秦岭火地塘林区3种土地利用类型的土壤潜在水源涵养功能评价

为了研究秦岭火地塘林区松栎混交林土壤的潜在水源涵养功能,以荒草地和农用地2种土地利用类型作为对照,于2011年5月在3种土地利用类型的样地上挖掘土壤剖面,并对其土壤物理性质和蓄水、入渗能力进行了分析,最后运用坐标综合评定法首次对该地区3种土地利用类型的土壤潜在水源涵养能力进行定量评价。结果表明:3种土地利用类型的土壤密度由大到小为荒草地(1.25 g/cm3)＞农用地(1.22 g/cm3)＞松栎混交林地(0.82 g/cm3),土壤总孔隙度由大到小为松栎混交林地(87.40%)＞荒草地(45.87%)＞农用地(38.95%);松栎混交林地土壤的蓄水性能和渗透性能最好,农用地最差。运用坐标综合评定法对3种土地利用类型进行评价,结果表明:松栎混交林地土壤的潜在水源涵养功能最佳(0.00),农用地土壤的潜在水源涵养功能最差(1.10),建议在该地区继续实施退耕还林以提高土壤的水源涵养能力。本研究为认识和综合评价火地塘林区松栎混交林的生态服务功能积累了基础资料,从而为南水北调中线工程的水源保障措施提供了一定的理论基础。      

模拟水淹对中华蚊母树生长及光合特性的影响

通过设置对照(CK)、持续性水淹(CF)、间歇性水淹(PF)和全淹(FF)4个水淹处理,模拟三峡库区秋冬季消落带土壤水淹变化,研究2年生中华蚊母树的生理生态适应机制。结果表明：不同水淹形式并没有显著影响中华蚊母树的株高和基径,而光合色素含量、光合及叶绿素荧光特性在不同水淹形式下却有所差异,CF 和 PF 植株光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭(qP)以及电子传递速率( ETR)均出现了显著下降,但 PF植株下降的幅度要小于 CF植株,除光合色素含量、Gs和 Tr外,其他指标均差异显著,而 FF植株光合色素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、qP 以及 ETR均未受到水淹的影响,与 CK植株差异不显著; CF和 PF植株叶片非光化学淬灭( qN )未受到水淹的影响,但 FF植株叶片 qN 与 CK相比却显著下降。虽然 CF植株较其他处理植株叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Fv/Fm、qP 以及 ETR 均下降明显,但水淹处理植株能够通过形成不定根、特化的皮孔以及减少叶片数量来增加耐淹能力。因此,中华蚊母树具有较强的耐淹能力,在不同水淹形式下均表现出一定的适应性和可塑性。     

宁夏六盘山叠叠沟小流域典型华北落叶松林植被承载力研究

为了确定叠叠沟小流域华北落叶松林土壤水分植被承载力,本研究以生态需水量为导向,利用BROOK90模型设置不同情境,定性确定了典型华北落叶松林以及不同坡度和坡向下华北落叶松林的土壤水分植被承载力。结果表明,华北落叶松林年平均生态需水满足率为63.2%;林地生态需水量在各个坡向间的排序为正南坡向东南和西南坡向正东坡向和正西坡向东北坡向和西北坡向正北坡向;林地生态需水量及其分量随坡度的增加逐渐降低,林地生态需水量在坡度为0°时为571.7 mm,当坡度增加至30°时,林地生态需水量降至544.0 mm;六盘山叠叠沟小流域华北落叶松林的水分植被承载力在2.6～3.4,其中,水分植被承载力最大值出现在陡坡(30°)正北坡向(0°),水分植被承载力最小值出现在陡坡(30°)正南(180°)、西南(225°)、东南(135°)坡向。     

陆地生态系统生态化学计量学研究进展

【目的】探讨陆地生态系统生态化学计量学研究进展,以期推动对陆地生态系统物质循环及能量流动的进一步认识。【方法】利用Web of Science、CNKI等数据库,查阅相关文献,对陆地生态系统生态化学计量学研究进展进行综述。【结果】陆地植被生态化学计量学特征研究表明,C、N、P是生态化学计量学领域研究的主要对象,其中N和P是陆地植被生长2种最重要的限制元素;土壤中的碳氮磷比值是评价土壤质量重要指标,从全球尺度研究发现,土壤中的碳氮磷比值基本为恒值;陆地生态系统养分限制判断研究表明,N∶P比值是植物生长养分限制的敏感性指数,常被用于确定养分限制的阈值,同时N、P含量也可用于确定养分限制类型;气候、地理、土壤等因子是陆地植物生态化学计量学特征的主要影响因素。【结论】在陆地生态系统生态化学计量学研究进展中,C、N、P是学者们关注的重要因子,其比值在研究土壤质量评价、养分限制阈值等方面发挥重要作用。     

