基于Penman-Monteith方程模拟青海云杉生长季日蒸腾过程

青海云杉（Picea crassifolia）作为我国黄土高原与青藏高原地区的主要造林树种,对其林分蒸腾耗水特征的研究,能够更合理的指导该地区植被重建与林分调控,以加强林分的稳定性,提高水分利用效率。为了揭示青海云杉在生长季内的冠层蒸腾规律以及冠层整体气孔阻力与环境因子的响应,评价Penman-Monteith方程在青海云杉冠层尺度上的适用性,采用探针式热扩散茎流计（TDP）进行测定,同步长期监测了环境数据,利用反推法建立冠层整体气孔阻力（r_sT）与环境因子之间的回归模型,结合Penman-Monteith方程模拟出青海云杉生长季的日蒸腾量,采用均方根误差、平均绝对误差和平均相对误差对蒸腾量的实测值与模拟值进行误差分析,以验证模型的准确性。得出的主要结论有：（1）生长季内青海云杉日蒸腾量随月份变化呈先增高后降低的趋势;各月蒸腾量占潜在蒸散量的比例为7月（79.68%） > 8月（72.71%） > 6月（72.53%） > 5月（67.08%） > 9月（66.48%） > 10月（64.29%）;（2）树干液流对气象因子的滞后时间为0.5 h;（3）不同月份云杉冠层整体气孔阻力（r_sT）与空气相对湿度（RH）呈正相关关系,与大气温度（T）、饱和水汽压差（VPD）呈负相关关系;（4）应用所建立的多因素回归模型结合Penman-Monteith方程对青海云杉蒸腾量进行模拟验证,累计平均相对误差为14.381%,平均绝对误差为0.160 mm,均方根误差为0.2。综上所述,Penman-Monteith方程在林分冠层尺度上有较好适用性根据所建立的多因素回归模型并结合Penman-Monteith方程,可以利用饱和水汽压差、温度和空气相对湿度三个气象因子较好地模拟日蒸腾过程。     

基于遥感与实地调查对潜在可造林区乔木林和灌草地的比较

气候变化引起祁连山东部地区可适植被类型改变,探究植被类型转换的效果对生态环境可持续发展十分重要,但其转换方式及效果仍有待研究,此外传统植被调查的方法有诸多局限性,不能满足大尺度持续的监测,而遥感监测可以弥补这一劣势。基于遥感和样地调查以祁连山生态交错区甘沟小流域为研究地点,对原有灌草地和植树造林的乔木林进行比较,探究二者土壤理化性质、草本植物多样性及植被归一化指数（NDVI）,增强植被指数（EVI）,植被水分指数（NDMI）,水分胁迫指数（MSI）,叶绿素红外指数（CI）,陆地叶绿素指数（MTCI）的差异。结果表明仅有水分相关指标有显著性差异,其中造林造成浅层土壤水分显著降低（P<0.01）,4-5月份MSI和NDMI造林区植被水分高于灌草地（P<0.01）,7-8月份两种植被类型水分指数以及其余指数无显著性差异,另外造林后的土壤有机质出现了轻微下降（P>0.05）。遥感指数和样地调查指标相关性分析中,土壤有机质和Shannon多样性指数与CI成正相关（P<0.05）,植被覆盖度与NDMI成负相关（P<0.05）,由于覆盖度较低的灌草地EVI和NDVI被高估,覆盖度和EVI与NDVI相关性不显著。综合遥感指数和实地调查分析,短时间造林时间内乔木林牺牲了部分土壤水分,提高了植被盖度,且目前造林并未对当地环境产生胁迫,但对生态环境的改善并不明显。基于遥感和样地调查揭示了潜在植被类型转换区原有灌草地和植树造林区的差异,并探讨遥感在小尺度范围内植被监测上的适用性,为植被建设和遥感监测植被状况提供借鉴。     

