晋西黄土丘陵沟壑区油松刺槐混交林蒸腾耗水

 为了研究黄土丘陵沟壑区主要造林树种和林分蒸腾耗水规律,以位于山西省吉县蔡家川流域内密度为2 450株/hm2的16a油松刺槐混交林为对象,在2008年7—10月,应用热扩散探针技术(TDP)对油松和刺槐4个径阶共17株样木进行蒸腾液流野外实地定位连续观测,同时对环境因子进行同步连续动态观测。结果表明:典型晴天条件下,油松和刺槐树干液流速率在液流启动时间、达到峰值时间、开始快速下降时间和峰值波动范围上有较为显著的差异;2树种不同径阶单木日均蒸腾量的大小排序为油松12 cm>10 cm>6 cm>8 cm,刺槐12 cm>8 cm>6cm,呈现出日蒸腾量随胸径增加而增加的趋势;太阳辐射和水汽压差是影响油松和刺槐树木冠层蒸腾的主要因子;2008年7—10月油松刺槐混交林月蒸腾耗水量分别为30.8、24.1、26.3和18.4mm,总蒸腾量小于同期降雨量。     

黄土丘陵区沙棘混交林叶片、凋落物、土壤碳氮磷化学计量特征

以黄土丘陵区沙棘(Hippophae rhamnoides)+油松(Pinus tabuliformis)、沙棘(H.rhamnoides)+刺槐(Robinia pseudoacacia)混交林(HrPt、HrRp)及油松(Pt)和刺槐(Rp)纯林为对象,测定叶片、凋落物和0—100 cm土壤C、N、P含量及其化学计...     

青冈栎混交林生物量及碳储量分布特征

以湖南永顺43年生青冈栎混交林为研究对象,采用平均木法和样方收获法测定乔木层生物量和林下植被层生物量,采用重铬酸钾—水合加热法测定样品碳素含量,对林分各组分的生物量和碳储量分布特征进行研究。结果表明:青冈栎混交林单位面积生物量为320.03t/hm~2,各组分单位面积生物量由大到小的排列顺序为乔木层、枯落物层、灌木层和草本层。林分单位面积碳储量高达389.43t/hm~2,其中植被层和土壤层分别为249.02,140.41t/hm~2。林分内青冈栎、栲树和杉木单株平均蓄积分别为0.156 1,0.2912,0.296 0m~3,单株平均碳储量分别为103.85,99.15,97.90kg。青冈栎属于生长速度较慢但木材密度大的树种,单株平均蓄积仅有栲树和杉木的单株平均蓄积的1/2左右,但其单株平均生物量和碳储量却比栲树和杉木的单株平均生物量和碳储量要高,表明树种碳汇能力的高低并不完全取决于树种生长速度的快慢,这对今后生态公益林树种的选择提供了一个新的方向。     

晋西黄土丘陵沟壑区刺槐林适宜性评价

晋西黄土丘陵沟壑区水土流失严重,气候干旱,生态环境恶劣,适应性和抗逆性很强的刺槐是该区重要的优良造林树种。建国以来,该区营造了大面积的刺槐林,但由于各立地类型的光、热、水、气、肥等条件不尽一致,其生长状况相差悬殊,有的甚至形成"小老树"。为了研究刺槐林的生态适宜性,在对不同立地条件下刺槐林生长状况调查的基础上,应用Verhanlst生长预测模型和模糊最优局势决策法进行了分析,发现刺槐林的生长状况与各立地条件的土壤水分变化基本一致,不同立地条件下刺槐林生长差异显著,同时筛选出适宜于营造刺槐林的最佳立地条件类型是梁峁阴坡和阴沟坡。     

黄土丘陵沟壑区不同植物群落的土壤养分及其化学计量特征

[目的]对黄土丘陵沟壑区不同群落土壤养分及化学计量进行研究,为该区的植被恢复提供一定的理论依据。[方法]测定土壤的有机碳、全氮、全磷含量,计算C∶N,C∶P,N∶P,进行差异显著性检验。[结果]研究区土壤有机碳和全氮含量属于6级,全磷含量属于4级,均为养分含量较低的级别;0—10cm土层土壤养分含量大于10—20cm土层;不同群落之间P含量差异不显著,柠条群落的C,N含量最高,铁杆蒿群落的C,N含量最低;柠条群落C∶N与其他群落(铁杆蒿群落除外)差异不显著,C∶N保持相对稳定;铁杆蒿群落和刺槐群落的C∶P较低,土壤P的有效性较高。[结论]不同群落的生物量和盖度等特征不同,导致土壤养分有所差异;不同群落对土壤C,N,P的补充和吸收利用能力不同,导致化学计量特征有所不同。     