遮荫对中华蚊母树苗期生长及光合特性的影响

【目的】探讨不同遮荫环境对中华蚊母树苗期生长及光合特性的影响,分析苗期中华蚊母树对不同遮荫环境的适应性,为城市园林建设中合理进行乔、灌木布置提供科学依据。【方法】采用遮荫网,设置全光CK、中度遮荫L1(25%全光)和重度遮荫L2(7%全光)3种光环境,测定不同光环境下苗期中华蚊母树生长、光合以及叶绿素荧光参数。【结果】经过60天的遮荫处理,L1和L2植株基径增量和比叶质量显著低于CK植株,而L1和L2植株叶长和最大叶宽显著高于CK植株;受遮荫影响,L1植株株高增量显著高于CK植株,而L2植株株高增量与CK植株差异不显著;遮荫导致了苗期中华蚊母树叶片最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点以及光饱和点等光合指标降低,且随着遮荫程度增加,这些光合指标的降低程度也逐渐增加,L1植株叶片最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点以及光饱和点分别比CK植株降低了11.8%,46.3%,48.6和15.5%,L2植株叶片最大净光合速率、暗呼吸速率、光补偿点以及光饱和点分别比CK植株降低了35.2%,65.7%,64.2%和20.4%;遮荫对苗期中华蚊母树叶片表观量子效率的影响并不明显,经过60天遮荫处理,L1和L2植株叶片表观量子效率均与CK植株差异不显著;遮荫使苗期中华蚊母树叶片最大光化学效率有所增加,其中L1植株叶片最大光化学效率显著高于CK植株,而L2植株叶片最大光化学效率与CK植株差异不显著;遮荫降低了苗期中华蚊母树叶片光化学猝灭和电子传递速率,L1植株叶片光化学猝灭和电子传递速率均显著低于CK植株,L2植株叶片光化学猝灭显著低于CK植株,但叶片电子传递速率与CK植株差异不显著;遮荫虽然降低了苗期中华蚊母树叶片的非光化学猝灭,但L1和L2植株叶片非光化学猝灭均与CK植株差异不显著。【结论】苗期中华蚊母树具有很强的耐荫能力,遮荫可使其对自身形态结构进行调整,如增加株高、叶长和叶宽和降低比叶质量等,以及叶片光合生理的调整,如降低叶片光补偿点和光饱和点、维持较高的表观量子效率和最大光化学效率等,来尽可能多地捕获光能及提高对弱光的利用率,同时也能使其减少对基径生长的能量分配以及降低叶片暗呼吸速率来减少对光合产物的消耗。因此,在进行城市园林建设时,可以尝试将中华蚊母树作为一种耐荫景观树种与乔木进行复合搭配栽植。     

六盘山华北落叶松坡面土壤饱和导水率空间异质性及其影响因素

为深入理解森林坡面土壤饱和导水率的空间变异,利用经典统计学和地统计学的方法研究六盘山华北落叶松人工林坡面不同土层土壤饱和导水率的空间异质性,并基于相关性分析揭示其空间变异的主要因素。结果表明:(1)随土层的加深,土壤饱和导水率逐渐增加,不同土层土壤饱和导水率的空间变异程度存在差异,表现为40—60 cm土层土壤饱和导水率为强变异,其他土层均为中等变异。(2)不同土层土壤饱和导水率的空间结构也存在差异,20—40,40—60,60—80 cm土层土壤饱和导水率表现为强烈的空间自相关性,0—20,80—100 cm土层土壤饱和导水率表现为中等空间自相关性。(3)坡面土壤饱和导水率与石砾含量、非毛管孔隙度、毛管持水量、田间持水量和毛管孔隙度显著相关。综上,研究坡面土壤饱和导水率具有较强的空间变异,石砾含量和土壤物理性质是影响研究坡面土壤饱和导水率空间分布的主要因素。     

