黄土残塬沟壑区利用阔叶树种枯落叶对针叶林土壤极化的防治效应

人工纯林的长期连续生长或连栽所引起的土壤极化是导致土壤退化和影响人工林生态系统稳定及可持续发展的重要原因,防治的根本途径是引入其他树种形成针阔混交林或者利用其他树种枯落叶进行根系附近的局部客置。针对在黄土残塬沟壑区的针叶纯林,通过野外采集典型林地腐殖质层土壤和不同森林和城市道路绿化阔叶树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验,研究表明:(1)油松枯落叶会引起土壤有机质、有效磷含量、微生物数量增加和脱氢酶、磷酸酶、多酚氧化酶等多种酶活性增强的正向极化,但同时却会引起土壤碱解氮含量和脲酶、蔗糖酶活性降低的负向极化。与小叶杨和沙棘混交或将其枯落叶客置可以明显改善油松林地土壤性质,而柠条、刺槐和辽东栎则反会恶化土壤性质。客置七叶树、紫叶李、泡桐枯落叶可以明显改善油松林地土壤性质,其次为银杏,而其他树种均不适宜。(2)侧柏枯落叶会引起土壤有效磷、速效钾含量、微生物数量增加和蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶、蛋白酶、多酚氧化酶活性增强的正向极化,但同时却会引起土壤碱解氮含量和脲酶活性降低的负向极化。与辽东栎、刺槐混交或将其枯落叶客置可以明显改善侧柏林地土壤性质,其次是沙棘和柠条,而小叶杨则反会恶化土壤性质。客置玉兰、七叶树、法桐枯落叶可以明显改善侧柏林地土壤性质,其次为杜仲、五角枫,而其他树种均不适宜。该研究结果将对于大面积人工纯林改造、混交林营建等方面具有重要的理论指导和实践意义。     

黄土丘陵区引入阔叶树种枯落叶对针叶林土壤极化防治效应

人工纯林的长期连续生长或连栽所引起的土壤性质极化是导致土壤退化和影响人工林生态系统稳定及可持续发展的重要原因,防治的根本途径是引入种间关系协调的其他树种形成针阔混交林。该研究针对陕北半湿润黄土丘陵区的针叶纯林,通过野外采集典型林地腐殖质层土壤和不同针阔树种当年枯落叶后进行室内混合培养试验结果表明,受自身枯落叶的影响,油松林地土壤会向偏碱化、土壤贫养(缺N)化和富啡酸含量减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨、辽东栎,其次为白桦,而刺槐不适宜;落叶松林地土壤会向偏碱化、土壤碱解N和速效K的缺乏及细菌、真菌数量减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨,其次为刺槐,而白桦和辽东栎不适宜;侧柏林地土壤会向土壤胡敏酸含量减少、部分酶酶活性降低和细菌数量明显减少的负向极化,最适宜引入的树种是小叶杨和辽东栎,而白桦和刺槐不适宜。     

2022年冬奥会崇礼赛区针叶林枯落物及土壤水文效应

河北张家口崇礼区作为2022年冬奥会举办地,滑道的修建会对林区地表植被造成影响,准确评估林地枯落物层及土壤层水文效应,可为冬奥会场地建设对森林水文功能影响提供数据支撑.以崇礼区和平林场为研究地,选取当地主要的华北落叶松、油松和樟子松3种人工针叶纯林为研究对象,采用浸泡法和环刀法分别测定枯落物水文和土壤层水文效应.结果表...     

