祁连山东段青海云杉林土壤理化特性研究

采集祁连山东段青海云杉林林地0—10cm,10—20cm和20—40cm土层的土壤剖面样品,测定分析了其土壤物理性质、土壤水分状况、土壤全量养分和有机质含量。结果表明,不同土层的土壤容重值均低于1.00g/cm3,且随土层深度的增加呈增加趋势;土壤总孔隙度的变化规律和土壤容重的变化规律相似,不同土层的总孔隙度均在63%以上,通气状况良好;土壤水分含量随深度的增加呈减小趋势,不同土层土壤平均质量含水量最低为18.7%;土壤有机质和土壤全氮含量都达到养分1级;土壤全钾贮量级别为养分2级;土壤全磷含量缺乏,养分级别为4级或5级;土壤pH均值为7.5,表明林地土壤为中性土壤。建议继续加强祁连山东段青海云杉森林生态系统的有效保护和管理。     

祁连山东段青海云杉林C∶N∶P化学计量特征

生态化学计量特征对于揭示植物对营养元素的需要和当地土壤的养分供给能力,以及植物对环境的适应与反馈能力具有十分重要的意义。以祁连山东段青海云杉林为研究对象,测定了植物和土壤中的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,分析了植物和土壤的C∶N、C∶P、N∶P等化学计量特征。结果显示,祁连山东段青海云杉林叶片的C、N、P含量分别为(4.626±0.977)、(4.433±1.861)、(0.911±0.089)g/kg,变异系数分别为21.12%、41.98%、9.77%;C∶N、C∶P和N∶P分别为1.185±0.427、5.140±1.267和4.904±2.145,变异系数分别为36.03%、24.65%和43.74%。土壤的C、N、P含量分别为(86.01±7.10)、(5.39±1.71)、(0.48±0.10)g/kg,土壤的C、N含量随土层深度的增加变化明显,并且C、N之间存在显著的相关关系。研究结果表明,祁连山东段哈溪林场2 700~3 000 m的青海云杉生长主要受N元素的限制。     

祁连山青海云杉林土壤理化性质和酶活性海拔分布特征

选取祁连山排露沟流域海拔2 900～3 300 m的青海云杉林为研究对象,通过野外采样和室内分析,研究了不同海拔梯度青海云杉林土壤理化性质和酶活性的分布特征,并探讨二者之间的关系。结果表明:(1)随着海拔的升高,土壤含水量、有机质、全氮、速效钾含量逐渐增大;而土壤容重、pH、全钾含量逐渐减小;土壤全磷含量先减小后增大,速效磷含量没有明显的变化规律。(2)随着海拔的升高,土壤蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性总体上呈增强趋势;脲酶活性总体上呈先减弱后增强趋势,蛋白酶活性变化幅度较小且差异不显著(P0.05)。(3)土壤酶活性和土壤有机质、氮、磷、钾等密切相关,其中蔗糖酶、脲酶、蛋白酶与土壤全氮、全钾、速效钾具有显著相关性(P0.05)。(4)4种土壤酶活性间呈显著或极显著相关,酶促反应具专一性和共同性特点。     

祁连山东段青海云杉林土壤有效氮研究

通过野外取样和实验室分析,对祁连山东段青海云杉林的土壤有效氮状况进行了研究。结果表明:(1)青海云杉林0—40 cm土层土壤总有效氮(铵态氮+硝态氮)的变化范围为17.26~20.76 mg/kg,铵态氮是土壤有效氮的主要存在形态,其含量占到总有效氮的66.72%以上;(2)土壤铵态氮含量随土层深度的增加而较少,硝态氮则无明显的变化规律,而且土壤硝态氮较土壤铵态氮对土壤微环境敏感;(3)土壤铵态氮与有机质相关关系显著(p<0.05),土壤硝态氮与有机质无显著相关性。研究区铵态氮为土壤有效氮的主要赋存形式,它在很大程度上取决于该区土壤pH中性值,较低温度和较高的水分含量。     

