燕麦开发对冀北坝上农业可持续发展战略作用的研究

基于冀北坝上农牧交错区耕草地交错分布的资源特点、农牧业并存的产业特色、地理位置特殊与生态脆弱的区域特征,分析了燕麦产业开发对农业可持续发展的作用。结果表明大力开发燕麦产业对冀北坝上荒漠化治理,为该区提供优质的饲草饲料以及为人类提供绿色食品等方面发挥着巨大作用。     

冀北地区近50 a马铃薯需水量及水分盈亏时空变化特征

为高效利用水资源,提高农业生产效益,根据联合国粮农组织(FAO)推荐的参考作物蒸散计算方法和相关作物系数法,利用河北省马铃薯主要种植区域(冀北地区)23个地面气象站的资料,计算了冀北地区近50a(1969—2018年)马铃薯生育期内的需水量和缺水量,并分析了马铃薯生育期内降水量、有效降水量、需水量、缺水量变化趋势,以及不同区域不同生育期马铃薯需水量、缺水量的变化特征。结果表明:1)近50 a冀北地区马铃薯生育期内降水量、有效降水量年际变化可分为2个阶段:1969—2003年呈减少趋势,气候倾向率分别为–15.68 mm·(10a)~(–1)、–6.61 mm·(10a)~(–1);而2004—2018年呈显著增加趋势,气候倾向率分别为60.07 mm·(10a)~(–1)、9.68 mm·(10a)~(–1)。近50 a平均降水量、有效降水量分别为356.5 mm和148.6 mm;空间上均呈自西向东逐渐递减的带状特征。2)近50a马铃薯生育期需水量和缺水量年际变化也表现出1969—2003年减少、2004—2018年增多的趋势,且需水量多的年份缺水量也多,近50 a平均需水量和缺水量分别为497.8 mm、349.1 mm;空间分布上均呈自坝上高原向坝下山地增多特点,且需水量大的地区缺水量也多。3)马铃薯块茎膨大期需水量最多,期间也是缺水量最多的时期。研究结果显示1969—2018年冀北地区马铃薯生育期内水资源一直处于严重亏缺状态,在生产中需充分考虑马铃薯需水量对气象要素变化的响应,加强水分管理,确保水资源高效利用。     

冀北山地不同林分类型林冠层降水分配研究

对冀北山地落叶松桦木混交林、山杨桦木混交林、油松蒙古栎混交林3种典型林分林冠层降水分配进行了研究。结果表明：在观测期间,随着降雨量的增加,穿透雨量、径流量和林冠截留量都增加,林冠截留率降低;3种林分穿透雨量分别为115.31,115.08,125.94mm,分别占林外降雨总量的68.94%,68.81%,75.31%;3种林分单株树干径流量分别为4.35,5.90,6.24mm,分别占降雨总量的2.56%,3.47%,3.67%;可用线性回归方程来分别拟合穿透雨、树干径流、林冠截留量与林外降雨间的关系,均取得较好结果。引用林冠截留概念模型,能够较好地预测冀北山地森林生态系统降雨的林冠截留特征。     

环京津冀北贫困带土地利用/覆被变化研究

运用地理信息系统空间分析技术、数理统计分析方法及景观生态学方法分析了环京津冀北贫困带1985—2000年土地利用变化的时空格局和演进态势,以期为冀北贫困带实现土地资源可持续利用和社会经济可持续发展科学决策提供依据。结果表明:1985—2000年,冀北贫困带林地和城乡工矿居民用地面积大幅度增加,耕地、草地、水域、未利用地大面积减少。增加的林地主要来源于草地和耕地,新增城乡工矿居民用地主要来源于耕地,未利用地主要转化为草地和耕地。土地利用多样性程度和破碎度降低,聚集度增加。耕地破碎程度增加,但形状趋于规整。其它土地类型均向规则、连片方向发展。     

