吉县蔡家川流域不同树龄刺槐林和油松林土壤微团聚体分形特征研究

本研究以山西吉县蔡家川流域内不同树龄的刺槐、油松纯林及其撂荒地为研究对象,应用Microtrac S3500激光粒度分析仪,对各地类土壤剖面中8个层次168个土壤样品的微团聚体组成进行测定后,利用分形几何学方法分析了土壤微团聚体的分形特征。结果表明:土壤微团聚体体积分形维数D随土层深度增加呈现递减趋势,平均值为2.22,变化于1.75~2.7之间。各地类土壤微团聚体体积分形维数D与<0.005 mm粒级土壤微团聚体体积分数呈极显著正相关关系,相关系数R均大于0.95,与其它粒级土壤微团聚体体积分数相关性不显著。根据土壤养分状况、土壤物理性质与土壤微团聚体分形维数成反比的研究结论,各地类0~20 cm深度土层的肥力状况和物理性质较20~40 cm土层好,撂荒地土壤肥力状况和物理性质最差,刺槐林地的肥力状况和物理性质好于油松林地,随着树龄的增加,土壤肥力和物理性质有下降趋势。     

庞泉沟流域土壤粒径分形维数特征

对庞泉沟流域不同海拔人工油松(Pinus tabulaeformis)林、天然油松林、人工华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、天然华北落叶松林、油松-辽东栎(Quercus wutaishansea)混交林、山杨(Populus davidiana)林、白桦(Betula platyphylla)林、云杉(Picea asperata)-华北落叶松混交林等林种10个典型林分共39份土壤样品的质地、分形维数以及土壤养分进行了研究。结果表明:研究区的土壤质地主要砂质壤土、粉砂壤土、壤质砂土及砂土,其比例分别为46.15%、25.64%、23.08%、5.13%。流域内砂粒、粉粒和黏粒含量平均值分别为62.34%、36.58%、1.08%,粉粒和黏粒变异程度高于砂粒。分形维数介于1.773 3~2.778 9,均值为2.509 0,标准差为0.192 5,土壤质地越粗,土壤粒径分形维数越小。土壤粒径分形维数与土壤砂粒含量呈极显著负相关关系(P0.01),与粉粒含量和黏粒含量均呈极显著正相关关系(P0.01)。流域内不同林分土壤pH值在6.25~8.09,天然林土壤表层有机质、全氮、速效钾含量显著高于人工林,碱解氮含量人工林显著高于天然林,所有林分土壤表层均缺乏有效磷。土壤粒径分形维数与pH呈极显著正相关关系(P0.01),与有机质呈极显著负相关关系(P0.01),与全氮、碱解氮、速效钾呈显著负相关关系(P0.05),与有效磷相关性不显著。分形维数越大,土壤pH越大,土壤肥力越小。因此,土壤粒径分形维数可以作为判断庞泉沟流域土壤质地差异与土壤养分差异的重要指标。     

融雪剂胁迫对月季光合特性的影响

为了探讨融雪剂对城市绿化植物的影响,以1年生月季(Rosa chinensis)幼苗为试材,在融雪剂施用量为02、0、50、80、120 g.m-25种条件下,研究了融雪剂对月季光合特性的影响。结果表明:随着融雪剂施用量的增加和胁迫时间的延长,月季叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)明显下降。施用融雪剂LBR-4后,月季的水分利用效率(WU,E)明显下降,胞间二氧化碳摩尔分数(Ci)和气孔限制值(Ls)先降后升;在施用融雪剂JLR-01后的第1周,WU,E、Ls和Ci上升,第2周均下降;同等胁迫条件下,LBR-4对月季幼苗的影响大于JLR-01。融雪剂施用量为20 g.m-2时,月季能够忍受,当融雪剂施用量>50 g.m-2后,月季在较短时间内就表现出受害症状,且去除胁迫条件后不能恢复正常生长。融雪剂对月季幼苗的影响不仅来自氯化物,而且还受其他微量金属的影响。     

黄土高原土壤粒径分形特征及其对土壤侵蚀的影响

采用单重和多重分形方法分析晋西黄土丘陵沟壑区土壤粒径分布特征、不同土地利用类型对土壤粒径分形参数的影响以及分形参数与土壤粒径分布之间的关系。结果表明:黄土高原不同地区的土壤粒径分布不同,采用激光法测定的土壤粒径分布在粉粒域和砂粒域内,需要通过优化来重新确定粘粒域、粉粒域和砂粒域3个尺度域的界线。通过测定得出研究流域内土壤粒径分布在20~100μm较为狭窄的范围内,呈现明显的非均匀性,需要采用多重分形来表述其分布特征。粉粒域维数Dsilt与粘粒和粉粒的体积分数呈极显著正相关关系(P0.01),而砂粒域维数Dsand与砂粒体积分数呈负相关关系且不显著,可以利用Dsilt预测土壤质地的变化和不同土地利用类型遭受侵蚀的程度。不同土地利用类型对土壤粘粒、粉粒、砂粒的体积分数以及粉粒域维数Dsilt、容量维数D0、信息维数D1和信息维数与容量维数的比值D1/D0有极显著影响(P0.01),对砂粒域维数Dsand有显著影响(P0.05),表明可用多重分形参数作为反映土地利用类型对土壤物理性质影响的指标。     

