内蒙古扎兰屯市典型森林枯落物、土壤水源涵养功能研究

对扎兰屯林区3种典型(天然兴安落叶松、天然白桦、人工兴安落叶松)林分不同郁闭度等级林下枯落物及土壤水文特性进行了研究。结果表明:1)森林枯落物储量为24.81~82.32t/hm2,天然林枯落物的储量明显高于人工林。天然白桦林枯落物持水量最大(270.25t/hm2),人工落叶松纯林最小(88.25t/hm2)。枯落物对水分的有效拦蓄量为天然落叶松林(122.36t/hm2)天然白桦林(94.49t/hm2)人工落叶松林(67.99t/hm2)。2)土壤最大持水量为2958.51~3723.39t/hm2,其总孔隙度、最大持水量均表现为天然落叶松林天然白桦林人工落叶松林。土壤有效持水量天然白桦林(1033.23t/hm2)天然落叶松林(946.37t/hm2)人工落叶松林(833.34t/hm2)。3)天然落叶松林和人工落叶松林当郁闭度处于85%以上,天然白桦林郁闭度处于55%以下时,其枯落物量和最大持水量最大;天然落叶松林在郁闭度65.2~67%,天然白桦林郁闭度40.07~54.52%,人工落叶松林郁闭度85.66~100%时,枯落物对水分有效拦蓄量最大。4)天然落叶松林郁闭度73.49~96%,天然白桦林郁闭度为56.07~65.37%,人工落叶松林郁闭度为46.72~67.29%时,其土壤有效持水量最大。     

冀北山区6种人工林的林地水源涵养能力

通过野外调查取样和室内实验分析,对丰宁满族自治县京冀水源保护林项目工程区内6种林分的林地水源涵养能力进行研究。结果表明:杨树纯林的枯落物层最大持水量和有效拦蓄量最大(5. 31t/hm~2、4.25t/hm~2),侧柏×山杏混交林的最小(1. 93t/hm~2、1. 57t/hm~2)。油松×山杏混交林的土壤层最大持水量和有效持水量最大(936. 66 t/hm~2,165. 32 t/hm~2),杨树纯林的最小(782. 84 t/hm~2,63. 25 t/hm~2)。6种林分中油松×山杏混交林的林地持水量最大,杨树纯林的最小。油松×山杏混交林的林地水源涵养能力最强,当地造林时可作为优选配置。     

科尔沁沙地南缘典型林分枯落物层与土壤层水源涵养能力研究

研究科尔沁沙地南缘人工林枯落物层与土壤层对该地区水文效应的影响，为该地区之后人工林的经营与恢复提供理论依据。以不同配置模式的人工林为研究对象，利用熵权法对不同配置模式的人工林水源涵养能力进行评估。对于不同配置模式中的枯落物持水量与浸水时间、枯落物吸水速率与浸水时间以及土壤入渗时间与入渗速率进行拟合，均呈现出显著的函数关系；针阔混交林模式在枯落物有效拦蓄量、土壤最大持水量、土壤有效持水量和毛管持水量中均为最大，灌木纯林最小，其它的配置模式在枯落物层和土壤层的水文过程中表现有所差异；运用相关性分析和主成分分析对林地涵养水源指标进行分析和因子筛选，最终筛选出9个指标对6种不同的配置模式进行枯落物层和土壤层水文效应进行综合评价，表明水源涵养能力最强的针阔混交林模式，并且不同配置模式中混交林在枯落物层与土壤层的整体表现都优于纯林。     