祁连山青海云杉林土壤有效微量元素含量特征

以建立在祁连山西水林区大野口流域的1 hm2青海云杉林样地为研究对象,采用剖面取样与室内分析相结合的方法,分析了土壤锌、锰、铜、铁、硼等有效微量元素的含量、密度大小和有效性指数、与有机质和p H值及速效磷之间的相关性。结果表明:(1)不同土层有效微量元素锌、锰、铜、铁、硼的平均含量大小顺序均为:铁锰铜硼锌,有效微量元素均具有明显的"表聚效应"。0~60 cm土层有效锌、锰、铜、铁、硼均值大小分别为:(0.52±0.27)mg kg-1、(6.26±1.76)mg kg-1、(2.44±0.98)mg kg-1、(94.69±25.48)mg kg-1、(2.19±0.70)mg kg-1。(2)0~60 cm土层中,锌、锰、铜、铁、硼密度大小分别为:(2.21±1.27)mg m-2、(26.24±7.64)mg m-2、(11.50±6.41)mg m-2、(447.78±178.04)mg m-2、(9.76±3.32)mg m-2,有效性指数大小为:铁硼铜锰锌,其中:铁、硼、铜有效性指数大于1,而锌、锰有效性指数小于1。(3)不同土层有机质与锌、锰、铜、铁、硼等均呈显著或极显著正相关,p H值与锌、锰、铜、铁、硼等均呈显著或极显著负相关,速效磷仅与硼呈极显著正相关,有机质和p H值均对有效微量元素含量具有重要影响。     

祁连山西段青海云杉林土壤养分特征研究

通过野外取样和实验室分析,对祁连山西段青海云杉林的土壤养分进行了研究。结果表明：（1）土壤全氮、全磷、全钾和有机质的平均含量依次为（0.29±0.01）%、（0.051±0.001）%、（1.990±0.019）%和（7.96±0.40）%,空间变异程度均属中等变异。同时,10个样地单因素方差分析表明除土壤全磷含量总体均值为极显著外（F〉F0.01）,全氮、全钾和有机质含量在不同样地的总体均值差异均不显著（F〈F0.05）。（2）在土壤剖面上,随土层深度的增加,土壤全氮、有机质含量先增加后降低;土壤全磷含量逐渐增加,但其差异不大;土壤全钾含量呈现出先增加后降低;在剖面空间变异除土壤全钾含量为弱变异性,其他养分变异程度均属中等水平。（3）土壤表层（0-10 cm）土壤有机质含量与全氮含量呈极显著正相关,土壤有机质含量与土壤全磷呈显著正相关,与土壤全钾含量相关性不显著。     

祁连山青海云杉林土壤氮的含量特征

通过野外取样和实验室分析,研究了祁连山东、西段青海云杉林土壤全氮和有效氮(铵态氮和硝态氮)含量的特征.结果表明:①祁连山东、西段土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量变化范围分别为1.78 ～ 7.89 g/kg和1.50～4.39 g/kg,6.33 ～ 24.96 mg/kg和0.37～23.60 mg/kg,5.23～ 20.74 mg/kg和0.20 ～ 10.19 mg/kg,各氮素形态含量均是祁连山东段大于祁连山西段;在祁连山青海云杉林中土壤铵态氮为土壤有效氮的主要存在形式,其所占比例在祁连山东、西段分别为70.58％和87.58％.②在祁连山东、西段0～ 10、10～ 20、20 ～ 40 cm土层中,土壤全氮和铵态氮含量均随土层深度的增加呈减小趋势;不同土层土壤全氮平均含量均是祁连山东段显著高于祁连山西段(P＜0.05);祁连山东、西段土壤铵态氮含量在0～10 cm和10～20 cm土层中差异均不显著(P＞0.05),仅在20～40 cm土层中差异显著(P＜0.05);硝态氮含量在祁连山东段随土层的加深并没有明显的变化规律,在西段随土层深度的增加呈减小趋势,东、西段土壤硝态氮含量在0～ 10cm土层差异不显著(P＞0.05),在10 ～ 20 cm和20 ～ 40 cm差异显著(P＜0.05).③祁连山东、西段土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量在不同土层深度的变异系数均没有明显的变化规律,除土壤硝态氮在祁连山西段不同土层深度的变异为强变异性外,土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量在祁连山东、西段不同土层深度的变异均为中等变异.④祁连山东、西段土壤全氮和铵态氮含量之间均呈显著相关性,但全氮和硝态氮含量及铵态氮和硝态氮含量之间均无显著相关性.     

