子午岭林区辽东栎、油松、柴松群落特征及其枯枝落叶层水文效应研究

通过野外调查和室内分析相结合的方法,对子午岭林区辽东栎、油松、柴松3种群落的特征及其枯枝落叶层水文效应进行了研究,调查结果表明:(1)子午岭辽东栎林除局部林是与其它林木混交外,一般都是纯林;油松林和柴松林常形成以该种群为主的单优群落,但混有少量阔叶树种.(2)子午岭林区油松林物种多样性指数最大,而柴松林物种不丰富;乔木层、灌木层,草本层这3者的多样性指数呈现出由低到高的特点.(3)子午岭辽东栎林、油松林、柴松林的枯落物蓄积量分别为32.65,48.95和47.30 t/hm2.(4)辽东栎、油松、柴松枯枝落叶最大拦蓄量分别为50.93,70.15和61.68 t/hm2.     

子午岭辽东栎天然林土壤种子库研究

结合野外调查与室内试验对子午岭辽东栎天然林的种群生长状况,枯落层种子库.不同坡位土壤种子库物种组成、数量特征、生活型及其与地上植被的相似性进行了较为系统的研究.结果表明:(1)试验萌发鉴定出的幼苗共有24种,隶属于16科.其中多年生草本和落叶灌木物种比例最高,分别占种子库物种总数的58.33%和12.5%;(2)整个子午岭天然辽东栎林土壤种子库总密度为1 2 761.44粒/m2,种子主要分布在枯枝落叶层和0-2.5 cm土层中,其中.辽东栎种子密度为752.5粒/m2,占整个样地土壤种子库总密度的5.89%,表明辽东栎种子萌发能力很差.该林分群落天然更新缓慢.(3)子午岭天然辽东栎林的下坡位物种多样性指数较其它坡位高,但各个样地物种多样性指数均高于对照;(4)天然辽东栎纯林的种群生长状况良好.树龄均为成年树种;(5)方差分析表明:辽东栎的胸径、地径在不同坡位之间均具有显著性差异(P>0.05);(6)相关分析表明:枯枝落叶层厚度,重量与土壤种子库密度之间具无显著相关性(P<0.05).     

水土保持措施对土壤化学特性的影响

用物种多样性指数〔Shannon—wienner指数、Margalef’s指数、Simpson’s Doversity(l／Dominance)指数〕和均匀度指数(Evenness均匀度)和物种丰富度，对陕北黄土高原5种主要天然森林群落(油松林、山杨林、辽东栎林、白桦林、侧柏林)物种多样性进行了分析。结果表明，陕北黄土高原5种森林群落中山杨林物种多样性最高。植物生长型与物种多样性的关系表现为草本层的物种丰富度、多样性程度大于灌木层，灌木层大于乔木层；草本层均匀度与灌木层相差不明显，但二者显著大于乔木层。     

