松嫩平原西部林网生态场中玉米光合生态研究

东北松嫩平原林网生态场(Ecofield)中主要气候因子对玉米(Zea mays)光合作用影响的研究表明：在整个生长季中,玉米的瞬时光合速率与气温、光强正相关;日光合量则与空气温、湿度正相关。林网中部和东部(10—20H,H为1树高)玉米的光合日进程基本无午休现象,仅两侧主林带附近(1H、5H、25H)仍有午休;与此相应,日光合量也以中、东部高于两侧,这是由于林网中部的气温和湿度高于两侧。通过综合分析,发现午间空气湿度低是造成光合午休的主要原因,在东北松嫩平原,空气温、湿度是制约玉米光合作用主要的气候因子,其中气温是主导因子;光照不是限制因子。防护林可提高林网中的空气温、湿度,从而提高玉米的生产力。     

林带空间配置与布局优化研究

农田防护林(林带)的空间配置与布局是影响防护林结构和防护效益发挥并持续的关键因素．为达到农田防护林防护效益最大并持续的经营目标。在保证林分多样性和稳定性的条件下．林带必须具有空间上布局的合理性和时间上的连续性．经过多年防护林营林研究实践．在对1992年于辽宁省昌图县双井子乡设计营造的试验示范林带调查的基础上．对农田防护林单条林带方向的设置、带内树木的空间搭配方式、树种组成形式,多条林带或林网的带间距离以及大面积或区域防护林体系的空间景观布局等进行了综合研究．结果表明,单条林带和林网走向都应以垂直主害风作为设计的原则;林带内树木的空间搭配以“品”字型为佳,在不同树种混交的同一条林带中,可利用“边行优势”将生长相对缓慢的树种配置于边行．生长相对迅速的树种配置于内行;多条林带或林网空间配置参数——带间距离的设计应以林带达到初始防护成熟龄时的树高作为成林高．以林带结构变化规律和降低害风比例作为林带设计关键参数;区域防护林体系的空间布局应以景观生态学原理为基础．对林网体系进行评价与调控．     

东北半干旱地区防护林网的农业生态效应估价

一、问题的提出半干旱地区防护林的建设,一个很重要的意义就是改变该地区的恶劣生态环境。过去关于防护林带的气候效应研究,多数只是用某一风向风速情况下,林带不同树高倍数处单项气象因子与旷野的比较。缺乏较长时间的对整个网内全方位综合气候效益场的分析和林网在农业生态建设中的科学估价。实际上林网对网内任意部位农作物的气候效应,不仅在风向上是全方位的,而且在生长季内对各类气象因子     

东北地区农田防护林结构对林网内积雪分布格局的影响

东北地区冬季降雪是农田土壤水分的重要来源．探索农田防护林结构对林网内积雪分布格局的影响,是经营实践中如何依据疏透度指标来指导农田防护林结构调控的关键问题．通过由3个不同疏透度林带组成的林网内积雪深度的测定,对农田积雪分布格局进行了研究．结果表明,林网的结构对农田积雪分布产生较大影响．疏透度不同的林网内积雪分布的空间格局有明显差别。而且疏透度差异越大。分布格局的差异越显著．其中,在疏透度为φ2w=0．579、φ2s=0．268的林网内,农田积雪分布比较均匀,总体上整个农田积雪深度较为一致．这样,可依据疏透度与积雪分布格局的这种关系。指导冬季防护林带的结构调控与优化经营．     

不同覆盖物对农田防护林防风效能影响

为揭示不同覆盖物对农田林网内风速分布及防风效能的影响, 选取4种不同覆盖物和对照(无覆盖物)林网模型, 对其防风效能进行了风洞模拟试验。结果表明: 林网中防护林带高度范围内, 覆盖物对林带前后的风速流场具有显著影响, 尤其是高大果树类作物对风速削减程度较大。8 m·s-1风速条件下, 各模式林网内平均风速排序为核桃+小麦间作模式<苹果+小麦间作模式<红枣+小麦间作模式<纯小麦模式<无覆盖物。林网中1 cm和2 cm高度处平均防效能分析表明, 3种果树模式林网防风效能最佳, 纯小麦模式防效虽弱于果树模式, 但是较对照仍有一定的防效, 表明林网内覆盖物(特别是果树类作物)对林带防风效能有明显增强作用。因此, 随着集约化和精准农业推进, 进行农田防护林网配置时, 应充分考虑林网内作物本身的防风效能, 尤其是高大果树类作物农田防护林网配置时, 可适当调整林网大小, 合理配置林带结构, 提高经济效益。     

