土壤饱和度对柠条根与两类土界面摩擦特性的影响

以内蒙古鄂尔多斯地区低液限粉土和粉土质砂及其人工柠条林为研究对象,通过重塑土直剪试验研究土壤含水率对柠条根与两类土界面摩擦特性的影响,为根-土相互作用机理提供理论和数据支持。结果显示:随着土壤饱和度由25%增至85%,低液限粉土根-土界面的摩擦系数由0.438逐渐减小到0.35,粉土质砂则由0.517减至0.424;2种土壤质地根-土界面粘聚力呈先增大后减小的趋势,低液限粉土和粉土质砂根-土界面粘聚力分别在土壤饱和度为55%和40%时达到最大值,分别为4.986和3.056;土壤饱和度对根-土界面抗剪强度的影响随土壤类型的不同存在差异,在柠条根系主要分布层0.7 m和1.4 m内,2种土壤质地根-土界面抗剪强度随土壤饱和度增加呈现先增大后减小的趋势,且低液限粉土根-土界面抗剪强度高于粉土质砂,从固土效果角度,低液限粉土种植柠条的固土作用优于粉土质砂。     

低覆盖度行带式种植模式下赤峰杨根系分布特征

采用根钻法对低覆盖度行带式栽植模式下赤峰杨的根长密度的空间分布特征进行了研究,同时用烘干法对其根质量密度进行了测量。结果表明:赤峰杨的总平均根长密度在不同土层间变化很大,0.0 40 cm土层为根系主要分布区域,其在总平均根长密度中所占比例高达77.1%;不同径级之间的根长密度差异显著,0.0 0.2 mm径级根系的根长密度最大,可达0.61 cm·cm-3。带间根长密度变化出现了先增大后减少而后略有增大的趋势,环境因子影响根系分布,>2.0 mm的粗根根长密度主要分布于带间。低覆盖度行带式配置模式下的赤峰杨吸收根系(<2mm)主要分布于0 40 cm深度区域,粗根(>2.0 mm)主要分布于地表40 cm以下区域,带间是根系的主要分布区域,根系主要利用的是天然降水。     

长白山区水曲柳根呼吸的季节动态及影响因子

为了探讨林木呼吸的季节动态及影响因素,采用LI-COR-6400-06测定并研究长白山红松针阔混交林中天然水曲柳根系呼吸的季节变化规律,分析根系呼吸与土壤温度、土壤湿度和土壤全氮含量等因子的关系。结果表明:天然水曲柳不同径级根系呼吸速率在生长季节均有明显的季节动态,其中7月最高,10月最低,呈单峰曲线,呼吸速率在1.02～9.27μmol·g-1s-1之间;水曲柳根系呼吸速率与10cm深处土壤温度季节变化一致,二者呈显著指数相关(P<0.05);根系呼吸与土壤湿度呈二次曲线相关,即当土壤湿度在一定范围内时根系呼吸速率与其成正比,而当土壤湿度超过一定值时根系呼吸速率则与土壤湿度成反比;根系呼吸速率与土壤N含量呈线性相关,并且随树木年龄的增加呼吸速率下降;不同径级根系呼吸温度系数Q10值在2.21～2.71之间变化,且Q10值随根系径级增大而降低,表明细根对土壤温度的敏感性高于粗根。     

竹材弦面纵向切削的研究

研究了竹材弦面纵向切削的3种切削方式(单劈刀切削、单刨刀切削及并列式双刨刀切削)及单刨刀切削时的切削阻力,结果表明:对竹材采用劈或刨的切削方式,均可进行弦面纵向切削并能获得质量较好的竹蔑。竹材的节间、节部、切削厚度、含水率及切削速度等因素对切削阻力均有不同程度的影响。节部切削阻力明显高于节间切削阻力;切削阻力随切削厚度的增大而增大,两者成线性关系;含水率增大时,节间切削阻力减小,而节部切削阻力变化不大;切削速度增大时,节间切削阻力基本上是下降的,而节部切削阻力是增大的。     

