长武塬区立地特征及其对刺槐林生长影响的研究

黄土高原沟壑区气侯、土壤条件很适宜刺宜刺槐的生长。然而，沟壑内地形较为复杂，刺槐在不同地形部位栽植后，生长量差异极大。由长武王东沟小流域刺槐林的生态分析表明：１．导致不同生境之间立地条件差异的首要原因是水分因素；２．立地条件对刺槐生长过程影响最大的是坡位与坡向；３．根据沟壑内没形部位的水分生态条件，应对陡阳坡上部刺槐林进行更新改造，并加强培育沟谷和沟坡中下部土地上的速生林。     

刺槐林地土壤水分与林下植物群落生物量的关系

通过样地调查,对比研究了不同林龄刺槐林地和撂荒地土壤水分年际变化特征及样地生物量特征。结果表明,刺槐林地土壤水分含量及储水量随林龄增长降低,过熟林的剖面含水率接近凋萎湿度;0—140 cm土层生长季土壤水分变异系数遵循过熟林>成熟林>幼龄林>撂荒地的规律,而140—500 cm土层则基本与上述规律相反。成过熟刺槐林下植物群落地上部生物量略高于撂荒地,土壤水分与地上部生物量仅存在微弱的负相关关系。说明刺槐生长虽然消耗了大量土壤储水,但未显著降低林下植物群落的生产力。研究表明,将刺槐作为先锋树种用于黄土高原森林草原区的植被恢复有助于迅速形成植被覆盖,发挥刺槐林的水土保持功能。同时,林下植物群落的健康发育可以保证刺槐衰退后的生态系统持续稳定地发挥其生态功能。     

水土保持林生长过程及碳密度的动态变化

刺槐是黄土高原主要的水土保持树种之一,对刺槐生长过程与碳密度动态变化的研究,是正确评价黄土高原水土保持林生态服务功能中亟待解决的关键问题.以山西吉县红旗林场马莲滩刺槐水土保持林为研究对象,采用样方(面积400 m2)调查和树干解析法,研究刺槐的生长过程,提出刺槐的树高生长模型、胸径生长模型、生物量与胸径的关系,并在此基础上模拟计算刺槐水土保持林生物量及碳密度的动态变化.结果表明:1)树龄12 a以前为刺槐树高和胸径的快速生长期,树高的平均生长速率可达0.63 m/a,胸径平均生长率为0.53 cm/a,树龄12a时树高可达6.9m、胸径5.19 cm、生物量10.18 t/hm2;2)利用建立的生物量预测模型得出,当树龄达到20 a时,刺槐水土保持林生物量的连年生长量最大,达2.99 t/hm2,树龄35 a时生物量的连年生长量曲线与平均生长量曲线相交,成为成熟林,总生物量达72.79 t/hm2,碳密度为35.52 t/hm2,对树龄35 a以上的刺槐水土保持林应该及时更新与改造.     

黄土高原人工林深层土壤水分利用研究

探讨黄土高原人工林的深层土壤水分利用状况,对该区植被恢复的可持续发展具有重要意义。以黄土高原半干旱偏旱区、半干旱区、半湿润区的刺槐林和柠条林为研究对象,通过野外实地调查,分析了不同气候区人工林0—800 cm土层土壤水分含量、深层(200—800 cm)土壤水分消耗量及土壤耗水速率,探究了不同气候区人工林对深层土壤水分的影响。结果表明:(1) 3个气候区农地土壤含水量显著高于刺槐林和柠条林。刺槐林、柠条林在2个气候区0—800 cm土层的土壤水分含量变化范围分别为6.64%～11.01%,6.38%～11.41%,均在半干旱偏旱区平均土壤含水量最低。(2)刺槐林和柠条林的深层土壤耗水量、深层土壤耗水速率均以半干旱偏旱区最高,分别为:808 mm,698 mm,32.33 mm/a,31.76 mm/a。(3)人工林在半干旱偏旱区和半干旱区的植物根系较半湿润区活跃,特别是在0—300 cm土层,对土壤水分影响较大。(4)土壤质地是人工林深层土壤水分变化的重要因素之一。黏粒含量与土壤水分呈正相关,砂粒含量与土壤水分呈负相关。半干旱偏旱区、半干旱区、半湿润区的黏粒含量依次增加,砂粒含量则相反。不同气候区人工林对深层土壤水分影响不同,同时受根系和土壤质地影响较大,因此选择合理的人工植被配置模式对深层土壤水的保护和持续利用非常重要。     

