空间自相关性引起的空间差异对总体变异的贡献逐渐减小;对于景观聚集度指数(CONT)和分离度指数(SPILT),其块金效应的尺度变化较为复杂,分别在1km和2km幅度下,块金效应最强;⑤随着幅度的增加,对于SHDI和CONT,空间自相关的存在范围增大,而对于AWMFD,则略有减小;对于SPILT,空间依赖性的存在范围在幅度为2km时最大;⑥半变异函数模型的拟合结果表明,对于SHDI,CONT和SPILT,2km对于研究上海市陆域范围景观格局的空间变化是一个比较合适的尺度。     

和田河上游不同植物群落土壤理化性质及酶活性分析

[目的]通过调查分析不同植物群落土壤理化性质、土壤酶活性的空间分布,了解生境变化过程中植物群落与土壤变化特征,为塔里木盆地西南地区荒漠生态脆弱区植被的恢复和管护提供理论参考。[方法]以和田河上游垂直河岸带4种植物群落类型(Ⅰ-灰叶胡杨+多枝柽柳+芦苇+胀果甘草;Ⅱ-灰叶胡杨+胡杨+多枝柽柳+芦苇+胀果甘草;Ⅲ-黑果枸杞+盐穗木+芦苇+胀果甘草;Ⅳ-花花柴+芦苇+胀果甘草)土壤为研究对象,采用分层取样方法,分析比较不同植物群落土壤理化性质、土壤酶活性空间分布特征,揭示制约荒漠河岸植物群落生存发展的关键因子。[结果]表明:4种植物群落类型土壤含水率、全盐量、碱解氮垂直分布异质性较为明显。同一土层之间含水率、全盐量差异性显著(P<0.05),群落Ⅳ各层土壤含水率均为最低,而全盐量在群落Ⅰ中最低,群落Ⅲ最高。4种植物群落土壤均呈碱性,pH值介于8.40~8.89,而全磷波动范围在0.53~0.86 g·kg^-1之间,两种指标在各植物群落之间均没有显著性差异(P<0.05)。有机质、全氮、脲酶在群落Ⅰ各土层均为最高,而过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性在群落Ⅲ最高。[结论]土壤含水率、土壤密度权重系数较大,对外界环境变化比较敏感,可以作为评价该地区荒漠植被土壤肥力的首要指标。     

海南岛霸王岭热带山地雨林采伐经营初期土壤碳氮储量

测定了海南岛霸王岭热带山地雨林不同择伐强度经营试验初期土壤 C、N含量及其储量 ,结果表明 :原始热带山地雨林土壤 C、N背景值分别为 10 8.91t· hm-2 、9.58t· hm-2 ,表层 50 cm土壤 C储量占深 10 0 cm土层 C储量的 77.6 % ,相应的 N储量占 73.8% ;30 %、50 %择伐强度经营 5个月后林地土壤 C储量分别比原始林降低 4 .5%和 5.3% ,但 30 %强度经营林地土壤 C/N接近未采伐的原始林。结果可作为对热带山地雨林选取持续经营模式的动态参考指标     

尖峰岭热带山地雨林林窗土壤甲烷通量研究

以海南岛尖峰岭热带山地雨林因2012年左右台风干扰形成的林窗样地为研究对象,开展土壤甲烷通量的原位观测试验,测定林窗和林下凋落物质量、土壤温度、土壤含水量、酶活性及其他土壤理化指标,运用最佳结构模型研究土壤甲烷通量与环境因子的关系,分析林窗土壤甲烷通量变化特征、影响因素及其与林下的差异。结果表明:海南岛尖峰岭热带山地雨林表现为甲烷吸收,林窗和林下的年平均甲烷通量分别为(-0.37±0.26)和(-0.36±0.24)nmol·m^-2·s^-1,林窗和林下的土壤甲烷通量月变化特征无显著差异(P>0.05),呈现旱季高雨季低的特征。土壤甲烷通量的最佳结构模型表明,全年和旱季的林窗与林下土壤甲烷的主要调控因子均为土壤含水量,但雨季土壤甲烷调控作用最强的因子是土壤温度。结果表明,因台风形成的6个林窗短期对土壤甲烷通量没有显著影响,但林窗和林下的土壤甲烷通量具有旱季大于雨季的季节变化特征。     

西双版纳2种热带雨林类型土壤节肢动物群落结构及分布特征

分析了西双版纳山地雨林和季节雨林土壤节肢动物群落的组成、分布特征及多样性状况。 2块样地 2次取样 ,共获取大、中小型土壤节肢动物 6 6 0 6个 ,分属 2 3目。蜱螨目、鞘翅目、弹尾目、膜翅目仍是 2林地土壤节肢动物群落组成共有的优势类群 ,但它们在不同样地生境中构成的数量比例不同 ,而常见和稀有类群组成较为复杂且样地间的差异更为突出 ,总体表现出季节雨林具有更多的热带成分 ,山地雨林则界于热带和亚热带之间。土壤节肢动物类群总数、个体总数及重要生物类群 (个体数量在 10 0 0个·m- 2 以上 )的分布 ,表现为山地雨林 (2 2类 ,4 974个 )多于季节雨林 (19类 ,16 32个 ) ,垂直分布结果表明 2类林地均具明显的表聚现象。从多样性尺度看 ,山地雨林密度 -类群指数高于季节雨林 ,这与 2林地土壤条件的优劣相符合     

Characteristics of typhoon disturbed gaps in an old-growth tropical montane rainforest in Hainan Island,China