黄土残塬沟壑区3种林地枯落物和土壤水源涵养功能

为了研究黄土残塬沟壑区典型林地枯落物和土壤水文特性,并对黄土残塬沟壑区造林树种的选择及功能导向型林分改造提供依据,于2017年在山西省吉县蔡家川流域选择刺槐林、油松林、刺槐×油松混交林为研究对象,分别采用浸泡法、环刀法对林地枯落物层和土壤层持水性能进行定量化研究,探究其水源涵养功能。结果表明:(1)3种林地枯落物总储量在105.49~148.38t/hm~2之间变动,且半分解层储量大于未分解层储量;油松×刺槐混交林地枯落物总厚度最大(3.8cm),刺槐林次之(3.6cm),油松林最小(3.4cm);(2)枯落物最大持水量(率)均为油松×刺槐混交林最大,刺槐纯林次之,油松纯林最小,分别为117.99t/hm~2(387.12%),106.19t/hm~2(324.31%),82.86t/hm~2(305.76%);(3)枯落物有效拦蓄量与持水量(率)表现一致,均为阔叶林优于针叶林,有效拦蓄量为83.66~195.72t/hm~2,有效拦蓄率为121.75%~292.21%;枯落物持水量、吸水速率与浸水时间分别符合对数函数和指数函数;(4)3种林地土壤容重均值在0.99~1.01g/cm~3浮动,总孔隙度为49.39%~50.09%,土壤有效持水量为32.99~81.73t/hm~2,林地土壤入渗速率与入渗时间呈幂函数关系。综合3种林地枯落物层和土壤层的涵养水源能力表现为油松×刺槐混交林较高,油松纯林较差。建议在现有林分改造中,宜将刺槐纯林和油松纯林逐渐向混交林模式改进。     

陕西秦岭山区典型人工林地腐殖质层土壤客土混合效应研究

引进更新树种形成混交林是解决人工纯林连栽障碍问题的根本途径,为了了解陕西秦岭山区日本落叶松、油松、灰楸和锐齿栎4种典型人工林树种混交的可行性,本项研究尝试通过不同针阔树种林地腐殖质层土壤的原位混合培养来模拟混交造林试验,从土壤生物化学和枯落叶分解的角度探讨了4种树种种间关系的协词性。结果表明:(1)在针叶林地引入阔叶林树种后可以促进土壤微生物量、酶活性和原林地枯落叶年分解速率的提高,而且随着引入阔叶树种比例的增加促进作用增强,引入树种灰楸的作用大于锐齿栎;(2)在阔叶林地适量引入针叶树种后虽然也可以促进土壤微生物量、酶活性和原林地枯落叶年分解速率的提高。但是随着引入针叶树种比例的增加促进作用减弱,引入树种油松的作用大于落叶松;(3)从土壤生物化学性质和枯落叶分解的角度综合表明,4种典型人工林树种的针阔种间关系均表现为协调,而且油松与灰楸的种间协调性最好,其次为落叶松与灰楸、油松与锐齿栎,而落叶松与锐齿栎的种间协调性较差。     

马尾松纯林改造成针阔混交林后土壤化学性质的变化

在25 a生的马尾松林下分别套种火力楠、闽粤栲、苦槠、格氏栲、青栲和拉氏栲等阔叶树种的1 a生幼苗,16年后形成郁闭的针阔混交异龄林。土壤化学分析结果显示,在马尾松林下套种阔叶树(除青栲外)明显增加了林下表层土壤(0~20 cm)的有机质含量。各林分下土壤全K、全M g、全C a、全N和全P的平均含量分别为11.41,6.64,4.33,1.45,0.46 g/kg,表明土壤K、M g、C a的含量比较丰富,而N和P则相对缺乏,营造混交林在一定程度上增加了土壤N、P含量。所有混交林深层土壤(20~60 cm)的有效N、P含量均大于马尾松纯林,而有效K的含量则相反。混交林下0~20 cm,20~40 cm和40~60 cm土壤的平均pH值分别为4.40,4.61和4.68,而马尾松纯林下各土层的pH值则依次为4.39,4.41及4.42,说明在马尾松林下套种阔叶树在一定程度上降低了20 cm以下土层的活性酸度。套种阔叶树(除苦槠外)后由于降低了土壤交换性酸度,增加了土壤盐基离子浓度,从而明显提高了土壤盐基饱和度。     