晋西黄土高原水土保持林适宜密度研究

黄土高原区水土流失严重,由于降水、温度等自然气候的限制因素,关于适宜的林分密度的研究至关重要.从林分生长状况,林下枯落物蓄水能力,林下草本植物多样性和林地土壤物理特性等方面,对山西省吉县蔡家川流域不同密度的人工林进行了研究.结果表明,从林分生长状况,恢复地表草本植物多样性,改良土壤物理性质的角度出发,该地区营造刺槐林时密度以1 325株/hm~2为宜,油松林的密度以1733株/hm~2为宜,侧柏刺槐混交林的密度以2 089株/hm~2为宜.从增加林地枯落物的蓄水能力考虑,该地区营造刺槐林时密度以2 133株/hm~2为宜,油松林的密度以2222株/hm~2为宜,侧柏刺槐混交林的密度以2 356株/hm~2为宜.刺槐、油松、侧柏刺槐混交林中,侧柏刺槐混交林地草本植物多样性指数和均匀度指数最高,刺槐林地土壤的非毛管孔隙度最大,土壤涵养水源能力最强.     

黄土高原沟壑区人工刺槐林的建设、更新与演替

通过对王东沟小流域人工刺槐林生产现状、更新和演替过程进行分析,提出黄土高原沟壑区林草植被建设中应把人工刺槐林的培育与更新结合起来,通过皆伐萌蘖、择优间伐等措施进行人工刺槐林的更新;应根据二代刺槐林的生长和对水分的利用情况,对刺槐林进行合理采伐利用,不宜培育第三代刺槐林;应尽量保留草本和灌木植物,使之先被天然草本群落代替,继续发挥植被防止土壤侵蚀的作用,改善生态环境.     

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。     

晋西黄土区不同密度刺槐林对土壤水分的影响

在晋西黄土区蔡家川流域刺槐林地调查的基础上,选择密度为1 400株/hm2与2 200株/hm2的刺槐林地分别代表研究区低密度和高密度的刺槐林,并以裸地作为对照。通过设立固定样地,定位观测样地0—150cm土层的土壤水分,研究不同密度刺槐林地土壤水分状况及时空变化规律,并以土壤水分亏缺度和补偿度研究试验区降雨对刺槐林地土壤水分补偿与恢复效应。结果表明:(1)低密度刺槐林年平均土壤储水量比高密度刺槐林年平均土壤储水量绝对值高7.49mm,且低密度刺槐林达到土壤适宜储水量的天数比高密度刺槐林多60d;(2)从土壤剖面的垂直方向看,高密度和低密度刺槐林对30—150cm土层土壤水分消耗量无明显差异,但高密度刺槐林对表层土壤(0—30cm)的消耗远大于低密度刺槐林;(3)综合考虑不同降雨强度下土壤水分恢复程度、降雨补偿土壤深度等指标,研究区高密度刺槐林地土壤水分亏缺相对较大,研究区自然降雨不足以充分补给土壤水分,而低密度刺槐林地土壤水分经降雨补给可恢复到较高的水平。总体来看,研究区低密度刺槐林地土壤水分状况较好,建议研究区刺槐林种植密度以不超过1 400株/hm2为宜。     

南小河沟流域山坡地刺槐林生产潜力分析

水是影响黄土高原地区刺槐生长的主要因子。分析表明陇东黄土高原沟壑区南小河沟流域４种主要立地条件类型中，沟坡刺槐林的现实生产力已接近气候生产力，阴山坡为气候生产力的６０．１１％，阳山坡仅为气候生产力的２．５％。因此，营造山坡刺槐林时，应注意水分资源的有效利用，大力推广径流林业造林技术，以提高刺槐林生产力。     

黄土丘陵区刺槐生长季生态需水研究

刺槐林的生态需水量可以理解为该林地的蒸散耗水量,受大气环境、植被生长状况与生长特性、土壤水分条件的综合影响.林木暂时凋萎含水量和生长阻滞含水量分别是能保证林木基本生存和正常生长时土壤含水量的下限,因此,相应的刺槐林地耗水量分别为平均最小生态需水量和平均适宜生态需水量,其数值通过计算林地的潜在蒸散量并利用土壤水分修正系数和林木系数进行订正获得.经计算,黄土丘陵区燕沟流域刺槐幼年林生长季(5-10月)的最小生态需水量为420.3 mm,适宜生态需水量为506.7 mm;刺槐青年林的最小生态需水量为602.4 mm,适宜生态需水量为730.4 mm.     