基于林网体系尺度上的农田防护林持续经营模型Ⅰ-模型的构建

在农田防护林可持续经营内涵与目标分析的基础上,提出农田防护林可持续经营的理想结构;以矩(方)形林网体系作为研究对象,分析经营尺度、更新能力、林带更新年龄、更新方式等林网体系时空结构状态要素,提出农田防护林可持续经营模型构建的基本条件;根据林网体系中林带环度与林带数量的关系,标定并量化网格中林带的空间位置和年龄结构分布,定义了需要更新林带之间的距离函数,来表征各林带之间的分散程度;根据更新林带在林网体系内时空分布的均匀性,构建了农田防护林可持续经营模型.     

基于林网体系尺度上的农田防护林持续经营模型I——模型的构建

在农田防护林可持续经营内涵与目标分析的基础上,提出农田防护林可持续经营的理想结构;以矩(方)形林网体系作为研究对象,分析经营尺度、更新能力、林带更新年龄、更新方式等林网体系时空结构状态要素,提出农田防护林可持续经营模型构建的基本条件;根据林网体系中林带环度与林带数量的关系,标定并量化网格中林带的空间位置和年龄结构分布,定义了需要更新林带之间的距离函数,来表征各林带之间的分散程度;根据更新林带在林网体系内时空分布的均匀性,构建了农田防护林可持续经营模型。     

三北防护林地区土壤水分动态研究

东北西部干旱、半干旱地区影响农业、畜牧业发展的关键因子之一是水分。水分在这一地区变化规律是５～６月春旱阶段,７．８、９三个月是土壤水分丰盛期,各层次水分相差不大,１０月至来年２月是土壤储水期。农田防护林的建立减少了蒸发,提高了土壤水分。但距林带不同距离调节水分幅度不同,明显出现水分最佳区和水分低谷区。根据这一规律可以调整种植结构,充分合理的利用土壤水分,为推广节水型农业提供了途径。防护林带的种类、树高、树种及林带间的距离对林网内水分的分配都有较大影响,这一结论为防护林体系的优化提供了科学依据。     

（强）热带风暴条件下农田林网对防止棉花倒伏及减产的效应

研究结果表明 ,林带背风面 2 7H范围内 ,林网具有不同程度减轻棉株倒伏及产量损失的功能 ,有效防护范围为 0 .42～ 2 3H ,最大籽棉产量和衣分率效果区为 1 0～ 1 3H .与受灾区相比 ,保护区的籽棉产量增加 45.0 1 % ,皮棉产量增加 52 .69% .整个林网内的籽棉产量增加 2 9 94% ,皮棉产量增加 35 0 6% .     

地形对草甸草原植被生产力分布格局的影响

草原植被生产力在陆地生态系统碳平衡分析中扮演重要角色,而地形作为影响植被生产力(NPP)分布格局的重要环境因子在已有的草原遥感监测研究中没有被充分重视。以USGS和GLCF共享MODIS和DEM数据为数据源,选取呼伦贝尔辉河湿地保护区草甸草原核心区为研究对象,在地面光谱生物量模型构建的基础上,采用ARCGIS的空间分析功能对呼伦贝尔草甸草原2000—2012年的NPP分布格局进行了分析。研究结果表明,地形对草甸草原植被生产力分布格局有显著的影响。在海拔高度、坡度和坡向等3个地形因子中,海拔高度引起的NPP变化幅度最大,坡度次之,坡向最小。在总体特征上,海拔高度每升高10m,生产力增加4.78 g/m2;坡度每增加1°生产力增加-1.42 g/m2;N坡向植被生产力水平最高(184.8 g/m2),西南(SW)坡向最低(173.3 g/m2)。从不同地形因子的分布面积特点判断,地形对草甸草原NPP的影响尺度介于土壤环境异质性和草场类型异质性之间。不同生产力水平年份对生产力分布格局的影响趋势一致,但变化幅度不同,在中等生产力水平年份NPP变幅最大。     