黄土丘陵沟壑区枯枝落叶层和土壤的光谱差异特征分析

枯枝落叶层在植被防止土壤侵蚀的功效中发挥着主导作用,枯落层的光谱特征分析将为遥感估算枯落层盖度提供重要依据。该文利用陕北延河流域典型植被群落土壤和枯落层样本的光谱测试数据,分析土壤和枯落层在在可见光-近红外波段(400~1 100 nm)和短波红外波段(1 100~2 500μm)的光谱差异特征及主要影响因素,并进一步评价归一化植被指数(NDVI,normalized difference vegetation index)和归一化衰败植被指数(NDSVI,normalized difference senescent vegetation index)、归一化差值耕作指数(NDTI,normalized difference tillage index)、纤维素吸收指数(CAI,cellulose absorption index)等植被指数区分土壤和枯落层的有效性。结果表明,在可见光-近红外波段土壤和枯落层的反射光谱特征相似,两者难以区分,但在短波红外波段的1 700和2 100 nm处因枯落层具有纤维素吸收特征而与土壤存在差异。含水量对土壤和枯落层反射光谱特征的影响强烈,水分的存在降低了土壤和枯落层在整个光谱范围的差异性。光谱空间中枯落线和土壤线的关系表明,NDVI指数难以反映土壤和枯落层的光谱差异特征;由于宽波段的影响,利用多光谱指数NDSVI和NDTI表征枯落层信息具有一定的局限性;高光谱指数CAI利用了枯落层与土壤在2 100 nm处的差异特征,能够较好地区分出土壤与枯落层,该研究为利用遥感技术有效提取枯落层等衰败植被信息提供了新的途径。     

黄土高原油松与其他树种枯落叶混合分解对土壤性质的影响

通过油松及其他10个树种枯落叶单独和混合分解试验,探讨了油松与其他树种枯落叶混合分解对土壤性质的影响及在对土壤性质影响中是否存在相互促进或抑制作用。结果表明:11种枯落叶单独分解均明显提高了土壤脲酶、脱氢酶、磷酸酶活性和有机质、碱解氮含量,但在对土壤速效磷含量和CEC的影响中存在较大差异。油松分别与侧柏、小叶杨、刺槐和白榆枯落叶混合分解对土壤微生物总量的影响存在明显的相互促进作用;油松与沙棘枯落叶混合分解对土壤磷酸酶活性的影响存在相互促进作用,而与侧柏、白桦和白榆枯落叶混合分解对土壤磷酸酶活性的影响存在相互抑制作用;油松与大部分树种枯落叶混合分解对土壤速效钾的影响存在相互促进作用,而对土壤速效磷的影响存在相互抑制作用;油松分别与小叶杨、沙棘、紫穗槐枯落叶混合分解对土壤有机质的影响存在相互促进作用。就土壤性质总体而言,油松与沙棘、刺槐、小叶杨和紫穗槐枯落叶成对混合分解对土壤性质综合表现为相互促进,而与侧柏、辽东栎、白桦、落叶松和柠条枯落叶成对混合分解对土壤性质综合表现为相互抑制。     

陕北黄土丘陵区牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应

针对陕北半湿润黄土丘陵区的侧柏、油松和落叶松等针叶纯林,在前期关于土壤极化研究的基础上,通过采集林地腐殖质层土壤与7种不同牧草枯落物进行混合分解培养,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明：（1）针对侧柏纯林土壤,苜蓿等7种牧草对于速效钾含量,苜蓿、胡枝子、沙打旺、小冠花和草木樨对于蛋白酶活性的负向极化具有显著缓减作用。（2）针对油松纯林土壤,7种牧草对于碱解氮含量,毛苕子、苜蓿和草木樨对于有效磷含量,苜蓿对于蔗糖酶活性的负向极化均有显著缓减作用。（3）针对落叶松纯林土壤,胡枝子和红豆草对于碱解氮含量,苜蓿、红豆草、小冠花和毛苕子对于有效磷含量,除苜蓿和毛苕子外的其他牧草对于有机质含量,苜蓿以外其他牧草对于磷酸酶活性的负向极化均具有显著缓减作用。（4）综合主成分分析表明,对侧柏纯林土壤综合修复效果较好的依次是沙打旺、小冠花、胡枝子和毛苕子;对于油松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、小冠花和草木樨;对于落叶松纯林土壤综合修复效果较好的依次是苜蓿、草木樨和红豆草。     

