北京山区不同植被恢复类型土壤质量综合评价

[目的] 综合评价北京山区不同植被恢复类型土壤质量,并进一步确定影响土壤质量的关键因素,为该地区植被恢复与重建提供数据支撑。[方法] 以立地条件相近的侧柏纯林、油松纯林、侧柏油松混交林、侧柏针阔混交林、油松针阔混交林、落叶阔叶混交林和无林地(对照)为研究对象,测定14个土壤理化指标作为土壤质量评价的总数据集(TDS),采用主成分分析法(PCA)和Pearson相关性分析建立土壤质量最小数据集(MDS),利用线性(L)和非线性(NL)2种评分方法计算土壤质量指数(SQI)和一般线性模型(GLM)确定影响土壤质量的关键因素。[结果] 植被恢复后相较于无林地,土壤容重、砂粒含量下降,而有机质、全氮、全钾、速效氮、速效钾等土壤养分含量增加。筛选出的研究区土壤质量评价MDS指标为全氮、砂粒、全钾、pH、有效含水量。4种方法(SQI-LT、SQI-NLT、SQI-LM、SQI-NLM)下,不同植被恢复类型的SQI值排序均为落叶阔叶混交林＞侧柏针阔混交林＞油松纯林＞油松针阔混交林＞侧柏油松混交林＞侧柏纯林＞无林地,植被恢复后土壤质量显著提升。SQI-NLM的土壤质量评价方法在北京山区具有更好的适用性。相较于无林地,其他植被恢复类型的SQI-NLM分别提高64%,48%,45%,36%,33%,27%。GLM模型解释了土壤质量指数总变异的85.24%,植被类型对土壤质量指数的解释比例最大(45.09%)。[结论] 选择适宜的植被恢复类型是改善区域土壤质量的关键。未来实施植被恢复时,树种选择上优先考虑阔叶树种。造林配置方式的选择应取决于树种而定,如侧柏纯林中引入本土阔叶树种形成侧柏针阔混交林或选择油松纯林是最佳造林模式。     

北京山区典型植被类型土壤饱和导水率及其影响因素

研究典型植被类型的土壤饱和导水率(K_s)分布及其影响因素,可为北京山区植被建设提供有力借鉴,同时加深对于土壤水分运动的理解。选取北京山区最具代表性的4种植被类型,获取不同类型、不同层次的土壤饱和导水率,调查土壤理化性质与根系生物量、石砾体积,利用Pearson相关性分析、多元逐步回归、通径分析,明晰了北京山区典型植被类型下的土壤饱和导水率分布及其影响因素。结果表明:(1)土壤饱和导水率介于0.05~2.23 mm/min,属于高度变异,随土层向下不断减小,侧柏×灌木混交林、侧柏纯林与侧柏×五角枫混交林的土壤饱和导水率存在显著差异(p＜0.05)。土壤饱和导水率与土层深度之间的关系符合对数函数关系式y=±aln x+b,R²≥0.858。(2)相关性分析结果表明,土壤饱和导水率与容重、总孔隙度、毛管孔隙度、根系生物量、有机质含量均呈极显著相关关系(p＜0.01),与非毛管孔隙度、自然含水率呈显著相关关系(p＜0.05)。(3)逐步回归分析得Y=3.42X₂+0.78X₆-1.333,R²=0.862。进一步通径分析可知,根系生物量主要通过直接作用影响土壤饱和导水率,而总孔隙度通过间接作用影响土壤饱和导水率。可知,侧柏×灌木混交林的导水性能最佳,后续的植被建设应重点考虑侧柏×灌木混交林,以达到减少径流、涵养水源的目的。     