鲁北滨海盐生草甸獐茅群落生长季动态

作者在1982—1984年度对鲁北滨海盐土区的山东省沾化草场改良实验站的獐茅(Aeluropus littoralis var.sinensis)群落生长季内的群落动态及其与环境因子的关系进行了研究(其中1982—1983年配合草场站工作进行月份观测),认为温度的变化与群落生长季内的节律性有明显的相关性。根据生物量的变化,把一个完整的生长季划分为上升期和下降期两个时期,并讨论了这两个时期中生物量、半月平均气温和时间的关系以及生物量和半月平均气温的关系。     

大针茅草原地上生物量形成的规律与特点

大针茅草原能进行光合作用的时间为160—170天。地上生物量的季节生长曲线呈单峰型,适宜的收获期在8月份。地上生物量的增长与群落的高度增长呈明显相关(R=0.959)。立枯量于6月份开始出现,其增长规律与绿色量呈相反的趋势。刈割后的再生草量以春季(5月份)刈割后的产量最高。仲夏(7月份)刈割对草场生产力的威胁最大。群落产量结构的研究表明：5己于人cm以上可供牲畜采食的部分约占总产量的70—80％。     

Spatial patterns of desert annuals in relation to shrub effects on soil moisture

Questions: What are the effects of a shrub (Haloxylon ammodendron) on spatial patterns of soil moisture in different seasons? How does productivity of understorey annuals respond to these effects? Are such effects always positive for annuals under shrubs? Location: South Gurbantunggut Desert, northwest China. Methods: Using geostatistics, we explored seasonal patterns of topsoil moisture in a 12 × 9‐m plot over the growing season. To determine spatial patterns of understorey annuals in response to H. ammodendron presence, biomass of annuals was recorded in four 0.2 × 5.0‐m transects from the centre of a shrub to the space between shrubs (interspace). We also investigated vertical distribution of root biomass for annuals and soil moisture dynamics across soil profiles in shrub‐canopied areas and interspaces. Results: Topsoil moisture changed from autocorrelation in the wet spring to random structure in the dry season, while soil moisture below 20 cm was higher in shrub‐canopied areas. Across all microhabitats, soil moisture in upper soil layers was higher than in deeper soil layers during the spring wet season, but lower during summer drought. Topsoil was close to air‐dry during the dry season and developed a ‘dry sand layer’ that reduced evaporative loss of soil water from deeper layers recharged by snowmelt in spring. Aboveground biomass of understorey annuals was lowest adjacent to shrub stems and peaked at the shrub margin, forming a ‘ring’ of high herbaceous productivity surrounding individual shrubs. To acclimate to drier conditions, annuals in interspaces invested more root biomass in deeper soil with a root/shoot ratio (R/S) twice that in canopied areas. Conclusions: Positive and negative effects of shrubs on understorey plants in arid ecosystems are commonly related to nature of the environmental stress and tested species. Our results suggest there is also microhabitat‐dependence in the Gurbantunggut Desert. Soil water under H. ammodendron is seasonally enriched in topsoil and deeper layers. Understorey annuals respond to the effect of shrubs on soil water availability with lower R/S and less root biomass in deeper soil layers and develop a ‘ring’ of high productivity at the shrub patch margin where positive and negative effects of shrubs are balanced.     

海岸带林草复合系统环境及其效应研究

在江苏东台海岸带防护林内设置5个林分密度小区,记录各小区不同生长季节的光照、地面温度和地面相对湿度及其日变化,测定牧草的蒸腾作用、营养价值及其生物量的变化,分析林草复合系统的环境特征及其生态效应,结果表明：林分郁闭度对光照强度变化的影响可分为3个阶段,低郁闭度时,郁闭度的变化对光照影响较小,中等郁闭度时影响最大,高郁闭度时影响又会减弱。生长季盛期,试区平均温度最高,为23.09±5.93℃,分别比初期和末期高24.3％和62.4％;此时平均相对湿度为91.61％±1.57％,分别高于初期24.4％和末期32.9％。生长季盛期苏丹草(Sorghum sudonense)的平均蒸腾强度为3659.82％±489.44g·dm-2·h-1,比末期高1.72％。在IV区茅叶荩草(Arthraxon pricnodes)单位面积的代谢能、饲料单位最高,分别为4.877×103kJ·m-2和3890.64FU·hm-2,比最低的Ⅰ区高77.54％和80.87％。不论是单个生长季的温度,还是几个生长季温度的组合,对于狗尾草(Setaria faberii)和苏丹草干重的影响都是不显著的,相对湿度也是如此。生长季初期的光照(L)对狗尾草生物量(Y)回归是显著的：Y= –724.19+0.063L;生长季末期的光照对苏丹草的生物量是显著的：Y= –1093.30+0.11 L。对于狗尾草,在生长季初期,试区内温度(T)、相对湿度(RH)和光照对其生物量的影响都是极显著的,其关系为：Y＝–3859.39+25.35T+23.03RH+0.11L;盛期时,只有相对湿度和光照的作用显著,关系为：Y＝1205.16+0.05L–14.84RH末期时,三因子中没有一个因子或因子的组合有显著作用。对于苏丹草,在生长季初期,温度和相对湿度的作用明显,其回归方程为：Y＝6186.48–69.38T–62.64RH;盛期时,温度、相对湿度和光照的作用都是显著的,其关系是：Y＝–3777.95+11.61 T+16.36RH+0.15L;而在末期,光照和相对湿度与苏丹草干重呈显著回归：Y＝–779.92+0.116L–5.59RH。     