塔里木沙漠公路防护林凋落物的持水特性

采用野外典型抽样和室内浸水的方法,对4种定植年限不同的塔里木沙漠公路防护林带内凋落物的储量、持水量和吸水速率进行研究。结果表明：① 不同定植年限防护林内凋落物储量依次为：13 a林带 (42.3 t•hm^-2) >6 a林带 (39.6 t•hm^-2) > 10 a林带 (39.1 t•hm^-2) > 7 a林带 (16.2 t•hm^-2)。② 沙漠公路防护林的林下未分解层凋落物持水量的排序为：梭梭 >柽柳>沙拐枣;而半分解层凋落物持水量的排序是：柽柳>梭梭>沙拐枣,且防护林内凋落物最大持水量半分解层均大于未分解层。③ 各林龄不同树种不同分解程度的凋落物持水量与浸水时间之间呈对数关系,最佳拟合关系式为W=b+a lg t,吸水速率与浸水时间之间呈幂函数关系,关系式为：V=ktⁿ,凋落物吸水速率在0～1 h内急剧下降,4 h以后下降平稳,其吸水作用逐渐减小。     

不同土体构型土壤的持水性能

通过GMS软件三维建模功能,将宁夏某葡萄基地土壤划分为4种土体构型:壤砂型、砂型、壤砂粘型和壤粘砂型结构,并对基地土壤的田间持水量、饱和导水率和容重进行了分析,研究了不同土体构型下的土壤持水性能。结果表明,土壤土体构型不同,其容重、田间持水量、土壤饱和导水率也不同。砂型结构的田间持水量和容重最小,分别为13%和1.5 g·cm~(-3),而土壤饱和导水率最大,为3.2 m·d~(-1);壤粘砂型结构田间持水量和容重最大,分别为16.5%和1.63 g·cm~(-3),而土壤饱和导水率最小,为1.02 m·d~(-1);田间持水量与土壤饱和导水率的相关系数为-0.92,呈显著负相关,与容重的相关系数为0.73,呈显著正相关。壤粘砂型土体构型上壤下粘,利于保水保肥,持水性能最好;砂型结构持水性能最差,其他土体构型持水性能一般,需要进行改良以提高土壤的持水性能。     

天山云杉倒木的持水特性

倒木在森林生态系统尤其是山地森林生态系统的水文功能和水土保育功能等方面具有重要的作用。为了解天山云杉（Picea schrenkiana var. tianschanica）倒木的持水特性和其对天山林区水文功能的影响,沿天山山脉由西至东选取跨越9个经度的5个地区（昭苏、新源、呼图壁、天池和奇台）分别进行取样,运用浸泡模拟法测定天山云杉倒木的吸水过程和持水能力。结果表明：① 天山云杉倒木的吸水过程在5个地区随着浸泡时间的推移,其持水量、持水率和持水能力均随着腐解等级的升高而增加。在浸泡吸水过程中天山云杉倒木的持水量(Q)随着浸泡时间(t)的增加而增加,两者的关系可用Q=aln t+b来拟合。② 浸泡过程中天山云杉倒木吸水速率(V)随着浸泡时间(t)的增加而呈下降的趋势,两者的关系可用V=c t^-d来拟合。③ 天山云杉倒木持水能力(Q′)与腐解等级(x)的关系可用方程Q′=ex²+fx+g来拟合。天山林区5个地区的天山云杉倒木的持水特性存在明显的差异,该成果为进一步开展天山林区水文功能性研究奠定了基础。     

华北土石山区不同造林密度的油松林结构与功能研究

对北京八达岭林场32年生5种造林密度(2000株/hm2、1500株/hm2、1200株/hm2、1000株/hm2、800株/hm2)阴坡油松林生物多样性、碳密度、水源涵养等功能进行调查与实验,结果表明:随着林分密度的减小,林木生长状况良好,林下植被层各种生物多样性指数较其它林分高,并伴随着出现辽东栎等其它栎类更树种的生长;800株/hm2的阴坡油松林蓄积为108.19m3/hm2,是2000株/hm2油松林蓄积的1.22倍;不同密度油松林生态系统碳密度范围为107.43 t/hm2-174.30 t/hm2,平均碳密度为135.99 t/hm2,且随着密度增大而减小。油松林碳密度主要有三个部分组成:植被层、枯落物层和土壤层,其空间部分为土壤层>植被层>枯落物层,林地土壤的碳密度是相当可观大的,碳密度平均为90.34 t/hm2以上,地上部分碳密度与地下(包括土壤、树根和死地被物)碳密度之比平均为1?3.173;油松林地的稳渗速率、产流量随林分密度的增大而减小,这对增加该地区的径流水量、涵养水源能力具有重大意义。产沙量也随密度的增加而减少,这对选择油松800株/hm2作为最优林分密度是不利因素,但从北京的多年降雨来看,这种影响对我们选取油松在800株/hm2作为首选经营密度还是较小的。     

