乌鲁木齐河流域天山云杉林空间分布格局分析——基于GIS技术的应用

以天山中部乌鲁木齐河流域为研究区,基于研究区DEN数据、二类森林资源调查数据及Landsat数据,运用3S(GIS、RS、GPS)技术,采用分布频率指数、生境综合指数定量分析流域尺度1989 ～2013年云杉林与地形因子(坡度、坡向、海拔)的关系,结果表明:1)云杉林分布面积大小与海拔服从韦伯函数分布,83％的云杉林分布在海拔2000 ～ 2600m,海拔2200～2400m是其最宜分布区;2)云杉林在坡向上的分布受生境综合指数制约,在生境综合指数最优(0.7 ～0.8)的阴坡分布58.93％的云杉林,在西北坡和东北坡分布30.25％云杉林,在生境综合指数最低(0.3 ～0.4)的阳坡则无云杉林分布;3)使用高斯函数可定量刻画云杉林在不同坡度上的分布状况,83％的云杉分布在坡度16°～45°之间,陡坡(26°～ 35°)云杉分布频率最大,达35％;4)云杉林海拔分布下限为1770m.上述研究明确并量化了天山云杉林分布规律及其与环境因子间的关系,为研究区森林调整与经营提供理论依据.     

宁夏罗山不同林分凋落物微生物群落特征

宁夏罗山国家级自然保护区是宁夏重要的天然林区，研究罗山生态系统变化对进一步加强生态保护意义重大。凋落物是连接森林生态系统土壤和植被生态过程的关键纽带。文中以宁夏罗山具有代表性的天然油松林(Pinus tabulaeformis forest)、青海云杉林(Picea crassifolia forest)和油松-山杨针阔混交林(mixed forest of Pinus tabulaeformis and Populus davidaiana)凋落物为研究对象，通过分析不同林分凋落物化学组成、凋落物微生物群落结构及多样性，揭示宁夏罗山不同林分凋落物化学组成差异和微生物群落特征。研究结果表明：罗山三种典型林分凋落物的各化学组分中都是OC含量最高，各林分凋落物OC含量排序为青海云杉林>针阔混交林>油松林。针阔混交林凋落物化学组分中TN含量最高，且差异显著。青海云杉林凋落物化学组分的C/N最高，且差异显著。不同林分凋落物微生物群落结构差异显著，青海云杉林凋落物微生物生态网络较复杂，微生物群落之间联系更紧密。综合分析表明，影响凋落物微生物群落组成和多样性的因素中，OC和TK分别是影...     

青海云杉群落空间结构特征研究

根据祁连山林区青海云杉群落16块样地256个样方的调查结果,对青海云杉群落的垂直结构、种群空间分布格局进行了研究。结果表明:青海云杉群落垂直结构分化明显,一般分为乔木层,灌木层,草本层和苔藓层4层;乔木层和青海云杉种群呈聚集分布格局,乔木种群聚集强度大小依次为:青海云杉混交林>青海云杉群落>灌木-青海云杉林>马先蒿-青海云杉林>苔藓-青海云杉林>草类-青海云杉林。不同林型的垂直结构、空间分布格局都存在一定的差异,草类-青海云杉林中乔木种群呈随机分布,其它林型和青海云杉群落中乔木种群均为聚集分布。苔藓-青海云杉林、草类-青海云杉林、灌木-青海云杉林中青海云杉种群都有随海拔升高由均匀分布向聚集分布逼近的特点。苔藓-青海云杉林是该群落中最稳定的林型,青海云杉种群对维持群落稳定起决定性作用。     

