尾巨桉人工林土壤呼吸对林下植被管理措施的响应

  目的  探究不同林下植被管理措施对雷州半岛尾巨桉Eucalyptus urophylla × E. grandis人工林土壤呼吸及其组分的影响,为准确评估桉树人工林土壤碳循环提供科学依据。  方法  以尾巨桉人工林为研究对象,实施物理和化学(施用除草剂)方式去除林下植被,并以未去除为对照。采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,对土壤总呼吸及其组分速率、土壤温度和湿度(5 cm深处)进行为期1 a的连续监测。  结果  物理和化学去除林下植被极显著降低了土壤总呼吸及其组分(化学去除的根系呼吸除外)(P＜0.01),且物理去除的土壤总呼吸速率(3.45 μmol·m?2·s?1)显著低于化学去除(4.15 μmol·m?2·s?1)(P＜0.01)。2种方式的矿质土壤呼吸速率和凋落物层呼吸速率无显著差异(P＞0.05),根系呼吸速率表现为物理去除(1.02 μmol·m?2·s?1)显著低于化学去除(1.37 μmol·m?2·s?1)(P＜0.05)。凋落物层呼吸、矿质土壤呼吸、根系呼吸对土壤总呼吸的贡献率分别为36.45%~39.40%、26.34%~31.29%、30.10%~39.40%。土壤总呼吸速率及其组分最高值出现在雨季(4—10月),根系呼吸速率最低值出现在7—8月。土壤总呼吸速率与土壤温度、湿度双因子拟合模型最优,能解释土壤总呼吸速率变异的75.1%(物理去除)、60.9%(化学去除)、57.1%(对照);凋落物呼吸速率时间变异主要由土壤湿度调控;根系呼吸速率与土壤温度无显著相关性,与土壤湿度呈显著负相关(P＜0.05)。土壤总呼吸的温度敏感性(Q₁₀)从大到小依次为物理去除(2.12)、化学去除(1.95)、对照(1.93)。  结论  林下植被去除通过改变林内生物和非生物因素共同作用于土壤呼吸,且物理去除林下植被相比于化学去除能更大程度降低桉树人工林土壤总呼吸速率,降低森林土壤碳排放。图4表3参49     

雷州半岛不同林龄桉树人工林土壤化学计量特征

【目的】理解尾巨桉人工林土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量及其化学计量学特征随林龄(1、2、3、5、7年生)的变化,为研究尾巨桉人工林可持续发展提供理论基础。【方法】运用空间代时间的研究方法,选取立地条件相近的5个林龄的林分,在各林分内设置3块样地,采用5点法分层取样,测定土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量,并计算不同元素之间的计量比。【结果】尾巨桉人工林表层土壤(0～20 cm)的有机碳含量随着林龄增加而增加,但不同林龄表层土壤的全氮含量差异不显著。5年生林地全磷与全钾含量均低于或显著低于(P0.05)其他各林龄;不同林龄林下土壤有机碳和全氮含量均随土层深度增加而下降,土壤全磷及全钾含量随土层深度变化未产生显著差异;随林龄增加,表层土壤碳氮比、碳磷比有增加趋势,土壤磷钾比、碳钾比、氮钾比随着林龄的增加呈现先降低后升高的变化趋势,不同林龄间土壤氮磷比未产生显著差异;相关分析表明:土壤有机碳与土壤全氮、全磷含量呈极显著正相关(P0.01),土壤全氮、全磷及全钾含量间相关性均不显著(P0.05)。【结论】研究区尾巨桉中幼龄期林下土壤碳氮循环速率较低,随林龄增加,土壤有机质矿化速率有所下降。5个林龄土壤磷元素含量较充足,氮元素成为主要限制因子。     

超声波遥测系统及其在海洋生物领域的应用研究进展

超声波遥测是研究海洋动物行为和生理的重要手段之一,目前已应用于鱼类、头足类、甲壳类以及一些哺乳类和爬行类动物的研究,并在水产增养殖和自然资源保护领域得到重视。介绍了超声波遥测系统的组成和定位原理,回顾了超声波遥测技术在国内外海洋生物研究领域的应用进展,分析了其目前存在的问题并对未来的发展前景进行了展望。     