水热条件对华西雨屏区柳杉人工林土壤氮矿化的影响

采用室内培养方法研究了温度(5、15、25和35℃)和湿度(20、40、60和80%田间持水量(FWC))对华西雨屏区柳杉(Cryptomeria fortunei)人工林表层(0~20 cm)土壤氮素矿化的影响,并探讨了温度和湿度与土壤氮素矿化的关系及土壤氮素矿化的最适温度和湿度。结果表明:在30 d的培养过程中温度和湿度均对华西雨屏区柳杉林土壤氮矿化有显著影响(p0.05);相同水分条件下,土壤净氨化速率和氮净矿化速率均随温度的升高而增加;净硝化速率先随温度的升高而增加,在25℃时达到最大值,之后又随温度的升高而降低。相同温度条件下,土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率均先随水分含量的升高而增加,在60%FWC时达到最大值,之后又随水分含量的升高而降低。在温度和湿度16个交互处理中,35℃和60%FWC条件下土壤净氨化速率和氮净矿化速率最高,在25℃和60%FWC条件下土壤净硝化速率最高;在5℃和20%FWC条件下土壤净氨化速率、净硝化速率和氮净矿化速率最低。土壤氮净矿化的最适温度和湿度分别为32.9℃和64.1%FWC。研究区各土壤水分含量(x1)和温度(x2)条件下的氮净矿化速率(y7)可用关系式y7=-0.5374+0.05001x2+0.04374x1-0.0009228x22-0.0003749x12+0.000215x1·x2进行估算。土壤氮矿化Q10值在5~35℃内随温度的升高而降低,氮净矿化在5~15℃内对温度敏感性最高。氮净矿化作用产生的无机氮中铵态氮占77.6~87.6%,说明该区柳杉人工林表层土壤氮矿化形成的铵态氮只有少部分转化成了硝态氮,这有利于减少研究区多雨条件下矿质氮的淋失。     

祁连山不同混交度青海云杉林细根形态特征及与土壤理化性质的关系

[目的]揭示祁连山青海云杉中龄林细根分布与土壤环境的互作关系,明晰不同混交度下土壤养分对细根发育的贡献因子,为祁连山天然林抚育经营提供理论依据。[方法]采用根钻法对混交度为0,0.2,0.4,0.6的青海云杉中龄林进行细根取样,揭示不同土层细根形态特征,剖析了与土壤理化性质的关系。[结果]细根生物量集中分布在0—20 cm土层,0—20 cm的土层细根生物量密度、根长密度、根表面积密度、比根长、比表面积显著高于20—40 cm土层(p<0.05),混交度0.4的林分各土层细根形态指标最大。4种混交度林分各土层中全氮含量、全磷含量、速效钾含量、有机质含量随土层深度的增加呈降低趋势,且各土层均以混交度0.4为最高。细根的总生物量密度、根长密度、根表面积密度、比根长、比表面积与0—40 cm土层中土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质、速效钾含量呈正相关,与全钾呈负相关关系。[结论]细根生物量密度变化主要受土壤全氮含量的影响,混交度0.4的青海云杉中龄林有较强的细根贡献和较好土壤肥力,更有利于群落稳定效益的发挥。     

祁连山东段不同植被下土壤养分状况研究

通过分析祁连山东段天祝县地区5种植被类型（丛生禾草草地、银露梅灌丛、青海云杉林、青海云杉-白桦混交林和白桦林）覆盖下土壤碳、氮、磷含量的变化情况,研究了不同植被对土壤养分的影响。结果表明:植被对土壤养分具有表聚效应,不同植被覆盖下的土壤0-20 cm土层养分含量显著高于20-40 cm土层（p<0.05）,乔木林的表聚效应强于灌丛和草地。随上覆植被从草本植物到灌木再到乔木的变化,土壤有机碳、全氮、铵态氮和速效磷等养分均呈现出逐渐增加的趋势（p<0.05）;硝态氮含量变化情况为白桦林>银露梅灌丛>青海云杉林>青海云杉-白桦混交林>丛生禾草草地,土壤全磷除白桦林下较高外,其他4种植被之间都无显著差异（p>0.05）。青海云杉-白桦混交林维持土壤养分平衡的能力强于其他4种植被。     

青海云杉林冠截留特征研究

运用统计建模的方法，系统研究了青海云杉（Picea crassifolia）林冠截留与降水、林分郁闭度间的关系。构建包含林分郁闭度因子的改进模型，通过模拟认为，复合模型I=a（1－e^-PC）＋bPC模拟精度高，参数物理意义较明确，其中参数a（1.3627）代表了林冠吸附容量系数，b（0.1835）代表了区域的降雨蒸发系数，较好地解释了青海云杉林冠截留吸附、湿润与蒸发物理过程的机理。分析表明，青海云杉林冠截留率随降水的变化曲线可分为快变期（完满郁闭度截留率大于36.1％，降水小于5mm）、渐变期（完满郁闭度截留率36.1％～20.40％，降水5～25mm）和稳定期（完满郁闭度截留率小于20.4％，降水大于25mm）3个阶段，完满郁闭度林冠稳定截留率为20.4％，反映了青海云杉树冠几何形态特征与截留特征间的关系。观测期间青海云杉现实林分林冠截留率平均值为19.36％～23.96％，完满郁闭度林分截留率的平均值为25.67％。青海云杉树干次茎流率均低于0.1％，平均为0.0182％，树冠的几何形态结构（枝叶的分布与排列）不利于形成树干茎流。     

