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1.
森林土壤水分作为物质与能量循环的载体影响林木生长与发育,并通过影响水分在陆气之间的循环与分配影响区域气候。基于我国不同气候带的9个森林生态系统定位观测站的长期观测数据,探究了2005-2016年中国典型森林生态系统土壤水分的空间分异及其时间动态,并进一步分析了影响其时空分异的环境因素。主要研究结论如下:(1)9个森林生态系统的土壤水分多年均值介于12.45%-36.30%之间,空间上呈现中温带、亚热带、热带土壤水分较高,暖温带土壤水分较低的分布特征。降水蒸散差(降水与蒸散的差值)可以解释我国森林生态系统土壤水分空间分异的62%(P<0.05);(2)我国北部与东部季风区森林区域土壤水分呈上升趋势,降水上升是主因,其中暖温带北京、南亚热带鼎湖山与鹤山森林土壤水分上升趋势显著,增幅分别为0.67%/a、1.72%/a与0.69%/a;西南地区森林生态系统土壤水分呈下降趋势,该趋势由降水下降与蒸散上升共同导致,其中中亚热带贡嘎山及哀牢山森林生态系统土壤水分下降趋势显著,降幅分别为-1.77%/a与-0.94%/a;土壤水分时间分异与降水蒸散差的相关性最高(R=0.59,P<0.01);(3)土壤水分呈下降趋势的森林生态系统中,春季土壤水分变化主导了年际变化,土壤水分上升的森林生态系统中,年际变化则是由秋、冬季主导。(4)与ERA-interim土壤水分再分析数据比较得出,两者在空间格局与变化趋势上均具有较高的一致性。CERN土壤水分观测数据反映了无人为干扰的自然条件下森林土壤-植被-气候之间的反馈作用,可为基于模型的土壤水分研究提供长时序的验证数据。  相似文献   

2.
为探究北方典型人工林生态系统在干旱条件下的水量平衡及其影响因素,本研究分析了干旱年份(2014年)北京山区油松(Pinus tabuliformis)和侧柏(Platycladus orientalis)林分的水量平衡组分及其影响因素。结果表明:2014年降水仅为多年(1958—2011年)平均的47%。蒸腾为两种林分最大水分输出项,油松为247.16 mm,侧柏为259.89 mm。其余水分输出项依次为土壤蒸发(油松87.26 mm,侧柏60.02 mm)林冠截留(油松56.63 mm,侧柏50.23 mm)枯落物蒸发(油松9.99 mm,侧柏8.30 mm)。两种林分土壤水补给整体为亏缺状况,仅在生长季中、后期出现水分补给。油松林生态系统年水分亏缺量为81.24 mm,侧柏林生态系统为67.45 mm。环境因子对水分输出各项影响显著。此外,蒸腾还与胸径有显著相关,林冠截留则受到郁闭度及风速的共同影响。根据本研究观测,侧柏和油松林分在干旱年份无法仅依靠自然降水维持水量平衡。因此,未来气候变化导致降水减少情境会对这些林分的自然存活带来较大挑战。  相似文献   

3.
三北防护林地区土壤水分动态研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
陈喜全  关继义 《植物研究》1994,14(2):186-190
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。  相似文献   

4.
为了揭示油松-根系微生物的互作关系及其对油松林分稳定性的影响,本研究选择陕西省黄龙县天然和人工油松林,采集油松根际与非根际土壤,测定非根际土壤化学特性,分离纯化根际土壤解磷(有机磷和无机磷)细菌,通过DNA基因测序鉴定解磷细菌,并测定解磷细菌的解磷能力。结果表明: 天然油松林非根际土壤中全碳(TC)、全氮(TN)含量以及C/N、N/P极显著高于人工油松林。2种油松根际土壤中共鉴定出20属65种解磷细菌,其中以芽孢杆菌属、链霉菌属和假单胞菌属为优势菌群;天然油松林根际解磷细菌多样性、丰富度和均匀度指数均高于人工油松林,而优势度指数低于人工油松林。链霉菌属与非根际土壤TC、TN和C/N、N/P呈正相关,而芽孢杆菌属和假单胞菌属与非根际土壤硝态氮、铵态氮、有效磷及全磷含量呈正相关。2种油松林根际土壤不同解磷细菌的解磷能力存在差异,其中天然和人工油松林根际共有的解磷细菌为假单胞菌Pseudomonas sp.34-5,其对磷酸钙的解磷能力最高,为11.40 μg·mL-1;天然油松林根际独有的解磷细菌蕈状芽胞杆菌BF1-5对卵磷脂的解磷能力最高,为4.58 μg·mL-1。该林区2种油松林根际解磷细菌菌群结构存在显著差异。与人工油松林相比,天然油松林根际土壤解磷细菌群落多样性更丰富且分布更均匀,解磷能力普遍高于人工林。  相似文献   