东祁连山河谷高寒草地植被群落特征及其与土壤性状的关系

为探究东祁连山河谷高寒草地植被群落特征与土壤性状的关系,根据研究区河谷地形地貌及河谷高寒草地分布特征,选取了分布在河谷山地阳坡上部和下部、河谷山地阴坡上部和下部及河谷水平阶地的5类不同植被类型的高寒草地为研究对象。研究草地植被群落和土壤性状特征及相关关系。结果表明:河谷中不同坡向、坡位高寒草地植被群落优势种不同,河谷阳坡高寒草地以嵩草属植物为主,阴坡以蓼属植物为主;阴坡植被总盖度高,阳坡低;河谷阴坡下部草层高度最高,而水平阶地最小;植被群落总科数、总属数和总种数均表现为坡下部高于上部,阴坡高于阳坡;地上生物量依次为:阴坡下部>阳坡上部>阴坡上部>阳坡下部>水平阶地;0~60 cm土层地下生物量依次为:阴坡下部>阳坡下部>阴坡上部>水平阶地>阳坡上部。不同高寒草地土壤性状之间有显著差异(P<0.05)。相关分析表明,土壤含水量、容重、孔隙度和全氮等指标与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度有显著的相关关系。可见,研究区河谷高寒草地植被与土壤之间的影响主要表现为土壤含水量、容重、孔隙度和全氮与植被总盖度、地上生物量、总科数、草地平均高度间的相互作用。     

天山北坡中段雪岭云杉径向生长对气候变化的响应

分析树木径向生长对气候变化的响应，有利于准确预测未来森林的动态变化。天山北坡中山带广泛分布着以雪岭云杉（Picea schrenkiana）为单优树种的温带针叶林，本研究采集该处高海拔雪岭云杉树芯样本，用树木年轮学方法探究雪岭云杉径向生长对气候因子及干旱事件的响应特征。结果表明：（1）1960—2020年，雪岭云杉树轮宽度指数呈极显著上升趋势，未出现生长衰退现象，表明近期雪岭云杉生长状况良好。（2）雪岭云杉树轮宽度主要与当年6—8月气温，4月降水及除当年7月外的各月scPDSI显著正相关；滑动相关显示，雪岭云杉树轮宽度与气候因子的关系不稳定，1991年后，云杉对气候因子的正响应进一步加强。（3）雪岭云杉径向生长变化百分率在1879—1880年低于-25%，表明其在1879—1885年发生了生长衰退；随干旱频率和强度的增加，雪岭云杉应对干旱事件的抵抗力和恢复力下降，当云杉长时间处于水分较充足的环境而遭受突发干旱事件时，会导致其抵抗力严重下降，易发生生长衰退。综上所述，在气候变化背景下，升温在近期仍有利于该区域高海拔雪岭云杉径向生长，但升温过程中伴随着干旱频率和强度的增加，将使雪岭云杉的抵...     

祁连山排露沟流域青海云杉林土壤养分和pH变化特征

祁连山北坡中山带森林灰褐土是生长青海云杉的集中地带。选择排露沟流域海拔2 900～3 300 m的青海云杉林为研究对象,每隔100 m海拔梯度设置3个调查样地,研究青海结果表明：① 在海拔梯度上,0~40 cm土层土壤有机质、全氮及全磷平均含量高海拔处高于低海拔,而且高海拔与低海拔差异显著（P<0.05）;土壤全钾和速效钾含量则是高海拔低于低海拔,差异亦显著（P<0.05）;速效磷含量随海拔升高没有明显的变化规律,而且海拔间差异不显著（P<0.05）;土壤pH随海拔的升高不断减小,但是海拔间的差异不显著（P＞0.05）。 ② 在不同土层深度,0~10 cm土层土壤有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾平均含量均大于10~20 cm和20~40 cm土层,而且0~10 cm土层含量显著大于20~40 cm土层（P<0.05）;土壤pH和全钾含量则随土层深度增加,pH在0~10 cm土层与20~40 cm差异显著（P<0.05）,但全钾含量在不同土层差异均不显著（P＞0.05）。 ③ 在碳、氮、磷、钾营养元素循环中,土壤pH和土壤有机质是影响青海云杉群落养分供应的首要限制因子。     