宁夏六盘山3种典型植物群落水分利用特征及其组分的季节变化

为深入认识干旱缺水区水通量分配和植被类型变化对群落水分利用特征的影响,在宁夏六盘山叠叠沟小流域,利用热扩散技术、微型蒸渗仪、树干径向变化记录仪及文献资料等方法研究了三种典型植物群落的蒸腾（T_r）、蒸散（ET）和水分利用效率（WUE）及组成的季节变化。结果表明:生长季三种植物群落ET（mm）为:华北落叶松林（429.7） > 沙棘林（379.3） > 草地（206.9）,分别大于、约等于、小于同期的降雨量,均呈现低—高—低的月变化趋势。冠层蒸腾是蒸散的主要分量,生长季T_r/ET为:华北落叶松（48%） > 沙棘（39%）;华北落叶松林T_r/ET随季节持续降低,沙棘林T_r/ET随季节先升高后降低,最大为50.4%。生长季WUE（g/kg）为:草地（3.1） > 华北落叶松林（2.7） > 沙棘林（2.35）。其中,华北落叶松林WUE变化与其T_r/ET月变化相同,从WUE在林分各层的分布来看,乔木层WUE为4.04 g/kg,草本层为1.36 g/kg;沙棘林WUE表现为生长季前、中期较高而后期较低的变化趋势,其中灌木层WUE为2.32 g/kg,草本层WUE为2.37 g/kg;草地WUE在生长季前、中期均保持在3.2~4.8 g/kg。研究表明:无论是在水分充足季节（生长季中期）,还是水分有限季节（生长季初期和末期）,植被不可能完全利用所有的降水,但水分利用特征存在种间差异。     

黄土高原主要能源林树(草)种生长特性及其生产潜力的研究

本文研究了黄土高原半干旱黄土丘陵区主要能源林植物的年生长节律、产量和生产潜力,利用生长分析法对能源林植物的相对生长率（RGR）、种群生长率（CGR）、净同化率（NAR）和叶面积系数（LAI）进行了分析研究。结果表明:山桃、沙棘、柠条、小叶锦鸡儿和沙打旺是适于半干旱黄土丘陵地区种植的优良能源林树（草）种。     

晋西黄土残塬沟壑区不同植被类型土壤水分动态研究

采用时域反射仪（TDR）于2005年在晋西蔡家川流域对刺槐、油松等8植被类型样地进行了土壤水分动态研究,研究结果表明:在2005年,0~200 cm土壤水分含量平均值变化过程除农地外,不同地类土壤水分变化特征差异性小,研究期内土壤水分日平均值按从大到小排列顺序为:农地、侧柏、次生林、油松、果园、刺槐×油松、刺槐×侧柏、草地、刺槐;在季节变化中,可将其分为三个时段:土壤水分消退期、土壤水分稳定期、土壤水分积累期。人工林与果园、农地、草地、次生林相比土壤水分调节作用较强;在日尺度上各样地土壤水分受降雨量及降雨分布影响。在样地土壤水分剖面垂直变化上土壤的剖面结构分为土壤水分弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层;农地、次生林、油松、侧柏、侧柏×刺槐、草地、果园土壤水分含量随深度变化趋势属于增长型;刺槐、刺槐×油松属于减少型。     

晋西黄土区主要造林树种林地土壤水分生态条件分析

黄土高原地区植被建设引起的土壤水分效应问题愈来受到关注,林地的水分生态条件分析成为构建结构稳定的森林植被的前提,以晋西黄土区主要造林树种刺槐、油松和侧柏的坡面林地为研究对象,通过林地土壤水分特征曲线测定及土壤水分动态变化监测,探讨其生长的水分生态条件,结果表明:本区人工林地的土壤持水力较高,土壤含水率随水势降低而递减的速度较慢;研究区主要造林树种中,刺槐及其混交林分的土壤水分利用范围最大,抗旱能力最强;无论丰水年或枯水年,坡面各林地土壤水分有效利用性大,土壤含水量在生长季都高于无效水临界值,林地土壤水分利用状况好,林分生长稳定。     

