陕北黄土区不同林地土壤干燥化效应

退耕还林还草工程虽然取得显著成效,但是加剧了区域土壤水分亏缺与土壤干燥化程度,同时制约着植被构建。选取陕西省吴起县金佛坪流域山杏、油松、刺槐、小叶杨和沙棘5种植被类型,对照荒草地。采用人工土钻法取样,分析不同植被类型0—10 m的土壤湿度特征和土壤干燥化效应。结果表明:各植被类型浅层和深层土壤水分均存在显著差异;与荒草地相比,各类林地均出现土壤水分过度消耗,其中刺槐林过耗量最大,山杏林最小;各林地均出现土壤干层,其中刺槐林、小叶杨林和山杏林土壤干层都已达到10 m以下,植被是深层土壤水分的主要影响因素。5类林地的土壤干燥化指数平均值39.26%,都远高于荒草地-9.57%。土壤干燥化强度为小叶杨(80.19%)刺槐(78.03%)沙棘(55.38%)山杏(37.94%)油松(32.34%),这是树种、林木大小和密度、林分生物量、树龄等生长指标综合作用的结果。在今后植被恢复中,应注意根据当地土壤水分条件,合理选择节水树种和合理设计林分结构,尽量避免或减轻土壤干化,维持较高的植被稳定性。     

延安试区人工刺槐林地的土壤干层分析

８０年代以来,以林草地地力衰退为特征的人工林草地土壤退化日趋严重,其中以土壤水分严重亏缺为特征的土壤干化现象愈益引起了人工的重视。土壤干化的的直接后果是形成土壤干层,导致土壤退化,植物生长速率减缓,群落衰败以至大片死亡,严重地威胁到我国北方地区特别是黄土高原地区生态环境的建设,因此,研究和解决土壤干层问题已成为黄土高原植被建设的迫切任务。根据延安试区的土壤水分和植被生长状况调查资料,初步分析了不同条件下刺槐人工林地的水分状况。结果表明：试区刺槐人工林地普遍形成了土壤干层,且已相当严重;坡向对土壤干层有明显影响,阳坡形成的干层阴坡严重,坡度愈大;土壤干化愈剧烈。林龄对干层严重程度影响不影响,同时,研究指出了解决土壤干层问题的意义。     

西安附近苹果林地的土壤干层

根据西安附近苹果林下土壤含水量测定,研究了0~6m之间土壤含水量的变化与土壤干层问题。资料表明,西安附近15龄苹果林下2~3.5m深处土壤含水量为9.1%~9.2%,形成了发育弱的长期性土壤干层,10龄苹果林地2~4m深处也有干层发育,表明黄土高原的土壤干层分布已达黄土高原南部的关中地区;6龄苹果林下土壤有干化的显示,但无干层发育。分析得出,由降水少量决定的、埋藏深度小而厚度大的薄膜水带的存在是引起土壤干层发育的直接作用的因素。土壤干层的出现会引起土壤与植被的退化,应当避免严重的土壤干层出现。     

黄土高原子午岭天然林与刺槐人工林地土壤干化状况对比

详细调查和对比分析了子午岭(富县)天然林地和人工林地土壤水分状况和植被状况,发现天然林地水分亏缺不严重,只在浅层形成了轻度亏缺,并在雨季后能得到及时的恢复;同时这种亏缺并没有影响到天然植被的发育与演替。人工林地土壤水分则亏缺明显,深层亏缺尤为严重,土壤含水量最低平均达到5.90%,已接近凋萎湿度,且这种水分亏缺严重影响了人工林的生存和发展,部分林地已出现了明显的衰退迹象。在此基础上,说明了天然林地土壤水分状况明显优于人工林地的原因是天然林在林分结构上形成了典型的“乔-灌-草”复层稳定的空间层片结构,具有很强的自我调节能力,使天然林在物种的组成成分上逐渐向喜干物种方向发展,以适应气候旱化的总趋势;而人工林则因其结构简单,物种单一,自我调节能力差,在连续干旱的条件下因植被对土壤水分的过度消耗,形成了严重程度不一的土壤干化层。同时,从天然植被的自然水分状况入手,提出了“林地稳定土壤持水量”的概念,来界定土壤干化现象:依据土壤水分的亏缺现状初步将干化程度分为轻度干层(8%～10%)、中度干层(6%～8%)和严重干层(<6%)3个等级;依据土壤水分的补偿深度又将其划分为临时性干层和持续性干层。研究认为,当前人工林地的土壤水分出现严重亏缺而形成土壤干化层是人为不合理经营造成人工林群落林分结构不完善的结果,如果人为干预适当,能创造出类似于天然植被的生存条件,人工植被完全有可能得到正常的生存和发展。     