不同种植年限尾巨桉人工林叶片-凋落物-土壤碳氮磷化学计量特征

[目的]为了解雷州半岛尾巨桉速生人工林生态系统的C、N、P分配格局及化学计量特征。[方法]采用空间换时间的方法,选取雷州半岛4种不同林龄(1、3、5、7 a)的尾巨桉人工林为研究对象,对尾巨桉叶片、凋落物及土壤的C、N、P含量及化学计量特征进行测定分析。[结果]表明:C、N含量表现为叶片凋落物土壤,P含量表现为叶片土壤凋落物,且3个库间差异显著;土壤的C含量随林龄增加而增加,N、P含量差异不显著,土壤C∶N随林龄的增加而增加,说明土壤有机质分解速率逐渐下降;凋落物的C∶N为54. 07 92. 18 ( 25),表明尾巨桉林下凋落物分解速率较慢,N元素成为主要限制凋落物分解的元素,凋落物的C∶N随林龄的增加先增加后下降,凋落物分解速度先降低后升高;叶片的N∶P为10. 80 12. 98,说明中幼林龄尾巨桉受N限制较明显。相关性分析表明:凋落物养分元素含量受叶片限制,土壤养分含量受凋落物限制,表明生态系统内部C、N、P元素在植物、凋落物与土壤之间实现了运输和转换。[结论]雷州半岛尾巨桉中、幼林龄时期土壤有机质及凋落物分解速率较慢;随林龄的增加,土壤有机质、凋落物分解速率下降,N元素成为其主要分解限制性元素,林分生长受N限制明显。     

海南陵水湾口海域不同季节鱼类资源声学探查

在2014年11月至2016年1月间的不同季节,利用便携式分裂波束科学探鱼仪对海南陵水湾口海域的鱼类资源进行了4次声学调查。通过回波积分方法并结合拖网采样对调查海域内渔业资源结构组成、数量密度、资源量密度及其空间分布进行了探查与评估。结果发现,2014年11月共捕获游泳生物和底栖无脊椎动物86种,其中55种声学评估种类平均资源数量密度和平均资源量密度分别为9.34×105尾/km2和5.08 t/km2。2015年8月共捕获游泳生物和底栖无脊椎动物114种,其中63种声学评估种类平均资源数量密度和平均资源量密度分别为1.12×105尾/km2和0.93 t/km2。2016年1月共捕获游泳生物和底栖无脊椎动物105种,55种声学评估种类平均资源数量密度和平均资源量密度分别为0.16×105尾/km2和0.32 t/km2。2015年5月共捕获游泳生物和底栖无脊椎动物56种,其中声学评估种类34种。2014年11月和2015年8月鱼类回波均匀分布于30 m以浅水层,2015年5月主要集中于10~20 m水层,2016年1月则主要分布于20 m以浅水层,20~30 m水层次之且略大于0~10、10~20 m水层的一半。调查海域内单体目标强度以小于–58 d B的小规格鱼类目标为主,目标强度有随水深增加而增大的趋势,且大于–50 d B的单体目标均分布于10 m以深水层。     

多鳞鱚目标强度的模型法研究

鱼类目标强度测量是渔业水声学工作的核心内容之一。本研究采用基尔霍夫近似模型对19尾多鳞鱚(Sillago sihama)样品的理论目标强度进行近似计算,模型计算所需鱼类形态学参数由中国水产科学研究院南海水产研究所所属X光机(SOFTEX M-100)拍摄X光影像获得。通过编程计算获得多鳞鱚不同频率下目标强度随姿态倾角的变化图案,并通过数据拟合方法建立了不同频率和倾角分布函数下多鳞鱚目标强度随体长变化的经验公式,并与常规的b20表式进行对比。结果表明:在70 kHz、120 kHz和200 kHz 3种频率下多鳞鱚目标强度的倾角变化图案呈多峰状特征分布,且频率越高目标强度对倾角变化越敏感,波峰数增加,目标强度最大值对应的倾角增大。70 k Hz下多鳞鱚目标强度最大值出现在–15°~5°,120 k Hz和200 k Hz下目标强度最大值则出现在–10°~0°,且各频率下目标强度最大值出现的位置各不相同。不同频率及倾角分布函数下多鳞鱚目标强度随体长变化特性各不相同,其中在角度函数为(–5°,15°)、频率为120 kHz,以及角度函数为(0°,10°)、频率为200 k Hz时目标强度对体长经验公式和常规的b_(20)表式曲线基本重合,拟合度较高,可将常规的b20表式直接用于多鳞鱚的资源评估;而其他情形下2种表式存在一定偏差,采用直接拟合的参数方程更为恰当。研究表明,基尔霍夫近似模型能够很好地反映多鳞鱚的目标强度特性,可为中国南海近岸鱼类目标强度研究提供有益借鉴,为提高渔业资源水声学评估的准确度和可信度提供科学依据。     

子牙河流域河网编码与流域划分方法的研究

对改进的流域河网复合编码方法和基于主干河网与测点稀疏地形情况下的子流域分割方法做了详细的说明。河网复合编码将流域内各微小河段、河段连成的河道、河道级别、汇入节点逐次进行编码。子流域分割方法采用相对粗糙地形资料,无需进行洼地填充等前处理,直接从各微小河段出发遍历搜索汇入河段的集水区域,并对低洼地区进行二次搜索。将河网复合编码方法与子流域分割方法应用于子牙河流域,子流域划分结果与实际河网与流域控制面积资料对比基本吻合,为研究区域内各子流域的分区计算提供了良好的数据结构关系。数字流域模型的河网复合编码方法与子流域切割方法,能快速对流域中河段进行直接定位,方便流域点、线、面之间的拓扑关系运算,为分布式流域水文模型前处理提供了新的研究思路。     