地下竞争对油松和云杉幼苗叶片和根系发育的影响

为研究地下竞争对油松（Pinus tabuliformis）和云杉（Picea asperata）幼苗叶片和根系形态的影响,以3年生油松和云杉幼苗为研究对象,采用整株取样法完整获取幼苗叶片和根系,进行形态指标分析,探究不同养分浓度水平下地下竞争对二者叶片和根系的影响。结果表明,地下竞争抑制油松叶片表面积、细根比表面积、小根和细根根长和表面积及各亚径级细根根长和表面积;地下竞争促进云杉叶片表面积的增加,抑制其小根根长、小根表面积、小根比根长、小根比表面积、细根表面积、1.0～2.0 mm细根根长及各亚径级细根表面积;低浓度下云杉小根根长、小根比根长、小根比表面积及1.0～2.0mm细根根长均显著高于高浓度。地下与地上竞争存在交互作用,且二者间的交互作用对油松和云杉的根系形态影响显著。相同浓度下,云杉叶片表面积、细根根长、细根比根长、细根比表面积及0～0.5 mm细根根长和表面积均显著高于油松,表明在相同竞争条件下,云杉的适应能力强于油松。地上与地下竞争在相同施肥浓度下的细根根长与细根表面积均差异不显著,表明地上与地下竞争对油松和云杉细根根长与细根表面积的影响同等重要,但云杉的细根比根长和...     

湘北四川桤木人工林根系空间分布特征

对湘北地区6年生四川桤木(Alnus cremastogyne)人工林不同径级根系生物量分布、根长、比根长、根长密度的空间分布特征进行研究。结果表明:四川桤木人工林大根、中根、小根、细根生物量分别占林分根系生物量总和的55%、22%、14%、9%;约66%的根系生物量集中在0～30cm土层;不同径级根系根长变化趋势是:细根小根大根中根,比根长的变化趋势是:细根小根中根大根;各径级根长密度变化趋势各不相同:垂直方向上,在0～60cm土层,大根的根长密度随土层深度的增加先增后降,中根、小根、细根的根长密度随土层深度的增加而减小,水平方向上,在0～80cm距离,大根的根长密度随距树干距离的增加而减小,细根的根长密度随距树干距离的增加而增大,中根、小根的根长密度在距树干0～60cm内逐渐减小,而在距树干60～80cm又略有增加。     

长白山系榛子灌木林根系对优先流的影响

[目的]通过调查分析榛子灌木林下不同土层深度内不同根系径级对土壤优先流现象发生程度的影响,了解该区域内土壤水分的运动规律,查看森林系统生态恢复情况。[方法]选取长白山系张广才岭余脉丘陵区内榛子灌木林为研究对象,采用野外示踪法示踪优先流路径分布特征,分析其与不同土层深度下不同径级的根长密度、根生物量的关系。[结果]表明:灌木林内优先流以大孔隙流,漏斗流和环绕流为主,发生迅速,伴有环绕特征。随土壤深度的增加,根长密度逐渐减小,根系径级d1 mm,1d3 mm,3d5 mm,5d10 mm的根长密度对优先流贡献率分别为67.9%,64.9%、55.2%、59.3%,以d1 mm根系的优先流贡献率最大,且均值在58.5%以上。根长密度在不同土层深度及不同径级下变幅为2.59%31.2%和1.16%11.07%。研究点内优先流区根生物量大于基质流区,整体仅高出约1.1%,根生物量对优先流路径的发生不起决定性作用。[结论]不同土层内的不同根系径级的根长密度对榛子灌木林下的土壤优先流影响极为明显,d1 mm影响效果最大,根系生物量对其优先流的产生不起决定性作用。     