黄土高原不同密度刺槐（Robinia pseudoacia）林地水分生产力与土壤干燥化效应模拟

应用WinEPIC模型模拟研究了1957～2001年期间黄土高原半湿润区长武和半干旱区延安不同密度刺槐(Robinia pseudoacia)林地水分生产力演变规律和深层土壤干燥化效应.结果:(1)长武和延安高密度(6000株/hm2)、中高密度(4500株/hm2)、中低密度(3000株/hm2)和低密度(1500株/hm2)等4种处理刺槐林地逐年生物量模拟值均呈现快速增加、达到最大值后又逐年波动性降低的变化趋势,林地密度越高早期逐年生物量越高,后期逐年生物量差异缩小,两地均以低密度处理逐年生物量平均值和累积生物量模拟值最高;(2)4种密度处理45年生刺槐林地年均耗水量值基本相等,长武和延安分别为603mm和566mm,但生长前期年耗水量明显高于后期,并高于同期年降水量,林地密度越高前期耗水量越高,中期以后各密度处理耗水量基本接近且波动趋势基本一致,林地密度越高干旱胁迫程度越重;(3)模拟生长初期,4种密度处理刺槐林地0～10m土层逐月土壤有效含水量均呈现强烈的波动性降低趋势,长武各密度处理刺槐林地分别在7～23年生、延安分别在7～17年生之后逐月土壤有效含水量均在0～200mm较低水平上随降水量变化而波动;(4)4种密度处理林地0～10m土层土壤湿度剖面分布年度变化剧烈,土壤湿度逐年降低且土壤干层逐年加厚,密度越高土壤干层加厚速度越快,长武在26年生、延安在17年生时低密度处理刺槐林地土壤干层厚度均已超过10m,此后2～10m土层土壤湿度保持相对稳定的干燥化状态;(5)长武和延安刺槐林地适宜种植密度分别以1500～3000株/hm2和1500株/hm2为宜,刺槐林地土壤水分可持续利用最大年限分别为26a和18a.     

陕北黄土高原土壤干层的分布和分异特征

以人工刺槐林为研究对象,经大量野外调查和数据分析,研究了陕北黄土高原土壤干层的分布状况和分异特征,结果表明,土壤干层在陕北黄土高原从南到北大范围内普遍分布,根据干化程度可分为4个类型区：1)以宜君为代表的高原沟壑区南部;2)以富县、黄陵为代表的高原沟壑区北部;3)范围较广的丘陵沟壑区,该区又可分为南、西、北3个小区,南区以延安、延长为代表;西区以吴旗、安塞为代表;北区以绥德、米脂为代表;4)以神木为代表的风沙区,受降雨量的影响,土壤干化程度具有明显的水平分异规律,即随着降雨量从南到北的减少,干化程度亦随之加重;受海拔高度、降雨入渗能力的影响,土壤干化程度在小范围的山地呈现明显的垂直分异规律,海拔愈高,干化程度愈严重;因土地类型的不同,土壤干化程度在局地空间上呈现明显的分异规律。     

