黄河三角洲刺槐人工林土壤热通量的变化特征

为进一步研究黄河三角洲盐碱地区土壤-植被-大气连续体的作用机理并为热量平衡研究提供基础数据,本试验以黄河三角洲盐碱地区长期生长的刺槐人工林为对象,利用黄河三角洲森林生态系统定位研究站2016年度观测数据,研究了该地区刺槐人工林土壤热通量的变化特征及其与地表净辐射的关系。结果表明:10、20 cm土层土壤热通量日变化基本呈现S型变化,且随土壤深度增加振幅减小;两层土壤热通量的月累积总量在3—8月为正值,其它月份为负值;两层的年总土壤热通量分别为-23. 85、-12. 97 MJ/m~2,占地表净辐射(720. 07 MJ/m~2)的比例分别为-3. 31%、-1. 80%,土壤均表现为热源;在日尺度、月尺度水平上,土壤热通量与地表净辐射分别呈极显著和显著正相关;土壤热通量对地表净辐射的反馈存在延时效应,延时5 h的10 cm土层土壤热通量和延时9 h的20 cm土层土壤热通量与地表净辐射相关性最高。本研究得出土壤热通量与地表净辐射关系密切,这对研究土壤-植被-大气连续体中地气能量交换和热量平衡具有重要意义。     

人工高效经营雷竹林CO2通量估算及季节变化特征

利用涡度相关技术观测高效经营雷竹林生态系统的1a碳通量变化过程,初步计算分析了碳收支以及影响的环境因子。数据结果表明,雷竹林系统全年碳收支情况为碳汇,固碳能力小于毛竹林和杉木林,同时也小于水稻田和北方农田。全年净生态系统碳交换量(NEE)为-126.303Cg·m^-2·a^-1,生态系统呼吸(RE)为1108.845 Cg·m^-2·a^-1,生态系统总交换量(GEE)为-1235.15Cg·m^-2·a^-1。其中冬季(12月-2月)覆盖时为碳源,其余月份为碳汇。各月碳吸收量以11月最高,6月次之,呈双峰变化,碳排放量以1月为最高。计算全年平均固碳效率为11%,12-2月为负值,11月最高33%。生态系统呼吸呈单峰变化,以夏季最高,冬季覆盖提高地温后生态系统呼吸随之增加,全年RE受温度影响显著成指数关系。人工经营下温度是影响雷竹林CO₂通量过程的主要因素,同时大量有机物覆盖增加了碳排放。     

芦芽山针叶林生态系统土壤热通量变化特征

观测现有芦芽山梯度气象塔,对土壤热通量进行研究,结果表明5、10 cm深度的土壤热通量有明显的日、季度及年变化特征。5、10 cm深度的土壤热通量在春季和夏季日平均值为正值,表现为热汇,在秋季和冬季表现却相反,日平均值为负值,表现为热源;5、10 cm深度土壤热通量的日变化规律表现为"S"型,且振幅在不同季节幅度不同。年总土壤热通量占年总净辐射量的比例很小,但月总土壤热通量占月总净辐射量的比例增大。通过日均土壤热通量与月均土壤热通量的研究,表明5、10 cm深度的土壤热通量与净辐射量均呈线性相关,但5月以后随着气候的变暖,森林中的植被覆盖度增加,冠层吸收净辐射量增大,导致土壤热通量出现减小,而不是随着太阳辐射量的增大而增大。     

雷竹林地覆盖增温过程中土壤化学性质的动态变化

为了摸索覆盖物对雷竹地土壤养分变化的影响,设立了不同覆盖材料的对比试验。结果表明：（１）稻草,稻草＋砻糠,竹叶３种覆盖处理,到试验的５０ｄ土壤有机质,全氮含量开始明显减少。前２个处理这种减少趋势一直维持到试验结束。试验全过程中土壤有机质,全氮分别减少了７．２８ｇ．ｋｇ,９．５５ｇ．ｋｇ＾－１和０．５０ｇ．ｋｇ＾－１,０．５７ｇ．ｋｇ＾－１。竹叶处理则到１００ｄ有机质,全氮又分别上升。（２）土壤水解     