季冻区边坡表层粉质粘土力学指标影响因素室内试验研究

本文通过室内三轴试验研究冻融作用下边坡表层粉质粘土土体随含水量、密实度、冻融次数、是否存在植物根系等不同条件下土的力学指标变化规律,对提高季冻区边坡防护效果具有一定的理论指导意义。研究结果表明:(1)土体主应力差在植物根系作用下明显提高,在含水率13%左右提高明显;加根土主应力差随土的密实度增加而显著提高。(2)含水率较小时,土体黏聚力随含水率的增加而增大,当含水率在13%左右时,黏聚力最大,当含水率大于13%后,黏聚力开始随含水率增加而减小。植物根系作用下粘聚力随土体密实度增加而增大。(3)随含水率增加土体内摩擦角减小,含水率越大内摩擦角减小幅度越大。含水率较大时植物根系对土体内摩擦角影响较小;含水率较小和密实度较大时植物根系对提高土内摩擦角作用明显。     

不同石灰岩生境淡竹非结构性碳水化合物浓度及分配特征

【目的】探讨石灰岩山地优势种淡竹非结构性碳水化合物(NSC)浓度、分配特征及其生态意义。【方法】对赣西北石灰岩山地3种不同土壤含水率生境(连续土、半连续土和零星土)的淡竹进行取样调查,比较分析不同生境淡竹个体(全株)和构件水平(叶、枝、秆、蔸、鞭、根)的非结构性碳水化合物浓度和分配特征。【结果】 1)在个体水平,从连续土、半连续土到零星土,随着土壤含水率下降,淡竹可溶性糖浓度逐渐增加,零星土生境值(3.32%±0.20%)显著高于连续土生境值(2.52%±0.17%)(P<0.05),NSC和淀粉浓度先降后升,半连续土生境值均显著低于零星土生境值(P<0.05);2)在构件水平,3种土壤生境淡竹叶的NSC、可溶性糖和淀粉浓度高,枝和根次之,秆、蔸和鞭相对较低;3)随着土壤含水率降低,淡竹根中可溶性糖浓度升高,增加幅度大于其他构件,半连续土和零星土生境增幅分别为74.29%和39.35%;叶、根等生理活性高的构件可溶性糖分配比例增加,相比连续土生境,在零星土生境叶、根分别增加71.26%、50.61%,而秆、蔸、鞭等贮存的构件分配比例均减少。【结论】淡竹通过调节个体和构件非结构性碳水化合物浓度和分配来适应干旱胁迫,构件水平的NSC调节行为比个体水平能更深入反映植物应对干旱胁迫的生理策略。     

四川茶园土壤微团聚体组成及其分形特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究不同植茶年限茶园土壤微团聚体的组成及其分形特征。结果表明：茶园土壤微团聚体组成以0.25～0.05 mm粒级为主,占微团聚体总量的41.95%～55.44%,0.05～0.01 mm粒级次之,占23.54%～25.66%,＜0.001 mm 粒级所占比例最小,为5.80%～8.71%,随植茶年限增加,0.25～0.05 mm粒级土壤微团聚体含量显著升高,0.05～0.01 mm 和0.01～0.005 mm 粒级含量变化不明显,而0.005～0.001 mm和＜0.001 mm粒级含量则显著降低;随植茶年限增加,土壤微团聚体平均质量比表面积值、分形维数值和土壤特征微团聚体组成比例(＜0.005 mm)/(0.25～0.05 mm)值均逐渐减小,而土壤微团聚体平均质量直径值则逐渐增大;不同植茶年限土壤微团聚体分形维数值和土壤特征微团聚体组成比例值均与土壤有机质含量、全氮含量、碱解氮含量、全磷含量和有效磷含量极显著负相关。长期植茶可促进土壤较小粒级微团聚体向较大粒级微团聚体转化,从而提高土壤微团聚体稳定性,土壤微团聚体分形维数值和土壤特征微团聚体组成比例值均可作为定量化描述茶园土壤肥力状况的指标。     

4种地被竹根系分布特征及其力学性质

以4种地被竹作为研究对象,对其根系的分布特征及其力学性质进行了研究.结果表明,4种地被竹根系以0～10 cm土壤含量最高,随着土层深度的增加,根系含量逐渐减少,各竹种均以＜0.5 mm径级的根系含量最高,0.5～1.0 mm根系的含量次之,＞1.0 mm的根系含量最少.其中土壤中菲白竹根系含量最大,为11 870 g/m2;黄条金刚竹含量最小,为6 160 g/m2.根系平均抗拉强度分别为菲白竹25.3 MPa、铺地竹27.05 MPa、鹅毛竹41.96MPa、黄条金刚竹32.67 MPa.     