北京山区不同密度油松结构与功能研究

对北京八达岭林场32年生5种造林密度（2000株/hm^2、1500株/hm^2、1200株/hm^2、1000株/hm^2、800株/hm^2）阳坡油松林生物多样性、蓄积量、碳密度、水源涵养等功能进行调查与实验,结果表明：随着林分密度的减小,林木生长状况良好,林下植被层各种生物多样性指数较其它林分高,并伴随着出现辽东栎等其它栎类更树种的生长;1200株/hm^2的油松林蓄积最大为95.53 m^3/hm^3,但从单株蓄积量来看,不同密度的油松林单株蓄积随着油松林密度的减小而增大,油松800株/hm^2的单株蓄积为0.1017 m^3/hm^3,是2000株/hm^2单株蓄积的3.17倍。不同密度油松林生态系统碳密度范围为78.87～142.13 t/hm^2,平均碳密度为119.14 t/hm^2,且随着密度增大而减小。油松林碳密度主要有三个部分组成：植被层、枯落物层和土壤层,其空间为部分为土壤层〉植被层〉枯落物层,林地土壤的碳密度是相当可观大的,碳密度平均为79 t/hm^2以上,地上部分碳密度与地下（包括土壤、树根和死地被物）碳密度之比平均为1/3.30;油松林地的稳渗速率、产流量随林分密度的增大而减小,这对增加当地区的径流水量、涵养水源能力具有重大意义。产沙量也随密度的增加而减少,这对选择油松800株/hm^2作为最优林分密度是不利因素,但从北京的多年降雨来看,这种影响对我们选取油松在800株/hm^2作为首选经营密度还是较小的。     

北京山区小流域土壤侵蚀模型

北京山区土壤侵蚀模型是一个流域尺度的，以次暴雨为基础的与GIS相结合的分布式模型，在栅格单元的基础上，模型可以计算每一栅格单元的径流量和坡面侵蚀量。由于考虑了汇流汇沙过程，模型也可以模拟每一格的洪峰流量，淤积量和产沙量。模型应用结果表明，该模型具有一定的计算精度，该模型可以模拟流域内土壤侵蚀的空间分布和评价不同土地利用，水土保持措施等对水土流失的影响，该土壤侵蚀模型的建立，可为北京山区的土壤侵蚀灾害主价和水土保持规划和设计提供依据。     

基于InVEST模型的北京山区土壤侵蚀模拟

为客观认识北京山区森林生态系统的土壤保持功能,基于北京山区森林资源二类调查,应用INVEST模型对北京山区土壤侵蚀状况进行模拟研究,并重点探讨不同森林类型土壤保持功能的大小.结果表明:该模型适用于北京山区的土壤侵蚀模拟,北京山区林地下总的土壤侵蚀量为176万t,平均保持土壤能力为220 t/hm2.各森林类型的保持土壤能力均较高,其中天然混交针叶林保土能力最高,为335 t/hm2.其次是天然侧柏林.为297 t/hm2,而最小的是人工落叶松林,为148 t/hm2.     

北京山区泥石流灾害现状及防治对策

通过对北京市门头沟、房山、延庆、昌平、密云、怀柔、平谷7个区（县）24条山洪泥石流重点沟道的野外调查,了解泥石流危险区的社会和经济发展的最新动态,结合1998年北京山区山洪泥石流调查资料进行对比分析,以期为北京市政府制订科学的山洪泥石流灾害防治体系、对山区进行合理开发和建设、确保2008年北京奥运会的顺利举行提供科学的决策依据。结果表明,北京山区山洪泥石流灾害的潜在危险仍然比较严重,居民对泥石流灾害防治认识不足、重视不够,过度的山区经济开发活动以及村庄建设缺乏科学规划是加大北京山区泥石流潜在威胁的主要原因。在此基础上提出了北京山区泥石流灾害防治的8项对策。     

北京山区典型针叶林群落空间点格局研究

选取北京山区8块典型样地,根据样地调查结果,采用点格局分析方法,对群落内主要种群的空间分布格局及种间相互关系进行研究。结果表明：北京山区优势针叶树种群落内主要种群的分布格局随尺度的变化规律明显,主要以集群分布为主要特征,但不同优势树种群落的主要种群最大聚集程度和最大聚集尺度随林分类型的不同差异较大;主要种群之间的关系以显著性负相关关系为主,部分种群之间随着尺度的增加,种间负联结性减弱,无种群关系为正相关的针叶林群落。     