黄土高原刺槐叶片生态化学计量学特征

对黄土高原区域尺度特定物种叶片生态化学计量的研究,有助于解释环境因素对植物元素及其化学计量学特征的影响。对我国黄土高原中部从南到北分布的14个样点的刺槐（Robinia pseudoacacia）叶片C、N、P的含量、地理分布格局及其与土壤含量的相关关系进行了研究。叶片C、N、P含量的算数平均数分别为454.63,21.38,2.09 mg/g;叶片C/P、C/N、N/P的算数平均值分别为226.51,21.61,10.73。阴坡和阳坡的刺槐叶片三种元素含量差异性均不显著。阳坡和阴坡刺槐叶片C、N、P含量地理分布格局是基本一致的,C随着纬度升高呈现先增加再减小的趋势,N和P的含量均随纬度升高而增加,但只有阴坡刺槐叶片的C含量随着纬度的升高呈现显著的先增加再减小的趋势（0.01 < P < 0.05）,其他均未达到显著水平。刺槐叶片C含量与土壤C含量、土壤N含量之间有显著的负相关关系,而叶片N、P含量不随土壤含量而显著变化,说明刺槐叶片N、P元素含量具有保守性,受环境因素影响较小。     

黄土丘陵区刺槐、辽东栎林碳氮密度及其分配特征

选取黄土丘陵区刺槐人工林和辽东栎天然次生林2个典型森林群落为研究对象,比较分析了各组分的有机碳和全氮含量与储量及分配特征。结果表明:刺槐和辽东栎林植被层的碳含量总体上呈现沿垂直方向的递减趋势,即乔木层灌木层草本层凋落物层;不同器官部位的碳含量呈现为:叶、干枝根,草本层地上部碳含量高于地下部。氮含量变化趋势不显著。辽东栎林生态系统碳密度为165.86t/hm~2,高于刺槐林生态系统(138.93t/hm2),而两者的氮密度差异不大。两生态系统碳氮密度的各部分排序为土壤乔木层凋落物层林下植被层,土壤层(0—100cm)的碳密度占生态系统碳库总量的51.1%~53.6%,而氮密度占71.4%~84.4%,表明控制水土流失对维持研究区的生态环境及土壤固碳潜力至关重要。     

山西省油松林生态系统碳氮磷化学计量特征

为了评价山西省油松林生态系统的生态化学计量特征,以山西省油松人工幼龄林(AY)、人工中龄林(AM)、天然幼龄林(NY)和天然中龄林(NM)为研究对象,通过38块标准地实测数据,探讨了4种森林类型的化学计量特征。结果显示:1)AY,AM,NY和NM乔木叶片的C∶N∶P分别为276∶8∶1,283∶8∶1,458∶12∶1和362∶11∶1,灌木叶片的C∶N∶P分别为181∶11∶1,132∶8∶1,228∶9∶1和221∶15∶1,草本叶片的C∶N∶P分别为211∶8∶1,200∶9∶1,190∶8∶1和230∶11∶1,凋落物的C∶N∶P分别为347∶3∶1,246∶5∶1,507∶9∶1和327∶9∶1,土壤(0—100cm)的C∶N∶P分别为23∶6∶1,37∶7∶1,28∶6∶1和30∶5∶1;2)4种类型的C∶N和C∶P基本都表现为凋落物叶片土壤,凋落物和叶片的C∶N和C∶P表现为AYAM,NYNM,土壤的C∶N和C∶P则为AMAY,NMNY,而N∶P则表现为叶片凋落物土壤,在林龄上表现规律不明显,植物叶片N∶P14,存在N限制;3)4种类型植物叶片C∶P均表现为乔木叶片草本叶片灌木叶片,表明油松林生态系统中乔木叶建成效率最高,而灌木叶建成效率最低;4)4种类型土壤层随着土层厚度的增加,C∶N表现出下降规律,C∶P和N∶P规律表现不明显。研究结果表明,4种生态系统的叶片、凋落物和土壤的化学计量特征具有一致性。     