木麻黄蚕豆套种模式对浙南泥质海岸土壤盐碱动态变化的影响

研究了浙南泥质海岸林地初期二年通过套种、覆盖等营林措施对泥质海岸土壤盐分及其pH年动态变化的影响.结果表明,①造林当年和次年0～20cm表层土土壤含盐量存在4月、7月和11月3个峰值和6月和10月2个谷值,7月为最高值,6月为最低值;二年中,0～20cm剖面土壤盐含量降低幅度达22.49％～16.09％;②造林当年＞20～50cm次层土土壤盐含量存在4月、11月2个峰值和7月、8月2个谷值;次年＞20～50cm次层土土壤含盐量月变化则除6月出现1个明显的谷值外,其余观测月份土壤盐含量动态变化呈比较平缓线性下降趋势;经历2a,＞20～50cm剖面土壤盐含量降低13.04％～15.83％;③二年的测定结果同时表明,表层土pH值在8.3～8.5,次层土pH值在8.4～8.6.     

祁连山青海云杉中龄林混交度对细根形态特征的影响

【目的】研究青藏高原东部祁连山地区青海云杉中龄林混交度对各土层细根生物量和形态特征的影响,以期为当地森林恢复和林分经营提供理论依据。【方法】选择混交度分别为0、0. 2、0. 4和0. 6的青海云杉天然中龄林样地,调查混交度对0～20和20～40 cm土层各树种细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的影响。【结果】混交度为0. 4的青海云杉林以10～25 cm径级(63. 72%)、24～32 m高度级(48. 72%)和16～20 m高度级(11. 18%)乔木占比最大,且均显著高于其他3个混交度的林分;青海云杉林总细根生物量密度主要分布在0～20 cm土层,占细根总量的68. 31%～83. 49%,其数值随混交度增大呈现先升后降趋势,混交度0. 4时最大,为616. 26 g·m~(-3); 20～40 cm土层总细根生物量密度随混交度增大而增大,在混交度0. 6时最大,为227. 17g·m~(-3);在0～20 cm土层,细根根长密度和根表面积密度表现为混交度0. 4混交度0. 2混交度0混交度0. 6,比根长和比表面积表现为混交度0. 4混交度0. 2混交度0. 6混交度0;在20～40 cm土层,根长密度、根表面积密度和比根长均表现为混交度0. 6混交度0. 4混交度0. 2混交度0,比表面积表现为混交度0. 6混交度0. 2混交度0. 4混交度0;随混交度增大,云杉对0～40 cm土层林分细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的贡献逐渐减小,而白桦对0～40 cm土层林分细根生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的贡献持续增大;混交度对细根根长密度和根表面积密度的影响主要表现在0～1 mm径级细根上。【结论】与其他混交度林分相比,混交度为0. 4的青海云杉中龄林具有更合理的径级结构和高度级结构,异龄、复层的林分结构可以减小相邻植株间生态位竞争重叠范围,优化林分空间利用效率,提高群落稳定性,细根生物量密度及细根形态特征如比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度达到最大。在未来青海云杉中龄林经营中,合理控制混交度在0. 4左右,可促进群落细根发育,利于森林持续健康发育。     