林地覆盖对雷竹林土壤微生物特征及其与土壤养分制约性关系的影响

为了探讨林地覆盖雷竹林退化机理,给退化雷竹林恢复提供理论参考,对不同覆盖年限(CK、1、3 a 和6 a) 雷竹林土壤微生物区系组成和生物量碳(C_mic)、氮(N_mic)、磷(P_mic)等特征因子进行了测定,并分析了其与土壤养分的制约性关系。结果表明:(1) 雷竹林土壤微生物以细菌为主,真菌次之,放线菌最少,分别占土壤微生物总量的90.11%-98.03%、1.04%-9.22%和0.67%-1.37%。随覆盖年限增加,细菌、放线菌比率呈下降趋势,真菌比率呈上升趋势;土壤微生物总数、细菌和放线菌数量及C_mic、N_mic、P_mic均呈先升高后降低的变化趋势,试验雷竹林间差异极显著,真菌数量总体呈极显著升高趋势。(2)雷竹林土壤微生物特征因子与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(Available nitrogen, AN)和pH均呈显著或极显著相关,其中,CK和覆盖1 a、3 a雷竹林土壤微生物特征因子与土壤养分主要呈正相关,与pH呈负相关,而覆盖6 a雷竹林则相反。(3)不同覆盖年限雷竹林土壤养分与土壤微生物的制约性关系存在一定的差异,CK雷竹林土壤SOM、TN、AN、速效钾(AK)和pH主要影响土壤C_mic、N_mic和细菌,覆盖1 a雷竹林土壤SOM、TN、TP和AK主要影响土壤P_mic、放线菌和细菌,覆盖3 a雷竹林土壤SOM、TN、速效磷(AP)和AN主要影响土壤N_mic、放线菌和真菌,覆盖6 a雷竹林土壤SOM、TN和pH主要影响土壤N_mic、真菌。研究表明:长期覆盖雷竹林土壤细菌、放线菌数量与比例明显降低,真菌数量与比例明显提高,土壤养分与土壤微生物的制约性作用关系会发生较为明显变化,产生土壤障害,这是覆盖雷竹林退化的主要原因之一。     

大兴安岭原始林区土壤热通量变化特征的初探

本文利用内蒙古大兴安岭原始林区2007年的气象观测资料,分析了土壤热通量和土温的日、年变化以及它们的关系.结果表明:土壤热通量和土壤温度的日年变化均表现为"S"形,均有1个最大值和1个最小值.土壤温度出现极值的时间均落后于土壤热通量,土壤温度的变化幅度均小于土壤热通量.对土壤热通量月平均值(Y)和土壤温度月平均值(X)进行回归分析,达显著水平,表明土壤温度与热通量的相关性很明显.该研究结果可为大兴安岭原始林区研究土壤热交换特征以及研究土壤-植被-大气连续的物质和能量交换系统打下一定基础.     

贡嘎山不同海拔森林土壤热通量垂直梯带时空变异特征

基于贡嘎山垂直植被带谱3种典型森林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)土壤热通量的连续观测,分析了土壤热通量的时空变异规律及其影响因子.结果表明:月尺度上,阔叶林土壤热通量在3—8月、针阔混交林、针叶林在4—8月以向下传输为主,其他月份为向上传输为主;阔叶林、针阔混交林和针叶林年总土壤热通量分别为-1.88、-13.78和-9.61 MJ·m-2,占年净辐射的百分比分别为0.07％、0.47％、0.35％,说明年尺度土壤热通量并未达到平衡.土壤热通量对净辐射存在迟滞效应,阔叶林和针阔混交林反馈要迟滞3 h,针叶林为6 h.3种森林类型土壤热通量占净辐射比例随叶面积指数增大而减小.净辐射、2 m气温、5 cm土壤温度、10 cm土壤温度和叶面积指数共同影响着土壤热通量的季节变化.在阔叶林和针阔混交林中,净辐射相对贡献率最高(34.54％,30.12％);在针叶林中,叶面积指数贡献率最高(27.47％).阔叶林、针阔混交林和针叶林土壤热通量没有表现出明显的海拔梯度规律,但阔叶林土壤热通量与针阔混交林和针叶林差异显著.土壤热通量表现出明显的差异性,主要是受到植被和气候因子共同影响.     

