晋北典型针叶人工林叶功能性状特征及其与土壤因子的关系

为了解释植物叶片的资源分配特征及其与土壤因子间的适应策略,该研究以黄土高原东北缘山西省大同市新荣区油松、樟子松人工纯林及其柠条混交林为对象,采用样方法采集样木树冠中部生长良好的轮生枝中东西南北4个方向的枝条,并在每个枝条上选择里、中、外3处有代表性的当年生叶和多年生叶;采用 “S”形采样法在每个样方内选取9个取样点,用土钻采集各样点0～20 cm土壤样品;测定分析不同造林模式下油松、樟子松异龄叶功能性状特征、土壤理化性质以及二者的关系,为人工林培育及经营提供理论支撑。结果表明：(1)不同造林模式下油松及樟子松叶功能性状的差异集中在化学计量之间;随着叶龄增长,油松、樟子松均表现出干物质含量上升,氮磷含量下降的特征。(2)土壤全磷、全氮含量分别是油松当年及多年生叶的主要解释因子,土壤全磷与当年生叶碳氮比、有机碳、碳磷比均呈显著正相关关系,与全氮、叶面积及叶干物质含量呈显著负相关关系,土壤全氮与多年生叶全磷含量呈正相关关系,与叶有机碳、碳磷比、碳氮比则呈显著负相关关系。(3)樟子松当年生叶功能性状的关键土壤因子是土壤容重、全磷含量,其与叶碳氮磷的比值、干物质含量、碳含量呈正相关关系,而与氮磷含量呈负相关关系;多年生叶功能性状的关键土壤因子是土壤容重、含水量、pH,其与叶氮磷含量呈正相关关系,与碳含量、干物质含量、比叶面积等呈负相关关系。(4)油松及樟子松纯林的叶功能性状更易向关键土壤因子含量更高的方向偏移,说明与柠条混交可有效分异叶片生长对主要土壤因子的集中需求,但混交造林模式下林木长势有所衰弱;结合研究区资源匮乏现状,林木种植密度较大,竞争加剧了生存压力导致林木生长受限。     

围栏封育对天山北坡草甸草原土壤呼吸的影响

对新疆天山北坡草甸草原围封9a的样地和围栏外的放牧样地进行比较,采用LI-8100土壤呼吸监测系统对草甸草原围栏内外土壤呼吸进行监测,分析围栏内外土壤呼吸的日变化、季节变化及其与环境因子的关系。结果表明:围栏内外土壤呼吸速率存在明显的日变化和月变化规律,均呈单峰曲线,且在植物生长季峰形比较明显,围栏内和围栏外土壤呼吸速率最高值出现在6月份17:00,分别为5.87、4.41μmol m~(-2)s~(-1),围栏内土壤呼吸速率比围栏外高出33.1%。最低值出现在10月份8:00,分别是0.26、0.29μmol m~(-2)s~(-1)。土壤CO_2日排放量与日均气温和地温的变化特征一致,与日均土壤含水量的变化特征相反,围栏内的土壤呼吸明显高于围栏外。土壤呼吸速率与气温和5 cm地温呈显著正相关,与其它深度的地温相关性不显著;与土壤湿度相关性不显著。     

华北落叶松人工林土壤有机碳和团聚体稳定性对间伐的响应

土壤团聚体是土壤有机碳的主要载体,其稳定性是土壤质量和肥力的关键指标,对维持土壤有机碳库的稳定性有重要意义。为探究华北落叶松人工林土壤有机碳和团聚体稳定性对间伐的响应,以山西省好地方林场的不同密度调控强度的35年生华北落叶松人工林(1100株·hm^-2(HT)、1415株·hm^-2(MT)、1850株·hm^-2(LT)、2100株·hm^-2(CK))为对象,利用干筛法测定了土壤团聚体稳定性(平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D))及不同粒径团聚体土壤有机碳含量,通过回归模型分析土壤团聚体稳定性与土壤有机碳之间的关系。结果表明：(1)间伐对土壤团聚体稳定性有显著影响,在0～10、20～30 cm土层中,MWD、GMD分别表现为MT>LT>HT>CK和LT>MT>HT>CK;CK林分在各土层D值最高,在10～30 cm深度土壤中表现显著;>2 mm粒径团聚体主要存在于MT林分中。(2)各土层中,MT林分土壤有机碳含量最高。各土层中,MT林...     

