树干径向变化对茎液流以及气象因子的响应

应用改进的SF-L型热扩散式树液流测定装置和DC型植物生长测量仪,结合北京2007年6-10月的气象数据,探讨了北京山区油松、侧柏树干茎周长动态因素与液流速率和气象因子之间的相关关系,并运用树木径向变化周期分段法将树木径向生长量从径向变化过程中分离开,结果表明:(1)油松、侧柏茎周长变化与液流速率的关系显著(P<0.01),油松为正相关,侧柏为负相关.(2)空气水汽压亏缺、日温差、空气湿度和日照时数与油松、侧柏茎周长变化关系显著,但在回归拟合过程中侧柏的解释因子只有空气水汽压亏缺和日平均风速,且解释程度比较低(0.356).(3)油松、侧柏茎周长生长量的拟合水平较高,且影响气象因子相同,侧柏的液流速率也成为解释因子之一.水汽压亏缺、空气温湿度、日照时数、土壤水势和风速对树木的生长起到决定性的作用.     

沙地杨树人工林树干液流特征

 采用热扩散技术,对沙地杨树人工林107欧美杨树干液流密度动态特征进行研究,并对其周围环境因子中光合有效辐射、空气温度、空气相对湿度、风速、土壤温度和土壤含水量进行同步观测。结果表明:杨树树干南北方位测得的液流密度具有显著差异,并且具有显著相关关系;不同生长时期杨树液流速率差异显著,5—8月逐渐升高;不同个体间液流速率差异显著,冠幅是影响个体间差异的主要形态特征;杨树树干液流每天达到的峰值与光合有效辐射和水蒸气压亏缺达到的峰值存在一定的时滞,二者与液流的时滞分别提早30～60min和落后120～150min。5—7月影响树干液流密度日变化的主导因子是光合有效辐射,8月则是由光合有效辐射和水蒸气压亏缺共同决定。     

环境因子对沙地人工杨树林树干液流的驱动影响

以唐山市滦南县林场107速生杨（Populus×euramericana cv.‘74/76’）为研究对象,使用滴灌法将土壤体积含水量分别设置为15%～20%、10%～15%和5%～10%,利用热扩散式探针法（TDP）测定杨树边材液流速率,同时监测太阳辐射、气温、大气湿度、大气压、风速等气象因子,探寻不同环境条件下107杨树树干日间和夜间的液流变化规律,分析不同环境下林木对水分的利用,为速生丰产林制定合理的水分灌溉策略提供指导。结果表明,晴天树干液流较阴雨天启动时间早、峰值高、持续时间长、夜间波动大;土壤缺水条件下,树干液流启动时间晚、峰值低、持续时间短,夜间液流变化平缓且增高;树干液流与气象因子存在“时滞效应”,树干液流滞后于太阳辐射40min,而提前于气温、相对湿度、VPD（水汽压亏缺）60min;树干液流与VPD呈现“迟滞回环”关系,时滞错位后气象因子对树干液流均具有显著驱动作用,日间树干液流与气温相关性最大,驱动力较强,而夜间与VPD相关性最大,驱动力较强;经过时滞错位后树干液流与气象因子拟合效果优于时滞错位前。可见,环境因子对树干液流具有明显的驱动作用,树干液流可以较好地反映沙地土壤的水分情况和林木的水分消耗特征。     

树干茎流研究方法及其述评

树干茎流研究是国内外森林水文学研究中的重要内容,对国内外树干茎流的研究方法及研究成果进行综述,并将树干茎流研究方法分为野外实测法和数学模型估测法,分别进行了系统分类和简要述评。树干茎流的野外实测法有观测标准株的选取与树干茎流水的收集两个关键技术环节。树干茎流的数学模型分为3种类型,即经验模型、概念模型、理论模型。经验模型反映的是树干茎流量(或茎流流率)与降雨量的定量关系,概念模型描述的是茎流量与降雨特征及林分特征因子的数量关系,理论模型刻画了树干茎流形成的机理和动态变化过程(树干茎流随降雨的时空变化规律),分别给出了各类模型主要的数学表达式,并分析了各类模型主要的优点和缺点。     