内蒙古草甸草原与典型草原地下生物量与生产力季节动态及其碳库潜力

地下根系是草原生态系统的重要组成部分,其生物量及其净生产力对地下碳库具有直接与间接作用,分析地下生物量季节动态与周转对深入揭示草原生态系统碳库动态及其固碳速率与潜力具有重要意义。应用钻土芯法对不同利用方式或管理措施下内蒙古草甸草原、典型草原地下生物量动态及其与温度、降水的相关性研究表明:草甸草原和典型草原地上生物量季节动态均为单峰型曲线,与上月降水显著正相关(P0.05),但地下生物量季节动态表现为草甸草原呈"S"型曲线,典型草原则是双峰型曲线,与温度、降水相关性均不显著(P0.05);两种草原根冠比和地下生物量垂直分布均为指数函数曲线,根茎型草原地下生物量集中在土壤0—5 cm,丛生型草原地下生物量集中于土壤5—10 cm,根冠比值在生长旺季(7—8月份)最小。草甸草原地下净生产力及碳储量范围分别为2167—2953 g m-2a-1和975—1329 gC m-2a-1,典型草原为2342—3333 g m-2a-1和1054—1450 gC m-2a-1,地下净生产力及其碳储量约为地上净生产力及其碳储量的10倍,具有较大的年固碳能力,且相对稳定;地下净生产力与地上净生产力呈显著负相关性(P0.05);地下生物量碳库是地上生物量碳库的10倍左右,适度放牧可增加地下生产力,但长期过度放牧显著降低其地下生物量与生产力,并使其垂直分布趋向于浅层化。     

降水变化对藏北高寒草原化草甸降水利用效率及地上生产力的影响

降水总量、分配方式及其发生时间共同决定了青藏高原植被生长的水分条件,而降水利用效率(PUE,地上生产力与降水量的比值)是评估降水与植被生产力关系的有效指标.本研究以藏北当雄高寒草原化草甸为研究对象,利用多年生物量采样数据与同期遥感EVI植被指数建立线性模型,反演了2000-2016年地上净初级生产力(ANPP),结合同时期气象数据,以生长季降水量(GSP)表征降水总体状况,改进的降水集度指标(PCI)表征生长季降水分配,降水重心(PC)表征降水集中时间,并结合生长季均温(GST),利用结构方程分析了气候因子对当雄草地降水利用效率和地上生产力的影响.结果表明: 当雄草地ANPP主要受生长季降水影响,GSP与ANPP呈显著正相关,而GST与PUE、ANPP无显著相关关系;PCI与PUE呈显著正相关,表明降水集中分布有利于PUE增加;PCI与ANPP相关的间接系数大于直接系数,表明PCI通过PUE影响ANPP;降水集中时间(PC)变化则对PUE和ANPP没有显著影响.在青藏高原显著的气候变暖背景下,降水量和降水集度的变化都将会对藏北高寒草地的地上生产力产生重要影响.     