葡萄糖添加对不同演替阶段森林土壤微生物及酶化学计量特征的影响

糖类作为一种重要的根系分泌物,如何影响土壤微生物及酶化学计量特征目前尚不清楚,制约着人们对上述过程的认识。为探究糖类对森林生态系统中土壤微生态环境和酶活性的影响,以黄土高原子午岭地区森林演替先锋(山杨林)、中期(油松林)和气候顶级群落(辽东栎林)为研究对象,通过野外土壤采样、添加3种不同浓度的葡萄糖(0.1,0.5,1 g/kg干土),和室内培养的方法,研究了葡萄糖添加对土壤微生物量和酶活性及化学计量的影响。结果表明:(1)随着森林演替,土壤中速效磷(SAP)、硝态氮(NO^-₃-N)等速效养分显著降低。在葡萄糖影响下,3种林地土壤全氮(TN)降低,山杨林土壤C/N值显著大于油松林和辽东栎林。(2)随着森林演替,山杨林和辽东栎林微生物碳(MBC)和微生物氮(MBN)的值显著大于油松林,均为先减小后增加。随葡萄糖浓度增加,3种林地MBC和MBN均增加,微生物(MBP)呈波动趋势。(3)山杨林和辽东栎林土壤酶活性均显著大于油松林。随葡萄糖浓度增加,油松林和辽东栎林4种酶活性均为先增加后减小。BG/(LAP+NAG)、BG/AP和(LAP+NAG)/AP辽东栎林的值最大,山杨林和辽东栎林的值显著大于油松林。(4)RDA分析表明,土壤酶、微生物量及其酶活性分别与有机质(SOC),MBC有着显著性正相关关系,土壤酶活性(除NAG)与pH值均呈显著负相关。本研究说明碳输入增加了3种林分土壤的激发效应,土壤微生物量增加,降低了土壤TN含量,改变了土壤养分化学计量,进而加剧了油松林地微生物N限制和辽东栎林地微生物P限制,影响根际土壤有机质分解和养分代谢等过程,从而影响了森林演替过程。     

六盘山森林土壤种子库与植被演替过程

以六盘山森林植被为研究对象,通过20多年的森林土壤种子库变化与植被演替过程的试验研究,分析了8种森林群落类型的不同生长年限、生长坡位、枯枝落叶层和土壤深度对土壤种子库形成过程的影响。结果表明:六盘山森林群落不同生长坡位,土壤种子库的储量坡中部>坡下部>坡上部;不同层次土壤种子库,枯枝落叶层远高于0-15 cm深土层,8种森林群落类型排序为华北落叶松林>油松林>华山松林>辽东栎林>山杨林>白桦林>灌丛>草地;土壤种子库储量高峰期,不同群落有显著差异,华山松林和油松林在林龄的30~40年,华北落叶松林在20年,辽东栎林、山杨林、白桦林在15~20年,灌丛和草地在10~20年,其森林群落生长年限与土壤种子库储量变化趋势呈拟合曲线,符合指数方程,相关性极为显著;土壤种子库物种组成丰富,草本和灌木植物远高于乔木树种,乔木树种仅有3~5种,但多数为外来入侵种,而在每一类型中出现频率最高的草地植物多为蒿类,灌木植物为柔毛绣线菊和沙棘,乔木为辽东栎树种。因此,在六盘山林区植被自然更新与合理演替的驱动种和先锋种草地植物为蒿类,灌木植物为柔毛绣线菊和沙棘,乔木为辽东栎,其次是华北落叶松、油松和华山松。     

北京百花山落叶阔叶林群落的物种多样性特征

应用物种丰富度、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Alatalo均匀度指数研究北京百花山落叶阔叶林中3种群落的物种多样性特征。结果表明：1）群落总体的多样性特征为黑桦-柔毛绣线菊-野青茅＋矮紫苞鸢尾群丛的物种丰富度最大,核桃楸-绒毛绣线菊-蓝萼香茶菜＋大油芒群丛的多样性指数最大,辽东栎-小花溲疏-披针苔草群丛均匀度指数最大;2）不同生长型的物种多样性特征为,草本层的物种丰富度、多样性指数大于灌木层和乔木层,均匀度指数的变化规律为灌木层〉草本层〉乔木层;3）乔木层与草本层、灌木层与草本层间的丰富度指数、多样性指数均有极显著差异,乔木层与灌木层、乔木层与草本层间的Pielou均匀度指数有显著差异。     

