大兴安岭山地樟子松天然林土壤水分物理性质及水源涵养功能研究

对大兴安岭山地樟子松天然林土壤水分物理性质及水源涵养能力进行研究,结果表明,0-20 cm土层土壤含水量、土壤毛管孔隙度、总孔隙度、枯落物蓄积量和蓄水量均表现为:坡下>坡中>坡上,土壤含水量变化范围为278.71~377.98 g/kg,平均值为327.67 g/kg;整个坡面土壤毛管孔隙和总孔隙度平均值分别为29.08%和53.15%;枯落物蓄积量和最大蓄水量分别为16.72,53.24 t/hm2。0-20 cm土层土壤容重随坡位降低有减小趋势,其平均值为0.84 g/cm3。土壤非毛管孔隙、土壤毛管蓄水量、有效蓄水量、最大蓄水量均表现为:坡下>坡上>坡中。整个坡面平均毛管蓄水量、有效蓄水量和最大蓄水量分别为625.90,499.05,1 130.29 t/hm2。樟子松天然林林地蓄水能力也表现为:坡下>坡上>坡中,坡下为1 358.51 t/hm2,坡上为1 102.09 t/hm2,坡中为1 058.85 t/hm2,平均蓄水量为1 183.54 t/hm2。由此可见,山地樟子松天然林蓄水能力受坡度和坡位影响较大。     

冀北山地不同海拔蒙古栎林枯落物和土壤水文效应

对冀北山地阳坡不同海拔蒙古栎天然林分枯落物层及土壤层进行了初步研究,结果表明：（1）样地二（海拔1 180 m）的枯落物总蓄积量最大为33.18 t/hm^2,其次为样地三（海拔1 260 m）,最小为样地一（海拔1 100 m）,为14.20 t/hm^2,即随海拔升高枯落物总蓄积量先增大后减小。最大持水率的变动范围为140.83%～229.81%,随海拔升高而降低。样地二的有效拦蓄力最强,为39.22 t/hm^2,样地三拦蓄能力最弱,为20.58 t/hm^2,即中海拔拦蓄能力最强,高海拔最弱。（2）枯落物吸水速度在开始1 h内较快,6 h后下降速度逐渐减慢。未分解层枯落物与半分解层枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系（Q=aln（t）＋b）,吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系（V=ktn）。（3）土壤容重均值最大的为样地三（1.28 g/cm^3）,最小的为样地二（1.08 g/cm^3）,即随海拔升高先减小后达到最大。（4）样地三的土壤有效持水量最大,为98.75t/hm^2,样地二的最小,为53.38 t/hm^2,即高海拔土壤持水能力最强。利用幂函数对土壤入渗速率与入渗时间进行拟合,结果显示相关系数都在0.97以上。     

冀北山地不同林分枯落物及土壤的水源涵养功能评价

以冀北山地6种典型林分为对象,对其凋落物及表层土壤的水源涵养功能进行了初步研究。结果表明,各林分枯落物有效拦蓄量排序为：山杨林（32.32 t/hm2）〉白桦林（28.59 t/hm2）〉蒙古栎林（20.26t/hm2）〉油松蒙古栎混交林（19.49 t/hm2）〉华北落叶松林（13.53 t/hm2）〉油松林（13.23 t/hm2）;各林分土壤最大持水量排序为：山杨林（1 709 t/hm2）〉油松蒙古栎混交林（1 551 t/hm2）〉白桦林（1 549 t/hm2）〉油松林（1 547 t/hm2）〉华北落叶松林（1 357 t/hm2）〉蒙古栎林（1 303 t/hm2）;各林分土壤渗透性能排序为：油松蒙古栎混交林〉山杨林〉白桦林〉油松林〉蒙古栎林〉华北落叶松林。采用层次分析法确定指标权重,对评价指标值进行计算分析,比较不同林分综合水源涵养功能,结果认为,油松蒙古栎混交林的综合水源涵养功能最好,其次为山杨林、白桦林、蒙古栎林、油松林,华北落叶松林最差。     