杨树刺槐混交林及纯林土壤微生物数量及活性与土壤养分转化关系的研究

测定了杨树、刺槐混交林及纯林土壤微生物数量及其生化强度的季节性动态变化。结果表明,混交后土壤微生物数量和生化强度总体比纯林提高50%～100%,夏季(林木生长旺季)最高,这说明混交后更有利于养分的有效化,可促进树木的旺盛生长。采用根箱盆栽试验法,测定了纯槐、纯杨和杨槐混植3种处理条件下微生物总碳量,探讨了N、P速效养分的根际效应。发现微生物总碳量与土壤N、P速效养分含量之间存在正相关关系;杨槐混植处理中NO3--N的根际效应最为明显,在距根0～5mm处(根际)为亏缺区。     

晋西黄土丘陵沟壑区刺槐人工林枯落物水文特性

通过对山西省方山县土桥沟流域不同密度、不同林龄刺槐人工林枯落物蓄积量及其持水性能的研究,得出了不同林分枯落物的蓄积量、持水量、吸水速率等特性参数.结果表明,各林分枯落物总蓄积量在1.89～9.30 t/hm2之间,其中9a刺槐林蓄积量＞15 a刺槐林＞20 a刺槐林.枯落物最大持水量及最大持水率均为20a＞15a＞9 a,密度为3333株/hm2时持水量最大,密度为1111株/hm2时持水量最小.枯落物未分解层和半分解层在前0.25 h吸水速率最大,在前2 h内降低幅度最大,以后逐渐减弱,浸水24 h时吸水速率趋近于零.从人工林水文生态功能的角度分析,晋西半干旱黄土丘陵沟壑区刺槐人工林的适宜密度为1667株/hm2.     

黄土高原不同林龄刺槐林土壤水分亏缺程度

通过定点监测刺槐林土壤水分含量,探究不同林龄刺槐林土壤水分分布与亏缺程度。采用空间代替时间的研究方法,选择10,15,25,40年人工刺槐林为研究对象,农地(0年)为对照,调查分析0—200 cm土层土壤水分分布情况。结果表明：各样地平均土壤含水量大小顺序为农地(18.80%)>10年刺槐林(16.43%)>15年刺槐林(15.47%)>40年刺槐林(13.87%)>25年刺槐林(13.38%);不同林龄刺槐林土壤水分均处于亏缺状态,随着林龄增加,土壤水分亏缺呈增大趋势,平均土壤水分亏缺程度为19.38%,25年刺槐林土壤水分亏缺程度最大(27.76%),40年时略有恢复(25.80%);表层土壤水分变异程度最大,变异程度随林龄增加呈增大趋势,速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层4个层次只在40年刺槐林均有出现。研究结果可为黄土高原植被生态恢复和科学经营人工林提供一定的理论基础。     

粤北石灰岩地区绿化优良树种——刺槐

刺槐属温带树种,在我国中、北部广泛种植。1991年首次在广东省大规模引植刺槐,并作为石灰岩山地的绿化优良树种。试验结果表明,刺槐在广东省连州市石灰岩地区石山中、下部生长良好,其根肥大而横向生长,结瘤固N, 适应性强,4年龄刺槐生长速度加快,6年龄树高达4～7m。石灰岩山地种植刺槐林可防止水土流失,高温干旱季节可提高土壤蓄水能力,降低地温和空气温度,增加空气湿度。     