子午岭土壤可培养微生物对植被演替的响应

利用"空间序列代替时间序列"的方法,研究了黄土高原子午岭土壤可培养微生物对植被演替的响应。结果表明:(1)土壤细菌、真菌及微生物总数量按退耕地→草地→灌草地→白桦(Betula platyphylla)林→辽东栎(Quercus wutaishanica)林→辽桦混交林方向递增(p<0.01);放线菌数量呈波动性变化,较高值出现在灌草地和辽东栎林。(2)演替的过程中,土壤微生物综合性指标Shannon—Wiener指数呈波动性变化;真菌数量变化对土壤微生物Shannon—Wiener指数影响较大。(3)随着演替的进行,氨化细菌和硝化细菌数量显著增加(p<0.01);固氮菌数量略有增加,但差异不显著(p>0.05),最大值出现在辽桦混交林;纤维素分解菌数量在辽东栎林和辽桦混交林最高。研究表明,植被演替对土壤微生物3大类群及主要功能群数量影响显著,促进了土壤微生物数量的增加;土壤微生物多样性变化趋势并非总是与植被进展演替方向一致,其大小与植被类型有关,并依植被组成的变化而变化。     

陕北黄土高原小流域土壤有效铜分布特征

对黄土丘陵沟壑区不同密度的刺槐林、榆树林、油松林、侧柏林、油松刺槐混交林等林下草本层物种组成及多样性进行了研究,目的是为人工林生态功能恢复评价和植被建设提供理论依据。研究结果表明,该区林下草本植物共有36种,多以阳性植物为主;由于林分树种组成和密度不同,林下草本物种差异较大;林下植被演替大多处于植被演替初级阶段,针阔混交林在物种数量和建种群落上表现最好,其次是油松纯林和刺槐纯林,榆树纯林生境条件最差;无论是丰富度指数还是多样性和均匀度指数,针阔混交林表现最好,其次为刺槐、油松纯林,表现最差的为榆树、侧柏纯林。     

泰山罗汉崖林场林下植被物种组成及生物多样性

通过对泰山罗汉崖林场9种人工林林下植被种类、盖度、密度的调查,采用丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数,研究9个人工森林群落林下植被的物种组成和生物多样性.结果表明:1)草本层相对灌木层较为发达,草本植物的物种以禾本科的植物为最多,其次为菊科,人工林林下植...     

水土保持生态自我修复中的植物多样性恢复研究

以植物群落调查样地为基础,从物种多样性指数、生态优势度、群落均匀度和林下植被生物量,对辽东地区水土保持生态修复区的几种典型土地利用方式下植物多样性恢复效应研究表明:天然次生生态系统(天然栎林与撂荒地)的植物多样性和林下植被生物量均表现为随着修复时间的延长而增加,人工针叶林生态系统与之相反,表现为下降趋势。不同土地利用方式下,植物群落的物种多样性表现为:天然次生栎林>撂荒地>落叶松人工林>红松人工林,其中,退耕落叶松人工林的植物多样性指数高于连植落叶松人工林。     

陕北安塞退耕恢复15年刺槐林与自然植被的物种组成与群落特征

为探讨陕北黄土丘陵沟壑区退耕恢复15年后刺槐人工林及自然植被的恢复特征,对安塞县三个流域"退耕还林"后栽植的15年左右刺槐林与林下植被及对应的自然恢复植被进行了调查与分析。结果表明:刺槐林下发现植物60种,隶属于27个科,49个属,以禾本科、菊科、豆科、蔷薇科植物居多;自然植被样地发现植物62种,隶属于21科49属,菊科、豆科和禾本科植物最多;无论刺槐林下还是自然植被,生长型多为一年生草本和多年生草本,水分生态型以旱生和旱中生植物为主,生活型方面地面芽植物占据优势地位;刺槐林下以狗尾草、赖草、牻牛儿苗、铁杆蒿、阿尔泰狗娃花及长芒草等为优势群落,而自然坡面以白羊草、达乌里胡枝子、铁杆蒿、阿尔泰狗娃花、长芒草及草木犀状黄耆等为优势群落;在阳坡自然恢复植被的群落盖度、地上生物量及物种多样性指数显著高于刺槐人工林(p0.05),而在阴坡二者差异不显著;认为在黄土丘陵沟壑区,阳坡刺槐林的植被恢复应考虑到林木生长对林下层的抑制作用,对现存郁闭度过高的林分应及时进行间伐管理以促进下层植被生长,合理进行乔、灌、草的配置,丰富群落层次结构,提升刺槐林生态功能。     