宁夏压砂地不同植被类型土壤干燥化特征

该研究在观测压砂地沙枣、柠条、西瓜、枸杞及草地土壤含水量的基础上,分析比较不同植被类型的土壤含水量、水分过耗量、干燥化指数、干层厚度等土壤干燥化特征,以揭示压砂地不同植被类型的土壤干燥化效应,为宁夏中部旱区压砂地可持续发展提供理论依据。结果表明：(1)不同植被类型下0~600 cm土壤含水量、贮水量和有效贮水量均值分别为7.163%、591.978 mm和187.088 mm,土壤水分过耗量均值为274.942 mm。(2)不同植被类型的土壤剖面含水量随深度增加呈先减小后增大的趋势;除西瓜地外,其余植被类型的土壤剖面含水量明显低于当地土壤稳定湿度。(3)不同植被类型的土壤平均干燥化系数介于2.152%~85.026%,干燥化系数均值为37.674%,属严重干燥化强度,其中柠条地和沙枣地均达到强烈干燥化强度;土壤平均干层厚度达到或超过500 cm,干燥化程度由强到弱依次为柠条地>沙枣地>枸杞地>草地>西瓜地。(4)典型相关分析发现,经纬度、高程、植被类型、粉粒及砂粒含量等环境因子是影响土壤干燥化指数、干层内平均含水量等干燥化指标的重要因素。     

黄土高原不同植被类型区人工林地深层土壤干燥化效应

人工林地土壤干燥化正在日益严重的威胁着黄土高原人工植被建设成效.在黄土高原3个植被类型区广泛观测苹果、刺槐、油松、辽东栎、狼牙刺、沙棘和柠条等23种不同立地和树龄林地深层土壤湿度基础上,比较和分析了各类林地土壤含水量、土壤湿度剖面分布和土壤干燥化强度,定量评价了各类林地深层土壤干燥化效应.研究结果表明:(1)23种林地0～1000 cm土层土壤湿度、土壤贮水量和土壤有效含水量平均值依次为10.84%、1409.8 mm和446.6 mm,明显低于荒草地土壤湿度和当地土壤稳定湿度值,各类林地平均土壤水分过耗量超过500 mm,每年多消耗土壤水分36.8 mm.林地土壤水分过耗量和耗水速度以中部半干旱森林草原区最高,南部半湿润森林区相对较低.林地土壤干燥化速度为:柠条和狼牙刺林地＞油松林地＞刺槐和沙棘林地＞苹果园地和辽东栎林地;(2)除林龄较短的苹果、沙棘和柠条林地外,各类林地在300 cm以下深层土壤湿度明显低于荒草地土壤湿度和土壤稳定湿度值,林地深层土壤湿度表现为阳坡低于阴坡、坡地低于平地,最大耗水深度接近或超过1000 cm.随林龄增长,林地深层土壤湿度逐渐降低,土壤干层逐渐加深和加厚;(3)23种林地土壤干燥化指数平均值为51.6%,达到中度(偏重)干燥化强度,林地土壤干层厚度达到或超过800 cm,随着降水量从半湿润区向半干旱偏旱区趋势性减少,林地土壤干燥化强度趋于强化,土壤干层厚度趋于增加.土壤干燥化强度和土壤干层厚度表现为:油松、辽东栎、狼牙刺和柠条林地＞刺槐林地＞苹果和沙棘林地.     

