内蒙古大青山华北落叶松人工林雪害研究

以雪害比较严重的内蒙古大青山的华北落叶松人工林为研究对象,分析林分受害率与立地环境和关键林分结构特征指标的关系。结果表明:大青山华北落叶松林雪害主要有断梢、断干、倒伏等几种情况,林缘处的受害率变化为5. 56%~84. 44%,非林缘处受害率为0~12. 30%。华北落叶松林的立地条件与雪害程度密切相关。高海拔处和林缘处的林分更易受到雪害;底坡位样地有利于落叶松抵御雪害;坡向与林分雪害密切相关,依次为东北坡北坡西北坡。在高径比大于0. 64后,雪害出现;大于0. 9后,林分受害率随高径比增大快速升高,把林分高径比降到0. 64左右或维持在不超过0. 9的范围内,是提高森林抵抗雪灾能力的可行营林措施。     

库布齐沙漠种子植物区系研究

以2018年库布齐沙漠的植被调查结果为基础,结合采集的植物标本、中国自然标本馆(CFH)馆藏资料和相关文献对库布齐沙漠种子植物区系进行了分析。结果表明:(1)库布齐沙漠共有种子植物261种,隶属56科168属,相较于邻近地区植物种类较少,多样性不高,特异性较低。(2)在科的级别上分析,本区系以世界广布科为主;在属的层次上分析,本区系以温带成分占绝对优势,温带荒漠特征属、种的出现反映出本区系的温带干旱荒漠性质。(3)植物生活型以草本为主,灌木是主要的建群种和优势种;植物水分生态型主要为旱生、中生和旱中生,水生植物数量最少。     

六盘山南侧华山松树干直径生长及其对气象因子的响应

2010年5—10月份,在宁夏六盘山南侧的香水河小流域,应用带状树木径向变化记录仪研究了华山松(Pinus armandii)树干的直径生长变化及其对气象因子的响应。结果表明:①华山松树干直径呈现出由收缩期、膨胀恢复期和生长期组成的日周期性变化,其最大值出现在6:00—9:00,最小值则在16:00左右。②华山松各样木树干直径日生长量的季节变化趋势一致,即:5-6月份为匀速生长期,其日均生长量在17.65～98.11μm之间;7-8月份为快速生长期,其日均生长量在27.15～112.33μm之间;8月底—10月份为缓慢生长期,其日均生长量在10μm以下。然而,华山松树干在匀速生长期、快速生长期内的直径日生长量幅度存在明显的个体差异,其中优势木的生长速度明显大于亚优势木和中等木。整个观测期内,华山松树干直径的累积生长过程符合幂函数曲线(R2=0.75～0.93,P<0.01)。③主成分分析和偏相关分析表明,日最低温、日降水量、日平均辐射是影响树干直径生长的主要气象因子,而日平均温度、日最高温、日平均饱和水汽压差等对树干径向生长的影响作用则表现出较大的变异性。     

六盘山北侧华北落叶松林分的水分利用效率研究

为定量研究华北落叶松人工林水分利用特征,2010年5-10月在宁夏六盘山北侧叠叠沟林场的华北落叶松人工林固定样地内,通过测定树干径向生长、林分叶面积指数变化、草本生物量变化、树干液流速率变化、植物降雨截持等,估计了华北落叶松人工林及各层的生产力、水分消耗和水分利用效率。研究表明：林分总生产力11.76t/hm2,其中乔木层占75.2%,草本层占24.8%;在整个生长期内,林分生产力各月的分量呈现先升高后降低的季节变化格局。林分总蒸散量为433.9mm,其中乔木层与草本层（包括土壤蒸发）耗水各约占一半,分别为总蒸散的50.5%和49.5%;林分蒸散在生长季中呈现先升高后降低的季节变化格局。在整个生长季,华北落叶松人工林的水分利用效率为2.71g/kg,其中乔木层的水分利用效率为4.04g/kg,草本层水分利用效率为1.36g/kg;其季节变化与乔木层的水分利用效率变化相类似,说明乔木层对于华北落叶松林分水分利用效率的影响较大。     