退化砂石山地人工林林下植物群落特征与物种多样性

合适的造林树种能够提高生态系统恢复功能。为研究何种造林树种对退化砂石山地地区植被恢复较好,以山东省退化山地生态造林区为研究区,调查分析了生态造林对草本层植物多样性的影响。结果表明:（1）5种造林树种林分下共有草本植物64种,刺槐林下草本植物最少,且优势种明显;（2）5种人工林下物种多样性指数和生物量的变化趋势均为:坡下部 > 坡中部 > 坡上部,经济林高于用材林,混交林高于纯林,针叶林高于阔叶林;（3）5种人工林下物种丰富度、多样性指数以及均匀度指数均随海拔的升高而减小;（4）群落多样性与草本植物地上生物量具有明显的相关关系,且随着多样性的增加,生物量的增幅呈现先增加后减小的趋势。     

子午岭林区两种天然次生林叶片C、N、P化学计量特征的季节变化

为阐明不同天然林叶片C、N、P化学计量特征及季节变化规律,了解植物对环境的适应策略,以陕西省子午岭林区桥山林场的油松和辽东栎天然次生林为研究对象,对其生长季内不同月份叶片的C、N、P含量及其计量比进行了分析。结果表明:(1)油松叶片C、N、P含量及其计量比分别为48.06%,1.15%,0.11%和42.58,473.22,11.02,辽东栎叶片C、N、P含量及其计量比分别为43.16%,2.10%,0.19%和25.47,380.18,14.49;两树种叶片各指标季节间变异系数表现为C含量最小,P含量最大。(2)两树种叶片C、N、P含量及其计量比在整个生长季内的变化规律不一致,油松叶片C含量在4—6月显著下降,之后保持平稳状态,8月后显著上升,至10月基本与4月持平;而辽东栎叶片C含量在整个生长季内变化不明显。油松叶片N含量在6月前较稳定,6—8月显著下降,随后显著上升,至10月基本与6月持平;辽东栎叶片N含量在4—6月显著下降,随后保持稳定,8月后再次显著下降,并在10月达到最低值。油松叶片P含量在8月前变化不明显,8月后显著上升,并在10月达到最高值;辽东栎叶片P含量在4月到6月显著下降,随后基本不变。两树种C∶N和C∶P的变化与N、P浓度相反;油松叶片N∶P在4—6月显著下降,6—8月显著上升,8—10月再次显著下降,辽东栎叶片N∶P在6月前显著上升并达到最高值,6—10月显著下降。(3)叶片C含量和C∶N主要受树种的影响,其他各指标受树种与月份交互作用的影响最大。(4)油松叶片C含量显著高于辽东栎,N含量显著低于辽东栎,因此,C∶N显著高于辽东栎,而辽东栎叶片的N∶P显著高于油松,但P含量和C∶P在两者之间无显著性差异。除叶片C含量外,各指标季节间变异系数均表现为油松小于辽东栎。研究结果丰富了天然林生态化学计量学的研究,同时也为黄土丘陵沟壑区的森林恢复与管理工作提供了一定的理论依据。     

黄土丘陵区人工林下草本层植物的结构特征

调查分析了黄土丘陵区5种人工乔灌林小叶杨(Populus simonii)林,山杏(Prunus armeniaca)林,山桃(Prunus davidiana)林,沙棘(Hippophae reamnoides)林,柠条(Caragana korshinskii)林下草本层植物的物种组成、结构特征及其差异。结果表明:5种人工乔灌林下共有37种草本植物,各人工林林下物种组成数量在17~25之间变化,其中以杏树林最多;5种人工林下草本层平均盖度、平均高度、平均生物量存在较大差异,但多样性指数相差不显著。总体来说,黄土丘陵区人工乔灌林下草本植物物种组成较少,物种多样性指数较低,结构参数较小,说明该地区人工林林下环境条件较差,严重影响草本植物个体的生长发育和群落结构。综合分析表明,具有较低林分密度和林冠郁闭度的山杏林是恢复状况相对最好的人工林,揭示了保持合理的林分密度,同时采取疏伐、修枝等管理措施是促进人工林生长发育以及林下草本植物物种多样性和片层结构改善的关键。     

