祁连山南麓中国沙棘主要林分类型的森林水文作用

中国沙棘 青海云杉和中国沙棘 华北落叶松混交林的最大截留量、枯落物持水量和稳渗速度明显高于其纯林。17年生华北落叶松 中国沙棘林最大截留量较华北落叶松纯林高23．9％，枯落物持水量高26．3％，稳渗速度高2．4倍。退耕地所有中国沙棘林分最大截留量分布范围为1．43～2．02mm，较农作物高O．80～1．41mm，也高于退耕地种草、种药的O．23～O．43mm；退耕还林地表形成稳定的枯落物层，退耕栽植沙棘林枯落物层持水量较农作物十分明显；中国沙棘林地土壤的稳渗速度较农耕地的高5．5～19．5倍。退耕还林还草后，中国沙棘等人工植物群落较农作物的森林水文生态功能明显得到提高。     

砒砂岩区人工沙棘林地枯落物的持水性能

本文对内蒙古鄂尔多斯市砒砂岩区人工沙棘林地枯落物持水性能进行了研究.沙棘群落林龄越大,枯落物干重蓄积量和持水率越大,枯落物持水量也越大;影响沙棘枯落物持水量的因素有99.07%为枯落物干重蓄积量、立地条件、林龄和枯落物持水率.沙棘枯落物持水量随浸泡时间的延长而增加,当枯落物在水中浸泡8h以后,其持水量基本上达到稳定;沙棘枯落物的吸水速率,在浸泡前期(4h内)吸水速率变化最快,浸泡中期(4～8h)逐渐变缓,浸泡8h之后,吸水速率变化幅度非常小,24h后枯落物持水达到饱和.     

基于驻波率原理的森林枯落物和土壤含水率测量方法

枯落物含水率测定在森林水文学、碳循环、林火蔓延以及火险等级评估等研究中具有重要作用。本文提出了一种基于驻波率(SWR)原理的森林枯落物含水率测量方法,所设计的SWR水分传感器具有复用双环式探头结构,可分时测量枯落物或土壤的含水率和电导率。实验结果表明,传感器输出电压与半分解、全分解枯落物和土壤含水率呈现良好的线性关系。与商品化TDR水分传感器相比,SWR传感器测量枯落物和土壤含水率的平均绝对误差较小,且在厚度小于10 cm的枯落物含水率测量以及测量成本方面具有明显优势。在对枯落物含水率进行长期原位测定时,SWR传感器可通过测量电导率判断半分解的枯落物是否随时间推移而完全分解,以便及时调整传感器水分测量的标定曲线,最大程度降低因枯落物成分改变对传感器测量精度造成的影响,为准确测量森林地表枯落物含水率奠定基础。     

人工集雨条件下贺兰山蒙古扁桃土壤水分和生长的动态变化

【目的】提高贺兰山低山区有限降水利用效率。【方法】以贺兰山低山区蒙古扁桃种群为研究对象,设置覆膜微地形(A2)、覆盖枯落物(A3)以及覆膜微地形+覆盖枯落物(A4)3种人工集雨处理,以无人工处理为对照(A1),研究不同人工集雨方式处理下贺兰山低山区蒙古扁桃根区土壤水分以及蒙古扁桃生长的动态变化。【结果】(1)不同集雨技术下蒙古扁桃土壤水分最高的是覆膜微地形+覆盖枯落物处理(A4),其次是覆膜微地形处理(A2),A4、A2处理平均土壤含水率分别为11.91%和10.64%,较A1处理平均土壤含水率分别增加3.77%和2.5%;(2)集雨处理能够提高蒙古扁桃新梢生长量,A4处理的新梢生长量最大,A2处理次之,A3处理第三,且较A1处理的新梢生长量均有较大提高;集雨处理对蒙古扁桃叶片叶绿素量的提升表现为A4处理>A2处理>A3处理,且均高于A1处理;(3)集雨处理,主要是A4处理和A2处理下植物叶面积、新梢生长量与土壤含水率显著相关;(4)集雨技术通过调节土壤水分状况来促进蒙古扁桃灌丛的生长发育,提高叶片中叶绿素量,从而提高蒙古扁桃抵御干旱的能力。【结论】“覆膜微地形+覆盖枯落物...     