冀北山地典型森林土壤颗粒分形特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究冀北山地典型森林土壤颗粒的分形特征与土壤物理化学性质的关系。结果表明:冀北山地7个典型森林土壤颗粒的分形维数介于2.057 0～2.379 3之间,分形维数随土层深度增加而呈减小趋势。土壤颗粒分形维数与细黏粒、细粉粒和中粉粒含量呈极显著正相关关系,与粗粉粒含量呈负相关关系,与黏粒含量相关性不显著;土壤分形维数与土壤容重呈线性正相关关系,与最大持水量、总孔隙度呈现线性负相关关系,与田间持水量相关性不明显。与速效氮和有机质呈显著负相关,与全氮、速效钾呈负相关,与pH无相关性。     

基于R2V和AutoCAD的树木年代学方法及其在冀北山地的初步应用

 综合应用AbleSoftwareR2V的矢量化功能和AutoCAD的测量功能,提出一种新的树木年轮测量方法,并用此方法测定了冀北山地广为分布的白榆地径年轮宽度,进而用来尝试过去气候序列的重建。结果表明:5—9月平均气温和总降雨量与年轮指数成正相关,相关系数分别为0.597(α<0.05)、0.695(α<0.05)。以此为基础,建立了5—9月平均气温、总降雨量的转换方程,重建了冀北山地1940—1955年共16年5—9月平均气温和总降雨量。     

冀北山地不同海拔华北落叶松人工林枯落物和土壤水文效应

对冀北山地4个海拔梯度的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林枯落物层及土壤层水文效应进行研究。结果表明:枯落物总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄能力均随海拔升高而增大,枯落物总储量在8.19～39.49t/hm2之间,最大持水量在17.76～74.12t/hm2之间,有效拦蓄能力在14.56～54.60t/hm2之间。枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系。土壤容重随海拔升高而减小,变化范围为0.89～1.13g/cm3,总孔隙度随海拔升高先增大而后减小,土壤层有效持水量随海拔升高先减小而后增大,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。     

冀北山地阔叶林对降雨再分配的影响

[目的]探讨冀北山地阔叶林林冠层的穿透降雨、冠层截留和树干径流对降雨再分配的影响,为该地区的森林建设、森林结构调整提供依据。[方法]利用SPSS专业统计分析软件对林地降雨的数据进行相关性分析和回归分析。[结果]林分的穿透雨占的比例是最大(占到总比例的70.22%),林冠截留其次(为28.20%),而树干径流占得比例最小(为1.58%);穿透雨量与林外降雨量有比较好的线性关系(R^2=0.997 9),林分在降雨比较小的时候是不会有穿透雨的,当林外降雨量达到0.78mm时开始出现穿透雨。林冠截留在降雨的再分配过程中占有很重要的作用,林冠截留量与林外降雨量有明显的幂函数关系,达到了极显著水平(p<0.01)。树干径流量与林外降雨量呈现正相关的关系(R^2=0.9703),阔叶树林在降雨达到4.88mm时才会出现树干径流,但是树干径流具有一定的时滞性,而时滞性的大小和林木本身及雨量的强弱都有很大的关系,当叶面积指数较小,并且枝干夹角成45%,林木表面光滑则形成比较容易。[结论]林冠层对降雨的再分配过程有重要影响,冀北山地阔叶林林冠层的水文效应与森林健康发展具有一定的关系。     