北京石质山区不同水土保持措施对土壤物理性质及抗冲性的影响——以房山区蒲洼小流域为例

为评价北京山区多年来小流域综合治理的水土保持效果,也为以后小流域治理和植被重建提供理论支撑,以房山区蒲洼小流域为研究地,采用典型样地调查、野外抗冲性实验和室内样品处理的方法,对比分析不同水土保持措施的土壤物理性质、土壤质地和抗冲性.结果表明:随着土层加深,各类措施下土壤密度均呈现增大趋势,总孔隙度和毛管孔隙度呈现减小趋势,而非毛管孔隙度没有明显规律.不同水土保持措施下,土壤密度、总孔隙度和毛管孔隙度均有改善(侧柏林除外),改善程度由好到差依次为:辽东栎次生林＞油松落叶松混交林＞石坎梯田＞油松林＞落叶松林＞灌丛;各类措施下土壤颗粒均以细、中粉粒为最多,分形维数显示各类水保措施土壤通透性均较为良好;相比荒地,各类措施下土壤冲刷量显著减小,径流时间延长,冲刷量依次为油松落叶松混交林(0.82 kg/cm3)＜侧柏林(1.14 kg/cm3)＜落叶松林(1.30 kg/cm3)＜辽东栎次生林(3.91 kg/cm3)＜油松林(5.96 kg/cm3)＜荆条灌丛(10.88 kg/cm3),延缓径流冲刷时间由大到小依次为:辽东栎次生林(55.65 s/m)＞油松落叶松混交林(46.82 s/m)＞落叶松(28.19 s/m)＞荆条灌丛(22.39s/m)＞侧柏林(17.48 s/m)＞油松林(16.94 s/m).土壤抗冲性与细、中粉粒体积分数(正相关)、非毛管孔隙度呈显著(负相关)关系最为密切,由此推出大根径的根系穿插形成的非毛管孔隙对土壤抗冲性是负效应.综上,油松落叶松林混交林提升土壤蓄水持水性能、土壤抗冲性均显示出很大的优势;石坎梯田效果也较好,是小流域治理应首先考虑的2类措施.     

陕西省淳化县人工刺槐林林分结构及林下植物多样性研究

采用标准样地调查的方法,分析了林地的总体多样性、林下植物群落多样性及物种多样性。研究了陕西省淳化县刺槐林径阶、平均树高同密度的关系。结果表明,人工刺槐林在自然恢复下,共发现灌木12种,分属于7科10属;草本46种,分属于17科37属。林下植物种类丰富度和多样性指数也增加,灌木层、草本层分层较为明显,草本层在植物多样性和重要值等指数上显示高于灌木层。研究表明,1 000～1 500株/hm2的中等密度刺槐林,坡度小于35°的斜缓坡、阳坡、坡下部更有利于林下植物生长。林分径阶随林龄的增长而增大,随密度的增大而减小。林分密度小于1 500株/hm2时,平均树高随密度的增大而增高。     