林分光照空间异质性对水曲柳更新的影响

 光照是森林更新动态中极为关键的环境因子。本研究在东北天然次生林中选择样地,应用地统计学理论结合实验生态学方法,定量分析林分光照空间异质性特征,同时进行林下播种水曲柳（Fraxinus mandshurica）的更新实验,探测更新格局特征。通过空间关联性分析,研究探讨是否林分光照的空间变异对水曲柳更新有重要影响作用。研究结果表明： 1）生长季林分平均光照仅为全光照的4.2%～4.6%,在空间分布上呈现非常明显的异质性特征,空间自相关变异（62.5%～78.2%）主要体现在10.9～12.4 m的尺度上。2）林分光照不同的空间样点上,水曲柳更新幼苗发生数量和秋季幼苗存活数量均存在显著差异,光照相对强的微生境中,更新苗发生数量较多且存活率高,而在光照较弱的微生境中则更新较差,更新具有十分明显的空间格局。3）更新格局与林分光照空间异质性特征紧密关联。在光照空间异质性程度较高、空间变异较复杂的条件下,更新相应呈现出较复杂的空间格局,自相关的变异表现在较小尺度范围（2.12～6.97 m）。在光照空间异质性程度较低、空间变异复杂性较小的条件下,更新格局的复杂程度明显变小,空间自相关变异（>83%）表现在较大的尺度上（30 m）,对更新格局起主要的影响作用,随机变异的影响很小（<17%）。这些研究结果说明,林分光照环境在水曲柳更新中的作用十分关键,林分光照的空间异质性对更新格局起决定性作用。     

四川桤柏混交林生物量的研究

 对四川省盐亭县桤柏混交林单株干重、平均净生产量、林分生物量和生产力动态的系统研究表明：桤木和柏木不同器官生物量随年龄积累变异显著,积累最多的是树干,其它器官积累较少。桤木各器官平均净生产量在2～12年上升,在12～14年左右达到峰值,随后下降,其生物量结构和垂直分布也程相同的趋势,表明桤木在16年以后已成熟,主伐年龄可定在18～20年间。柏木叶积累量的增长在幼龄期有“超前现象”。其各器官平均净生产量在2～18年内增长呈“J”型曲线．生物量结构和垂直分布仍处于剧烈分化期。在我国人工混交林中,桤柏混交林的生物量和生产力都比较高。     

小叶章种群地上生物量生长量及其时间序列分析

本文通过对三江平原典型草甸、沼泽化草甸及沼泽群落的优势种群-小叶章种群地上生物量生长量及其时间序列的分析表明:典型草甸小叶章种群地上生物量生长量季节动态呈"W"型。另两个类型呈双峰型。其累积生长量均呈单峰型,且在整个生长季,干物质均有一定程度的积累,时间序列分析也验证了上述变化趋势。     

退化草地恢复过程中土壤氮素状况以及与植被地上绿色生物量形成关系的研究

 研究了在不同放牧率下形成的不同退化阶段的草地各形态氮素（全氮、硝态氮、铵态氮、无机氮和微生物氮）的变化情况,同时也研究了植被地上绿色生物量与各形态氮素季节变化的同步性关系。土壤全氮含量相对稳定,随草地植被状况和植物生长时期变化不大,说明土壤总氮库有相当的弹性。土壤硝态氮（NO－3-N）、铵态氮（NH+4-N）、无机氮（IN）和微生物氮（Micro-N）季节变化明显。土壤Micro-N和NO-3-N含量随植物生长逐渐降低,到植物枯黄期含量又回复到较高的水平;土壤NH+4-N含量随植物生长有逐渐升高的趋势;IN则随着植物的生长出现低-高-低-高的特点,且与植被地上绿色生物量呈显著负相关（R=-0.247, p<0.01）。在放牧条件下草原植物优先利用NO－3-N,NO－3-N与植被地上绿色生物量有显著的负相关性,是形成草原植被地上绿色生物量的有效性氮素。Micro-N能解释土壤IN 22.3%的变异（R2=0.223, p<0.01）,Micro-N是土壤无机氮的重要来源。土壤NH+4-N与Micro-N呈显著负相关（R=-0.222, p<0.01）,说明土壤微生物对土壤NH+4-N有偏好吸收。总体上,不同形态的氮素在各土壤层次间差异显著,随土壤层次的加深含量逐步降低。连续放牧11年恢复两年后,各氮素组分对放牧压力消除的响应并不一致。土壤全氮含量与停止放牧前相比变化差异不显著;而Micro-N对放牧压力消失的响应在不同处理下整个生长季的结果比较一致,即以前过度和中度放牧处理的Micro-N含量较高,无牧和轻牧含量较低;IN、NH+4-N和NO－3-N变化比较复杂,在不同放牧恢复处理上结果并不一致。总的来看,以前中度和过度放牧的IN、NH+4-N和NO－3-N含量较高,存在潜在损失的可能。经过两年的恢复,植被地上绿色生物量（8月）过牧处理与无牧处理差异不显著。