宁夏六盘山香水河小流域华北落叶松人工林乔木层生物量的坡面变化和尺度效应

生物量受坡面环境条件变化影响而有坡面变化与尺度效应。本文在六盘山半湿润区的香水河小流域选择了33 a生华北落叶松人工林的一个斜坡长480 m,水平长398 m的典型坡面,在整个坡面上建立了宽30 m的调查样带,均匀分为空间连续的16个样地,在2014年生长季中期调查不同坡位的样地生物量,分析其坡面变化规律。结果表明:生物量存在明显的坡位差异。坡面生物量t·hm^-2平均值为118.59,其变化范围为96.19 139.18,变幅为42.99,变异系数为0.12;随着离坡顶距离的增加,生物量总体上呈现先升高后降低的变化趋势,在坡面的中上部(水平坡长为87.71 m)达到最大。生物量存在坡面空间尺度效应,即随着相对坡长(X₁)的增加,生物量的顺坡滑动平均值(Y₁)先增大后减小,其回归关系式为:Y₁=23.004X₁³-60.834X₁²+31.786X₁+123.43(R²=0.84),坡面尺度效应表现为每100 m水平坡长生物量变化的数值为6.12 t·hm^-2;各样地生物量与整个坡面平均值的比值(Y₂,小数)随相对坡长有很好的非线性关系,基本上呈先增加后下降、后趋于稳定的变化趋势,其关系式为Y₂=1.722 6X₁³-2.844 5X₁²+1.033 8X₁+1.000 1(R²=0.57),可基于此将特定坡位样地的生物量换算成整个坡面的估算值。造成生物量坡面变化的主要原因是太阳辐射和光照时间随海拔的变化等多种因素造成的。     

间伐强度对华北落叶松林穿透雨和树干茎流的影响

量化间伐强度和林分特征对降雨分配的影响,可为基于水文基础的森林管理提供科学依据。利用传统水文学方法,在宁夏六盘山香水河小流域华北落叶松人工林设置4个间伐强度的处理与未经过间伐的对照林分,进行穿透雨、树干茎流对比。结果表明:研究期间总降雨量为507.2 mm,华北落叶松对照林分穿透雨量为56.6%,穿透雨量随着间伐强度增大而增大,分别占总降雨量的62.1%、60.9%、68.6%和74.5%;树干茎流量随着间伐强度增大而减小,分别占总降雨量的0.91%、0.73%、0.54%、0.37%和0.36%;与对照相比,截留量分别减少5.3%、4.0%、11.5%和17.3%。穿透雨量与叶面积指数、郁闭度、胸高断面积和林分密度都呈线性负相关,这些变量和总降雨量形成的指数方程(T=Re~(aX))可以很好地模拟穿透雨量(R~2=0.95)。华北落叶松林为30年左右时,间伐强度为43.0%~53.4%(林分密度844~1 033株/hm~2)是增加六盘山地区华北落叶松穿透雨量的最优范围,有利于实现林分结构稳定和区域用水安全等多重要求。     

宁夏六盘山几种典型水源涵养林林分结构与水文功能的关系简

为量化水源涵养林林分结构与其水文功能之间的关系,以宁夏六盘山香水河小流域内的4种典型结构林分（华北落叶松＋灌木复层林、华北落叶松纯林、稀植乔木的天然灌丛林、天然灌丛林）为对象,在生长季内定位观测各林分的结构特征、冠层和枯落物截持及林下蒸散量的变化.结果表明：1）林冠截留率的大小表现为天然灌丛林（25.92％）＞华北落叶松纯林（23.38％）＞华北落叶松＋灌木复层林（22.81％）＞稀植乔木的天然灌丛林（22.07％）.2）林下枯落物层的持水性能表现为华北落叶松＋灌木复层林（26.49 t/hm2）＞华北落叶松纯林（23.06 t/hm2）＞稀植乔木的天然灌丛林（16.89 t/hm2）＞天然灌丛林（14.45 t/hm2）.3）林下日均蒸散量以稀植乔木的天然灌丛林最大（1.09 mm/d）,其次为华北落叶松＋灌木复层林（0.96 mm/d）,而华北落叶松纯林（0.88 mm/d）和天然灌丛林较小（0.69 mm/d）.4）回归分析表明：冠层截留量随着林分叶面积指数的增加而增加,在不同降雨强度条件下（除暴雨外）,二者的关系可以很好地用指数函数来表达（P＜0.01）;在排除林外气象因子变化对林内环境的干扰外,林下蒸散量随着林分叶面积指数的增加而呈对数函数的下降趋势（R2=0.639,P＜0.01）.     