青海云杉树干液流研究

采用基于热扩散原理的树干茎流测量系统,于2008年8月监测了黄土高寒区青海云杉树干液流的动态变化,同时用自动气象站记录当地的太阳辐射、气温、空气相对湿度、风速等气象因子,探讨气象因子对树干液流的影响。结果表明:青海云杉树干液流日变化为多峰型,昼夜变化显著且夜间液流量小,晴天变化幅度大且相对稳定,阴雨天变化幅度小但波动剧烈;青海云杉树干液流主要集中在8:30~20:30,占全天液流总量的95%以上;茎流变化趋势与环境因子变化密切相关,相关性分析表明,影响茎流变化的主要环境因子依次为空气相对湿度、空气温度、太阳辐射和风速。     

油松树干液流进程与太阳辐射的关系

 为了系统研究太阳辐射与边材液流时间进程间的关系,利用热扩散式边材液流测定系统和自动气象站对京西山区油松边材液流速率和太阳辐射强度进行一年的同步监测。结果表明,晴天条件下,不同季节太阳辐射和油松边材液流时间特征的变化呈现很大差异:液流的启动时间、停止时间以及液流高峰出现时间,一般滞后于太阳辐射03 h,春季滞后的时间相对更长,多在3.5h以上;液流持续时间在不同季节差异明显,没有表现出良好的规律性。夏季太阳辐射和油松树干液流的上升持续时间、上升速率、到达峰值时刻和下降持续时间等时间进程特征量之间表现出较好的定量相关性,而春秋季只有极个别特征量表现为相关性显著。液流速率的季节模型说明,利用太阳辐射强度模拟油松的季节耗水模型（尤其是秋季）更具实用性,但还有待于优化。     

原始红松林穿透雨和树干茎流养分特征研究

对小兴安岭原始红松林穿透雨和树干茎流中的K,Ca,Mg,Mn,Fe共5种养分元素进行了测定,结合水量分配比例,计算了各元素在森林中的净输入量。结果表明:⑴原始红松林穿透雨和树干茎流中,除Fe元素外,所有浓度值均有树干茎流>穿透雨>大气降雨;从各元素平均浓度来看,Ca元素最高,Fe元素最低,其排序为:Ca>K>Mg>Mn>Fe。⑵大气降雨年平均浓度中,K元素变动系数最大,为1.514,Ca元素最小,为0.827;原始红松林穿透雨、树干茎流年平均浓度中变动系数最大的元素分别为Mn,Mg(或Fe);变动系数最小的元素分别为Ca,Mn;各元素年平均浓度的变异系数均为大气降雨>穿透雨>树干茎流。⑶原始红松林各元素净输入量排序为:K>Ca>Mg>Mn>Fe,且Fe元素的净输入量为负值。     

用平均木法测定杉木林树干茎流的初步尝试

在广西田林老山林区同一杉木成熟林样地(800m~2)内,选用1株平均木和14株加权平均木的方法,分别对树干茎流进行了比较测定研究。结果表明:(1)用1株平均木测定法,具有简便易行、节省人力、财力的特点;与14株加权平均木测定法相比较,平均测定精度达到98.2％。(2)杉木成熟林开始产生树干茎流的时间比降雨开始的时间推迟8～50min,树干茎流终止的时间比降雨终止的时间延续47～140mim;一次树干茎流过程的总持续时间比降雨过程的总持续时间延续24～65min。(3)树干茎流位与降雨量呈直线相关;树干茎流开始产生的时间与茎流产生前时段的降雨强度呈对数函数相关;树干茎流的终止时间与降雨终止前20min时段的降雨强度呈幂函数相关。一次树干茎流过程的总持续时间与降雨过程的总持续时间呈直线相关。     