Disturbances that create gaps can shape the structure and function of forests. However, such disturbance regimes in Asian tropical montane rainforests remain largely unquantified. Least studied are typhoon disturbances that are attributable to climate change. We investigated gap characteristics in terms of size, age, and gapmaker to quantify the gap disturbance regimes in an intact old-growth tropical montane rainforest on Hainan Island,China. The intensity of typhoons has increased since 1949,and typhoon winds blow mostly(45.5%) from the northeast corner of Hainan Island, resulting in a higher frequency of gaps in the northeast. A total of 221 gap-makers(trees that fell to create canopy gaps) and 53 gaps were observed in a 3.16 ha old-growth rainforest. Most canopy gaps(85%)were 200 m~2. The average size of canopy gaps was smaller in the rainforest than in other tropical forests, while the average size of expanded gaps was similar to those in other tropical forests. The maximum age of gaps was 23.5 years indicating that gaps had more rapid turnover than other parts of tropical forests. The frequency distribution of gap-makers followed a lognormal distribution with a distinctive peak at three gap-makers, which was different from the inverse J-shaped curve typical of other tropical forests. Gaps were recorded mainly on slopes between 20° and 35° and wood density of gap-makers was between 0.6 and 0.7 g cm~(-3). Our results suggest that small-scale disturbance was the dominant agent of gap formation in this old-growth rainforest that is subject to increasing typhoon disturbances.     

采伐方式对海南岛霸王岭热带山地雨林恢复的影响

比较3种采伐方式(重复采伐、径级择伐和采育择伐)对海南岛霸王岭热带山地雨林恢复群落中物种多样性、群落结构和功能群组成的影响。结果表明:3种方式采伐后(20～25年)的山地雨林恢复群落物种丰富度呈增加趋势,主要表现为小径级(胸径<10cm)的长寿命先锋种增加;与老龄林相比,径级采伐和采育择伐没有增加伐后林中成年树的物种丰富度;3种采伐恢复林中幼树和小树的物种累积速度低于老龄林;森林采伐后恢复群落中的个体密度显著高于老龄林,但胸高截面积显著低于老龄林;伐后林群落中胸高截面积减少最多的为采育择伐,其次为径级择伐和重复采伐;森林采伐恢复群落内长寿命先锋种的物种丰富度、个体密度和胸高截面积均增加,而后期耐荫种物种丰富度变化较小;采育择伐在短期降低了森林木材蓄积量,但没有显著改变群落中功能群组成,因而能够在相对较短的时间内恢复到干扰前的水平。     

海南岛尖峰岭半落叶季雨林生态效应的研究Ⅳ—游耕农业的地力分析

本文根据在海南岛尖峰岭林区半落叶季雨林—褐色砖红壤上所进行的游耕农业生态后果的实验研究,论证了热带森林土壤资源退化的四个方面:凋落物层烬失,使土壤养分补给源和水文功能减弱;水土流失严重;水分的输导、涵贮能力降低;上壤理化性状劣变,肥力下降。文章提出了废除游耕制,建立以木本植物为主的林—农制;合理规划和经营热带林;停止炼山全垦法,推行生态造林技术等项建议,以培育和保持地力,保护热带森林土壤资源。     

海南岛尖峰岭白蚁的区系与生态分布*

海南岛尖峰岭热带林自然保护区的白蚁，已鉴定种名的有４４种，这些白蚁除３种广布于热带区域外，都分布在东洋区，其中属海南特有的共２６种，占尖峰岭白蚁和种群数的５９．１％；待发表新种１１种，占尖峰岭白蚁种群数的２５％。热带半落叶季雨林中的白蚁最多，共３６种。这是该被类型气温高的缘故。     

尖峰岭热带林土壤微生物区系调查初报——Ⅱ.真菌及固氮菌类*

微生物通常是土壤中有机质分解以及养分积累的积极参与者,因此,对林地土壤微生物分析,是森林生态系统中物质循环的重要内容之一。本文仅就两年的调查研究,对其中丝状真菌和固氮菌在三个森林类型林地的分布状况及组成特征进行初步分析。     

海南岛尖峰岭热带林生态系统研究(续)——Ⅴ.游耕农业的生态后果Ⅵ.更新与演替Ⅶ.简要结论

热带林地经游垦后气温和土温增高,相对湿度降低,水土流失加剧,地表迳流加大,土壤入渗量减少,贮水能力减弱,肥力下降。反复烧垦后形成茅草坡,难以恢复。热带林的更新和演替方向视采伐方式及人为活动干扰程度而异,采取保持郁闭度0.4以上的择伐,对森林恢复比较有利,尖峰岭林区今后经营方向应以保护为主。     

海南岛尖峰岭鸡毛松人工林乔木层生物量和生产力研究

对海南岛尖峰岭35年生鸡毛松人工林生物量的结构与分布特点、净初级生产力和林分生长的动态变化进行了研究。结果表明,鸡毛松人工林乔木层生物量达285 53t·hm-2,其中树干为190 82t·hm-2,树皮为19 19t·hm-2,树枝为35 93t·hm-2,树叶为7 96t·hm-2,根为31 63t·hm-2,鸡毛松不同器官生物量的比例为树干∶树枝∶根∶树皮∶树叶=24 0∶4 5∶4 0∶2 4∶1 0。12～22cm径级的立木生物量占总生物量的70 9%,而8m以下的树干生物量占其总生物量的80%以上。1～25a内生物量增长迅速,年平均净生产量随年龄的增加而增大,25a后生物量增长相对较慢,进入生长的平稳期。35a鸡毛松人工林乔木层年平均净生产力可达10 34t·hm-2·a-1,最大可达13 99t·hm-2·a-1,表现出较高的生产力。