冀北山地森林土壤水文效应研究

森林土壤水文效应是森林生态水文功能的基础.从森林土壤的容重、孔隙度、持水能力和入渗能力等方面,研究了冀北山地6种典型森林的土壤水文效应.结果表明:土壤容重方面,落叶松纯林最大(1.21 g/cm3),白桦纯林最小(1.00 g/cm3);土壤孔隙度方面,白桦纯林总孔隙度最大(50.75％),油松蒙古栎混交林总孔隙度最小(42.58％);土壤持水能力方面,油松纯林的有效持水量最大(241.00 t/hm2),落叶松纯林的最小(57.75 t/hm2).土壤入渗能力方面,油松纯林的稳渗速率最大(15.00 mm/min),落叶松纯林的稳渗速率最小(0.68 mm/min).     

冀北山地6种天然纯林枯落物及土壤水文效应

以冀北山区6种典型纯林为对象,对枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究,结果表明:①枯落物总储量变化范围在3.44～23.97t/hm2之间,顺序为白桦纯林>油松纯林>山杨纯林>五角枫纯林>蒙古栎纯林>黑榆纯林,最大持水量的变化范围为5.16～45.11t/hm2,顺序为五角枫纯林>山杨纯林>蒙古栎纯林>白桦纯林>油松纯林>黑榆纯林,山杨纯林有效拦蓄能力最强,为35.45t/hm2,黑榆纯林的拦蓄能力最弱,为2.66t/hm2;②未分解层枯落物8h基本达到饱和,半分解层在6h已经达到饱和,持水量与浸泡时间呈明显对数关系;枯落物在浸水的0.5h内吸水速率最大,4h左右时下降速度明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系;③土壤容重均值变化范围为0.82～1.14g/cm3,总孔隙度的变动范围为44.43%～56.97%;④土壤层有效持水能力以五角枫纯林最强,为116.00t/hm2,白桦纯林持水能力最弱,为40.50t/hm2,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。     

冀北山地阴坡枯落物层和土壤层水文效应研究

对冀北山地阴坡6种不同天然林分枯落物层及土壤层进行了初步研究,结果表明:(1)枯落物总蓄积量和最大持水量的顺序一致:华北落叶松-白桦-黑桦混交林>白桦-华北落叶松混交林>白桦-黑桦-华北落叶松混交林>蒙古栎-黑桦混交林>山杨-黑桦-蒙古栎混交林>白桦-黑桦混交林,枯落物的蓄积量为10.15~30.47 t/hm2,最大持水量的变化范围为24.33~63.57 t/hm2。华北落叶松-白桦-黑桦混交林的有效拦蓄能力最强,为48.60 t/hm2,山杨-黑桦-蒙古栎混交林的有效拦蓄能力最弱,为16.47 t/hm2;(2)未分解层枯落物与半分解层枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系;(3)土壤容重均值的变化范围为0.89~1.18 g/cm3,总孔隙度的变动范围为49.93%~63.08%。随着土壤厚度加深,土壤容重逐渐增大,总孔隙度逐渐减小;(4)山杨-黑桦-蒙古栎混交林有效持水能力最强,为65.43 t/hm2,华北落叶松-白桦-黑桦混交林持水能力最弱,为37.92t/hm2,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系,相关系数都在0.95以上。     

冀北山地6种林分类型土壤水分-物理性质变化

为改善冀北山地林地生态功能,提高该地区森林涵养水源的能力,选取冀北山地6种典型林分为研究对象,采用环刀法对土壤物理性质进行了分析比较。结果表明:(1)土壤容重与土层深度呈正相关,土壤容重均值排序为:华北落叶松林(1.20g/cm~3)蒙古栎林(1.14g/cm3)油松林(1.12g/cm~3)黑桦林(1.03g/cm~3)白桦林(0.98g/cm~3)山杨林(0.81g/cm~3);(2)土壤总孔隙度与土层深度呈负相关,土壤总孔隙度均值排序为:山杨林(57.6%)白桦林(51.4%)黑桦林(51.1%)油松林(49.1%)华北落叶松林(45.9%)蒙古栎林(44.8%);土壤毛管孔隙度均值山杨林最大(48.9%),油松林最小(35.1%);非毛管孔隙度均值为油松林最大(14.0%),白桦林最小(3.6%);(3)土壤持水量与土层深度之间存在负相关关系,土壤最大持水量均值为山杨林最大,华北落叶松林最小;(4)土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系,稳渗速率油松林最大(15.00mm/min),华北落叶松林最小(0.68mm/min)。研究结果可为森林土壤资源可持续利用提供依据。     