祁连山青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素

以祁连山排露沟小流域青海云杉林为研究对象,2015年5—9月观测了34场降雨的林外降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并同步观测了相关的林外气象因子,分析了青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素。结果表明:(1)青海云杉林的总穿透雨量、树干茎流量和截留量分别为275.9,1.8,90.0mm,分别占总降雨量的75.04%,0.48%和24.48%,并在不同降雨量等级之间存在差异。(2)冠层降雨再分配各组成要素(穿透雨、树干茎流、林冠截留)与降雨量、降雨历时、10min最大雨强、空气相对湿度呈极显著的相关性。随着降雨量和降雨历时的增大,穿透雨量和树干茎流量均不断增大,而穿透雨率、树干茎流率和截留量(率)均逐渐趋于稳定。(3)青海云杉林内产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为0.8mm和9.6mm。因此,气象因素是影响冠层降雨再分配的重要因素之一。     

退耕地青海云杉人工林土壤抗冲性试验研究

青海云杉为青海省大通县的顶极植物群落树种,是当地退耕还林的主要树种.通过研究退耕地青海云杉人工林的土壤抗冲性,对于科学指导当地生产实践、制定退耕还林方案等十分必要.三因素三水平的正交试验结果表明,土层、坡度、流量对抗冲性的影响依次增强,以流量对抗冲性的影响最大.＜1 mm根数是影响土壤抗冲性的主要生物因素,＜1 mm根数越多,土壤抗冲性越强.青海云杉人工林根系为表层聚积、下层骤减的分布类型.表土层(0～20 cm)为根系密集分布层,＜1 mm根数占98.88%,根长占91.37%,该层根系对土壤颗粒的网络粘结作用最好,抗冲性最强,其平均值达到0.830 min/g,为中层(0.201 min/g)抗冲性的4倍.退耕还林还草工作中,应重视对在表土层中密集分布须根类型植物的应用.     

祁连山青海云杉林苔藓枯落物分布与水文特性

对祁连山中段青海云杉林苔藓枯落物分布与水文特性能进行了试验研究。结果表明,试验流域苔藓枯落物层分布与组成存在明显差异,15个样地平均厚度8.2 cm,厚度最大达13.7 cm,最薄仅1.5 cm,相差近10倍;苔藓枯落物中未分解成分较多,占总量的42.8%;半分解和已分解成分较少,分别占23.8%和33.4%。其最大持水率在271.1%~418.2%之间变化,平均为319.8%,青海云杉林区苔藓枯落物层的最大持水量约为其自身干重的3倍左右;最大持水量变化范围在7.6~59.1 mm,平均为36.4mm。经2004年测定,青海云杉样地内苔藓枯落物层平均厚度约9.7 cm,总降水量为178.7 mm,截留量为57.8 mm,占穿透降水的32.34%。     

祁连山哈溪林区移植前后土壤氮对比研究

研究不同海拔梯度森林土壤氮的分布特征,对于合理利用森林资源、改善森林的生态功能都有重要意义。采用封顶埋管法,对祁连山东段哈溪林区不同海拔梯度和不同植被类型的土壤氮进行了研究。结果表明:(1)海拔2 650m青海云杉林土壤的初始TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最低,海拔2 950 m青海云杉林土壤的初始TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最高;各海拔梯度青海云杉林土壤经培养后,其TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均减小。(2)就不同植被类型而言,青海云杉林土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量均最高,草地和灌丛土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量较低,且二者差异不大。草地和灌丛土壤培养后TN和NH_4~+-N含量显著升高,NO_3~--N含量变化不大。(3)某一海拔青海云杉林土壤移植到其他海拔青海云杉林培养后,土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量变化不大;不同植被类型之间土壤相互移植培养后,土壤TN,NH_4~+-N和NO_3~--N含量变化明显,不同植被类型对土壤氮的含量差异显著。