长白山区沟谷沼泽乌拉苔草湿地铁循环规律的研究

长白山沟谷沼泽乌拉苔草湿地,土壤有效铁含量不同土壤层变化均呈波动变化,A、B二层的变化趋势一致,表层和C层随着季节的积水和植物生长变化波动较大。有效铁活性A层表层B层;而土壤有效铁活性与土壤环境的关系为:土壤氧化还原电位对有效铁在6、8月份呈显著相关;土壤孔隙度均与之不显著相关;放线菌在表层土壤和有效铁含量极显著负相关外,8月份细菌、真菌、放线菌和有效铁呈极显著的相关;土壤剖面的蛋白酶、尿酶、纤维素酶和磷酸酶对有效铁均不显著相关(P0.05);脲酶对有效铁有显著的影响,因此脲酶可以作为有效铁的衡量指标。乌拉苔草丛生根部含铁量最多;而不同季节乌拉苔草对土壤有效铁的吸收率在7月份最大;而枯落物中铁向下迁移最大月份是8月。     

中国沙棘对国外引种乔木幼期生长的促进作用

在黄土高原高塬沟壑区用中国沙棘、多年生香豌豆与从国外引进的刺槐、绒毛白蜡和黑核桃等乔木树种进行不同类型的复合试验,研究结果表明：幼龄期（1-4a）各种复合类型由于植物之间的有益共生,特别是中国沙棘、多年生香豌豆的固氮作用,可以很好地促进主栽乔木树种的高、径生长及生物量的积累;同时用于混交的中国沙棘,自身生长量也较其纯林有所增加.适宜的乔灌混交,可以实现“双赢”的目标.     

华北土石山区人工林与天然林结构与功能研究

在调查北京八达岭林区天然林、人工林土壤理化性质、水源涵养能力、病虫害的基础上,研究其结构与功能关系。结果表明,天然林、混交林与人工纯林相比,明显改善土壤不同层次机械组成的异质性、空隙性能,提高土壤肥力,增加土壤的持水能力,增强对病虫害的抵抗能力。在林分尺度上森林的理想结构可简单表述为复层、异龄、混交林结构,具有比较发达的灌木层和草本层,并且具有较高的生物多样性和生物生产力。这样的结构具有较高的稳定性、抗干扰性和活力,是健康森林群落的理想结构。在此基础上提出了森林健康经营调控的具体方法,以期对北京市森林健康经营具有一定的指导意义。     

膜下滴灌不同灌水量对番茄冠层生长和产量的影响

通过膜下滴灌不同灌水量对番茄冠层生长和产量影响试验,结果表明:①随着灌水量的减少,相同生育期番茄冠层各生长指标生物量呈减小趋势;②不同生长指标相关性分析表明,番茄冠层生物量中叶干重对产量影响显著;③适度水分亏缺有利于番茄冠层生长和提高产量,4419 m3/hm2是膜下滴灌适宜灌溉量。     

黄土丘陵区典型退耕还林植被水分利用效率及其影响因素

为揭示不同退耕林植被水分利用效率差异及其关键影响因素,以黄土丘陵区恢复20年的山杏、沙棘、刺槐、油松、杨树、刺槐山桃混交林为研究对象,采用气体交换法测定了不同退耕林植被瞬时水分利用效率,并测定了其相关影响因素指标.结果表明:不同退耕林之间水分利用效率均存在显著差异,最高为油松,达到了6.39μmolCO2/mmolH2O,其次为混交林的刺槐为5.89μmolCO2/mmolH2O,最低为山杏,两者分别比山杏高出1.83倍和1.61倍;并且刺槐混交林与刺槐纯林的水分利用效率相比提高了38.0％.相关分析结果表明,水分利用效率与植被因子的气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、叶片含水率呈显著负相关;与土壤因子中的有机碳、全氮、可溶性有机碳、饱和导水率极显著正相关,与土壤pH显著正相关.逐步回归分析可以得出,植物因素对水分利用效率的影响强于土壤因素,其中植物叶片气孔导度、叶绿素SPAD值和土壤全氮含量、饱和导水率是对水分利用效率影响较强的植被与土壤因素.综上所述,本研究中油松林地的水分利用效率最高,山杏最低,并且气孔导度、叶绿素含量、土壤全氮含量和饱和导水率是影响水分利用效率的主要因素,这为认知退耕还林植被水资源利用能力以及其影响机制提供了科学依据.     