晋西黄土残塬沟壑区刺槐人工林土壤水分植被承载力研究

为明确在干旱缺水地区,植被对深层土壤水分的过度消耗以及水资源的承载能力,在晋西黄土残塬沟壑区选取林分密度1 300株/hm~2的刺槐人工林为研究对象,以裸地为对照,利用Enviro-SMART土壤水分监测系统(FDR)和热扩散探针(TDP)技术对当地刺槐人工林地0—150 cm范围内各土层体积含水量与树干液流量进行长期连续定位观测,采用土壤有效水与单株刺槐耗水量的比值来衡量研究区刺槐人工林土壤水分植被承载力。结果表明:(1)月降水量和月土壤储水量是决定刺槐人工林土壤水分植被承载力的主要环境因子,且二者与土壤水分植被承载力之间均呈现显著的正比例关系(P0.05)。(2)根据构建的刺槐人工林土壤水分植被承载力模型,计算出当地林龄为19年的刺槐人工林0—150 cm土层深度的土壤水分植被承载力为1 224株/hm~2,稍小于研究区实际林分密度(1 300株/hm~2),为保证当地刺槐人工林分耗水深度控制在0—150 cm土层范围内,同时也为促进当地林分生产力处于最优水平,建议在今后的营林造林过程中将刺槐人工林密度控制在当地土壤水分植被承载力范围之内,在减少林地深层水分消耗、调整林地土壤水资源平衡的同时,促进当地林业产业的合理发展。     

晋西黄土区不同密度刺槐林地土壤水分补偿特征

为研究晋西黄土区不同密度刺槐人工林对土壤水分的影响,分别选取2 400株/hm2与1 300株/hm2刺槐人工林代表研究区高、低密度刺槐林分,以裸地为对照,分别利用Enviro-SMART土壤水分定位监测系统和翻斗式自记雨量计对0—150cm深度范围内各土层体积含水量与林外降雨进行定位观测。结果表明:(1)从不同降水年份来看,在干旱年和平水年,低密度刺槐生长季平均土壤储水量高于高密度刺槐,在研究年份中,低密度刺槐多年平均土壤储水量比高密度刺槐多年平均土壤储水量高6.80 mm。(2)在土壤剖面垂直方向,干旱年、平水年高密度刺槐对0—30cm土层土壤水分的消耗高于低密度刺槐,丰水年0—30cm土层土壤水分消耗各刺槐林间差异不显著(P0.05)。(3)综合分析降雨入渗深度、入渗量及雨季土壤水分补偿度等指标,研究区天然降雨可对低密度刺槐林分生长所消耗的土壤水分进行有效补充,不会出现人们所担心的黄土高原在植被恢复过程中会造成水分的不足而导致新的生态退化。但考虑到高密度刺槐林对土壤水分的消耗,建议在研究区进行刺槐林植被建设过程中多考虑采用低密度刺槐林的配置方式。     

黄河三角洲盐碱地人工刺槐混交林细根分布研究

为研究黄河三角洲盐碱地人工刺槐混交林及纯林细根空间分布格局,选取绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、刺槐纯林,采用土柱法取样,从细根生物量密度、表面积密度、体积密度、根长密度等方面研究盐碱地中不同林分中树木细根的垂直分布情况,从细根生物量分析不同林木细根垂直分布情况,研究不同人工林细根分布差异及土壤影响因子。结果表明:绒毛白蜡刺槐混交林在细根的生物量、表面积、体积、根长等方面都显著高于臭椿刺槐混交林和刺槐纯林;绒毛白蜡刺槐混交林95.77%细根生物量分布在0~60 cm土层,臭椿刺槐混交林85.37%细根生物量分布在0~40 cm土层,而刺槐纯林的细根在土壤中分布则比较均匀,0~40 cm土层细根占生物量总量的66.38%。绒毛白蜡细根生物量最高,显著高于其他林木。绒毛白蜡刺槐混交林细根表面积密度、体积密度、根长密度显著高于刺槐纯林;臭椿刺槐混交林高于刺槐纯林,差异不显著。绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林细根总根尖数分别是刺槐纯林的2.34倍、1.23倍,总分叉数分别为刺槐纯林的6.15倍、1.66倍。绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、刺槐纯林树木细根生物量与土壤有效磷、速效钾含量呈显著正相关关系;绒毛白蜡刺槐混交林细根生物量碱解氮、有机质含量呈极显著正相关关系。适当的混交模式在一定程度上提高了人工林细根生物量,增强植物吸收土壤营养物质的能力,混交使人工林在盐碱立地条件下适应能力提高。     