北京山地不同密度侧柏人工林枯落物及土壤水文效应

以北京市八达岭石佛寺浅石山区5种密度(1 500,2 000,2 550,2 700,2 900株/hm2)侧柏人工纯林为对象,对其枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究。结果表明:枯落物总储量变化范围在22.94～34.35t/hm2之间,且随林分密度增加枯落物储量增加,最大持水量的变化范围为13.37～56.47t/hm2,有效拦蓄能力在26.97～52.02t/hm2之间,2 700株/hm2有效拦蓄能力最强,为52.02t/hm2;枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系(R>0.88),枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R>0.99);土壤容重均值变化范围为1.09～1.37g/cm3,总孔隙度的变化范围为38.66%～54.30%;土壤层有效持水能力以密度为1 500株/hm2的最强,为157.27t/hm2;土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系(R>0.94)。综合分析得出,密度为2 000株/hm2的侧柏林水源涵养能力最强。     

鲁中南石灰岩山地针阔混交林土壤理化性状及水文效应

为选择出适宜鲁中南石灰岩山地的针阔混交林模式,以山东省新泰市扒石山小流域栽植的5种10a生针阔混交林为研究对象,采用野外调查与室内测定相结合的方法,系统分析针阔混交林模式下的枯落物蓄积量、土壤理化性质、土壤渗透速率、土壤水文效应等指标,研究不同针阔混交林对林地土壤理化性状和土壤水文效应的改良效果。结果表明:5种混交林模式下的各项指标均差异显著,且针阔混交林的各项指标均优于侧柏纯林,其中针阔混交林的各项指标均以侧柏刺槐混交林最优,侧柏黄连木混交林较差;林地土壤理化性状和水文效应的改良效果依次为:侧柏刺槐混交林侧柏苦楝混交林侧柏五角枫混交林侧柏臭椿混交林侧柏黄连木混交林。在鲁中南石灰岩山地营造针阔混交林时,应优先选择侧柏刺槐混交林和侧柏苦楝混交林,其次可选择侧柏五角枫混交林和侧柏臭椿混交林,应尽量避免大面积营造侧柏黄连木混交林及侧柏纯林。     

橡胶凋落叶覆盖对胶园土壤部分理化性质的影响

通过田间原位试验,研究橡胶凋落叶覆盖对平地和坡地胶园表层土壤理化性质的影响。试验设置平地凋落叶覆盖、平地凋落叶去除、坡地凋落叶覆盖和坡地凋落叶去除4个处理。结果表明:(1)平地胶园表层土壤含水率大于坡地,凋落叶覆盖较凋落叶去除的坡地土壤含水率显著增加;(2)表层土壤含水率与降雨量呈线性正相关关系,方程斜率表现为坡地大于平地;(3)平地和坡地凋落叶覆盖较其凋落叶去除的土壤pH分别提高了0.09~0.74和-0.09~0.47个单位;(4)与凋落叶去除相比,凋落叶覆盖的有机碳、全氮和碳氮比均有所增加,平地增幅分别为6.9%~68.5%,3.0%~44.8%,3.9%~16.2%,坡地增幅分别为23.3%~95.0%,3.5%~52.5%,7.6%~27.9%,坡地增幅大于平地;(5)与凋落叶去除相比,凋落叶覆盖显著提高平地土壤有效磷含量,增幅为6.2%~48.1%,显著提高平地和坡地速效钾含量,增幅分别为16.4%~83.3%和12.8%~94.8%。综上所述,橡胶凋落叶覆盖可以缓解胶园pH酸化,增加土壤保水能力,改善土壤养分状况。     