烤烟冠层光谱参数与氮素垂直分布相关性研究

研究烤烟地上部氮积累量垂直分布与冠层光谱参数的定量关系,以明确冠层不同叶层尤其是中、下层叶片对光谱的贡献,构建基于光谱指数的烤烟不同叶层及其组合氮素积累量的反演模型.针对不同施氮水平下烤烟进行大田试验,于不同生育时期采集田间冠层光谱数据并测定植株不同器官及时层生物量和氮含量.对不同叶层及其组合氮素积累量与多个光谱参数进行相关分析,结果表明:植被指数RVI(810,680)可以有效反演烤烟植株中层、上中层、上中下层氮素积累量;红边振幅(DλRed)可有效反演下层、中下层氮素积累量,说明利用光谱参数反演烤烟植株氮素积累量及中下层氮素积累量是可行的.     

黄土高原刺槐生长状况及其影响因子

在黄土高原,刺槐发挥着防治水土流失等重要作用。本文通过方差分析、多重比较等方法对黄土高原榆林、延安、渭南、咸阳、宝鸡等地（市）的274株刺槐解析木进行统计分析,研究了黄土高原刺槐生长状况及其影响因子。结果表明,陕西黄土高原的刺槐在15a时,树高、胸径和材积的平均值分别为（10．84±0．29）m、（10．64±0．31）cm和（0．048907±0．001634）m^3。黄土高原不同地区刺槐长势差别较大,宁夏的刺槐生长状况好于山西、陕西和河南,甘肃的刺槐生长缓慢、生长量低。同时,海拔、坡位、坡向、坡度和林分密度对刺槐生长影响显著,生长在海拔1000～1200m之间的刺槐生长状况好于其它海拔水平;山坡的中下部较上部更有利于刺槐生长;阴坡的刺槐长势优于其他坡向;随着坡度的增加刺槐生长量下降。建议在黄土高原营造刺槐林时应选择海拔1000～1200m之间、坡度较缓的阴坡下部,15a生刺槐密度控制在3300～4950株／hm2之间较为适宜。     

砒砂岩沟坡沙棘群落冠层结构特征及密度调控思考

在砒砂岩区沙棘人工群落中,沙棘层鲜重平均占89%,草本层占11%。沙棘标准株鲜重生物量随树高分布模型为Cubic模型,即最下层生物量较小,向上增加很快,然后随着高度上升,生物量逐渐减少。对于2a、4a、6a、8a、10a等5个林龄,沙棘枝干鲜重的主要分布层次分别为0-40cm、0-120cm、0-140cm、0-160cm、0-210cm,即枝干重量随林龄的增加而不断向上延伸;而叶鲜重的主要分布层次分别为20-70cm、60-140cm、70-180cm、60-190cm、120-230cm,叶重量也随林龄的增加,其聚集重心部位不断向上转移。生产实践中应通过调节密度（如带状间伐）等,使叶的分布层次下移,这样将有利于沙棘果、叶的采摘,同时,也能防止由干旱而造成的沙棘枯死或感染病虫害而致死亡。     