黄土高原不同纬度下刺槐林土壤生态化学计量学特征研究

为了阐明黄土高原不同纬度地区刺槐林土壤的生态化学计量学特征,对黄土高原由南向北13个县区刺槐林下的土壤碳、氮、磷化学计量学特征进行了测定与分析.结果表明:(1)阳坡0 ～ 10 cm土壤C∶N比、C∶P比、N∶P比的变化范围分别为9.48～15.33、8.93～ 59.79、0.77～5.11,10 ～ 20 cm土壤分别为9.13 ～13.57、7.85～ 37.69、0.44 ～ 3.19;阴坡0～ 10 cm土壤C∶N比、C∶P比、N∶P比分别为8.58 ～13.75、9.46 ～ 47.71、0.76～ 3.63,10～20 cm土壤分别为7.60～13.41、5.99 ～31.28、0.54～2.65.(2)土壤全氮的空间分布与有机碳具有一致性,均随纬度的升高呈指数减小的趋势,表层大于表下层,且随着纬度的升高该差异逐渐减小;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,研究区内土壤全磷含量随纬度的升高呈先增加后减小的趋势.(3)土壤C∶N比随纬度的升高无明显的变化趋势,而C∶P比和N∶P比随纬度的升高显著减小;土壤C∶N∶P比均随着土层增加而减小,但差异不显著.     

黄土残塬沟壑区不同林龄与坡向人工刺槐林生态系统服务协同关系

[目的] 通过权衡关系的研究探索不同林龄与坡向人工刺槐林多项生态系统服务间的差异及动态变化关系,为黄土残塬沟壑区人工刺槐林的经营管理提供理论依据。[方法] 按照不同林龄阶段和坡向共设置36个样地,对所选林分的涵养水源、土壤碳储量、土壤氮储量、年均生产力、生物多样性5个方面的生态系统服务进行测算,利用均方根偏差（RMSD）对该区人工刺槐林生态系统服务的权衡与协同关系进行研究,对生态系统服务与林分因子进行冗余分析。[结果] ①不同林龄、坡向人工刺槐林的生态系统服务差异显著（p<0.05）;随林龄增加,涵养水源量和年均生产力从幼龄林到中龄林增加达到最大值,随后逐渐减小;而生物多样性则呈先增后减趋势,在成熟林时期最高;土壤碳、氮储量随林龄增加呈逐渐增加趋势;阴坡的各生态系统服务价值均高于阳坡。②林龄是引起生态系统服务权衡关系变化的主导因子（p<0.05）,坡向对生态系统服务权衡关系的影响不显著（p > 0.05）,土壤碳固存与土壤氮固存呈协同关系,涵养水源与其他生态系统服务的权衡关系相比程度较高。③人工刺槐林5项生态系统服务与盖度、郁闭度、凋落物厚度呈现不同程度的正相关,与坡度呈现不同程度的负相关。[结论] 人工刺槐林生态系统服务在中龄林和过熟林时期权衡度高,不利于整体生态系统服务效益的发挥。应在中龄林时期引入耐旱灌木或乡土草本,在过熟林经营过程中,在满足涵养水源的前提下,合理控制林分密度,促进其他生态系统服务的作用,提高整体效益。     

黄土丘陵区刺槐对不同立地环境的适应机制

[目的]分析刺槐在黄土丘陵区不同立地条件下的适应机制及适应成本,为该区的植被恢复提供理论依据。[方法]采用野外调查方法,对黄土高原丘陵区不同坡向和坡位的刺槐群落功能性状、生长状况差异进行研究,分析影响刺槐生长的主要因素。[结果]①阳坡刺槐的叶氮含量、叶磷含量、叶有机碳含量、根磷含量、根有机碳含量、根组织密度均大于阴坡;根氮含量、叶厚度、叶组织密度、比叶面积、比根长均小于阴坡。随坡位上升,叶氮含量、叶磷含量、叶有机碳含量、根磷含量、根氮含量、比叶面积、叶厚度均呈减小趋势;根有机碳含量和叶组织密度呈增大趋势。②刺槐功能性状与环境因子间响应关系显著;性状间的协变和权衡关系在同一器官和不同器官间均存在。③刺槐的株高、胸径、地径、冠幅均表现为阳坡大于阴坡,且随坡位升高而显著减小;其生长状况与功能性状间关系显著。[结论]刺槐在阳坡和下坡位适应成本较低,能够发挥相对大的生态效益。