文峪河流域森林群落植物种间联结性

采用方差比率(VR)确定群落总体关联度,基于2×2列联表,以χ~2统计量为基础,以共同出现百分率PC和联结系数AC确定物种间联结性的方法,对文峪河流域主要植物群落的种间关联性进行了研究。结果表明:乔木层种间总体关联性表现出不显著正关联,灌木层、草本层种间总体关联性表现为显著正关联。乔木层中,侧柏-油松、油松-辽东栎种对关联度达到显著水平;灌木层中,胡枝子-照山白种间关系存在显著的正联结性,杭子梢-蒙古荚迷种间关系存在极显著的正联结性,三裂绣线菊-土庄绣线菊种间关系存在极显著的负联结性;草本层中只有堇菜-糙苏1个种对种间关系存在显著的正联结性。其它种对关联度均未达到显著水平。具有相同生态习性的物种间正联结性较强,微生境差异是淡化种间关系的因素之一。     

晋西黄土区土壤呼吸日变化特征及其与环境因子的关系

土壤呼吸是陆地生态系统的碳循环中土壤碳的主要输出途径,利用便携式土壤呼吸测定仪LCpro+对晋西黄土区6种典型植被类型进行土壤呼吸速率的测定,另外同时测量相关的温度、湿度等环境因子,进而对土壤呼吸的日变化特征及与土壤温度和土壤湿度进行简单相关性分析和回归分析。结果表明:试验区内不同植被类型土壤呼吸速率日变化呈单峰型,中午12:00~13:00最大,凌晨5:00~6:00最小,均值由大到小依次为耕地(5.846)、次生林(4.305)、油松林(3.858)、刺槐林(3.456)、灌草地(2.220)、荒草地(1.355),退耕还林有利于减少土壤CO2输出;土壤呼吸与土壤温度的回归分析符合指数正相关关系,Q10值由大到小依次为灌草地(2.03)、耕地(1.88)、荒草地(1.86)、次生林(1.82)、油松林(1.75)、刺槐林(1.73),土壤呼吸与土壤湿度关系为对数模型的负相关模型,由多元回归分析得出土壤呼吸最主要的决定力是土壤温度。     

晋西黄土区极陡坡植物群落特征及自然恢复困难度分析

为了解黄土沟壑区极陡坡承载的植被类型及植被自然恢复状况,以晋西黄土区蔡家川流域内的极陡坡为研究对象,采用时空互代的方法研究了群落物种组成及多样性的时空变化,并对演替进程中植被恢复的困难程度进行评价。结果表明:晋西黄土沟壑区内极陡坡的主要植被类型为灌木和草本,随着演替阶段由稀疏灌木及草坡群落向乔灌草群落的递进,群落物种丰富度提高,物种组成更为均衡,多样性水平随演替进程先增加后略减,有利于群落朝着更为稳定的方向发展。方差分析结果表明,35°~55°极陡坡之间植被多样性整体差异不显著(P0.05),均一性较高,55°以上的地形植被分异明显。运用因子分析综合评价的方法,可将植被自然恢复困难程度划分为容易恢复、一般、较难、极困难恢复4个等级,一般和容易恢复的样地可采取自然修复的方式恢复植被,而对于较难和极困难恢复的样地,则应采取相关人工促进恢复措施,才有可能取得植被恢复的成效。     

晋西北黄土丘陵区柠条锦鸡儿根系分布特征

以晋西北黄土高原10年生独生和簇生两种生长方式的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)为研究对象,采用完全开挖采集根系的方法对不同土层深度内现存不同径级根系生物量、根长密度及比根长进行了研究。结果表明,独生根根系生物量、根长密度及比根长均高于簇生根,根系生态型是影响柠条锦鸡儿根系特征的根本原因。土壤资源的异质性是导致柠条锦鸡儿在土壤垂直方向上调整根系的形态和数量的主要原因。独生根根系较大的根长密度与比根长,具有更高的种内竞争力,提高了其适应环境的机制,比簇生根有更好的改良土壤、涵养水源与保持水土效应。     

不同覆盖措施对土壤水分和当年造林成活率的影响

为了研究覆盖措施在干旱陡坡造林中对土壤水分蒸发量、土壤含水量及当年造林成活率的影响,并筛选出效果最佳的覆盖措施,在山西吉县蔡家川流域布设试验,分析了地表覆膜、地表覆草、土中覆草3种覆盖措施对土壤蒸发量、含水量、密度和孔隙度及当年造林成活率的影响。结果表明:造林初期连续蒸发20d后,地表覆膜、地表覆草、土中覆草处理的栽植穴土壤累积水分蒸发量分别比对照减少11.50、5.64、20.96mm。不同覆盖处理的栽植穴土壤含水量,4—6月减少量:对照>地表覆草>地表覆膜>土中覆草;6—8月增加量:土中覆草>地表覆草>地表覆膜>对照;8—10月减少量:对照>地表覆草>地表覆膜>土中覆草。生长季结束后,对照、地表覆膜、地表覆草、土中覆草土壤密度分别减少了0.79%、1.59%、3.17%、9.26%,总孔隙度分别增加了0.04%、0.31%、1.57%、3.58%。地表覆膜、地表覆草、土中覆草处理的苗高生长量分别是对照的3.52、4.11、4.44倍;当年新枝生长量分别是对照的1.50、1.65、1.90倍;当年造林成活率较对照分别提高了10.3%、6.8%、12.9%。可见在晋西黄土区干旱陡坡造林中,土中覆草是一种更有效的覆盖措施。