冀北山地6种林分类型土壤水分-物理性质变化

为改善冀北山地林地生态功能,提高该地区森林涵养水源的能力,选取冀北山地6种典型林分为研究对象,采用环刀法对土壤物理性质进行了分析比较。结果表明:(1)土壤容重与土层深度呈正相关,土壤容重均值排序为:华北落叶松林(1.20g/cm~3)蒙古栎林(1.14g/cm3)油松林(1.12g/cm~3)黑桦林(1.03g/cm~3)白桦林(0.98g/cm~3)山杨林(0.81g/cm~3);(2)土壤总孔隙度与土层深度呈负相关,土壤总孔隙度均值排序为:山杨林(57.6%)白桦林(51.4%)黑桦林(51.1%)油松林(49.1%)华北落叶松林(45.9%)蒙古栎林(44.8%);土壤毛管孔隙度均值山杨林最大(48.9%),油松林最小(35.1%);非毛管孔隙度均值为油松林最大(14.0%),白桦林最小(3.6%);(3)土壤持水量与土层深度之间存在负相关关系,土壤最大持水量均值为山杨林最大,华北落叶松林最小;(4)土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系,稳渗速率油松林最大(15.00mm/min),华北落叶松林最小(0.68mm/min)。研究结果可为森林土壤资源可持续利用提供依据。     

冀北山区生态恢复下生态输水现状分析——基于东北沟流域的实证

冀北山区作为京津的水源区对于保障下游的水资源安全发挥着重要作用。以京津水源区东北沟流域为例,基于土地利用调查数据、降雨数据和参与式农户调查获得流域生态环境变化和生态输水的现状,对近年来冀北山区生态环境变化以及这种变化对下游输水的影响进行了研究。结果表明:东北沟流域生态建设已取得了一定的成就,经过二十余年的自然封禁,林地占了流域面积的一半以上,近年来发生土壤侵蚀的频率和强度都明显减少了,这方面的变化是有利于为下游生态输水;但降雨量减少,可利用的水资源减少,森林面积增加,植被对降雨和径流的拦截,下游输水能力下降。加之,水源区的居民生态保护意识不强,没有认识到所处区域的重要地位。大量的化肥投入诱发的面源污染不利于该区域为下游的生态输水,而为上游提供生态补偿可协调上下游的利益冲突。     

冀北山区三种典型森林类型枯落物水文效应研究

枯落物层在森林生态功能中具有十分重要的作用。在冀北山区北沟林场搜集了3种典型森林群落枯落物,研究其储量和持水特性。结果表明：3种林分类型枯落物半分解层的储量均大于未分解层;枯落物最大持水量总和为：油松蒙古栎混交林（155.31t/hm2）〉山杨桦树混交林（105.62t/hm2）〉落叶松桦树混交林（88.17t/hm2）;枯落物有效拦蓄量半分解层均大于未分解层,排序为：油松蒙古栎混交林（128.15t/hm2）〉山杨桦树混交林（82.27t/hm2）〉落叶松桦树混交林（69.22t/hm2）;总的有效持水量为：油松蒙古栎混交林（132.01t/hm2）〉山杨桦树混交林（89.39t/hm2）〉落叶松桦树混交林（74.95t/hm2）;枯落物各层持水量与浸泡时间呈很好的对数关系。总之,油松蒙古栎混交林保持水土效果最佳。     

冀北地区丰宁县水源林地水源涵养能力

林地是水源林涵养水源、防治水土流失的功能主体.以冀北地区丰宁县,4种不同类型水源林地为研究对象,从土壤层与枯落物层两方面,研究当地水源林地的水源涵养能力.研究发现:水源林地枯落物持水能力阔叶林地明显优于针叶林地,4种水源林地枯落物持水能力依次为杨树林地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地;其中,杨树林地枯落物最大持水量为29.79 t/hm2,有效持水量为4.01 t/hm2.在土壤总孔隙度方面,水源林地土壤持水能力依次为杨树林地＞草地＞耕地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地,水源林地总孔隙度在43.49％ ～ 34.96％;在土壤密度方面,草地＞油松林＞耕地＞杨树林地＞油松×山杏林地＞落叶松×山杏林地;在土壤水分常数方面,在0～30 cm的土层内,落叶松×山杏林地、油松×山杏林地、油松林地3种山地立地类型水源林地均是10 ～ 20 cm土层土壤水分常数最大,杨树林地20 ～ 30 cm土层的水分常数最大,草地和耕地内,0～10 cm土层的水分常数最大.综合比较不同样地类型内,样地土壤和枯落物持水能力,杨树林地的水源涵养能力最强,最大持水量和有效持水量分别为1 334.49和1 167.41 t/hm2,总体涵养水源能力为杨树林地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地.     