5.
刺槐根系对深层土壤水分的影响   总被引:14,自引:0,他引:14  
对黄土高原主要造林树种刺槐根系及其林地土壤水分进行调查和监测,结果表明,在阴坡立地上,刺槐细根在距树干2.0 m范围内的水平分布无明显差异,最大分布深度均为2.0 m;而阳坡立地上刺槐细根在距树干0.5 m处的垂直分布深度可达2.0 m,且阴坡立地上细根密度特征值明显大于阳坡.根系对土壤深层水分的影响范围因不同立地条件下根系分布空间差异而不同,在阳坡立地上,刺槐根系对深层土壤水分的影响深度可达2.7 m处的土层,而在阴坡立地上,这种影响范围可达3.3 m处的土层.  相似文献   

6.
水分胁迫对刺槐叶和根谷胱甘肽抗氧化系统的影响   总被引:2,自引:1,他引:1  
在人工控水条件下,采用土壤最大持水量70%、55%、40%的水分处理模拟环境中的正常水分、轻度和重度水分胁迫处理,测定了刺槐叶片和根系中还原型谷胱甘肽(GSH)和还原型抗坏血酸(AsA)含量以及谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,以探讨水分胁迫条件下刺槐谷胱甘肽抗氧化系统的保护作用.结果显示:各水分处理的刺槐叶片GSH和AsA含量及GR 和SOD活性均明显高于根,根中GSH-Px活性只有在重度水分胁迫处理下大于叶片.随水分胁迫加剧,刺槐GSH含量在叶片中先升高后降低,在根中不断升高;AsA含量在叶中持续降低,在根中先升高后降低;GR活性在叶片和根系中都会降低,GSH-Px和SOD活性在叶中先升高后降低,在根中均持续升高.研究表明,刺槐谷胱甘肽抗氧化系统的GSH和GSH-Px对干旱胁迫诱发的活性氧清除起主要作用,同时提高GSH含量和GSH-Px活性是刺槐应对干旱胁迫的重要措施.  相似文献   

7.
在黄土丘陵沟壑区陕西省安塞县,于2007年生长季内,采用根钻法对刺槐(Robinia pseudoacacia)、侧柏(Platycladus orientalis)、油松(Pinus tabulaeformis)林地的细根和土壤水分进行了动态调查。结果表明:生长季内,刺槐、侧柏、油松林地0-200cm土层的土壤含水量变动较大,此土层是树木细根表面积的主要分布层,分别有82.4%(侧柏)、86.5%(刺槐)和87.5%(油松)的细根表面积分布。侧柏、刺槐、油松细根表面积垂直分布与剖面土壤水分间呈显著的正相关关系(p0.05)。模型S=AhB(C+Dh+Eh2+Fh3)可以较好地拟合不同树种细根表面积的垂直分布,拟合决定系数R2均在0.85以上。刺槐、侧柏、油松林地土壤含水量的动态变化均表现为10月4月6月8月。刺槐、油松细根表面积在6月出现1个高峰,侧柏在6月和10月各出现1个高峰。树木细根表面积动态与土壤含水量的季节动态不完全一致。侧柏、刺槐、油松生长所需的水分约87%来自降水的补给。但是,总体上侧柏、刺槐、油松细根表面积与林地土壤含水量的相关性不显著(p0.05)。全面了解树木细根季节动态的机理,还需对水分、温度、养分和树种本身遗传特性等影响因子进行综合研究。  相似文献   

8.
以位于黄土高原半干旱丘陵沟壑区的陕西省安塞县和半湿润残塬沟壑区的甘肃省泾川县为代表,研究了不同水分生态区刺槐林地土壤水分垂直分布特征;并在原有林地土壤水分入渗平衡模型的基础上,建立了林地土壤水分随时间、土壤深度变化的动态模型。结果表明:(1)不同水分生态区林地土壤水分垂直变化规律具有明显区别,泾川的土壤含水量峰值出现在20~40cm土层深处,后随着土层深度的增加逐渐降低,在200cm土层深度土壤含水量趋于稳定(11%左右);安塞的土壤含水量峰值出现在约60cm左右的土层,并在220cm深度土壤含水量趋于稳定(5.5%左右);说明泾川的土壤含水量高于安塞,安塞的降雨和林木根系耗水对土壤水分的影响程度和深度均大于泾川,且两地深层土壤水分含量不受降水和林木根系耗水等的影响。(2)利用降水在土壤中的入渗平衡模型能够很好地拟合黄土高原两地(泾川、安塞)刺槐林地的土壤水分垂直分布;并通过引入参数t(月份)建立了林地土壤水分随时间和土壤深度变化的动态模型,经验证该模型能够准确地刻画黄土高原不同水分生态区刺槐林地土壤水分的动态变化。  相似文献   