北京土石山区4种典型林分的水文效应研究

以北京土石山区4种典型林分的林冠层、枯落物层、土壤层3个水文作用层为研究对象,采用浸水法等传统测量方法,测定了不同林分的冠层截留量、树干径流量、穿透降雨量以及土壤和枯落物层的水力学参数,并分析了其水文效应。结果表明:不同林分的林冠截留能力相差较大,其中侧柏—黄栌混交林的冠层截留率最大为29.1%,其余依次为侧柏林、油松纯林和元宝枫纯林,油松纯林的树干径流量占降雨比例最大（5.8%）,其余依次为侧柏—黄栌混交林、元宝枫纯林和侧柏林,各项林冠截留率与大多数在干旱半干旱地区取得结果较为一致。从月份尺度的变化趋势来看,不同林分的截留量均为6月最大,7月、8月、9月、10月和5月依次减小,即截留量与降雨量呈正比关系。4种林分枯落物总蓄积量范围为26.3～246.0 t/hm²,其中油松纯林的枯落物储量显著大于其他林分类型（p < 0.05）,侧柏纯林、侧柏—黄栌混交林、元宝枫纯林依次次之,不同林分枯落物的最大持水量和有效持水量的大小排序与之一致。受土壤的物质构成、机械组成、根系的发育状况等因素影响,侧柏纯林的土壤孔隙度和饱和入渗速率（Ks）依次大于侧柏—黄栌混交林、油松纯林和元宝枫纯林。     

晋西黄土区主要造林树种合理林分密度计算与分析

黄土丘陵沟壑区水土保持林合理林分密度的确定须遵循“量水植树”的基本原则。依据水量平衡原理,在无地表径流,无土壤的深层渗漏,降水资源得以充分利用的情况下,林分在某一生长季内对降水资源的消耗量应小于或等于降水总量,根据上述原理分别计算了晋西黄土区蔡家川流域刺槐和油松林的合理林分密度取值。通过观测2002年和2003年生长季时段内林龄为13a不同密度刺槐纯林和林龄为17a不同密度油松纯林林地的土壤含水量动态变化,得到受水分胁迫威胁最小的刺槐、油松林分密度与依据公式计算得出的刺槐和油松林的合理林分密度相一致,说明该文提出的计算方法计算黄土区刺槐和油松的合理林分密度具有较好的适用性,且该方法简单易行,参数获取方便,值得在黄土区进一步推广应用。     

黄土高原铁杆蒿群落分布格局对气候的响应

于2000—2009年采用野外调查与定位监测相结合的方法,研究黄土高原森林草原、典型草原和荒漠草原地带铁杆蒿群落分布和生长区域范围对气候变化的响应。结果表明:受温度等影响,铁杆蒿群落的适宜生长范围由东南向西北呈明显的地带性分布,即森林草原>典型草原>荒漠草原地带,群落密度分布格局分别为12.6、8.8和4.6株/m2,生殖枝数量分别为19、14和3株/丛;受降水梯度等影响,铁杆蒿群落的水平分布范围已由森林草原地带的建群种或优势种扩展到典型草原地带,并从伴生种上升为优势种,在荒漠草原地带的沟谷及沙丘周围常呈偶见种出现,并从年降雨量500～750 mm的适宜区扩大到降雨量200 mm范围的干旱区,铁杆蒿群落分布的海拔高度已由1 900 m扩展到2 200 m范围;在全球气候变暖背景下,典型指示植物———铁杆蒿群落受区域水热环境的影响,生态幅逐渐扩大,成为森林草原和典型草原稳定的地带性植被类型。     

Factors predisposing forests to canopy collapse in the southern Ruahine Range, New Zealand

The introduced brushtail possum Trichosurus vulpecula Kerr is recognised as the primary agent of defoliation and stand-level dieback in New Zealand broadleaved forests (except Nothofagus). The distribution and magnitude of canopy collapse of forest in 33 500 ha of the southern Ruahine Range, New Zealand was mapped from 1995 polychrome aerial photographs. Relationships between canopy collapse and forest type, altitude, aspect and slope were analysed using generalised additive models. Canopy composition was the strongest factor predicting the extent of collapse and modification: broadleaved-conifer forest is most affected, with 68–87% of the area of six such forest types replaced by scrub-low forest and tree-fernland; and surprisingly, three Nothofagus-dominated types have up to 28% of their former area now in shrubland or tussock grassland. The susceptibility to collapse of Nothofagus forest was positively correlated with distance to non-Nothofagus forest types. Subalpine scrub, which is dominated by species not favoured by possums, has increased in area by 32%, replacing former upper montane forest. Physiographic factors were much less important in multiple regressions. However, in general terms, forests on steeper slopes, in the upper montane-subalpine zone, and on warm westerly and northerly aspects were more susceptible to collapse and modification than elsewhere. It is postulated that possums were the primary agent responsible for collapse of non-Nothofagus broadleaved forest, and that red deer Cervus elaphus and goats Capra hircus were responsible for inhibiting canopy replacement by eliminating regeneration in forest understoreys. Secondary effects, such as outbreaks of defoliating insects and mechanical damage from wind also contributed to canopy collapse and were possibly triggered by possums opening up the canopy. Collapse of Nothofagus canopies possibly results from a breakdown in the recruitment phase of stand turnover, by the smothering effects of deer-induced shrubs and tussock grasses on seedlings and saplings.     