冀北高原土壤干旱及抗旱土壤耕作法研究

本文指出，冀北高原气候干燥、多风少雨、土壤粗骨、松散贫瘠是土壤干旱的基础因素，而人为不合理的耕垦、利用，激发、加剧了土壤的干化过程。采用沟垄种植，垄部覆膜，沟部松耕，立茬越冬的少耕抗旱耕作法可有效拦截降水，阻隔水分蒸发，改善土壤营养条件，促进作物根系发育，作物产量提高18.54-23.51%，2米土体水分利用率由4.05公斤/毫米*公顷提高到4.65公斤/毫米*公顷。     

冀北山区沙地界面层水热因子分布规律研究

 为研究地形变化对水热状况的影响规律,分别于2004年和2005年的5—9月,定位观测河北省小坝子乡不同地形条件下的水热因子。结果表明:地形对水热因子的动态变化影响不显著,但对水热因子的空间分布影响显著。在生长季中,太阳直接辐射的空间分布规律为山顶>阳坡>阴坡;气温、≥0℃和≥10℃积温、地温(5、10和20cm)、≥0℃和≥10℃土壤积温的空间分布规律均为阳坡>山顶>阴坡;空气湿度的空间分布规律为阴坡>阳坡>山顶;土壤水分的空间分布规律为山顶>阴坡>阳坡。上述水热因子的空间分布规律可为该地区的植被恢复和重建提供重要参考。     

冀北山地蒙古栎天然林土壤物理性质及水源涵养功能研究

对冀北山地不同坡位的蒙古栎天然林土壤水分物理性质及水源涵养能力进行了初步研究.结果表明,0-40 cm土层土壤容重、非毛管孔隙度、有效持水量均表现为:坡中＞坡下＞坡上,土壤容重在1.0～1.1 g/cm3之间;土壤非毛管孔隙度和有效持水量均值为8.9％和347.6 t/hm2.土壤毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量和最大持水量均表现为:坡下＞坡中＞坡上,其均值分别是38.5％,47.5％,1 521.50t/hm2和l 869.1 t/hm2.枯落物厚度、蓄积量和最大持水量表现为:坡下＞坡上＞坡中,其均值分别是48.7 cm,23.5 t/hm2和49.3 t/hm2,最大持水率表现为:坡上＞坡中＞坡下,变化范围为219.3％～231.8％.蒙古栎天然林林地蓄水能力表现为:坡下(1 996.0 t/hm2)＞坡中(1 930.0 t/hm2)＞坡上(1 829.3 t/hm2),平均蓄水量为1 918.4 t/hm2.由此可知,蒙古栎天然林蓄水能力受坡位影响较大.     

冀北山地杨桦低效林改造的效益分析

[目的]分析研究冀北山地杨桦低效林改造的成果,为该地区的森林健康经营理论提供参考。[方法]采用生态疏伐后人工林下更新的方式进行改造,并以定量计算的方式对改造后样地和未改造对照样地分别从林地生产力、固碳释氧功能、水源涵养功能3方面进行效益分析。[结果]改造后的样地较对应的对照样地在总体效益方面具备很大优势,具体高出值分别为25 008.89和14 802.17元/hm2,增长率分别为16.6%,14.6%。其中林地生产力价值分别高于对照样地44.9%,73.11%;固碳释氧价值分别高出13.4%,9.2%;涵养水源价值分别高出5.4%,2.6%。[结论]对杨桦低效林进行生态疏伐、人工林下更新改造后,林分质量得到显著改善,提高了林地生产力和林分生态功能的同时,带来了经济效益的增长。     