9.
土壤水分亏缺对春小麦根系干物质累积和分配的影响   总被引:26,自引:6,他引:20  
在人工气候室中进行实验,实施光、温自动控制,研究了土壤水分对春小麦根系干物质积累和分配的影响,3个处理是春小科整个生长发育期内土壤水分分别控制在田间持水量的30%,60%,90%,实验结果表明,在四叶一心-抽穗开花期间,3个处理气孔阻力逐渐降低,光合速率蒸腾速度逐渐上升,其中,中等水分条件下蒸腾速率明显低于充分供水,而光合速率则接近或显著高于是。抽一开花期,下层以根长,根竽中等水分处理显著高于其余  相似文献   

10.
干旱沙漠边缘地带7种沙生植物适应性机理   总被引:2,自引:0,他引:2  
对干旱沙区极端生境下植物适应策略的研究有助于揭示该区植物群落演替机理,预测生态系统的稳定性和演替方向,为固沙工程和生态恢复提供理论依据。本文对流动沙丘-固定沙地这一过渡带上不同群落中出现的7种优势植物种的适应策略进行了研究。结果表明:流动沙丘优势植物种沙米(Agriophyllum squarrosum)拥有高蒸腾速率(Tr)和高水分利用效率(WUE)峰值,且WUE的峰值出现在较为干旱的土壤水分条件;相反,固定沙丘优势植物种小画眉草(Eragrostis poaeoides)表现出保守的利用水分特征(低Tr,高WUE峰值,WUE的峰值出现在较为湿润的土壤水分)。我们对此过渡带的7种高等植物定义为高耗水量[沙米、花棒(Hedysarum scoparium)、油蒿(Artemisia ordosica)、刺蓬(Salsola ruthenica)]、中耗水量[蒙古虫实(Corispermum mongolicum)]和低耗水量[雾冰藜(Bassia dasyphylla)、小画眉草]3种主要的水分利用类型,并发现植物的水分消耗量(在其优势分布沙丘类型的根际土壤水分条件下)与其盖度呈显著负相关(R2=0.94,P0.01);提示植物水分利用特征的不同和土壤水分分布的不同是两个主要的影响植被分布格局的因素,影响着土壤水分平衡和干旱沙漠绿洲生态系统的演替过程。土壤理化性质对植物的影响作用在固定和半固定沙丘上表现显著,而土壤水分的影响作用在流动和半流动沙丘中表现的更加显著。  相似文献   

11.
We modeled the behavior of an Austrian alpine forest ecosystem on calcareous soils under changing climate and atmospheric nitrogen deposition scenarios. The change of nitrate leaching, emission rates of nitrogen compounds, and forest productivity were calculated using four process-oriented models for the periods 1998-2002 and 2048-2052. Each model reflects with high detail a segment of the ecosystem: PnET-N-DNDC (photosynthesis-evapotranspiration-nitrification-denitrification-decomposition; short-term nitrogen cycling), BROOK90 (water balance for small and homogenous forest watersheds), HYDRUS (water flux in complex and heterogenous soils), and PICUS v1.3 (forest productivity). The nitrogen balance model (NBM) combines the individual results into a comprehensive picture and extends the specific values beyond the limits of the individual models. The evaluation of the findings was outlined with TRACE, a model enabling a long-term prognosis of nitrogen cycling in annual time steps. Temperature increase and nitrogen input are influenced by various components and processes of the forest ecosystem. An increase of the temperature of 2.5 degrees C led to an enhancement of the N2O emission rates and affected the mineralization and the nitrification rates with the consequence of increased nitrate leaching into the subsoil. Enhanced nitrogen input also showed notable effects on nitrate leaching.  相似文献   