天山不同海拔雪岭云杉生长季水分来源

森林生态系统在全球陆地水循环过程中扮演重要的角色，在保护水资源方面有关键作用。雪岭云杉(Picea schrenkiana)是我国天山森林生态系统的建群种，雪岭云杉的水分来源研究有助于理解植物对干旱区山地环境的适应。采用氧稳定同位素和IsoSource混合模型估算2200 m、1800 m和1450 m 3个海拔雪岭云杉生长季(4—9月)的水分来源并分析其动态变化。结果表明：(1)3个海拔土壤水的¹⁸O在4月贫化，5—9月富集，1450 m海拔茎秆水δ¹⁸O值在月份之间变化幅度最大，6—9月3个海拔雪岭云杉茎秆水¹⁸O逐渐富集；(2)整个生长季0～0.2 m土壤水为3个海拔雪岭云杉贡献一半以上的水源，表层土壤水平均贡献率从高海拔到低海拔依次为61.37%、51.35%和58.42%，在5—6月雪岭云杉倾向平均利用各层土壤水，雪岭云杉生长季的水分吸收层没有明显地转移。雪岭云杉主要吸收0～0.2 m土壤水，在发生降雨时可以快速吸收水分，改善水文状况，减小极端降雨的危害，因此，加强雪岭云杉林的保护与抚育管理，可以有效提高了森林...     

西天山雪岭云杉林分密度对森林生物量分配格局和异速生长的影响

雪岭云杉林是新疆天山北坡山地森林中广泛分布的优势种,探讨林分密度对天山雪岭云杉林器官生物量分配格局和树高-胸径异速生长的影响,对于阐明雪岭云杉林生物量在不同环境中的适应具有重要意义.通过分析在不同林分密度(≤300株·hm-2、300～450株·hm-2、450～600株·hm-2、>600株·hm-2)下雪岭云杉林(...     

黄土高原西部人工灌木林土壤水分分布规律

利用便携式中子水分测定仪,对黄土高原西部丘陵区不同立地条件、不同灌木类型覆盖下土壤水分含量进行观测研究,同时对人工灌木林土壤水分分布规律进行了初步的探讨。结果表明：阴坡土壤水分储量最高,其次为半阴坡和半阳坡,阳坡最低,坡向因子与土壤水分储量呈显著正相关,坡位因子与土壤水分储量相关性不显著。柠条(Caragana korshinskii)、半日花(Helianthemum songaricum)耗水量较大,沙木蓼(Atraphaxis bracteata）、梭梭(Haloxylon ammodendron)等耗水量居中,荒漠锦鸡儿(Caragana roborovskyi)、甘蒙锦鸡儿(Caragana opulens)、枸杞(Lycium chinense)耗水量较低,在植被恢复过程中,应根据物种抗旱性的不同在不同坡向进行合理的配置。从单株植物对土壤水分水平分布的影响看,随着离树干距离的加大,土壤水分含量越高,但在不同的土层深度土壤水分水平分布特征有差异。     

沙地樟子松人工林叶凋落物的分解与养分释放

凋落物的分解和养分释放是森林生态系统养分循环的关键过程，但樟子松人工固沙林叶凋落物的分解和养分释放机理仍不清楚。文中以辽宁省章古台地区的樟子松叶凋落物为研究对象，选择标准地收集叶凋落物，采用原位分解法研究樟子松叶凋落物的分解和养分释放。结果表明：樟子松叶凋落物的年失重率为27.48%,分解常数为0.209,凋落物分解50%的时间为3.32年，分解95%的时间为14.33年。在一年分解过程中，凋落物碳(C)、纤维素和木质素含量减少，氮(N)、磷(P)含量增加；分解前60d,失重率主要受纤维素、木质素含量调控，随后主要受C含量、C/N和C/P调控。经过360d的分解，养分释放率表现为C>纤维素>木质素，N、P表现为净累积。分解过程中C释放主要受失重率、剩余凋落物P含量、纤维素和木质素含量的调控；N累积主要受剩余凋落物C含量、初期基质N含量和P素累积的调控；P累积主要受初期基质N、P含量的调控。建议在沙地樟子松人工林抚育管理时，适当添加N、P肥，促进沙地樟子松生态系统的养分循环。     