基于SD模型的晋北退耕还林工程与社会经济互馈关系研究

生态恢复与社会经济发展密切相关,退耕还林工程的实施影响社会经济状况,统筹耕地与造林之间的矛盾成为亟待解决的问题。阐明退耕还林工程与社会经济之间的互馈关系,是实现生态保护与社会经济协同发展的前提和基础。通过构建山西省晋北地区退耕还林工程与社会经济之间的系统动力学模型,揭示二者间的互馈关系。以耕地、造林用地间的矛盾作为参数变换的前提,通过改变耕地面积变化率、造林面积、植树造林投资系数,设置持续退耕还林型、低速退耕还林型、保护耕地型、间断退耕还林型四种仿真情景,并阐明了不同退耕还林情景对社会经济的影响。结果表明：(1)退耕还林对社会经济有积极影响,各情景下社会经济变量均呈现不同速度上升态势。(2)尽管持续退耕还林型的林业产值增长最快,但却抑制了未来社会经济发展,在此情景下各社会经济变量较低;低速退耕还林型更有利于退耕还林工程与社会经济的和谐发展,地区生产总值(GDP)、粮食总产量等社会经济变量在此情景下较高;保护耕地型在模拟初期对粮食总产量有明显提升作用,后期则会对归一化植被指数(NDVI)、植被固碳量产生更加积极的影响。(3)在低速退耕还林型下,2035年山西省晋北地区GDP达18412....     

围栏封育对天山北坡草甸草原生态系统碳交换的影响

草本层和大气间的碳交换及其对环境因子的响应是目前研究的热点。该研究通过静态箱法, 采用LI-840 CO₂/H₂O红外分析仪, 对新疆天山北坡草甸草原围封9年的样地和围栏外自然放牧生态系统碳交换进行监测, 分析了围栏内外生态系统碳交换的差异性、日变化、季节变化及其与环境因子的关系。结果表明: 围栏内生态系统碳交换高于围栏外, 围栏内外表现出明显的差异性; 围栏内外生态系统碳交换均存在明显的日变化和季节变化规律, 呈单峰曲线, 且在植物生长季峰形比较明显。在整个监测期间, 围栏内外生态系统CO₂净交换最小值分别为-7.62和-6.63 μmol·m ^-2·s ^-1, 生态系统呼吸最大值分别为8.55和7.04 μmol·m ^-2·s ^-1, 生态系统总初级生产力最大值分别为-14.66和-13.89 μmol·m ^-2·s ^-1。因围栏内植被得到保护, 草本植物生长茂盛, 光合作用强, 生态系统CO₂净交换较小, 同时有机碳的输入增强了生态系统呼吸。分析发现生态系统碳交换与气温和0-10 cm土壤温度显著相关, 与气温的相关性高于与0-10 cm土壤温度的相关性, 且围栏内禁牧处理相关性高于围栏外自然放牧草地; 土壤含水量与生态系统碳交换存在一定的相关性, 但其相关性略低于温度与生态系统碳交换的相关性。     

人类活动对山西省不同地表覆盖类型NDVI时空变化的影响

植被是影响生态环境质量的重要因子，阐明不同地表覆盖类型植被特征对人类活动的响应对制定有针对性的植被管理和恢复措施具有重要指导意义。本研究基于MOD13Q1数据，采用残差分析方法，分析了2000—2020年山西省不同地表覆盖类型人类活动对NDVI的影响。结果表明：山西省生长季NDVI最大值时空分布模式差异明显，呈现出由西北向东南逐渐增加的趋势，2000—2020年平均NDVI年增长率为0.0069;人类活动对山西省NDVI变化影响贡献率的方向和强度均呈现显著的时空差异，2000—2004年为负面影响，而2005年以后则转变为明显正向影响；2000—2020年人类活动对NDVI变化影响贡献率呈显著增加的趋势，年增长率为0.0055;人类活动对NDVI变化影响的趋势及显著程度存在空间差异，并呈现西高东低的趋势，其中产生正、负影响的区域面积分别占93.62%和6.38%;人类活动对农田、森林、草地NDVI的变化以积极影响为主，且影响的程度呈增加趋势，年均增长率分别为0.0065、0.0061和0.0047;人类活动对NDVI正负影响的均值表现为建设用地>农田>草地>森林。