12.
Nitrogen inputs, fluxes, internal generation and consumption, and outputs were monitored in a subalpine spruce-fir forest at approximately 1000-m elevation on Whiteface Mountain in the Adirondacks of New York, USA. Nitrogen in precipitation, cloudwater and dry deposition was collected on an event basis and quantified as an input. Throughfall, stemflow, litterfall and soil water were measured to determine fluxes within the forest. Nitrogen mineralization in the forest floor was estimated to determine internal sources of available N. Lower mineral horizon soil water was used to estimate output from the ecosystem. Vegetation and soil N pools were determined.During four years of continuous monitoring, an average of 16 kg N ha–1 yr–1 was delivered to the forest canopy as precipitation, cloudwater and dry deposition from the atmosphere. Approximately 30% of the input was retained by the canopy. Canopy retention is likely the result of both foliar uptake and immobilization by bark, foliage and microorganisms. Approximately 40 kg of N was made available within the forest floor from mineralization of organic matter. Virtually all the available ammonium (mineralized plus input from throughfall) is utilized in the forest floor, either by microorganisms or through uptake by vegetation. The most abundant N component of soil water solutions leaving the system was nitrate. Net ecosystem fluxes indicate accumulation of both ammonium and nitrate. There is a small net loss of organic N from the ecosystem. Some nitrate leaves the bottom of the B horizon throughout the year. Comparisons with other temperate coniferous sites and examination of the ecosystem N mass balance indicate that N use efficiency is less at our site, which suggests that the site is not severely limited by N.  相似文献   

13.
森林蒸散模型参数的确定   总被引:10,自引:6,他引:4  
王安志  裴铁璠 《应用生态学报》2003,14(12):2153-2156
以长白山阔叶红松林为研究对象,利用长白山阔叶红松林气象观测塔安装的常规气象梯度观测系统、开路涡动相关系统的观测数据,依据空气动力学基本理论与能量平衡方程建立了森林蒸散机理模型,确定了模型参数,即风速廓线稳定度订正函数ψm、温度廓线稳定度订正函数ψh和零平面位移高度d。其中,研究地的零平面位移高度d为17.8m,是平均冠层高度(26m)的0.68。同时,给出了ψm和ψh随梯度理查逊数Ri变化的数学表达式。  相似文献   

14.
武夷山甜槠生态系统的养分平衡研究(英文)   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
 本文通过比较大气降水的养分输入与由地表径流和地下渗流的养分输出,对武夷山甜槠林生态系统的养分平衡进行了研究。结果表明:在1993年4月至1994年4月期间,通过大气降水进入甜槠林的养分元素以N最高,为34.207kg·hm-2,其余依次为Ca(22.99kg·hm-2)、S(12.722kg·hm-2)、Na(6.679kg·hm-2)、K(3.558kg·hm-2)和Mg(2.057kg·hm-2),以P的输入最低,仅1.779kg·hm-2;由地表径流和地下渗流的养分输出总量N、P、K、Ca、Mg、S、Na分别为5.68、1.016、7.345、3.430、0.620、0.534、0.576kg·hm-2,以K的输出量最高,S的输出最少。其中,通过地下渗流的养分损失占输出总量的85.97%~96.38%,而地表径流的养分输出仅占总输出的3.62%~14.03%;在该系统中,N、Ca和S有大量的积累(分别为28.527、19.560和12.188kg·hm-2),Mg和Na有少量积累(分别为 1.437和6.103kg·hm-2),P基本上处于平衡状态(0.763kg·hm-2),而K则为净的输出损失(-3.787kg·hm-2)。岩石风化对于该生态系统K的补偿可能起重要作用,而其他养分元素仅通过降水输入即可得到补充。  相似文献   

15.
森林蒸散模型参数的确定   总被引:1,自引:0,他引:1  
王安志  裴铁璠 《生态学杂志》2003,(12):2153-2156
以长白山阔叶红松林为研究对象,利用长白山阔叶红松林气象观测塔安装的常规气象梯度观测系统、开路涡动相关系统的观测数据,依据空气动力学基本理论与能量平衡方程建立了森林蒸散机理模型,确定了模型参数,即风速廓线稳定度订正函数φm、温度廓线稳定度订正函数φh和零平面位移高度d.其中,研究地的零平面位移高度d为17.8m,是平均冠层高度(26m)的0.68.同时,给出了φm和φh随梯度理查逊数Ri变化的数学表达式.  相似文献   