裸露与沙埋对极端干旱区凋落物分解和养分释放的影响

为了评估沙漠公路防护林林带裸露与沙埋处理下的凋落物分解和养分动态特征,以梭梭（Haloxylon ammodendron）和乔木状沙拐枣（Calligonum arborescens）同化枝、多枝柽柳（Tamarix ramosissima）叶凋落物为研究对象,用凋落物分解袋法进行分解试验。结果表明：（1）3种凋落物的质量损失在2种处理下均存在显著差异,沙埋处理下凋落物质量损失大于裸露处理,至分解试验结束,裸露处理下梭梭、乔木状沙拐枣和多枝柽柳的失重率分别为7%、6.8%、18.1%;沙埋处理下梭梭、乔木状沙拐枣和多枝柽柳的失重率分别为23.7%、9.7%、21.9%;(2)分解过程中,2种处理下凋落物C、N、P含量变化不太一致,梭梭与乔木状沙拐枣同化枝的N与P含量均呈净富集状态,而C含量则呈现净释放状态;多枝柽柳叶的N和P含量分别呈净富集、净释放状态,C含量为富集-释放状态;（3）分解速率k值与相关因素分析表明,凋落物初始N、P、C:N与C:P含量对分解速率影响显著（P<0.01）。这些结果说明,在极端干旱区,沙埋对凋落物的分解过程有显著的积极影响。     

地形因子对老哈河流域土壤有机碳的影响

研究流域尺度土壤有机碳与地形因子关系,对准确估计大尺度土壤有机碳变化具有重要意义。文中选取老哈河流域支流-黄花甸子流域为试验区,通过现场采样采集148个土壤剖面,2220个土壤样品(0-100cm),运用地统计学和GIS技术相结合的方法,研究土壤有机碳的空间分布特征与地形因子的关系。结果显示:研究区土壤有机碳与高程(440～906m)呈线性关系;与坡度呈单峰型曲线关系;土壤有机碳总体呈现半阴坡半阳坡阴坡阳坡。主成分分析表明,海拔梯度变化是影响土壤有机碳的主导因素(p0.05),其次是坡度(p0.05),最后是坡向(p0.05)。     

陕北黄土丘陵区不同立地条件下刺槐群落的土壤质量评价

以陕北黄土丘陵区纸坊沟流域不同立地条件下的刺槐林为对象,采用综合评价法对其土壤质量进行评价。结果表明:24 a刺槐林的土壤含水量、酶活性大于14 a刺槐林;14 a刺槐林的土壤有机质、全氮、速效养分含量大于24 a刺槐林。阴坡刺槐林的土壤含水量、有机质、全氮、酶活性大于阳坡,但阳坡刺槐林的速效养分含量大于阴坡。随土层深度增加,刺槐林土壤含水量、全氮、速效养分以及酶活性降低,土壤p H升高。土壤质量综合指数为:24 a阴坡24 a阳坡14 a阳坡14 a阴坡,表明林龄越大,土壤质量越好。选择土壤生态环境较好的立地营造植被,更有利于生态恢复。     

基于DEM的土地利用与地形因子关系研究——以商州区张地沟小流域为例

依据遥感影像和DEM数据,通过引入地形分布指数和土地利用程度综合指数,进行Kendall双参数相关性分析,研究张地沟小流域不同地形因子条件下土地利用的分布特征,以揭示流域内土地利用与地形因子的相互关系。结果表明:张地沟小流域土地利用基本符合自然规律;人类活动主要集中在海拔较低的缓地和斜坡地,坡向多为阴坡和半阳坡;高程、坡度和坡向对草地、林地和建设用地的分布影响较为显著,农地和果园的分布受地形因子影响不显著。针对目前土地利用现状,丹江上游低山丘陵区土地利用结构优化建议为:虽然地形较平坦,但海拔高水热条件较差的山顶区应退耕还林或还草以减少水土流失;整治坡耕地,护沟保地;依据坡向光照条件,调整作物布局。     