冀北山地不同海拔华北落叶松人工林枯落物和土壤水文效应

对冀北山地4个海拔梯度的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林枯落物层及土壤层水文效应进行研究。结果表明:枯落物总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄能力均随海拔升高而增大,枯落物总储量在8.19～39.49t/hm2之间,最大持水量在17.76～74.12t/hm2之间,有效拦蓄能力在14.56～54.60t/hm2之间。枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系。土壤容重随海拔升高而减小,变化范围为0.89～1.13g/cm3,总孔隙度随海拔升高先增大而后减小,土壤层有效持水量随海拔升高先减小而后增大,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。     

冀北地区丰宁县水源林地水源涵养能力

林地是水源林涵养水源、防治水土流失的功能主体.以冀北地区丰宁县,4种不同类型水源林地为研究对象,从土壤层与枯落物层两方面,研究当地水源林地的水源涵养能力.研究发现:水源林地枯落物持水能力阔叶林地明显优于针叶林地,4种水源林地枯落物持水能力依次为杨树林地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地;其中,杨树林地枯落物最大持水量为29.79 t/hm2,有效持水量为4.01 t/hm2.在土壤总孔隙度方面,水源林地土壤持水能力依次为杨树林地＞草地＞耕地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地,水源林地总孔隙度在43.49％ ～ 34.96％;在土壤密度方面,草地＞油松林＞耕地＞杨树林地＞油松×山杏林地＞落叶松×山杏林地;在土壤水分常数方面,在0～30 cm的土层内,落叶松×山杏林地、油松×山杏林地、油松林地3种山地立地类型水源林地均是10 ～ 20 cm土层土壤水分常数最大,杨树林地20 ～ 30 cm土层的水分常数最大,草地和耕地内,0～10 cm土层的水分常数最大.综合比较不同样地类型内,样地土壤和枯落物持水能力,杨树林地的水源涵养能力最强,最大持水量和有效持水量分别为1 334.49和1 167.41 t/hm2,总体涵养水源能力为杨树林地＞落叶松×山杏林地＞油松×山杏林地＞油松林地.     

冀北山地油松蒙古栎混交林水化学特征

对冀北山地油松蒙古栎混交林穿透雨、树干茎流和枯透水中的Ca、Fe、K、Mg、Mn、Zn共6种养分元素进行测定。结果表明:(1)大气降水经过林冠层后化学元素含量均有不同程度增加,化学元素含量排序为Ca>K>Mg>Fe>Mn>Zn,树干茎流各项指标均增长较多,化学元素含量排序为Ca>K>Mg>Fe>Zn>Mn,枯落物水中K和Ca元素浓度增加最大。(2)大气降雨中Zn的变异系数最大,达2.853;K和Ca元素的变异系数最小,分别为0.158,0.163。穿透雨中变异系数最大的为Fe元素,其值为0.692;树干茎流中变异系数最大的为Zn元素,其值为0.594;枯透水中变异系数最大的为Fe元素,其值为1.164。(3)经过淋洗后水样中各元素的浓度均有所增加,穿透水、树干茎流和枯透水中Ca、K增加较多,Fe、Mn、Zn的淋溶量较少。     