冀北山地落叶松四种典型林分生长发育比较研究

为了比较落叶松4种林分的生长发育的优劣,对冀北山地落叶松4种典型林分生长过程和各类型林分生长过程比较分析,结果表明:(1)在林分A-D中落叶松生长状况为林分D>林分C>林分B>林分A;白桦的生长状况为林分D>林分C≈林分B;山杨生长状况为林分D>林分C;(2)同一林分中年龄相近的林分,林分B中的白桦好于落叶松的生长状况,林分C中的白桦和山杨好于落叶松,林分D中的白桦前期长势最好,其次落叶松和山杨,云杉由于刚刚进入中龄林,生长力相对较弱,并逐渐加强,最终成为优势树种。     

冀北山地不同林分枯落物及土壤的水源涵养功能评价

以冀北山地6种典型林分为对象,对其凋落物及表层土壤的水源涵养功能进行了初步研究。结果表明,各林分枯落物有效拦蓄量排序为：山杨林（32.32 t/hm2）〉白桦林（28.59 t/hm2）〉蒙古栎林（20.26t/hm2）〉油松蒙古栎混交林（19.49 t/hm2）〉华北落叶松林（13.53 t/hm2）〉油松林（13.23 t/hm2）;各林分土壤最大持水量排序为：山杨林（1 709 t/hm2）〉油松蒙古栎混交林（1 551 t/hm2）〉白桦林（1 549 t/hm2）〉油松林（1 547 t/hm2）〉华北落叶松林（1 357 t/hm2）〉蒙古栎林（1 303 t/hm2）;各林分土壤渗透性能排序为：油松蒙古栎混交林〉山杨林〉白桦林〉油松林〉蒙古栎林〉华北落叶松林。采用层次分析法确定指标权重,对评价指标值进行计算分析,比较不同林分综合水源涵养功能,结果认为,油松蒙古栎混交林的综合水源涵养功能最好,其次为山杨林、白桦林、蒙古栎林、油松林,华北落叶松林最差。     

冀北地区盐碱化土壤系统分类的归属研究

采用《中国土壤系统分类（第三版）》和《中国土壤系统分类——土族与土系建立原则与标准（试用稿）》对冀北地区7个盐碱化土样进行了分类,共划分了4个土纲,6个亚纲,6个土类,7个亚类,建立了平地脑包系等7个土系。研究结果表明,系统分类亚类与发生分类亚类参比并无对应关系;部分盐碱化土壤并未在系统分类高级单元中体现盐碱特征,而在基层分类中对盐分含量和积累位置进行补充,表明系统分类的划分指标要求更严格,分类更标准。最后讨论了盐碱化土壤诊断层、诊断特性和土壤分析方法的确定等问题。     

冀北山地6种天然纯林枯落物及土壤水文效应

以冀北山区6种典型纯林为对象,对枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究,结果表明:①枯落物总储量变化范围在3.44～23.97t/hm2之间,顺序为白桦纯林>油松纯林>山杨纯林>五角枫纯林>蒙古栎纯林>黑榆纯林,最大持水量的变化范围为5.16～45.11t/hm2,顺序为五角枫纯林>山杨纯林>蒙古栎纯林>白桦纯林>油松纯林>黑榆纯林,山杨纯林有效拦蓄能力最强,为35.45t/hm2,黑榆纯林的拦蓄能力最弱,为2.66t/hm2;②未分解层枯落物8h基本达到饱和,半分解层在6h已经达到饱和,持水量与浸泡时间呈明显对数关系;枯落物在浸水的0.5h内吸水速率最大,4h左右时下降速度明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系;③土壤容重均值变化范围为0.82～1.14g/cm3,总孔隙度的变动范围为44.43%～56.97%;④土壤层有效持水能力以五角枫纯林最强,为116.00t/hm2,白桦纯林持水能力最弱,为40.50t/hm2,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。