干旱荒漠区沙地衬膜樟子松育苗技术研究

沙地衬膜试验结果表明：衬膜沙地栽植的樟子松苗木当年平均成活率高于对照地,不同越冬处理的苗木越冬事从大到小为埋土,衬膜深度90cm露地,衬膜深度70cm露地,不衬膜露地越冬。高生长量显示出第一年、第二年衬膜苗高于对照苗,而第三年衬膜苗弱于对照苗。灌水量相同的条件下,衬膜苗在生长季节利于苗木旺盛生长;秋冬春季苗地土壤水分过多,地块低洼处的苗木保存率降低,生长量也较低,对照地苗木则相反。建议通过控制灌水量,积极探索衬膜种植的栽培学技术,创造条件,实行少量多次的定额灌溉,是干旱区进一步提高樟子松育苗成活事、保存率的一种新的有效途径。     

樟子松树干液流的时空变异性研究

应用热脉冲技术，对内蒙古自治区乌兰察布盟中旗的主要造林树种樟子松的液流变化进行了1年的观测，对液流量的日变化、各位点液流及全年液流量的变化进行了深入地研究。结果表明：樟子松在正常生长状态下，树干液流量日进程呈现单峰型曲线，全天总液流量为25．61L，全年总液流量为3423．35L；樟子松木质部不同部位输水能力差异较大，液流速度最大的位点位于形成层外5～10mm处；樟子松单位边材面积日累计液流量Qs为1．56m^3／m^2左右，整个过程呈现“S”形。     

樟子松林下土壤养分、微生物及酶活性的研究

为探讨樟子松林土壤生化特性及其与土壤肥力的关系,本文对我国最重要樟子松原产地—红花尔基地区的不同林龄樟子松林下土壤养分、微生物及酶活性进行了测定和分析,结果表明:不同林地的土壤养分、微生物和酶活性均表现出差异。土壤养分、微生物和土壤酶活性总体变化趋势是先随着树龄增加而增加,到60~70年树龄时达到最大,后随着树龄增大各项指标呈现下降的趋势。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力的指标。     

黑龙江省东部山地樟子松人工林生态系统水化学特征

对黑龙江省东部山地樟子松人工林(P inus sy lvestr is var.m ongolica)生态系统的大气降水、穿透水、树干径流和枯透水中的pH值、溶解氧、浊度、电导率、氧化还原电位、钾、钠、钙、镁、铜、锌、锰、铁等水质指标进行了观测,结果表明:大气降水经过林冠层后,水化学特征发生了明显变化,pH逐层降低,经过枯枝落叶层后,水质的酸化得到了缓解,说明樟子松人工林的枯枝落叶层对水质酸化有很好的缓冲作用。穿透水、树干径流和枯透水的COND变化趋势相同,且各月树干径流和枯透水的COND平均值均高于穿透水和大气降水。枯透水各月ORP的平均值明显低于大气降水和树干径流,可见樟子松人工林的枯枝落叶层对ORP值的降低有很好的作用。樟子松人工林对于增强水中微量元素F e和M n含量也有很好的作用。     

樟子松固沙林采伐迹地撂荒后植被自然恢复多样性的研究

采用样方法对辽宁章古台地区樟子松固沙林采伐迹地撂荒后1-5 a内自然恢复植被组成及多样性特征进行了定位研究,结果表明：采伐迹地自然恢复形成的自然植被群落共有49种植物,分属于26个科,以菊科和乔本科植物最为丰富。1a采伐迹地、2a采伐迹地、3a采伐迹地和5a采伐迹地植物群落的Simpson多样性指数分别为0.681,0.792,0.845和0.870,Shannon-Weiner信息统计指数、Pielou均匀度指数的变化趋势和S im pson优势度指数基本相似。植被总生物量由1.351 t/hm^2增加到9.745 t/hm^2,撂荒2a时植被系统开始产生枯落物。随着植被恢复时间增加,死地被物生物量从0.824 t/hm^2增加到1.403 t/hm^2。与采伐前相比,撂荒使采伐迹地土壤表层（0-15 cm）有机质含量和土壤各层的养分含量明显增加。撂荒具有较早归还凋落物和增加土壤养分的能力。     