模拟氮沉降对天山云杉凋落叶分解及其养分释放的影响

采用野外模拟试验,通过设计4种氮处理〔CK(对照,不施氮)、LN(低氮,5 kg·hm~(-2)·a~(-1))、MN(中氮,10kg·hm~(-2)·a~(-1))、HN(高氮,15 kg·hm~(-2)·a~(-1))〕,研究了氮沉降对天山云杉凋落叶分解及养分释放的影响。结果表明:1分解24个月后CK凋落叶干重残留率分别是LN、MN和HN的1.04倍、1.16倍和1.23倍,且4种处理间差异显著(P0.05)。CK条件下凋落叶分解50%为4.58 a,分别比LN、MN和HN多0.46 a、0.75 a和1.35 a;相应地分解95%需要的时间分别多2.01 a、3.24 a和5.87 a,说明施氮对天山云杉凋落叶的分解起到了促进作用,且促进作用随着氮沉降量的增加而加大。2从凋落叶月分解速率看,表现为HNMNLNCK,且随着分解时间的延长,4种处理间的差异逐渐缩小。3氮沉降促进了天山云杉凋落叶中木质素和纤维素的分解,同时促进了C元素的释放,增加了N元素的累积,降低了C/N值。     

干旱生境下3种植物叶凋落物分解动态特征

以塔里木盆地胡杨、多枝柽柳、胀果甘草为研究对象,应用凋落袋法,研究叶凋落物分解动态,揭示3种植物叶凋落物在干旱生境下分解动态特征,结果表明:①经过810d分解,胡杨、胀果甘草叶凋落物质量残留率分别为48.93%、38.07%,经630d分解多枝柽柳叶凋落物质量残留率为69.55%,分解时间对胡杨、胀果干草、多枝柽柳叶凋落物残留率均有极显著影响,处理(林窗、林下)对胡杨、胀果干草叶凋落物残留率有显著影响、极显著影响。②处理对3种植物叶凋落物分解系数有显著影响(P<0.05),且分解系数(k)表现为k林窗>k林下,k胀果甘草>k胡杨>k多枝柽柳,经810d分解胡杨、胀果甘草叶凋落物t0.95分别为9.159.48a、6.757.03a,经630d分解多枝柽柳叶凋落物t0.95为13.8215.05a。③受植物种类的影响,分解时间、处理对C、N、P元素释放进程影响不同。3种植物C元素都表现出释放-富积-释放的变化过程,多枝柽柳、胀果甘草叶凋落物N元素在观测期内表现出释放-富积的过程,而胡杨林下则表现出富积-释放-富积的规律,观测期内P元素释放过程与N元素表现出相似的变化规律。④叶凋落物分解系数k值与分解时间、残留量、全氮、全磷、木质素、木质素比氮呈极显著相关(P<0.01),土壤湿度、全碳、C/N均与k林窗、k林下存在极显著差异。干旱区微生境(林下、林窗)的变化对叶凋落物分解有显著影响,凋落物质量与土壤湿度对凋落物分解起主导作用。     

晋西黄土区林草复合系统刺槐根系分布特征

为了研究晋西黄土区林草复合系统树木根系分布特征,采用钻土芯法对刺槐×天然草复合系统0-100 cm土层中刺槐根系生物量、根长和根表面积进行了测定和分析。研究结果表明:同一坡向上刺槐根系生物量、根长和根表面积分布具有相似的特征,在垂直方向上,根系生物量、根长和根表面积均随土层深度的增加呈指数减少,且集中在0～60 cm的土层中;在水平方向上,离树行越近,刺槐根系生物量、根长和根表面积均越大。不同坡向刺槐根系差异显著,相同径级、相同位置阳坡刺槐根系生物量、根长和根表面积均小于阴坡,但根系消弱系数表明阳坡刺槐细根深层土壤生物量分布比例较阴坡多。     