Developing disease-suppressive soils through crop rotation and tillage management practices

A field laboratory was established in Prince Edward Island, Canada, to determine the effects of 2- and 3-year crop rotations, with conventional and minimum tillage treatments, on the severity of soilborne diseases of potato. The 2-year rotation consisted of spring barley and potato (cv. ‘Russet Burbank’), and the 3-year rotation was barley (undersown with red clover), red clover and potato. Examination of potato stem, stolon, and tuber tissues revealed significantly (P=0.05) lower levels of canker and black scurf caused by Rhizoctonia solani, in plants grown in 3-year vs. 2-year rotations. The severity of dry rot (Fusarium spp.) and silver scurf (Helminthosporium solani) was significantly (P=0.05) lower in tubers from plots managed with 3-year rotations and minimum tillage practices. Potato tubers harvested from 3-year rotational soils were significantly (P=0.05) less diseased than those from 2-year rotational soils following inoculation with Phytophthora erythroseptica, causal agent of pink rot. In greenhouse experiments using field soils from 2- and 3-year rotations, we found that potato plants growing in 3-year rotational soils were significantly (P=0.05) less diseased than those growing in 2-year rotational soils following inoculation with P. erythroseptica. Analysis of root zone bacteria recovered from the rhizosphere (exoroot) and potato root tissues (endoroot) showed that the greatest antibiosis activity inhibiting the growth of soilborne pathogens in vitro occurred in bacterial isolates recovered from the endoroot tissues of 3-year rotation crops under minimum tillage management. Our evidence supports the view that soil agroecosystems can be modified through rotation and conservation tillage practices to improve disease suppression by enhancing the antibiosis abilities of endophytic and root zone bacteria (endo- and exoroot).     

桉树林和针阔混交林对植物多样性的影响比较

为了系统评价桉树林和针阔混交林对生物多样性的影响,采用立地条件控制及空间代替时间法,对南亚热带桉树林（2代和1代）和针阔混交林（10～11 a生和5～7 a生）乔木层、灌木层和草本层生物多样性进行了比较。结果表明,针阔混交林Ⅰ（10～11 a生）有68种植物,隶属38科62属,桉树林Ⅱ（桉树2代）有41种,隶属26科39属,针阔混交林Ⅲ（5～7 a生）有53种植物,隶属30科48属,桉树林Ⅳ（桉树1代）有55种植物,隶属33科51属。针阔混交林乔木层重要值较大的科为杉科、樟科、金缕梅科、大戟科、山茶科、木兰科和楝科,灌木层为五加科和大戟科,草本层以禾本科、鳞始蕨科和乌毛蕨科为主。桉树林乔木层重要值较大的科为桃金娘科、芸香科、樟科、大戟科和漆树科,灌木层为冬青科、樟科、大戟科和芸香科,草本层以禾本科和里白科为主。4种试验林间乔木层、灌木层和草本层物种丰富度指数（S）、Shannon-Wiener指数（H’）、Simpson优势度指数（D）、Pielou均匀度指数（E）差异不显著（P > 0.05）。针阔混交林Ⅰ乔木层和灌木层H’指数、D指数及E指数显著高于草本层（P < 0.05）,桉树林Ⅱ乔木层、灌木层和草本层间H’指数、D指数及E指数均存在显著差异（P < 0.05）。针阔混交林乔木层均匀度指数（E）均大于桉树林。与针阔混交林Ⅲ相比,针阔混交林Ⅰ乔木层物种S,H’,D及E指数呈上升趋势,而灌木层和草本层呈下降趋势。与1代桉树林Ⅳ相比,2代桉树林Ⅱ灌木层和草本层S,H’和D指数呈下降趋势。研究结果为桉树人工林物种多样性保护和可持续经营提供科学依据。