林芝云杉林粗木质残体持水特性研究

粗木质残体(CWD)是森林生态系统的重要组成部分，在水土保育、维持生物多样性和生态平衡等方面起着重要作用。林芝云杉(Picea likiangensis var.linzhiensis)是藏东南亚高山暗针叶林的主要建群树种之一，为了解藏东南亚高山森林中粗木质残体的持水特性，以岗乡自然保护区原始林芝云杉林为研究对象，采用浸泡模拟法研究粗木质残体的分解程度、密度与持水性能的关系。结果表明：CWD密度随着分解程度加深而减小；吸水率随浸泡时间增加而增加，可用方程y=clnx-d拟合；吸水速率随分解等级加深而减小，可用方程y=ax^-b进行拟合；标准地内CWD最大持水量为41.25t·hm^-2,相当于降雨4.12mm,有效持水为33.93t·hm^-2,相当于降雨3.39mm。林芝云杉林内不同分解等级粗木质残体持水性能差异明显，其中Ⅴ级密度最小，持水量最高，证实了CWD分解程度对森林生态系统粗木质残体储水能力和吸收能力的影响，该研究有利于后续开展林芝云杉粗木质残体的生态功能研究。     

放牧对小针茅荒漠草原枯落物及植被生产力的影响

在内蒙古苏尼特右旗荒漠草原试验示范基地,设置不同放牧强度和围栏对照5个处理,于2014年的5 ～10月生长季测定不同放牧强度下小针茅草地枯落物的蓄积量、蓄积动态、地上生物量和地下生物量月动态,并探讨了小针茅荒漠草原枯落物蓄积量及地上、地下生物量对放牧强度的响应.研究结果表明:1)围封条件下小针茅群落枯落物蓄积量最大,平均值为29.22g/m2;随着放牧强度的增加枯落物蓄积量减少;极重度放牧条件下小针茅群落枯落物蓄积量比围封对照区减少了57.77％.2)5-10月生长季,小针茅群落枯落物蓄积量在不同放牧强度下均随时间呈”Ⅴ”型的变化规律.3)小针茅群落地上和地下生物量均随着放牧强度的增加而减少,地下根系主要分布在0 ～ 10cm深度土层中,占0-30cm地下生物量的57.23％ ～ 66.83％,该比例随着放牧强度的增加而减少.     

典型草原不同放牧强度凋落物的持水能力

探讨草地凋落物对草地水文功能的影响,在内蒙古典型草原对不同放牧强度的草地凋落物的持水能力进行了测定。结果表明:随着放牧强度的增加,草地凋落物的持水量呈现先增加后降低的趋势,重度放牧下草地凋落物的持水量仅为108g/kg,比中度放牧区的持水量1971.57g/kg降低了95%,这是凋落物组成成分差异的结果,凋落物的吸水速率和浸泡时间的回归分析表明,二者之间具有明显的相关性,回归方程分别为:对照区:Y=738.1X-0.656;轻度放牧区:Y=1569.3X-0.665;中度放牧区:Y=2650X-0.715;重度放牧区:Y=162.38X-0.563。     