16.
《植物生态学报》2016,40(10):1037
Aims There is increasing concern on the trade-off between carbon sequestration and water yield of forest ecosystems. Our objective was to explore the effects of vegetation composition on water and carbon trade-off in the sub-alpine watersheds of western Sichuan during 1982-2006.Methods The WaSSI-C, which is an eco-hydrological model with coupled water and carbon cycles, was employed to calculate the key components in water balance and carbon sequestration for the 22 sub-catchments in the upper reaches of Zagunao River. Spearman’s Rho trend analysis was used to examine the trends in runoff and net ecosystem productivity. Important findings Compared with either subalpine meadow or mixed forest dominated catchments, the conifer-dominated catchments had much higher water loss due to high evapotranspiration, and the loss was not offset by its higher soil water infiltration during the growing season. The change in soil water storage for subalpine meadow, mixed forest and coniferous forest are -44 mm, -18 mm and -5 mm, respectively, which indicated significant decline in soil water storage and thus water yield particularly in alpine meadow catchments. Significant negative relationship was found between runoff and net ecosystem productivity, the alpine meadow as the dominant vegetation type showed high water yield and low carbon sequestration, and the conifer-dominant and mixed forest vegetation showed low water yield and high carbon sequestration, moreover, the higher the forest coverage, the lower the water yield. Upward trends in net ecosystem productivity were observed in the three vegetation types during the study period and the alpine meadow type was significant.  相似文献   

17.
蒋雨芮  周蛟  李晗  谭波  曹瑞  袁吉  杨万勤 《生态学报》2020,40(13):4436-4444
镉(Cd)是一种有害重金属元素,能够伴随溪流水体流动和物质沉积影响下游流域的生态环境安全,但缺乏必要关注。为了解森林溪流Cd储量及其分配的动态变化特征,以岷江上游亚高山森林集水区的溪流为研究对象,在长度10—50、50—150、150—260m区间内各选取5条典型溪流,研究Cd元素在亚高山森林-溪流-河流集合生态系统中的迁移过程。结果表明:亚高山森林溪流的Cd储量介于2.57—128.46mg/m~2之间,主要储存于沉积物中;森林溪流上、中、下游的Cd储量没有显著差异;森林溪流的Cd储量以秋季凋落物高峰期最高,春季凋落物高峰期最低;森林溪流的上、中、下游Cd储量均在秋季凋落高峰最高,上、中游在春季凋落高峰最低,下游在非凋落高峰最低;凋落物的Cd储量与溪流水文特征密切相关。可见,亚高山森林溪流Cd储量动态具有季节性变化和一定的自净能力,这些结果为进一步了解Cd元素在水-陆生态系统的生物地球化学循环提供了新的角度。  相似文献   

18.
生态系统通量研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2  
开展生态系统通量的长期定位观测研究具有重要的意义,本文在总结生态系统通量概念与内涵的基础上,概要介绍了全球通量网、区域通量网(美洲网、欧洲网、亚洲网)和中国陆地生态系统通量观测研究网络的建设与发展历程,以及生态系统通量的主要研究方法,包括微气象学方法(涡度相关法、质量平衡法、能量平衡法和空气动力学法)和箱式法(静态箱法和动态箱法)及其基本工作原理;系统地对不同生态系统类型,包括森林生态系统、农田生态系统、草原生态系统和水体生态系统的CO2通量、N2O通量、CH4通量、热通量等研究成果、方法及进展进行了评述;最后,结合我国不同生态系统类型通量研究的现实与需要,从生态系统通量研究的策略、水平、方法以及资金的投入、数据的管理与使用等方面提出了一些合理化建议与展望.  相似文献   

19.
本文采用集水区技术和定位研究方法,利用1989年5月至1993年4月4a的观测资料,对海南岛尖峰岭热带山地雨林天然更新林的水量平衡及主要养分的地球化学循环规律进行了分析。  相似文献   

20.
辽西半干旱区几种人工林生态系统涵养水源功能研究   总被引:23,自引:4,他引:19  
从森林生态系统树冠截留降雨、枯落物持水及土壤蓄水3个层次对辽西半干旱区5种人工林生态系统的涵养水源功能进行了定量研究.结果表明,各人工林生态系统树冠对降雨的平均截留率为14.58%~37.19%,依次为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林;枯落物层厚度为1.6~4.1cm,枯落物贮量为1890.4~6425.2kg·hm^-2,枯落物层厚度和贮量均为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林,枯落物最大持水量取决于枯落物贮量及其最大持水率,枯落物最大持水量为5957.7~19332.9kg·hm^-2,依次为沙棘林>油松沙棘混交林>杨树沙棘混交林>油松纯林>杨树纯林;各人工林生态系统0~40cm土壤层非毛管蓄水量为23.70~37.85mm,依次为沙棘林>杨树沙棘混交林>油松沙棘混交林>杨树纯林>油松纯林.在5种人工林生态系统中,沙棘林的涵养水源功能最好,混交林较油松和杨树纯林有更好的涵养水源功能.  相似文献   

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