冀北山地杨桦低效林改造的效益分析

[目的]分析研究冀北山地杨桦低效林改造的成果,为该地区的森林健康经营理论提供参考。[方法]采用生态疏伐后人工林下更新的方式进行改造,并以定量计算的方式对改造后样地和未改造对照样地分别从林地生产力、固碳释氧功能、水源涵养功能3方面进行效益分析。[结果]改造后的样地较对应的对照样地在总体效益方面具备很大优势,具体高出值分别为25 008.89和14 802.17元/hm2,增长率分别为16.6%,14.6%。其中林地生产力价值分别高于对照样地44.9%,73.11%;固碳释氧价值分别高出13.4%,9.2%;涵养水源价值分别高出5.4%,2.6%。[结论]对杨桦低效林进行生态疏伐、人工林下更新改造后,林分质量得到显著改善,提高了林地生产力和林分生态功能的同时,带来了经济效益的增长。     

冀北山地阔叶林对降雨再分配的影响

[目的]探讨冀北山地阔叶林林冠层的穿透降雨、冠层截留和树干径流对降雨再分配的影响,为该地区的森林建设、森林结构调整提供依据。[方法]利用SPSS专业统计分析软件对林地降雨的数据进行相关性分析和回归分析。[结果]林分的穿透雨占的比例是最大(占到总比例的70.22%),林冠截留其次(为28.20%),而树干径流占得比例最小(为1.58%);穿透雨量与林外降雨量有比较好的线性关系(R^2=0.997 9),林分在降雨比较小的时候是不会有穿透雨的,当林外降雨量达到0.78mm时开始出现穿透雨。林冠截留在降雨的再分配过程中占有很重要的作用,林冠截留量与林外降雨量有明显的幂函数关系,达到了极显著水平(p<0.01)。树干径流量与林外降雨量呈现正相关的关系(R^2=0.9703),阔叶树林在降雨达到4.88mm时才会出现树干径流,但是树干径流具有一定的时滞性,而时滞性的大小和林木本身及雨量的强弱都有很大的关系,当叶面积指数较小,并且枝干夹角成45%,林木表面光滑则形成比较容易。[结论]林冠层对降雨的再分配过程有重要影响,冀北山地阔叶林林冠层的水文效应与森林健康发展具有一定的关系。     

三匹虎自然保护区森林枯枝落叶层及土壤层涵养水源功能分析

根据广西三匹虎自然保护区森林土壤及植被类型的垂直分布状况,设置9个标准地,分别对林地枯枝落叶层和土壤层进行了调查取样测定。结果表明:该保护区森林枯枝落叶层平均累积量为18.69 t/hm2,对一次降雨过程的平均最大净吸水量为39.79 t/hm2;1 m土层对一次降雨过程的贮水量变动在759.2~1578.6 t/hm2之间,平均值为1235.5t/hm2;林地枯落物层和土壤层对一次降雨过程的贮水量为1275.29 t/hm2。研究充分说明,广西三匹虎自然保护区森林枯落物层和土壤层涵养水源功能极为显著,对维护和保障周边地区的生态安全与水土保持都起着非常重要的作用。     

青海省东部黄土丘陵区主要林型土壤理化性质

以青海省黄土丘陵区16种林分类型为研究对象,通过对主要植被和林型土壤物理性质(土壤容重和孔隙度)和化学性质(有机质、氮、磷、钾)的测定与分析,研究了其林下土壤持水能力和土壤肥力状况变化。结果表明,混交林林下土壤容重的平均值最小,而林下土壤毛管孔隙度的平均值最大,说明混交林林下土壤表层疏松多孔,具有较高的水源涵养和水土保持功能。各植被类型土壤有机质、氮、磷、钾分布规律基本一致,均表现为:混交林针叶林阔叶林灌木林荒山荒坡,不同林分类型中华北落叶松林下土壤的氮元素含量最高,而磷钾含量相对偏少,青杨林林下土壤的磷元素含量最高,而氮钾含量相对偏少,白桦—糙皮桦—祁连圆柏—云杉混交林(5∶2∶2∶1)林下土壤的钾元素含量最高,而氮磷含量相对偏少。综合比较而言,混交林能很好地促进有机质、氮、磷、钾含量的增加,改善土壤养分状况,有利于土壤肥力的持续。