玛纳斯河流域绿洲土壤养分空间变异特征与格局

运用经典统计学及地统计学的半变异函数定量研究了玛纳斯河流域绿洲表层土壤(0～10cm)中有机质、全氮、全钾和全磷4种养分含量的空间变异特征。结果表明:4种养分含量数据均服从正态分布,有机质、全氮和全磷的理论模型属于指数模型,全钾的则符合球状模型。全氮和全钾的空间自相关范围为24.18km和35.78km,空间结构上具有中等空间相关性,随机性因素引起的全氮和全钾的变异分别占48.93%和48.23%,是结构性因素(气候、母质、地形、土壤类型等)和随机因素(施肥、耕作措施、种植制度等)共同作用的结果;有机质和全磷的空间自相关范围为79.10km和82.63km,空间结构上具有强相关性,块金值与基台值之比分别为25.06%和20.00%,其空间变异主要由结构性因素引起的。在地理信息系统(GIS)支持下,通过Kriging插值研究了玛纳斯河流域绿洲土壤养分的空间水平分布规律并对土壤养分要素含量等级进行了评价。有机质、全氮和全钾具有南北部高,中间低,由南北向中心递减的趋势;有机质、全氮、全钾含量为较丰富以上等级面积分别占研究区的0%、97.91%、99.69%;全磷含量从中心往南递增,北部分布较均匀;全磷含量为较丰富以上等级的面积占研究区的10.62%。     

水蚀风蚀区六道沟流域不同土地利用方式下养分特征

利用经典统计与地统计学相结合的方法,以六道沟流域农用地、林地和草地三种土地类型为研究对象,测定各不同利用方式下土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、C/N值八种养分指标。结果表明,土壤有机质、全氮含量表现为农用地>林地>草地,全磷含量表现为农用地>草地>林地,土壤全钾含量表现为草地>林地>农用地,速效氮含量表现为农用地>草地>林地,速效磷表现为农用地>林地>草地,速效钾表现为林地>农用地>草地;土壤C/N值表现为林地>草地>农用地;有机质含量与全氮含量呈线性关系,且均达极显著水平(P<0.01)。结果说明不同土地利用方式对土壤养分含量有重要影响。     

兴安落叶松林型对土壤氮素含量的影响

为了揭示大兴安岭地区土壤氮素含量的变化规律,探讨草类-兴安落叶松林、杜鹃-兴安落叶松林、溪旁-兴安落叶松林、真藓-兴安落叶松林、柴桦-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林、赤杨-兴安落叶松林等7种林型对土壤氮素含量的影响,文中采用野外取样结合室内分析土壤全氮及碱解氮含量。结果表明:1)不同的森林类型中土壤的全氮及碱解氮含量具有明显差别,全氮含量以真藓-兴安落叶松林最大,其值为15.76g/kg,溪旁-兴安落叶松林最小,其值为6.83g/kg;碱解氮含量以赤杨-兴安落叶松林最大,其值为916.28mg/kg,杜鹃-兴安落叶松林最小,其值为475.27mg/kg。2)不同森林类型腐殖质层全氮含量与淀积层的比值也存在较大差异,以草类-兴安落叶松林最大,比值为4.49;真藓-兴安落叶松林最小,比值为1.08;其他类型的比值在1.14-4.45之间,兴安落叶松林土壤氮素含量随土壤深度增加而减少,且主要分布在腐殖质层中。3)生长在阴坡的真藓-兴安落叶松林等林型利于全氮的积累,而腐殖质层全氮含量与淀积层的比值较小,生长在阳坡的赤杨等林型利于全氮的分解,腐殖质层全氮含量与淀积层的差异较大。保护兴安落叶松赖以生存的冻土环境,对维持目前土壤氮素水平具有重要意义。