沙漠水渠两侧不同坡向人工固沙区土壤水分空间变异特征

在古尔班通古特沙漠中部引水渠两侧人工固沙区的阳坡和阴坡各选择一个样地(30 m×30 m),均匀划分为36个5 m×5 m的小样方,测定了各小样方中心10、30和50 cm层的土壤体积含水量,采用半方差分析和克里格插值法对比研究了土壤含水量的空间变异特征。结果表明,2样地6层土壤含水量均呈正态或近似正态分布,均属中等变异(0.157～0.335)。无论阳坡或阴坡,下层土壤含水量均显著高于上层。除表层外,同一层次下阴坡的土壤含水量显著高于阳坡。半方差分析表明,6层土壤含水量空间变异最优模型均为指数模型;阳坡10 cm层、阴坡10和30 cm层的土壤含水量具有强烈的空间相关性,但变程较小(2.34～5.77 m);余下3个变量具有中等空间相关性,变程较大(21.90～53.02 m)。空间差值分析表明,阳坡3个土层的含水量均呈坡下低、坡上高的格局,阴坡50 cm层也具有同样趋势;而阴坡10 cm和30 cm层含水量无明显规律,呈斑块状分布。阴坡较高的土壤含水量孕育了较丰富的草本植物,但草本植物的异质性分布可能也影响了阴坡浅层(10～30 cm)土壤含水量的空间分布格局。     

荒漠草原人工草地豆科与禾本科牧草生物量分配模型研究

利用荒漠草原人工草地豆科与禾本科牧草地上和地下生物量及根长数据,分析并建立生物量分配比例模型。结果表明:两种牧草地上-地下生物量分配模型明显不同,豆科牧草单株生物量明显高于禾本科牧草,地上-地下生物量具有明显的线性关系,拟合参数R2优于禾本科牧草,符合等速生长模型,而禾本科牧草地上-地下生物量呈幂数异速生长关系,异速生长模型的相关系数均在0.368 0以上,与WBE预测模型3/4次幂函数出现偏差;豆科牧草根冠比(R/S)为0.75,接近于中国草地R/S均值0.78,禾本科牧草R/S(1.73)明显高于中国草地R/S均值,表明豆科牧草倾向于将更多的生物量分配到地上,禾本科牧草将更多的生物量分配到地下;不同大小个体的两种牧草R/S均存在明显的可塑性,表现出种内和种间差异,均未出现最优分配理论调节地上-地下生物量分配模式;豆科牧草随个体的增大R/S逐渐变小,禾本科牧草随个体的增大R/S逐渐变大;利用牧草根长拟合其生物量模型,最优预测模型为三次曲线,相关系数在0.511 2~0.906 0。     

长白落叶松单木参数与生物量机载LiDAR估测

采用黑龙江长白山地区长白落叶松人工林LiDAR数据和野外调查补充样地数据,利用树冠高层模型和三维点云分割相结合的方法实现单木识别,选择逐步回归分析法进行单木参数和生物量估算。结果表明：机载LiDAR估测的长白落叶松单木参数与实测数据具有较好的相关性,单木树高、冠幅、胸径和地上生物量的R2分别为0.8732、0.6335、0.7903和0.7992;平均拟合精度分别为88.34%、83.46%、85.11%和86.19%;幼龄林、中龄林、近熟林和成熟林的单木平均生物量分别为25.12、94.08、117.74、279.33kg。     

干旱区盐渍化弃耕地不同恢复模式植被多样性及土壤生物学特性

以玛纳斯河流域冲积扇缘定位试验区为研究对象,分析补水恢复处理、人工草地处理和补植处理对盐渍化弃耕地植被多样性与土壤生物学特性的影响.结果表明:不同恢复方式均明显增加了植被多样性、土壤微生物数量及土壤酶活性.人工草地恢复和补水恢复植被多样性分别比原始弃耕地增加25.13%和9.84%,电导率降低49.15%和33.55%,有机质增加99.10%和88.34%,碱解氮增加70.10%和36.57%;人工草地模式土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶活性分别比弃耕地增加65.18%,47.21%,93.23%和116.03%.土壤微生物数量变化表现由大到小依次为人工草地、补水恢复、补植恢复、弃耕地.相关分析表明,土壤微生物量碳与土壤微生物数量呈正相关,与植物群落的α-多样性呈显著性正相关.研究表明盐渍化弃耕地采用人工种草或灌溉补水措施能够提升地表植被多样性,提高土壤酶活性,显著降低土壤盐分含量并促进土壤养分积累.     