六盘山北侧叠叠沟小流域几种典型植被群落的水文功能研究

在宁夏六盘山北侧的半干旱区,研究了华北落叶松林、沙棘灌丛、虎榛子灌丛、草地植被类型的冠层截留与再分配、枯落物持水及土壤蓄水等水文功能。结果表明,不同植被类型的冠层截留能力相差较大,其中,沙棘灌丛的截留率最高（24.80%）,华北落叶松林略低（21.40%）,虎榛子灌丛最低（9.25%）;与此相反,树干茎流率以虎榛子灌丛为最高（33.18%）,超出大多数干旱半干旱区灌木树干茎流范围（2%～10%）。从季节变化上看,不同植被群落的截留率均为6月份最大,7—9月份持续下降,10月份出现回升;但截留量均为7月份最大。枯落物持水性能以华北落叶松林样地为最高,其次为虎榛子灌丛、沙棘灌丛和草地,这与各植被类型枯落物层贮存量的大小排序一致。1 m土 层的土壤容重以虎榛子样地为最小(1.03 g·cm^-3),然后依华北落叶松(1.07 g·cm^-3)、草地(1.08 g·cm^-3)、沙棘(1.16 g·cm^-3)的顺序增大。土壤总孔隙度、最大持水量以华北落叶松林样地为最高,毛管孔隙度、毛管持水量以虎榛子样地为最高,非毛管孔隙度以草地为最高;这几项指标均以沙棘样地为最低。综上所述,从林冠截持、枯落物持水性、土壤物理性质等总体来看,华北落叶松人工林的土壤存蓄水、调水能力最强,其次为虎榛子灌丛和草地,沙棘灌丛最差。     

放牧强度对小针茅草原枯落物分解的影响

文中依托内蒙古苏尼特右旗中国农业科学院荒漠草原试验示范基地的放牧控制试验平台,研究了不同放牧强度下小针茅草原枯落物的残留率、分解速率和质量损失率的动态变化,并探讨了分解速率与水热因子的关系。研究结果表明:1)经过一个生长季的分解,放牧不同程度地加速了枯落物的分解。中度放牧小区群落枯落物的分解速率最高,为1.225×10~(-3)g·d~(-1),比对照区高35.28%。2)随着分解时间的延长,不同放牧强度下小针茅群落枯落物的质量累积损失率呈增加的趋势。3)枯落物分解的质量损失量在不同的季节其增加的快慢有差异,在分解的5~7月,枯落物月质量损失量迅速增加,8月份以后枯落物月质量损失量开始降低。不同放牧强度下枯落物质量损失量大小依次为:MG>EG>HG>LG>CK。说明适度放牧有利于枯落物的分解。4)7月份枯落物的分解速率最快,其次为8月份,7、8月份水热条件较好,有利于土壤微生物的生长和繁殖,对枯落物的分解具有促进作用。     

保水剂与氮肥混施对土壤持水特性的影响

测定聚丙烯酰胺(PAM)、凹凸棒/聚丙烯酸(WT)和聚丙烯酸钠(HM)3种保水剂在浓度分别为2‰、5‰8、‰的NaCl、MgCl2、CaCl2、FeCl3、尿素、硝酸钾、氯化铵等7种溶液中的吸水倍率;用离心机法测定保水剂与氮肥混施条件下土壤的持水特性。结果表明:与去离子水比较,保水剂在盐溶液中的吸水倍率显著下降,且随着溶液浓度升高,保水剂的吸水倍率明显下降,对于同一盐溶液浓度,离子类型对保水剂吸水倍率的影响表现为:Na+Mg2+Ca2+Fe3+,WT保水剂表现出较强的抗离子特性;保水剂在不同氮肥溶液中的吸水倍率有较大差异,氮肥类型对保水剂吸水倍率的影响表现为:尿素硝酸钾氯化铵;保水剂与氮肥混合施入土壤能提高土壤的持水能力,但施入氮肥降低了保水剂的性能;推荐保水剂与氮肥混合使用时,施氮量不超过0.50 gN/kg干土,保水剂用量不超过6‰。     

农牧交错带小流域防护林水源涵养功能研究

文中以内蒙古赤峰市敖汉旗大五家流域内防护林为研究对象,重点研究该流域内不同防护林涵养水源功能的现状,旨在评价不同植被类型水源涵养功能的差异,同时探寻低功能涵养水源型防护林更新改造途径。研究结果表明:不同防护林的土壤理化性质以及涵养水源功能差异明显,华北落叶松白榆混交、杨树柠条混交枯落物的现存量为3.4695~4.8536 t/hm2,最大持水量为64.225~66.125mm;华北落叶松白榆混交的植被类型具有良好的涵养水源能力,为164.563 t/hm2;灌木纯林和灌木混交林在实际调查中表现较差,在今后的森林经营中应考虑营造针阔混交林。     