宁夏六盘山3种典型植物群落水分利用特征及其组分的季节变化

为深入认识干旱缺水区水通量分配和植被类型变化对群落水分利用特征的影响,在宁夏六盘山叠叠沟小流域,利用热扩散技术、微型蒸渗仪、树干径向变化记录仪及文献资料等方法研究了三种典型植物群落的蒸腾（T_r）、蒸散（ET）和水分利用效率（WUE）及组成的季节变化。结果表明:生长季三种植物群落ET（mm）为:华北落叶松林（429.7） > 沙棘林（379.3） > 草地（206.9）,分别大于、约等于、小于同期的降雨量,均呈现低—高—低的月变化趋势。冠层蒸腾是蒸散的主要分量,生长季T_r/ET为:华北落叶松（48%） > 沙棘（39%）;华北落叶松林T_r/ET随季节持续降低,沙棘林T_r/ET随季节先升高后降低,最大为50.4%。生长季WUE（g/kg）为:草地（3.1） > 华北落叶松林（2.7） > 沙棘林（2.35）。其中,华北落叶松林WUE变化与其T_r/ET月变化相同,从WUE在林分各层的分布来看,乔木层WUE为4.04 g/kg,草本层为1.36 g/kg;沙棘林WUE表现为生长季前、中期较高而后期较低的变化趋势,其中灌木层WUE为2.32 g/kg,草本层WUE为2.37 g/kg;草地WUE在生长季前、中期均保持在3.2~4.8 g/kg。研究表明:无论是在水分充足季节（生长季中期）,还是水分有限季节（生长季初期和末期）,植被不可能完全利用所有的降水,但水分利用特征存在种间差异。     

西北旱区华北落叶松个体水分利用效率及其对环境因子的响应

为定量研究华北落叶松个体水分利用特征,2010年5~10月在宁夏六盘山北侧叠叠沟小流域的华北落叶松人工林固定样地内,通过测定树干径向生长和树干液流速率变化,估计了华北落叶松个体生产力、蒸腾和水分利用效率(WUE)。研究表明:在生长季内,华北落叶松个体WUE与蒸腾量的变化表现一致,均为先略有升高后下降的变化规律,6月份最高。个体WUE在0.88~9.73 g/kg之间,平均值为3.97 g/kg,6月份的WUE最大。除空气湿度外,华北落叶松个体水平的WUE与太阳辐射、降水、温度、风速等气象因子都呈现出正相关关系,但与太阳辐射和潜在蒸发散达到显著性相关。     

宁夏六盘山三种针叶林初级净生产力年际变化及其气象因子响应

利用年轮生态学方法和生物量经验方程,在宁夏六盘山研究了华山松天然林及华北落叶松和油松人工林等3种针叶林的年初级净生产力(NPP)及其与气象因子间的关系。研究表明:3种针叶林生物量的年际变化均符合逻辑斯蒂方程,林分的现存生物量(t/hm²)为华北落叶松林最大(141.96),华山松林(130.99)次之,油松林最小(123.29)。3种针叶林NPP存在显著的年际差异和种间差异,林分的NPP(t·hm^-2·a^-1)为华北落叶松林(6.72)>油松林(5.76)>华山松林(2.66);NPP年际变化在华山松林呈现"快速增加-缓慢增加-缓慢减小"的趋势,而华北落叶松林和油松林为快速上升的趋势。3种针叶林的NPP随年降水量的变化行为不同,华山松林极轻微地增大,华北落叶松林和油松林均是先增加后降低;然而在极端干旱年份或极端湿润年份,3种针叶林的NPP都趋向于相同的较低值,其原因可能分别是水分胁迫和低温胁迫。气象因子对林分NPP的影响具明显的"滞后效应"和种间差异。华山松林NPP与上年11月和当年9、11月的降水量显著负相关;油松林NPP与上年9月及当年4月的降水量显著相关;上年和当年9月的降水量均与华北落叶松林NPP显著正相关。上年6月的温度和当年3与6月的月均温及月均最高温能显著影响3种针叶林的NPP,但存在种间差异,其中华山松林NPP与当年与上年生长季各月的温度均呈不同程度的负相关,而油松林和华北落叶松林则多呈不同程度的正相关。