黄土区深层土壤干燥化与土壤水分循环特征

深层土壤干燥化是黄土高原地区植被建设过程中出现的重大生态环境问题。采用人工和天然降雨试验,研究了黄土高原沟壑区荒草地和裸地的土壤水分循环特征,并分析和探讨了深层土壤干燥化的成因。2002年天然降雨量为459.9mm(多年平均降雨量为584.1mm),属干旱年,土壤水分观测期间(2002年6月13日至11月24日)天然和人工降雨试验小区的天然降雨量分别为305.2mm和236.8mm。人工降雨试验主要在2002年6~8月进行,土壤水分观测期间荒草地和裸地的人工降雨量分别为360.7mm和418.5mm。试验结果表明:干旱年,荒草地和裸地土壤储水量处于负补偿,入渗雨量全为蒸发蒸腾作用所消耗。在强烈的蒸发蒸腾作用下,剖面内(0~200cm)土壤水分的整体移动性能较强,最大蒸发蒸腾作用层深度很快形成。荒草地土壤水分循环强度大于裸地,表现为荒草地最大蒸发蒸腾作用层深度较大,两者分别为200cm和180cm。雨季量少且分散的降雨极易为强烈的蒸发蒸腾作用所消耗,深层土壤由于缺乏降雨入渗的补给而逐渐干燥化。丰水年,荒草地和裸地土壤储水量处于正补偿,但入渗雨量的大部分(80%以上)为强烈的蒸发蒸腾作用所消耗。在相同的降雨量条件下,荒草地土壤水分循环强度高于裸地,表现为荒草地降雨入渗补给深度较小。连续降雨有利于土壤水分向深层的运移,从而部分缓减深层土壤的干燥化进程。近50a来黄土高原地区气候变暖和降雨减少可能是土壤干层形成的直接原因,而植被类型选择失当、群落密度过大和生产力过高则会加剧深层土壤的干燥化进程。     

不同火烧强度迹地林下灌草层物种多样性及其与土壤因子的关系

为揭示胶东丘陵区麻栎黑松混交林过火后林下灌丛群落结构和多样性变化,探究群落物种分布和多样性指数与土壤因子之间的相互关系,该研究以威海仙姑顶中度、轻度、未过火林地为研究对象,对不同火烧强度林地进行土壤的定量分析和植物物种多样性调查,并运用典范对应分析法(CCA)和冗余分析法(RDA)进行排序,以明确影响不同火烧迹地林下灌丛群落物种多样性的关键土壤因子。结果表明:(1)各林地丰富度、多样性、均匀度指数在群落垂直方向上均表现为草本层大于灌木层。灌木层丰富度、多样性、均匀度指数均随火烧强度的增加先升后降,轻度火烧达到最大值,是灌丛群落特征变化的关键转折期;草本层Patrick、Shannon-Wiener和Simpson指数逐渐降低,Margalef指数先降低后微弱上升,均在未过火林地达到最大值,均匀度指数各林地无显著差别(P0.05)。(2)未过火与中度火烧地之间的Morista-Horn指数在灌木层、草本层和灌草层中均为最小,β多样性最高,林下物种组成差别迥异;轻度与中度火烧地在灌木层次上物种异质性较高,未过火与轻度火烧地在草本层次上拥有较高异质性的物种更替。(3)中度和轻度火烧地林下灌丛群落大致均可分为3个类群,未过火林下灌丛植物疏离分散,则未形成类群;中度火烧影响植物物种多样性的正向主要因子为碳氮比(C/N),逆向主要因子为全磷(TP)、全钾(TK);轻度火烧正向因子为氮磷比(N/P),逆向因子为pH;未过火林地物种多样性受多种土壤因子的共同作用。(4)火烧提高了林下灌丛群落物种更替速率,增加了灌木层物种多样性,降低了草本层物种多样性,轻度火烧地的物种丰富度水平较高,火烧迹地影响群落物种多样性的因子既有相似性又存在差异性,TK和TP是火烧迹地物种多样性的共同影响因子,磷(P)是火烧迹地物种多样性的共同限制性元素。     