毛乌素沙地樟子松和油松人工林光合生理特性

利用Li-6400便携式气体分析系统,在自然条件下对毛乌素沙地腹地樟子松和油松人工林生长季叶片气体交换、水分利用效率及相关环境因子进行测定,同时探讨了影响樟子松、油松光合速率的内外因素。结果表明:生长季内毛乌素地区油松和樟子松的光合速率、蒸腾速率都表现出一定的日变化规律,都呈单峰型变化曲线;6月、7月、8月针叶树水分利用效率曲线呈下降趋势,上午时段的水分利用效率明显高于下午时段的水分利用效率。5月和9月针叶树水分利用效率日变化呈"W"型曲线,樟子松水分利用效率生长季均值为3.63μmolCO2/mmolH2O,油松水分利用效率生长季均值为3.22μmolCO2/mmolH2O,樟子松的水分利用效率始终高于油松。樟子松的净光合速率主要受光合有效辐射、气孔导度和胞间CO2浓度的影响,限制油松净光合速率的主要因子是光合有效辐射PAR和气孔导度。     

山西省雁北地区沙地樟子松和油松生长及蒸腾特性对比研究

樟子松和油松是山西省雁北地区防风固沙的主要造林树种,由于该地区特殊的自然地理、气候条件,使两树种的生长状况呈现出一定的差异.对两树种的生长情况、树木蒸腾等进行研究,研究表明:樟子松自引种到山西省雁北地区以来长势良好,胸径、树高等各项生长指标都远远超过乡土树种油松,而且蒸腾强度弱,具有较强的抗旱性,是雁北地区造林的理想树种之一;油松是雁北地区的乡土树种,蒸腾强度弱,抗旱性强,也可作为雁北地区的主要造林树种之一.但是由于两树种生长状况存在明显的差异,从而导致在防风固沙方面和生态环境的改善方面有很大区别,因而,研究两树种的适生性和生长差异对雁北地区优选造林树种、适地适树,从根本上改善生态环境具有重要的意义.     

营林措施对沙地樟子松人工林土壤养分、酶活性及微生物量碳的影响

在科尔沁沙地南缘章古台地区,对采用3种营林措施的樟子松人工林土壤养分、酶活性和微生物量碳进行测定分析,结果表明:2001围封处理区除速效钾外其它测定指标都低于对照区和同龄2007年围封处理区,2001围封+间伐处理区与其它处理相比,除全磷、速效钾和中性磷酸酶外,其它指标显著提高;32年生林分已修枝7年的樟子松人工林,随修枝强度的增大,土壤脲酶活性和微生物量碳增加,土壤过氧化氢酶和中性磷酸酶活性及土壤养分含量下降;40年生左右的樟子松人工林,通过卫生伐改造成疏林处理区与对照区相比,土壤养分含量、酶的活性和微生物量碳显著提高。研究认为沙地樟子松人工林地力衰退可通过营林措施加以控制,关键要合理经营。     

毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征

[目的]研究土壤颗粒分形维数与樟子松人工林恢复时间的关系,为评价毛乌素沙地植被恢复对土壤颗粒特征的影响提供数据支撑。[方法]以自然荒草地为对照,选择不同恢复年限樟子松人工林土壤为研究对象,分析了不同林龄樟子松林下土壤基本理化性质、颗粒粒径含量和分形维数,开展毛乌素沙地樟子松人工林恢复过程中土壤粒径演变特征研究。[结果] 3种不同林龄樟子松土壤中细砂粒含量最多,极粗砂粒含量最少,并且随着土层深度的增加细砂粒含量和粗砂粒含量呈增加的趋势,而黏粒含量、粉粒含量以及极细砂粒含量呈现减少的趋势。随着土层深度的增加土壤中全氮、全磷、有机质以及土壤含水率均呈现减小的趋势。不同林龄下樟子松土壤颗粒分形维数范围为2.27～2.71,均值大小顺序表现为50 a>60 a>40 a>CK;全氮含量和土壤含水率的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>CK>40 a;全磷含量和有机质含量的均值大小顺序均表现为60 a>50 a>40 a>CK。全氮、全磷和土壤有机质含量与分形维数间呈正相关关系,相关系数分别为0.391,0.418,0.522。[结论]樟子...     