大兴安岭典型针阔混交林区土壤持水效应

受地貌条件的影响,大兴安岭低山丘陵地区土壤的水、热性质出现分异,发育的土壤类型以及植被都表现出典型的高寒森林湿地中域景观特征。沿局部分水岭向河谷低漫滩发育4种土壤类型,依次为塔头苔草草甸土—灰色森林土—白浆土—暗棕壤。大兴安岭地区森林湿地存在明显的冻融过程,冻融作用的影响下森林湿地表层的水分数量和状态都发生明显的变化。在冻融过程中,位于地势较高的森林植被湿地仅表层储存大量水分,而位于低位的塔头苔草湿地整体土体的水分数量和状态都发生明显的变化。白浆土的水分特征曲线非常平缓,表明土壤水分变化微弱。大兴安岭地区山岭和山麓发育的土壤土层较薄,使得除了枯落物(O)层外其他土层土壤持水性能都弱,一旦该地区枯枝落叶层受到破坏,整个山岭表层的土壤将发生严重的水土流失。     

云冷杉针阔混交林枯落物持水性能

以吉林省汪清县林业局天然云冷杉针阔混交林为研究对象,选取4块具有代表性的1 hm2方形固定样地分别设置0,6.29％,11.22％和21.21％4种采伐强度,测定了各采伐强度下枯落物的现存量,并采用室内浸水法对不同分解阶段枯落物持水能力(最大持水量、最大持水率、有效拦蓄量等)进行研究.结果表明:(1)4种采伐强度的枯落...     

黄土高原地区林地枯枝落叶层水土保持效应研究进展

枯枝落叶层是林地垂直结构中参与水文循环过程的重要作用层,在涵养水源和保持水土中发挥着重要作用。黄土高原经过20年植被快速恢复,枯落物覆盖使近地表植被特征和生态过程变化明显,这必将影响地表土壤水分入渗、产汇流等水文和土壤侵蚀过程。为全面掌握黄土高原地区林地枯枝落叶层的水土保持效应研究动态,系统回顾了林地枯枝落叶层在凋落动态、蓄积量变化、截留降雨、阻延地表径流、提高土壤抗蚀抗冲能力和增加土壤入渗等方面的研究历史。分析了目前林地枯枝落叶层研究中存在的若干问题,提出未来黄土高原地区应加强野外坡面枯落物原位长期监测和降雨试验研究,开展多地貌、多尺度研究,关注天然林和人工林枯枝落叶层水土保持功能的对比研究,以及水文物理过程模型建立和参数确定,并重视林地枯枝落叶层的保护和监管。     

接坝地区9种典型林分类型枯落物层和土壤层水文效应

以八英庄林场9种典型林分类型为研究对象,对其枯落物层、土壤层水文效应进行研究,结果表明:（1）9种典型林分类型枯落物蓄积量在5.79~24.97 t/hm²的范围内,排序为白桦纯林 > 白桦山杨混交林 > 油松纯林 > 山杨纯林 > 蒙古栎纯林 > 落叶松油松混交林 > 白桦黑桦混交林 > 落叶松纯林 > 落叶松白桦混交林。（2）9种典型林分类型枯落物持水能力有一定差异,排序为白桦山杨混交林 > 山杨纯林 > 油松纯林 > 白桦纯林 > 白桦黑桦混交林 > 落叶松油松混交林 > 蒙古栎纯林 > 落叶松白桦混交林 > 落叶松纯林。（3）枯落物持水量与浸水时间呈较好的指数关系,相关系数在0.95以上,吸水速率与浸水时间呈较好的幂函数关系,相关系数大于0.9。（4）白桦山杨混交林枯落物有效拦蓄量最大为52.63 t/hm²,落叶松白桦混交林枯落物有效拦蓄量最小为14 t/hm²。（5）蒙古栎纯林土壤持水能力最强为117.42 t/hm²,其次是白桦山杨混交林为104.75 t/hm²,白桦纯林土壤持水能力最差为37.80 t/hm²。（6）土壤初渗速率在2.3~56.8 mm/min范围内,土壤入渗速率与入渗时间呈较好的幂函数关系,相关系数大于0.95。     