龄级和密度变化对黔东南杉木人工纯林结构及有机碳密度的影响

采用空间替代时间、野外样地调查和室内分析相结合的方法,研究了黔东南杉木人工纯林结构及有机碳密度随龄级和密度变化的规律。结果表明,随杉木林龄增大和密度降低:1林分平均胸径和高度值升高、密度值降低,龄级及密度级内的相应指标值差异显著。2除Pielou指数值外,草本层植物多样性指数增加。灌木层植物多样性指数值随林龄增大而增加、随密度降低而减小。不同龄级及密度级灌木层植物Pielou指数值差异显著。草本层植物Gleason指数值在龄级间差异不显著、密度级间差异显著,Pielou指数值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著。3土壤密度值增大、土壤有机碳含量等其它理化指标降低。土壤密度值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著,土壤有机碳含量等其它理化指标值在龄级及密度级间差异不显著。4乔木、灌木、凋落物和土壤-植被层有机碳密度值增加,草本和土壤层有机碳密度值在龄级间降低、密度级间升高。乔木层植物有机碳密度值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著。5林龄和密度对乔木层植物有机碳密度值的贡献率分别为99.06%、0.94%。土壤有机碳密度受土壤层部分指标影响,植被有机碳密度受植被-土壤部分指标综合影响。6培育大径级林和增加土壤有机碳含量是提高杉木人工林有机碳密度的有效途径。     

电渗法降低黏性土黏附力室内试验

电渗法作为一种减黏手段,可快速降低黏附力,为解决盾构掘进时刀盘黏附堵塞问题提供新思路。为研究电渗对黏性土黏附力的影响规律,通过自主研制的电渗装置,测量在不同含水率下黏性土黏附力的最大值,以及持续受拉状态下锥体的电渗减黏情况。结果表明:黏附力大小随含水率的增加呈现先增大后减小的趋势,在塑限含水率附近出现最大值,并在液限含水率后趋于稳定。选取4组特征含水率土样进行研究,在匀速拉拔状态下拉拔力值随拉拔时间近似呈线性增长。在电渗作用下,减黏时间受含水率和初始黏附力影响缓慢增加,经拐点后急剧增加,相应的减黏速率随含水率变化先增大后减小,在27%含水率和0.4减黏比例时出现最大值。锥体脱开后,表面土颗粒黏附均匀,对比无电渗条件下金属表面的黏余状态,分析黏结破坏发生在界面水膜外围土体中,受水分张力和土体内聚力共同作用,两者相对变化是导致黏结破坏位置发生变化的主要原因。该研究成果可为电渗降黏在工程中的应用提供理论依据。     

生物质成型颗粒圆周表面形貌分析研究

生物质成型颗粒圆周表面形貌是生物质成型机核心部件——成型模孔与成型颗粒间建立接触力学分形模型,并预测成型模孔摩擦磨损的关键。选用成型模孔直径规格为6、8 mm的环模成型机压缩而成的生物质成型颗粒(3种材料颗粒度1～3 mm、含水率11%)为试验样本,利用粗糙仪采集其圆周表面粗糙形貌数据,测量其直径、密度和硬度,分析其关联性,并通过扫描电镜分析其圆周表面粗糙形貌,结果表明:生物质环模成型机的成型模孔在与成型颗粒接触过程中,产生摩擦磨损,导致成型模孔直径d0增大,压缩后成型颗粒直径d也随之增大;成型颗粒密度ρ和硬度HD随其直径d的增大而下降,成型颗粒算术平均粗糙度Ra值则随直径d的增大而上升;圆周表面粗糙度中心轮廓的最大材料率Mr2值,随成型颗粒直径d的增大总体保持在80%～90%之间。     

不同造林密度马尾松人工林的根系生物量

采用全根挖掘法和土钻法,分别测定5种造林密度20年生马尾松林分平均标准木的单木和行间根系生物量,结果表明:平均标准木单木根系总生物量随林分密度的增大而减少,不同级别根系生物量的排序为根桩>粗根>大根>中根>小根,其中根桩和粗根占根系生物量构成的90%以上.行间不同径级根系生物量的排序为中根>细根>小根.不同密度对中根、小根和细根生物量呈现出随密度增加而逐渐变小的趋势.5种密度马尾松林分的根系主要分布在0～30 cm的表层土壤中,占根系总生物量的82%以上.随着土层深度的增加,不同密度林分行间根系生物量逐渐减少.数学模型拟合的结果表明,平均标准木单木各级根系生物量与林分平均胸径、平均树高及密度有较强的相关性,除了小根以外,相关系数均达到0.8以上,林分行间各级根系生物量与林分密度也表现出较好的相关性.     