山西省雁北地区沙地樟子松和油松生长及蒸腾特性对比研究

樟子松和油松是山西省雁北地区防风固沙的主要造林树种,由于该地区特殊的自然地理、气候条件,使两树种的生长状况呈现出一定的差异。针对两树种的生长情况、树木蒸腾等进行了研究,研究表明：樟子松自引种到我省雁北地区以来长势良好,胸径、树高等各项生长指标都远远超过了乡土树种油松,而且蒸腾强度弱,具有较强的抗旱性,是雁北地区造林的理想树种之一;油松是雁北地区的乡土树种,蒸腾强度弱,抗旱性强,也可作为雁北地区的主要造林树种之一。但是由于两树种生长状况存在明显的差异,从而导致两树种在防风固沙方面和生态环境的改善方面有很大的区别,因而,研究两种树种的适生性和生长差异对雁北地区优选造林树种、适地适树、从根本上改善生态环境具有重要的意义。     

Redistribution process of precipitation in ecological restoration activity of Pinus sylvestris var. mongolica in Mu Us Sandy Land,China

Precipitation is the most important water resource in semi-arid regions of China. The redistribution of precipitation among atmospheric water, soil water and groundwater are related to the land surface afforested ecological system. The study took widely replanted Pinus sylvestris var. Mongolica (PSM) in Mu Us Sandy Land (MUSL) as a research object and monitored precipitation, soil moisture, sap flow, and deep soil recharge (DSR) to find out moisture distribution in shallow soil layers. Results showed that the restoration process of PSM in MUSL changed the distribution of precipitation, with part of it infiltrating downward as DSR and part of it being stored in the shallow soil. Consequently, evapotranspiration increased and DSR significantly decreased, resulting in up to 466.9 mm of precipitation returning to the atmosphere through evapotranspiration in 2016. Vegetation increased soil water storage (SWS) capacity, with maximum SWS in PSM plot and bare sandy land (BSL) being 260 mm and 197 mm per unit horizontal area, respectively in 2016. DSR decreased from 54% of precipitation in the BSL plot to 0.2% of precipitation in the PSM plot in 2016. A great portion of infiltrated water was stored in the PSM ecosystem, resulting in a time lag of infiltration to reach the deep soil layer, and the infiltration rate in the BSL plot was 11 times of that in the PSM plot. SWS decreased 16 mm and 7.6 mm per unit horizontal area over a one-year period (from March to October, non-freezing time) in 2017 and 2019, respectively. The PSM annual sap flow was maintained at a relatively constant level of 154 mm/yr. Through in-situ measurement and comparative analysis of the precipitation redistribution of the BSL plot and the PSM plot, we find that PSM can significantly reduce the shallow soil water storage and DSR. However, substantial reduction of shallow soil water storage and DSR is detrimental for the long-term development of PSM forest. Therefore, it is necessary to reduce PSM density to cut the water consumption by PSM per unit area, thus to augment the shallow SWS and DSR, which will be beneficial for the PSM to survive under extreme drought conditions in the future. This study helps us understand the role of precipitation-induced groundwater recharge in the process of vegetation restoration in semi-arid regions and explains the possible causes of PSM forest degradation.     

温度对樟子松和沙地云杉种子萌发特征的影响

通过对不同温度条件下樟子松和沙地云杉种子的发芽特征研究,分析了温度对发芽率、发芽势、发芽指数、平均发芽天数、胚根长、胚芽长、胚根/胚芽比和活力指数的影响。结果表明,温度对发芽率、发芽势、发芽指数、平均发芽天数、胚根长、胚芽长、胚根/胚芽比和活力指数的影响均达到极显著水平。10~25℃温度范围内樟子松和沙地云杉均有较高的发芽率,20~25℃为樟子松和沙地云杉发芽的最适温度;温度超过30℃时发芽种子有腐烂现象,所以温度高于30℃不适合樟子松和沙地云杉种子发芽。在适宜温度下,沙地云杉发芽率大于樟子松,且发芽整齐,但樟子松生长快于沙地云杉,耐高温也优于沙地云杉。