北京地区等高草篱防治坡耕地水土流失效果

在北京地区采用自然降雨和模拟降雨相结合的方法,研究了狼尾草和野古草两种等高草篱在不同坡度（5%、10%、15%、20%）下对裸露坡耕地水土流失的影响。结果一致表明,狼尾草和野古草2种草篱均可显著降低坡耕地水土流失,且狼尾草草篱的效果显著好于野古草草篱。在自然降雨下（平均雨强13.3 mm/h）,狼尾草草篱可减少72.7%的地表径流和86.3%的土壤流失,野古草草篱可减少53.8%的地表径流和64.1%的土壤流失;在模拟降雨下（平均雨强49.5 mm/h）,狼尾草草篱可减少80.7%的地表径流和94.5%的土壤流失,野古草草篱可减少59.5%的地表径流和71.5%的土壤流失。另外,2种等高草篱防治水土流失的效果与坡度成显著负相关关系,随坡度增加2种草篱的水土保持功能逐渐减弱,但至20%坡度时,其对径流和土壤流失的降低作用仍维持在40%和50%以上。回归分析结果显示,草篱因素已经超过坡度和雨强,成为控制坡耕地水土流失的首要因素。     

浑河源头不同水源涵养林根系分布特征

【目的】揭示浑河源头不同水源涵养林根系分布特征。【方法】采用根钻法和WinRHIZO根系分析系统等研究手段,定量分析了不同林地根系参数(根质量密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度)垂直分布特征以及不同径级根系分布特征。【结果】各个样地植物根系主要集中在0～20 cm土层,且随着土层深度的增加而减小,0～10 cm土层红松林地和采伐迹地显著大于混交林地和落叶松(p<0.05);各样地不同径级根质量密度分布存在差异,多为细根,根质量密度在0.47～9.73 g/cm~3之间,根长密度在0.88～5.90 cm/cm~3之间,根表面积在0.22～0.94 cm2/cm~3之间,根体积密度在0.003～0.022 cm~3/cm~3之间。【结论】不同水源涵养林植物根系主要集中在0～20 cm,红松和混交林地根系量最高。     

河道生态建设中常见草本护坡植物性能研究

在9月份选取10种杭嘉湖区域常见的河道护坡植物,测试其生物量及其叶片的蒸腾作用速率,据此计算出植物的降温和增湿效能.结果表明:结缕草的生物量较大;10种护坡植物的日蒸腾释水量和日蒸腾吸热量差异明显,狭叶香蒲、狗牙根和苍耳具有良好的降温增湿效果.     

面向立木识别的有效K 均值聚类算法研究

针对林区自动对靶施药过程中,当立木生长密集时,获取的点云数据聚类准确率低、效率低的问题,提出优化后的K-均值聚类算法,数据获取方式基于2D激光扫描。针对立木点云信息聚类前需对相关数据进行滤波,提出窗口滤波算法,选取产生混合像素点的树干边缘,提取3次连续扫描的混合像素及其近邻点组成滤波窗口,进行最大阈值滤波,结果显示50次试验中仅有2个混合像素点未被滤除,混合噪声的滤除率高。在K-均值算法优化方面,针对算法需预先确定聚类数和初始聚类中心的不足,提出利用斜率变化确定聚类数的方法,试验对5个不同距离下5组立木分别进行100次测量,结果显示错误测量次数仅为3次,并可在试验前期通过人工方式去除,算法合理有效;对哈夫曼树法确定立木扫描点聚类中心的性能进行了试验分析,3种不同树干分布类型下分别运用随机抽样法和哈夫曼树法进行K-均值聚类,前者平均正确率仅为76.4%,后者则为95.5%;同时分析了Ⅰ型分布下2种算法聚类的迭代次数和耗时,5个不同距离下,随机抽样法的平均迭代次数明显高于哈夫曼树法,平均运行耗时上,哈夫曼树法则高于随机抽样法,前者变化范围为120~220 ms,后者为50~85 ms,该范围为林区测绘的可接受范围。试验证明,基于斜率变化确定聚类数和基于哈夫曼树法确定聚类中心的K-均值算法是林区立木点云聚类的有效算法,可应用于林区的立木检测。