尾巨桉树干液流动态及其影响因子分析1）

为了正确认识桉树的耗水规律,利用热扩散探针法对2～3年生尾巨桉树干液流进行连续监测,分析其动态特征,并利用自动气象站同步测定林分气象条件,分析各气象因子与液流的关系。结果表明：2～3年生尾巨桉树干液流白天变化幅度较大,呈单峰曲线,占全天液流量的85％以上,变化特征与4年生尾巨桉相似,日平均树干液流密度为5．06 mL· h－1· cm－2较4～6年生尾巨桉日平均液流密度大,夜间液流曲线平坦且较弱,夜晚平均树干液流密度为1．79 mL· h－1· cm－2是4年生的3．8倍。不同月份间晴天的树干液流特征存在较大差异。不同天气条件下,晴天的液流启动时间最早（7：00）,达到峰值所需时间最短（4．5 h）,且液流峰值最大（18．47 mL· h－1· cm－2）,持续时间最长,日液流量也最大;其次是阴天,最后为雨天。2～3年生尾巨桉树干液流密度与大气温度、风速、太阳辐射、光合有效辐射以及水汽压亏缺呈极显著正相关（P＜0．01）,与空气湿度呈极显著负相关（P＜0．01）,相关系数分别为0．468、0．127、0．903、0．909、0．778、－0．626,这与4年生尾巨桉影响因子略有不同;日耗水量与大气温度、太阳辐射、光合有效辐射和水汽压亏缺呈极显著正相关（P＜0．01）,与空气湿度呈显著负相关（P＜0．05）,相关系数分别为0．489、0．489、0．523、0．408、－0．184。     

含残膜土壤水分特征曲线模型构建

农膜残留在土壤中累积后必然会改变土壤水动力学性能,导致土壤水分入渗能力下降,并严重影响土壤水和溶质运移。而土壤水分特征曲线是影响土壤水分和溶质运移的重要土壤水动力学参数,为了探索残膜对其影响机理,该文通过室内试验设置了5个不同残膜量(0、50、100、200、400 kg/hm2)处理,研究了残膜对土壤水分特征曲线的影响,构建了残膜条件下土壤水分特征曲线模型(soil water characteristic curve with residual plastic film,RPF-SWCC),并对其性能进行了评价。结果表明:随着土壤中残膜量增多,土壤保水能力逐渐呈降低趋势;且低吸力段(主要排大孔隙土壤水)的当量孔径体积占比增大,而高吸力段(主要排中小孔隙土壤水)的当量孔径体积占比则减小,其中400 kg/hm2残膜含量处理比无膜处理大孔隙当量孔径占比增大近20%。对RPF-SWCC模型参数估计,显示随残膜量增加土壤饱和含水率呈降低趋势,且RPF-SWCC模型拟合精度总体上高于van Genuchten(VG)、Brooks-Corey(BC)及Log normal distribution(LND)常用土壤水分特征曲线模型;对高残膜量处理,RPF-SWCC模型的均方根误差,几何平均数及决定系数R2均优于常用模型,且200、400 kg/hm2残膜含量处理RPF-SWCC模型的均方根误差比VG模型分别降低了24.3%和65.0%,可见构建的RPF-SWCC模型能较好地应用于含残膜土壤的水分特征曲线拟合。该研究可为农膜残留地区水分迁移模拟以及水肥高效利用提供理论依据和技术支撑。     

农膜残留对砂壤土和砂土水分入渗和蒸发的影响

通过室内试验设置5个不同残膜量(0、50、100、200、400 kg/hm~2)处理,研究不同残膜量对砂壤土和砂土水分入渗湿润锋、入渗速率、累积入渗量、土壤累积蒸发量和蒸发速率的影响,并评价了主要土壤入渗、蒸发模型在农膜残留土壤的适用性。结果表明:随着土壤中残膜量增多,砂壤土和砂土入渗速率变慢,土壤湿润锋运移相同距离所需时间均显著增加,其中运移30 cm时,砂壤土残膜量400 kg/hm~2处理(SL5)比无残膜处理(SL1)运移时间增加了27.56%;相同入渗时间内累积入渗量随残膜量增加均显著减小(P0.05),入渗结束后SL5处理比SL1处理累积入渗量减小了52.01 m L(23.12%);残膜量增加导致蒸发速率、累积蒸发量都显著减小(P0.05),蒸发结束后SL5处理比SL1处理累积蒸发量减小了30.63%,且不同残膜量对砂壤土的影响大于砂土。对4个土壤水分入渗及蒸发模型进行拟合,结果显示Kostiakov和Philip入渗模型均能较好模拟残膜条件下土壤水分入渗,其中Philip入渗模型拟合精度高于Kostiakov入渗模型,且对砂土中农膜残留下的土壤水分入渗模拟效果更好;Black蒸发模型随着残膜量增加拟合精度下降,而Rose蒸发模型受残膜量的影响较小,更适合于农膜残留土壤累积蒸发量估算。