不同降雨强度下北京山区典型林地土壤水分时空变化特征

通过ECH2O土壤水分监测系统和EM50数据采集器对北京山区2种典型人工林地(栓皮栎林和油松林)土壤水分含量进行定位、长期观测、数据处理,分析不同降雨强度对不同林分类型土壤水分时空变化特征及差异性的影响。结果表明:(1)栓皮栎林地和油松林地日平均土壤储水量随降雨量显著变化,月平均土壤储水量随降雨量的增加呈上升趋势。(2)在垂直方向上,栓皮栎和油松林地0—40cm土层土壤储水量的增加率随雨强增加而降低,栓皮栎林地土壤储水量平均增加率(94.17%)大于油松(84.19%),而40—100cm土层土壤储水量的增加率随雨强增加均呈现增加趋势,且油松林地土壤储水量平均增加率(15.81%)大于栓皮栎林地(5.83%)。(3)栓皮栎与油松林地相同土层土壤储水量差异性显著(p0.05),同一林地不同土层土壤储水量也到达差异性显著(p0.05)。从栓皮栎和油松林地的土壤水分时空变化特征来看,2种林地土壤储水量分布不同。在造林树种选择时,可以考虑将油松和栓皮栎2个树种进行混交。研究结果将为北京山区植被建设和管理提供参考和理论依据。     

金塔沙漠不同人工植被类型土壤种子库特征

[目的]对甘肃省酒泉市金塔沙漠不同类型人工植被林地的土壤种子库进行调查研究,以揭示干旱条件下沙漠人工植被土壤种子库的分布规律、种子库物种多样性的变化特征以及土壤种子库与地上植被的关系,为河西走廊退化人工林生态系统的恢复与重建提供理论依据。[方法]通过野外植被调查、土壤种子库取样和土样萌发试验进行分析研究。[结果]①土壤种子库中,共统计到植物种有24种,胡杨—假苇拂子茅群落、胡杨+沙枣—柽柳+花棒+柠条—芦苇+黑沙蒿群落、梭梭—河西菊群落、柽柳—花花柴群落土壤种子库物种数依次为18种、18种、14种、3种,土壤种子密度依次为660.71,267.85,29.64,19.29粒/m~2。土壤种子库中一年生、多年生草本的物种和密度占优势,乔木、灌木和半灌木种子所占比例较低。②物种多样性分析表明,乔木林土壤种子库物种的Margalef丰富度指数大于灌木林,土壤种子库物种的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数变化趋势基本一致,均为胡杨+沙枣—柽柳+花棒+柠条—芦苇+黑沙蒿群落柽柳—花花柴群落梭梭—河西菊群落胡杨—假苇拂子茅群落,而生态优势度指数与之相反。③乔木林土壤种子库植物与地上植被的相似程度高于灌木林。[结论]沙漠人工植被林地土壤种子库物种丰富度低,以草本植物为主,沙漠自我恢复度低,人工营造乔木林、灌木林有利于干旱荒漠区生态恢复与重建。     

北京山区泥石流与滑坡防治研究

泥石流、滑坡是北京山区常见的山地灾害,尤以泥石流灾害最为严重。全市共有泥石流沟700条,分布在房山、门头沟、昌平、怀柔、延庆、密云、平谷7个区县,涉及乡镇61个。泥石流、滑坡多次造成人员伤亡和财产损失。防治泥石流、滑坡灾害,对改善北京山区环境,保护首都水源地等都有着重要意义。     

京西百花山区植物群落凋落物对土壤种子库的影响

采用种子萌发法对京西百花山区9种植物群落(以草本和灌木植物种子为主)土壤种子库进行了研究.结果显示,不同植物群落土壤种子库储量为97～1 224 粒/m2,物种数目为9～24种,Simpson指数为0.74～0.93,Margalef指数为1.13～4.42,Shannon-Wiener指数为0.69～0.94.凋落物对土壤种子库的影响体现在两方面.(1)凋落物对土壤种子库的截留,截留率为30.8%～77.3%.通过线性相关分析得出,凋落物对土壤种子库的截留率与凋落物的厚度成正相关.(2)凋落物对土壤种子库萌发幼苗生长的影响(试验中采用种子出苗3个月内死亡率来衡量).凋落物层较厚的森林群落中,凋落物层幼苗的死亡率高于土层,凋落物层中幼苗的死亡率为11.9%～20.3%,土层中幼苗的死亡率为4.8%～8.3%;而凋落物层较薄的灌木和草本群落中,凋落物层幼苗的死亡率低于土层,凋落物层中幼苗的死亡率为2.6%～4.4%,土层中幼苗的死亡率3.2%～5.1%.凋落物层中幼苗的死亡率与凋落物厚度成正相关.     