湘南旱地土壤热通量变化特征分析

基于2014、2015年6~9月的太阳辐射和土壤热通量观测资料,分析了湘南旱地土壤热通量变化特征。研究表明,6~9月,旱地土壤热通量季节和月变化都呈逐渐减少趋势;5和10 cm晴天土壤热通量日变化呈单峰曲线,与太阳净辐射日变化趋势一致;5和10 cm土壤日均热通量与太阳日均净辐射量之间存在极显著的线性关系。     

安吉毛竹林生态系统大小年水气通量变化特征

利用涡度相关技术对安吉毛竹(Phyllostachys edulis)林生态系统进行观测,获得2014年(小年)和2015年(大年)毛竹林水气通量数据,并结合相关气象数据,对毛竹林大、小年水气通量变化特征进行对比分析。结果表明:毛竹林生态系统无论在大年还是小年水气通量值都为正值,月平均日变化和季节日变化都呈现单峰曲线;2015年8月份水气通量值最高(0.038 g·m~(-2)·s~(-1)),大于2014年7月份最高值(0.032 g·m~(-2)·s~(-1)),2014年水气通量值最低值出现在12月份,为0.009 6 g·m~(-2)·s~(-1),2015年水气通量值最低值出现在1月份,为0.011 g·m~(-2)·s~(-1);季节尺度上,具有明显的季节变化特征,水气通量值都是夏季最高,冬季最低,春秋季次之。大年毛竹春季受发笋抽叶的影响虽然大于秋季,但蒸散量却小于秋季;而小年春季降水量与蒸散量都小于秋季;大小年毛竹林各季节净辐射日变化都表现为单峰曲线,且水气通量与净辐射都表现出显著的相关性,但是受大小年差异的影响,大年春季的R2大于秋季R2,而小年则秋季R2大于春季R2。     

植被和坡向对土壤温度与土壤热通量变化的影响

土壤温度是森林气候的重要因素,与植物的生长关系密切.不同坡度和坡向的林分,光照条件的差异使林内的土壤温度和土壤热通量发生相应的变化.为研究试验区不同林分水热平衡规律,本试验监测了林木生长季土壤和大气温度.结果表明:整个生长季的平均地温林外＞阳坡＞阴坡,6-10月不同土层温度的变化规律是先下降后上升;土壤不同土层间温度极...     

基于BP神经网络的竹林遥感监测研究

竹林信息提取对利用遥感技术估算竹林碳储量至关重要,高精度地提取竹林信息将有利于降低碳储量估算误差。借助Matlab神经网络模块．采用BP神经网络（back propagation neural network）对ETM＋（enhanced themativ mapper plus）遥感影像提取竹林信息,得到了较高的精度,生产精度和用户精度分别为84．04％和98．75％;同时比较了Levenberg-Marquardt BP算法函数（Trainlm）、自适应学习率BP的梯度递减函数（Traingda）和梯度下降动量BP算法函数（Traingdm）等3种训练函数在分类中的差异。分析表明,Traingda算法函数分类精度最高,而Trainlm算法函数的训练时间最短。     