半干旱区坐水播种条件下玉米高产栽培措施研究

采用五因素(1/2)二次回归旋转组合设计,研究了坐水播种条件下,坐水量、氮肥、磷肥、钾肥和密度对玉米产量的影响,建立了产量模型.结果表明,各因素对产量的作用大小顺序为氮肥＞坐水量≈磷肥＞钾肥＞密度;在各因素编码水平为最低时,磷肥的起始增产速率最大,其次为氮肥,坐水量、钾肥和密度分列第三、四、五位;随着因素水平的提高,各因素的增产速率均下降,下降的快慢顺序为磷肥＞密度≈氮肥＞坐水量＞钾肥;当坐水量为46.25 t/hm2、氮肥(N)为327.68 kg/hm2、磷肥(P2O5)为149.10 kg/hm2、钾肥(K2O)为189.24 kg/hm2、密度为71 172.00 株/hm2,产量可达14 059.62 kg/hm2;玉米产量大于10 560 kg/hm2的主要农艺措施为:坐水量为41～54 t/hm2,氮肥(N)用量为276～348 kg/hm2,磷肥(P2O5)用量为145～165 kg/hm2,钾肥(K2O)用量为166～217 kg/hm2,种植密度为64 728～72 726株/hm2.     

放牧对内蒙古典型草原枯落物积累及分解的影响

文中依托中国农业科学院草原研究所锡林浩特试验基地的放牧控制试验平台,测定了大针茅+羊草草原不同放牧强度下枯落物量及厚度,采用分解袋法测定了不同放牧小区内的枯落物残留率和分解速率,研究了短期放牧时间内,放牧强度对大针茅+羊草草原枯落物分解的影响。研究结果表明:1)不同放牧强度下枯落物现存量存在极显著差异(p <0. 01),且随放牧强度的增加而减少,极重度放牧下枯落物现存量比CK减少了95. 49%;2)不同放牧强度下枯落物厚度存在显著差异(p <0. 05),且随放牧强度的增加而减少,比CK减少了25. 93%~93. 22%;3)分解第一年,枯落物质量损失率最大,为45. 75%~53. 1%,尤其是分解的前90天(6~8月),水热条件较好,有利于土壤微生物的生长和繁殖,对枯落物的分解具有促进作用,枯落物质量损失率达到20%左右。分解第二年枯落物分解变慢,质量损失率为12. 55%~20. 8%。4)放牧不同程度的加快了枯落物的分解,轻度和中度放牧强度下分解速率最快,其次为重度和极重度放牧,围封对照区枯落物分解最慢,说明适度放牧更有利于枯落物分解。     

祁连山青海云杉林苔藓层降雨再分配特征及其影响因素

研究苔藓层的降雨再分配对于认识其实际截持降雨过程及水文循环机理具有重要意义。本文以祁连山排露沟小流域青海云杉林苔藓层为研究对象,利用室内实验和野外观测相结合的办法,对祁连山苔藓层蓄积量、持水量(率)、林外(内)降雨量和苔藓穿透雨量进行测定,分析青海云杉林苔藓层持水特征、降雨再分配特征及其与影响因素的关系。结果表明:(1)苔藓层的厚度为2.8~12.6 cm,蓄积量为18.6~65.7 t·hm~(-2),最大持水率为218.6%~536.1%,最大持水深为8.6~19.2 mm,且苔藓层的最大持水量约为自身干重的3.5倍。(2)青海云杉林苔藓层的穿透雨总量和截留总量分别为156.5 mm和100.0 mm,分别占林内降雨总量的61.0%和39.0%,并在不同降雨量等级之间存在明显的差异。(3)苔藓层降雨再分配各组成要素(穿透雨和截留)与林内降雨量、林外降雨量、降雨历时和空气相对湿度呈极显著的相关性。林内降雨量、林外降雨量和降雨历时与苔藓穿透雨量均呈线性正相关关系(P0.01),而与穿透雨率、截留水量和截留率均呈对数函数关系(P0.05)。因此,苔藓层的持水性能及再分配特征,除与苔藓层的厚度、蓄积量和初始含水量相关外,也与林外各气象因子相关。     