盱眙人工林枯落物及土壤水文效应研究

通过对盱眙月亮山5种人工林枯落物和土壤持水性能的研究,发现五种林下枯落物蓄积量为5.12~15.31 t/hm²,最大持水率变化范围为164.09%~250.76%,最大持水量变化范围为8.40~41.18 t/hm²,有效拦蓄量为3.55~28.12 t/hm²,从大到小依次为杨树林 > 朴树林 > 桃树林 > 杨梅林 > 墨西哥柏林。不同林地类型林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的动态变化规律基本相似,枯落物持水量随浸泡时间延长而增长,在水中浸泡24 h时,其持水量基本达到最大值,前2 h内各林分枯落物层持水作用较强。林下枯落物层持水量与浸泡时间之间的关系式为Q=aln（t）+b,吸水速率与浸水时间之间的关系式为V=ktⁿ。杨树林地土壤的最大持水量和非毛管持水量均是最大,达到了305.24 t/hm²,305.24 t/hm²,并且杨树林地的渗透性能也是最好的。     

黄土丘陵区不同林分类型枯落物层及其林下土壤持水能力研究

研究了青海省黄土丘陵区13种林分类型的枯落物层持水能力,并以荒山荒坡作为对照样地研究其表层土壤物理性质与持水能力.结果表明:不同植被类型,枯落物层平均蓄积量为混交林>针叶林>阔叶林,而平均最大持水量为混交林>阔叶林>针叶林,枯落物层平均厚度和平均有效持水量呈现相同规律,为阔叶林>混交林>针叶林;其土壤表层的总孔隙度、非毛管孔隙度均与枯落物层平均蓄积量呈现相同规律,且有林地土壤有效持水量是对照样地荒山荒坡的2.47～4.07倍.     

黄土高塬沟壑区苹果林冠截留特征

以黄土高塬沟壑区的典型代表长武塬为研究区,基于对45场降雨的实测数据,分析了苹果林的林冠截留特征,量化了林冠对降雨的分配比例.结果表明,17年生苹果林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量分别占大气降雨量的75％～97％,0.2％～1.6％,2％～25％.穿透雨量与降雨量呈凹形抛物线关系,树干径流量与降雨量的关系可近似用直线方程表达,由三次多项式表达的林冠截留量与降雨量关系与实测值的拟合程度最高.     

鄂中低丘区不同演替阶段森林凋落物和土壤水文特征

采用空间代替时间的方法,研究鄂中低丘区太子山林场针叶林、针阔混交林和落叶阔叶林3个不同演替阶段(共8类林分)林下凋落物和土壤的水文特性.结果表明:太子山林场3个演替阶段的林下凋落物总量以针阔混交林最大(介于9.76～12.01 t/hm2之间),林下凋落物最大持水率以落叶阔叶林最高;针阔混交林与落叶阔叶林林下凋落物对降水的有效拦蓄量较高,但两者差异不显著,其中麻栎混交林的有效拦蓄量最大(16.81 t/hm2);各林分类型0-40 cm土层滞留贮水量与饱和贮水量排序均为针叶林＜针阔混交林＜落叶阔叶林,麻栎混交林的饱和贮水量最大(2 145.8 t/hm2).综合分析表明,落叶阔叶林的持水效果最优,该区植被恢复时要注意促进林分向落叶阔叶林的方向演替.