山西土石山区3种草本植物根拉拨特性

为了解山西省土石山区固土护坡草本植物根系拉拔特性,筛选拉拔力优势草本植物物种进行水土流失防治,通过开展根系原位拉拔力学试验,研究了3种典型草本植物香根草（Vetiveria zizanioides L.）、百喜草（Paspalum notatum Flugge）、黑麦草（Lolium perenne L.）根系拉拔力随根径和土层深度的变化规律。结果显示:3种草本植物根系拉拔力随着根径的增大而增加,且拉拔力与根径之间满足幂函数关系;整体上,根系拉拔力从大到小顺序表现为香根草 > 黑麦草 > 百喜草,而且三者之间差异显著;但在D≤0.4 mm和D>0.4 mm两个根径组下,黑麦草均表现出较好的拉拔力性能。在0—10 cm,10—20 cm两个土层间,香根草和百喜草两种植物根系拉拔力性能相似,而黑麦草单根拉拔力在表层土壤发挥效果优于下层土壤。从单根拉拔力方面出发,黑麦草在3种植物中可优先考虑用于固持浅表层土壤。试验探究了草本植物单根在不同根径组下和土层深度下的抗拔性能,研究结果可为山西省土石山区水土保持植物措施草本植物物种选择提供理论依据。     

多情景退耕还林对林地生物多样性保护价值的潜在影响

退耕还林对生物多样性保护具有显著的正向影响,评估其生物多样性保护生态服务价值意义重大。现有研究多采用当量法计算生物多样性保护的生态服务价值,但该方法未考虑不同林地类型的差异化生物多样性价值,因而难以实现空间精细化评估。该研究从生态连通视角切入,以云南省保山市施甸县为例,根据坡度和相关政策设定1种现状情景(情景I)与3种退耕情景(情景Ⅱ、情景Ⅲ与情景Ⅳ),采用形态空间模式识别生态源地、指数法分析生态连通性和斑块重要性,进而计算各情景下的生物多样性保护的生态服务价值。在此框架中,该研究通过空间精细化手段修正各类林地的当量因子系数。结果表明：随着物种扩散距离的增加,生态连通性增加,情景Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的森林的生物多样性保护的生态服务价值均呈现增加趋势,依次增加了3.02×10⁷、4.7×10⁶和1.57×10⁷元,更有助于增加生物多样性保护生态服务价值的退耕方式是情景Ⅱ;从修正当量角度看,情景Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的修正当量系数分别为1.51、1.46和1.47,最有利的退耕情景为退耕程度最小的情景Ⅱ,而退耕程度最大的情景Ⅲ却没有取得相应的成效...     

宁南黄土丘陵区3种典型林分的结构与水文影响比较

为分析宁南黄土丘陵区林分结构的水文功能影响关系及差异,以彭阳县3种典型林分(山杏纯林、山杏柠条混交林、山杏沙棘混交林)为对象,在2017年生长季观测了林下草本生物量和生物多样性、冠层降雨再分配、林下蒸散、土壤湿度的变化特征。结果表明:(1)林分地表覆盖度大小顺序为山杏沙棘混交林(0.81)山杏柠条混交林(0.71)山杏纯林(0.67);草本植物地上生物量为山杏沙棘混交林(0.86)山杏纯林(0.62)山杏柠条混交林(0.41);草本植物生物多样性为山杏柠条混交林山杏沙棘混交林山杏纯林。(2)3种林分类型的冠层都相对稀疏,降雨穿透率均90%,穿透雨量与林外降雨呈线性正相关;干流量和林冠截留量与林外降雨呈对数关系。(3)林下蒸散的季节变化呈"单峰型",研究期间林下蒸散表现为山杏沙棘混交林(245.0mm)山杏纯林(227.7mm)山杏柠条混交林(220.9mm),其中山杏柠条混交林的月际间差异最小。(4)生长季内土壤湿度在中上层(0—80cm)表现为逐渐降低趋势,在深层则相反;深层土壤水分的林分差异为山杏纯林山杏沙棘混交林山杏柠条混交林。在干旱缺水、侵蚀严重的黄土区,要恢复以水土保持为主要功能的稳定植被时,既要考虑植被配置模式对地表覆盖和草本生物量及物种多样性的影响,也要考虑对土壤湿度的影响,因此建议在植被恢复中尽量选择山杏沙棘混交林和山杏纯林。