汶川地震不同次生地质灾害类型区土壤种子库特征

为了解地震后次生地质灾害土壤种子库特征及其植被恢复特点,在四川省北川县采用野外取样和在当地自然环境下萌发相结合的办法,研究了5种不同灾害类型(包括滑坡、崩塌、泥石流、落石及堰塞湖)土壤种子库大小、物种组成及其与地上植被之间的关系。研究结果表明,不同灾害类型土壤种子库密度介于30133.33±6776.03~93383.33±26499.81粒/m2方差分析显示,只有落石损毁类型种子库密度与其它几种灾害类型差异显著,各灾害类型土壤种子库种子密度在0-5cm和5-10cm土层之间无明显分层区别。土壤种子库中一年生和多年生草本所占比例为90.48%,灌木所占比例为9.52%,没有观察到乔木种。各土壤种子库之间Sorensen相似性指数较高,为0.529~0.714土壤种子库与相应样地地上植物之间相似性不高,相关性也不密切,其相似性指数介于0.167~0.292。建议灾害损毁地植被恢复以自然恢复为主,若采取简易的水土保持措施和适量客土措施,将会促进种子的萌发和植被的更新种子库中缺乏乔木种,快速乔木化需要人工输入种子雨。     

北京土石山区坡面土壤水分动态及其对微地形的响应

为了探讨不同微地形下坡面土壤水分的时空分布及其变异规律,以北京土石山区人工林坡面为研究对象,在40 m×50 m坡面共布设30个土壤水分观测点,分10 cm间隔观测,观测深度为50~70 cm。2015年4—10月使用Diviner 2000共监测土壤水分20次。结果表明:(1)坡地土壤水分含量时间变化趋势一致,大体随着降雨波动的变化而变化。(2)土壤水分随坡位变化而变化,水平阶上坡位＜中坡位,缓坡中坡位＜下坡位。(3)坡面土壤水分整体随深度的增加而增加,水土保持工程措施可有效改善土壤水分状况,微地形主要影响＞30 cm的土层,不同微地形土壤水分含量表现为水平阶＞缓坡＞陡坡＞陡坎,水平阶土壤水分显著高于其他微地形(P＜0.05)。(4)冗余分析结果显示,微地形是影响坡面土壤水分异质性的主控因素,相对贡献率达81.2%,微地形因素减弱了海拔和坡位对土壤水分含量的影响。该研究可为土石山区生态恢复对水文水资源影响评估提供科学依据。     

科尔沁沙地生物结皮的土壤种子库特征

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地两种生物结皮在干、湿两种处理下土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征。结果表明：①科尔沁沙地藻结皮和苔藓结皮土壤种子库的总密度为干旱藻结皮〈湿润藻结皮〈干旱苔藓结皮〈湿润苔藓结皮。两种结皮上种子库的数量存在显著差异,对于干、湿处理的两种结皮,苔藓结皮上种子库的总密度均大于藻结皮上种子库的总密度;②两种生物结皮在干旱、湿润两种处理中共出现了6科、15种植物,种子库的组成以一年生草本植物、中生植物为主,二者百分比均超过76%;③在干旱藻结皮、湿润藻结皮、干旱苔藓结皮和湿润苔藓结皮上,种子库物种多样性表现出湿润处理下的结皮高于干旱处理的结皮。由此表明,在半干旱的科尔沁沙地,水分是限制结皮土壤种子库中种子萌发的主要因子,而生物结皮则通过对水分入渗与再分配的调控作用影响结皮种子库中种子的萌发。     