林分特征和土壤养分对林下草本物种多样性的影响

林下草本植物是森林生态系统的重要组成部分,对维持森林群落演替和发展具有重要的生态功能。该研究以青海省互助北山林场青海云杉纯林(Ⅰ)、红桦纯林(Ⅱ)、青杨纯林(Ⅲ)、阔叶混交林(Ⅳ)和针阔叶混交林(Ⅴ)5种典型林分为研究对象,采用典型取样法在各林分选择4个20 m×20 m的样地,对样地内所有树木进行每木检尺,每个样地设置5个1 m×1 m的草本小样方,调查记录林下草本植物,并分层钻取5个小样方的土样进行分析;采用灰色关联法分析林下草本多样性与林分特征、土壤养分特征之间的关系,以明确影响林下草本物种多样性的主导因子,为该区人工林地的改造与经营提供理论依据。结果表明：(1)5种林分林下共发现草本植物86种,分属 30科 74属,其中林分Ⅴ的植物科、属、种数量均最多(25科42属49种),林分Ⅰ均最少(17科26属27种);林分Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ中草本层均以野草莓的重要值最大(分别为 44.42%、20.29%、23.05%),林分Ⅱ、Ⅴ分别以山尖子、野草莓、黑麦草为优势种,其重要值分别为 20.97%、13.95%、13.68%和8.34%、16.83%、27.82%。(2)5种林分的林下草本物种丰富度(S)、Shannon Wiener多样性指数(D)、Simpson多样性指数(H)均差异显著(P<0.05),而Pielou均匀度指数(J)差异不显著,但S、D、H、J均表现为阔叶纯林(Ⅱ和Ⅲ)、混交林(Ⅳ和Ⅴ)高于针叶纯林(Ⅰ)。(3)不同林分间的林分密度 (SD)、平均胸径(DBH)、平均树高(H)、平均冠幅(CW)均无显著差异,但平均胸径、平均树高、平均冠幅在整体上表现为针阔混交林>阔叶混交林>阔叶纯林>针叶纯林。(4)土壤碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、有机质(SOC)含量及酸碱度(pH)均表现为混交林和阔叶纯林高于针叶纯林,且土壤AN、AP、AK、SOC含量均随土层深度增加而降低,土壤pH值随土层深度增加而增加。(5)研究认为,森林生态系统中林下草本物种多样性对林分特征和土壤养分特征均有显著响应,林分平均胸径是影响草本多样性最主要的林分因子,碱解氮是最主要的土壤养分特征。因此,在未来林分改造中,积极改善人工林建设模式,优化林分特征,提升土壤肥力,以提高林下草本植物的多样性,维持林分的稳定和可持续发展。     

青海云杉不同演替阶段林下草本多样性特征及其环境解释

林下草本的演变与森林演替密切关联，为了解祁连山地区青海云杉林在不同演替阶段下的草本多样性特征及影响因素，本研究采用空间代替时间的方法，以阔叶纯林(Ⅰ)→阔叶混交林(Ⅱ)→针阔混交林(Ⅲ)→云杉纯林(Ⅳ)构成的演替序列为研究对象，计算分析不同演替阶段的草本多样性指标差异，探究生物因素和非生物因素对草本多样性的影响，旨在为青海云杉林林分结构优化与功能提升提供理论依据。结果表明：(1)不同演替阶段下，共发现草本31科64属81种，其中阔叶纯林(Ⅰ)草本植物共21科33属42种，阔叶混交林(Ⅱ)共22科40属50种，针阔混交林(Ⅲ)共22科42属51种，青海云杉纯林(Ⅳ)共15科21属23种。(2)随着演替的进行，物种丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数均呈现先增大后减少的趋势，草本多样性指标均在针阔混交林(Ⅲ)阶段最大，在青海云杉纯林(Ⅳ)阶段最低。(3)生物因子中：LAI是影响草本多样性的主导因子，林分密度、胸径、树高和叶面积指数与草本多样性负相关。(4)非生物因子中，土壤有机质和速效钾是主导因子，土壤水分、速效磷、碱解氮与多样性指标正相关。综...