六盘山华北落叶松林的结构随林龄变化及其水文影响

[目的]探讨林分结构随林龄的变化及其所带来的水文影响,为六盘山半干旱区森林植被建设和经营管理提供理论依据。[方法]在六盘山半干旱区叠叠沟小流域,以主要人工林类型—华北落叶松人工林为研究对象,基于1993—2002年的日气象数据,应用林分结构耦合模型和BROOK90生态水文模型,通过情景模拟,得到植被结构(平均树高、胸径、郁闭度、LAI)随林龄的变化,及其对水分平衡分量(截留量、蒸腾量、土壤蒸发量、产流量)的影响。[结果]华北落叶松林随林龄的增加可分为快速生长期(林龄5～15 a)、缓慢生长期(林龄15～40 a)和稳定期(林龄大于40 a)。在快速生长期,林分平均树高、平均胸径、郁闭度和冠层LAI均随林龄的增加而快速增大,年均增长率分别为0.48 m·a^-1、0.54 cm·a^-1、0.03、0.19;在缓慢生长期,林分平均树高、平均胸径和郁闭度呈缓慢增大趋势,而冠层LAI则呈先增大后减小的趋势;在稳定期,林分结构基本稳定。在快速生长期,年均截留量和蒸腾量随林龄增加而快速增大,年均增长率分别为1.91、24.13 mm·a^-1     

水淹胁迫对植物光合生理生态的影响

水淹胁迫是河岸带和湿地植被遭受的常见逆境因子之一.植物为适应水淹环境会产生一系列复杂的生理代谢变化,这些变化对植物能否在水淹胁迫下具有正常的生理功能和进行生长发育至关重要.文中总结和评述了水淹胁迫下植物生理代谢的变化,包括植物光合生理(气体交换参数、光合色素、叶绿素荧光参数)和其他生理代谢(丙二醛、抗氧化酶系和根系碳水化合物)等变化,分析了目前研究中存在的问题,并提出展望.     

基于LPJ-GUESS模型的鸡公山马尾松林生产力和碳动态

应用LPJ-GUESS动态植被模型,模拟未来气候变化条件下河南鸡公山地区马尾松纯林和马尾松阔叶混交林的生产力和碳动态.结果表明:在IPCC特别排放情景报告A2和B2情景下,到2100年该地区马尾松纯林和混交林的生产力和生物量都不同程度增加,土壤呼吸速率逐步升高,土壤碳储量逐步减少,生态系统碳交换量基本保持平衡.LPJ-GUESS模型可较好地拟合亚热带地区马尾松林的生长动态,未来可以在亚热带其他地区推广使用.     

六盘山半湿润区坡面华北落叶松林冠层截留的时空变化及空间尺度效应

冠层截留是森林蒸散的重要组成部分,其定量描述一直是生态水文学研究的热点问题之一,相关观测研究多是在固定样地的空间尺度上进行的。林冠截留量除在样地上受降水、气象条件和冠层结构及生长过程的动态影响外,还在坡面上受植被生长和冠层结构的坡位差异而有很大空间变化和尺度效应,需对此深入理解和精细刻画,从而为实现从样地观测结果上推到坡面的尺度转换并基于此准确评价森林水文影响来提供科学依据。在六盘山香水河小流域,选择一个水平坡长425.1m的华北落叶松人工林典型坡面,并均匀划分为空间连续的16个样地。于2015年5—10月,测定了森林冠层结构(特别是叶面积指数,LAI)的坡位差异和动态变化,并同步观测了林外降雨和林内穿透雨及树干茎流,依此计算得到每次降雨事件的冠层截留量。以"离坡顶水平距离(水平坡长)"为尺度标量,分析林冠截留量沿坡面的时空变化规律及影响因素。结果表明,林冠截留量存在沿坡变化和坡面空间尺度效应,且月份变化明显。在整个生长季,林冠截留量沿坡变化总体表现为随水平坡长增加先升高,在坡面中部达最大,之后逐渐降低,以每100m水平坡长的变化量表示的坡面尺度效应为+5.62mm/100m(坡段0~316.6m)和-2.37mm/100m(坡段316.6~425.1m);在5月,林冠截留量沿坡变化总体表现为随坡长增加而逐渐降低,坡面尺度效应为-0.26mm/100m(0~425.1m),在6—8月,林冠截留量沿坡变化总体趋势均和整个生长季相同,6月份坡面尺度效应为+1.28mm/100m(0~261.1m)和-1.78mm/100m(261.1~425.1m),7月为+0.92mm/100m(0~267.6m)和-0.88mm/100m(267.6~425.1m),8月份为+1.28mm/100m(0~211.2m)和-0.34mm/100m(211.2~425.1m);在9月、10月,林冠截留量沿坡变化表现为随坡长增加逐渐升高,坡面尺度效应分别为+2.38mm/100m和+0.81mm/100m(0~425.1m)。林冠层叶面积指数的坡位差异及其季节变化是影响林冠截留时空变化的主导因素,各月林冠截留率均与叶面积指数呈显著正相关。可基于不同坡位样地的叶面积指数与其坡面均值的关系、叶面积指数与林冠截留量的关系以及不同坡位样地的叶面积指数测定值,上推估计林冠截留的坡面均值。