北京主要森林类型碳储量变化分析

利用全国森林资源清查资料中的北京市部分,基于生物量转换因子法,通过建立不同森林类型蓄积量与生物量间的回归方程,估算出北京市不同时期森林的生物量和碳储量,并对碳储量的变化进行了分析。结果表明:北京市森林碳储量在5 a内由796万t增加到852万t,呈现增长的趋势,各森林类型碳储量的变化与相应森林类型面积变化呈正相关关系。在全市森林总碳储量中,栎类Quercus spp.,阔叶类,杨树Populus spp.在碳汇中起着重要的作用。树种年龄组成上的不合理很大程度上限制了北京的森林碳汇能力,幼龄林与中龄林面积大但是碳储量较低,成熟林碳储量所占比例较大,不同植被类型以及不同龄组的森林碳密度呈现略微下降的趋势,碳密度随着龄级的增长而增加,其他林分要素在碳汇中发挥着较为重要的作用。表4参20     

雷竹林土壤氨氧化微生物对不同肥料的响应

雷竹Phyllostachys violascens林冬季地表覆盖施肥为核心的集约经营技术被广泛推广应用,冬季覆盖以及施肥处理必将对土壤氨氧化微生物群落结构产生影响。为揭示雷竹林覆盖和施肥等集约经营措施对土壤氨氧化微生物的影响,进行了田间试验。设计如下2个试验:试验1为施用等量硝态氮复合肥:m(氮)∶m(五氧化二磷)∶m(氧化钾)=16∶16∶16的对照1(不覆盖)和处理1(覆盖);试验2为覆盖的4个不同肥料处理,分别为对照2(不施肥),处理1,处理2(尿素),处理3(尿素+氯化钾),各处理以含氮量360 kg·hm-2为标准折算成相应的肥料用量,氯化钾与复合肥等钾量折算。应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术和定量PCR技术分析土壤氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)群落结构多样性和功能基因丰富度。结果表明:不同处理土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌有较高比例的共性种类,群落结构尚未发生显著改变;前期未覆盖的对照1与其他前期曾覆盖的所有处理的氨氧化细菌群落结构差异相对较明显,同为前期覆盖的处理3与其他处理又稍有不同;土壤氨氧化细菌多样性为处理1明显高于(P<0.05)处理3;处理3氨氧化细菌和氨氧化古菌的基因的丰度均较高(P<0.05)。综合比较不同处理氨氧化细菌和氨氧化古菌的DGGE条带的多样性以及定量分析得出结论,处理3的氨氧化微生物多样性和功能基因最丰富,处理2最差。建议生产上采用尿素与氯化钾搭配施用,有利于土壤氨氧化微生物的活动和氮素循环利用。     

半干旱区旱地春小麦全膜覆土穴播对土壤水热效应及产量的影响

以春小麦"陇春27"为试材,研究半干旱区旱地全膜覆土穴播对土壤水热效应及小麦产量的影响。结果表明:与裸地平作(CK)相比,全膜覆土穴播(PM)和全沙覆盖平作(SM)增温效果呈"挂钩型",增温效果在小麦拔节期前最为明显,PM 0-25 cm土壤平均温度较CK提高1.8 ℃,全沙覆盖平作提高1.4 ℃,拔节后PM和SM的增温效果逐渐减弱直至消失,而在成熟期又呈现较弱的增温效果。PM和SM能提高小麦出苗后耗水速度并加大耗水量,其中,小麦拔节到扬花期耗水量增加最多,分别较CK平均增加54.93%和31.54%,且此阶段越是干旱,促进耗水作用越明显,PM促进作用大于SM。PM和SM能显著提高小麦阶段性水分利用效率(WUE_b),其中PM以苗期提高最多,2a平均较CK提高365.17%,SM拔节期提高最多,2年平均较CK提高119.00%。PM和SM在增温、促进耗水作用下使小麦各生育期提前并增加单株干重,产量较CK分别平均增加432.28%和375.82%, 水分利用效率(WUE)分别平均增加351.51%和338.29%,而且越干旱年份增产效应愈加明显。可见,PM和SM在越为干旱的年份促进耗水、增产和提高WUE的作用越显著,PM效果强于SM。