樟树福建柏混交林种内及种间竞争研究

通过对樟树福建柏混交林40个样圆的调查,以樟树为对象木,采用Hegyi单木竞争指数模型分析樟树的种内种间竞争关系.结果表明,樟树的种间竞争强度大于种内竞争强度,并且竞争强度随对象木径级的增大逐渐减小.当对象木径级≥23 cm时竞争强度变化较小,径级在14～17时受到的种间竞争强度最大.樟树种内、种间、林分的竞争强度符合幂函数CI =AD-R的关系,用此模型拟合各径级的种内、种间竞争强度效果良好,可对不同径级的樟树所受的竞争强度进行预测.     

窄冠刺槐根系的研究

2006年10月用全挖法和分层分段挖掘法,研究了窄冠刺槐根系的分布特征、根系生物量以及不同密度林分根系空间分布特征.结果表明:窄冠刺槐个体根系水平分布在株间可达到6.6 m,在行间可达到5.0 m;主根可深达2 m以上,侧根垂直分布集中在10～40 cm土层内.窄冠刺槐根系生物量占全株生物量的16.82％,主根、侧根的生物量在根系生物量中分别占87.13％、12.87％.窄冠刺槐林分根系生物总量和根总长分别为6 160.2～10 940.55kg·hm-2和970.35～1 607.4 km·hm-2,并呈现出根系生物总量和根总长与林分密度成正相关的规律.在垂直方向上,林分根系中直径D<15 mm的根主要分布在地下0～20 cm土层内,而直径D≥15 mm的根主要分布在地下20～40 cm土层内;在水平方向上,直径D≥5 mm的根数量随距树干距离增加而减少,而直径D<1 mm的根数量则随距树干距离增大而增大,主要集中分布在距树干0.5～1.5 m范围内.     

毛乌素沙地油蒿灌丛生态系统的土壤呼吸特征

【目的】探究毛乌素沙地半干旱区典型油蒿灌丛生态系统土壤呼吸速率特征,揭示土壤温湿度对土壤呼吸速率的影响,以期为预估半干旱区土壤碳排放提供科学依据。【方法】在宁夏盐池选取典型油蒿群落,采用切根法剖分土壤呼吸组分,于2014年4—10月利用自动气室法对切根处理与对照样地的土壤呼吸速率进行连续观测,采用指数方程拟合土壤呼吸组分对土壤温度的响应,并运用线性回归分析温度响应函数残差(观测值/预测值)与土壤含水率间的关系。【结果】在日尺度、自养呼吸速率最大值出现时间(11:00)早于土壤温度最大值出现时间(15:00),而异养呼吸速率最大值出现时间基本与土壤温度最大值出现时间一致;在生长季中期(6—8月),土壤总呼吸速率,自养呼吸速率和异养呼吸速率的温度敏感性(Q10)分别为1.51,1.40和1.88;自养呼吸速率对温度的响应受水分的影响,当土壤含水率小于8%时,土壤温度仅能解释自养呼吸速率季节变异的36%(Q10=1.10),自养呼吸速率的温度响应函数残差随土壤含水率升高而增加(R2=0.59,P0.05);当土壤含水率大于8%时,自养呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加(R2=0.75,Q10=1.88),自养呼吸速率的温度响应函数残差与土壤含水率无显著关系;与自养呼吸速率不同,异养呼吸速率对温度的响应受水分的影响较小,在不同土壤水分条件下均随土壤温度升高呈指数增加(R20.65);自养呼吸贡献率(自养呼吸速率/土壤总呼吸速率)在日尺度上存在中午降低的现象;在季节尺度,RA/RT呈现出明显的季节性波动,在5—8月平均为54%,9—10月平均为69%。【结论】在日尺度,自养呼吸速率受土壤温度的影响较小,而异养呼吸速率主要受土壤温度调节;在季节尺度,异养呼吸速率主要受土壤温度调节,其Q10高于自养呼吸速率;而自养呼吸速率对温度的响应受水分的调节,其Q10随土壤含水率升高而增大;自养呼吸贡献率在日尺度与季节尺度的动态变化很可能来源于呼吸组分对环境因子的差异响应。