4种保水剂吸持水特性的比较研究

通过室内试验,比较研究了白金子(BJ),沃特(WT),巴斯夫(BF),黑金子(HJ)等4种保水剂的吸持水特性及对不同酸碱溶液的反应.结果表明,4种保水剂在蒸馏水中的吸水倍率最大,其次为1∶5的土壤漫提液中,在0.9%的NaCl溶液中的最小;且在土壤浸提液中,吸水倍率大小依次为:白金子(BJ)＞沃特(WT)＞巴斯夫(BF)＞黑金子(HJ).4种保水剂在pH 5～9的范围内,能吸收比自身重200多倍的水分.保水剂在蒸馏水中重复使用6次后,其吸水倍率仍可达到初始吸水倍率的50%以上.4种保水剂中,BF和WT具有快速吸水、缓慢释放的特性.初步认为测试的4种保水剂中BF的吸持水特性最好,其次为WT,最后是BJ和HJ.     

油页岩有机碳矿化特征及在栽培基质中应用可行性分析

探讨油页岩有机碳矿化分解过程、有机碳组分变化特征以及环境因素作用规律可为评价油页岩在栽培基质中应用的可行性提供科学依据.试验在室内控制温度和水分条件下,分析了洗盐和未洗盐油页岩有机碳矿化动态变化特征.结果表明:油页岩基质在60 d培养期间,温度升高10℃使未洗盐基质总矿化量分别增加2%～28%(100%田间持水量)、2%～22%(80%田间持水量)和1%～15%(60%田间持水量);洗盐基质则分别增加2%～17%(100%田间持水量)、1%～5%(80%田间持水量)和7%～14%(60%田间持水量).将第60 d基质中活性有机碳含量进行回归分析,发现两种不同供试油页岩活性有机碳含量与温度和水分之间均呈正相关关系;未洗盐油页岩活性有机碳含量与温度和水分间相关性不显著,而洗盐后油页岩活性有机碳含量与温度和水分之间相关性显著(P=0.0214).用一级动力学方程拟合油页岩基质有机碳矿化动态得到未洗盐基质分解速率常数最大达1.2×10-3/d,洗盐基质其分解速率常数介于0.5×10-3～0.7×10-3/d.油页岩在长达60 d的培养过程中表现为有机碳持续分解、活性有机碳递增,证实其在基质栽培中的应用将对养分持续供给和维护作物根系生理活性发挥重要作用.     

生物炭对和田风沙土水力特性的影响

为探究生物炭的施入量对和田风沙土水力特性的影响,设置了5个生物炭施用量处理,质量比(生物炭质量/干土质量)分别为0%(CK)、4%(T1)、8%(T2)、12%(T3)、16%(T4),利用离心机法获取土壤水分与吸力关系,定水头法获得饱和土壤导水率,通过VG-M组合模型拟合土壤水分特征曲线,探究生物炭对风沙土持水性、土壤水分有效性、释水性和导水规律的影响。结果表明:生物炭显著影响了风沙土的持水特性,改变了其孔隙分布规律,对VG模型参数θ_s、θ_r、α、n均有不同程度的影响。随着生物炭的增加,田间持水量(体积含水量)由19.42%增加到30.64%,全有效水含量由18.15%增加到25.63%,萎蔫系数由1.27%增加到5.01%,饱和导水率平均降低80.93%,各处理的比水容量在PF=1.8～3.8(土壤水吸力对数值)阶段为T3T4T2T1CK,在相同的土壤含水量下各处理的非饱和导水率表现为CKT1T2T3T4,毛管孔隙比例与生物炭用量呈二次函数趋势变化。生物炭能够改善风沙土的孔隙结构,增大其有效水分含量,减小其入渗速率。从土壤水力特性角度出发,利用生物炭改良和田风沙土生物炭适宜的施入量为12%。