科尔沁沙地生物结皮的土壤种子库特征

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地两种生物结皮在干、湿两种处理下土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征.结果表明①科尔沁沙地藻结皮和苔藓结皮土壤种子库的总密度为干旱藻结皮＜湿润藻结皮＜干旱苔藓结皮＜湿润苔藓结皮.两种结皮上种子库的数量存在显著差异,对于干、湿处理的两种结皮,苔藓结皮上种子库的总密度均大于藻结皮上种子库的总密度;②两种生物结皮在干旱、湿润两种处理中共出现了6科、15种植物,种子库的组成以一年生草本植物、中生植物为主,二者百分比均超过76%;③在干旱藻结皮、湿润藻结皮、干旱苔藓结皮和湿润苔藓结皮上,种子库物种多样性表现出湿润处理下的结皮高于干旱处理的结皮.由此表明,在半干旱的科尔沁沙地,水分是限制结皮土壤种子库中种子萌发的主要因子,而生物结皮则通过对水分入渗与再分配的调控作用影响结皮种子库中种子的萌发.     

土壤生物工程在北京山区公路绿化中的应用

山区公路边坡绿化不仅可以保护边坡,防治水土流失,而且还可以改善公路施工过程中对环境造成的创伤,已经成为公路边坡治理的重要内容。以北京市怀柔区琉璃河岸坡为试验示范区,以旱柳(Salix matsudana)作为主要的绿化植物,采用扦插、埋根、灌丛垫、柳篱挡墙、梢捆等土壤生物工程措施,对沿河公路路基边坡进行治理,并对施工完成5个月后的生长状况、护坡效果等进行观测调查。结果表明:5种土壤生物工程中旱柳的成活率均在90%以上,在试验区具有很好的适应性;在不同的工程类型、水淹与否等条件下,旱柳的生长状况表现出明显的差异,各措施按旱柳生长状况由好到差排序依次为梢捆、灌丛垫、埋根、扦插、柳篱挡墙;水淹1个月的旱柳基径和株高较未水淹的平均值分别小13.2%和21.4%。     

基于DCCA的蓟县八仙山土壤种子库特征分析

[目的]通过研究天津市蓟县八仙山土壤种子库特征,为土壤种子库应用于植被恢复提供参考。[方法]采用除趋势典范对应分析(DCCA)方法探究土壤种子库与环境因子的关系。[结果](1)相比天津市其他样地,蓟县八仙山土壤种子库萌发物种丰富度较高,物种高达42种,但土壤种子库密度却最低,这与岩石裸露,土层薄弱,动物取食效应明显有很大关系;(2)土壤种子库的Sorensen相似性指数较低,但Simpson生态优势度指数、Shannon—Wiener多样性指数和Pielow均匀度指数却较高;(3)随着海拔逐渐升高,群落结构明显变化,木本植物数量增多。随着坡向逐渐向阳,植被类型由喜阴植物逐渐变成向阳植物。[结论]通过DCCA分析,土壤种子库物种呈现明显的3个聚类。影响土壤种子库主要的土壤因子为有机质、pH值和全磷。     

塔里木河下游土壤种子库的空间分布特征分析

以因不合理的水土资源开发而出现严重生态退化的典型区——塔里木河下游为研究区,通过在塔里木河下游开展的两年土壤种子库实验,分析了塔里木河下游土壤种子库密度的空间分布特点。结果显示：（1）塔里木河下游土壤种子库一般在150～2 300粒/m^2之间,属一个较低的水平;从种子库密度的空间分布特点看,地表植被群落退化程度的加重,使土壤种子库在顺河道方向和垂直河道方向表现出不同的变化特点;（2）塔里木河下游土壤种子库在分布上具有较高的密集性,表现出类似沙漠地区种子库的分布特征;（3）微生境条件对土壤种子库的分布影响较大。其中河水漫溢区的种子库密度远高于其它区域,而低洼地、柽柳包和有较多枯枝的退化草地均比光板地和胡杨林地有更多的有活力种子;（4）塔里木河下游严重的生态退化导致了本区土壤种子库垂直分布的差异,主要表现是随着地表植被群落生态退化程度的加重,土壤种子库的垂直分布表现为表层种子库占土壤种子库的比重不断升高的趋势。