茂兰喀斯特森林植物物种丰富度的垂直分布特征及环境解释

茂兰喀斯特峰丛地貌森林是目前罕见的一类原生性强、人为干扰少的非地带性森林生态系统,与常态地貌地带性森林生态系统相比差异大。该研究采用典型样地调查方法对茂兰喀斯特森林海拔在620～910 m之间的垂直样带11个样方进行调查,分析研究区顶级群落物种丰富度的垂直梯度变化特征,并用冗余分析(RDA)法分析环境因子对物种丰富度的影响,以明确垂直梯度上物种丰富度与环境因子的关系,为喀斯特自然森林生态系统的维持与恢复、保护与管理提供理论基础。结果表明：(1)该调查茂兰喀斯特峰丛共记录有维管植物511种,隶属于124科272属。(2)单因素方差分析表明,该群落不同生活型的丰富度之间存在极显著差异(P<0.01);LSD多重比较分析表明,群落丰富度水平表现为总体>灌木层>草本层>乔木层。(3)随海拔梯度的升高,群落总物种丰富度和草本层物种丰富度与海拔呈显著负相关关系(P<0.05),乔木层丰富度和灌木层丰富度与海拔无明显规律。(4)冗余分析表明,土壤C/N/P的解释率达到58%,是影响物种丰富度的主要因素。     

陕北黄土区雨季后山地枣林土壤水分动态变化研究

选取陕北延川县齐家山红枣试验基地枣林地、苹果林地和撂荒草地为研究对象进行土壤水分动态变化研究，结果表明：①不同坡位、不同坡向和不同整地方式的枣林地土壤水分存在显著差异；其中，研究区下坡位土壤水分最高，为14.19%；阴坡土壤水分最高，为14.19%；水平阶整地枣林土壤水分显著高于原状坡。②研究区不同植被类型间土壤水分垂直变化趋势基本一致。枣林地土壤水分最高，为11.49%；不同植被类型0~100 cm土壤贮水量依次表现为枣林地（144.76 mm） > 苹果林地（124.19 mm） > 撂荒草地（72.20 mm）。③不同植被类型土壤贮水亏缺度存在差异。雨季前，0~20 cm土层亏缺度最小，平均亏缺度表现为撂荒草地 > 枣林 > 苹果林；雨季后，土壤水分亏缺度表现为撂荒草地 > 苹果 > 枣林，除枣林地外均高于雨季前土壤水分亏缺度。④雨季后，研究区3种植被类型0~20 cm土层土壤水分亏缺加剧；20~100 cm土层中，枣林土壤贮水补偿度为正值，土壤水分得到补偿，但最高仅为22.95%，枣林土壤水分仍处于亏缺状态并未完全恢复；苹果林地土壤贮水补偿度则为负值，表明土壤水分亏缺进一步加剧；撂荒草地土壤水分补偿度基本维持在0左右，土壤水分亏缺没有持续恶化。     

鹰咀界天然次生林自然保护区林地土壤特性研究

鹰咀界自然保护区位于沅水上游 ,是湘西南保存较好的一片天然次生林。它的存在对研究该区域天然林的培育、生物多样性保护具有重要意义。同时 ,也为森林类型涵水功能的研究提供了场地。为了摸清该保护区次生林的自然特性 ,为保护和研究积累技术资料 ,我们利用保护区自然科学资助基金对其林地土壤特性进行了调查与研究 ,将其结果报道如下。1　保护区自然概况鹰咀界自然保护区位于湖南省会同县东南部雪峰山山脉的西支南段。地理位置为北纬 2 6°46′～ 2 6°5 9′ ,东经 1 0 9°5 1′～ 1 0 9°5 8′。海拔最高 938ｍ ,最低 2 4 6ｍ ,一般在 3…     

太白山森林群落和林下草本物种变化的环境解释

采用典范对应分析(CCA)、Pearson相关分析、冗余分析(RDA)分别研究了不同环境因子对太白山森林群落及林下草本物种组成、多样性、功能性状等方面的影响。结果表明:(1)9种环境因子对于群落及林下草本物种的组成变化的解释程度不高,分别为23.9%和21.1%,但与海拔和土壤含水量紧密相关的CCA 1轴能大致区分高、中、低海拔样方的群落所有物种和草本植物的组成差异。(2)沿海拔梯度,群落所有物种的α多样性先增加后降低,林下草本物种α多样性沿海拔梯度有下降趋势,但二者都与坡度(Slope)及木本层盖度(WCD)无关。(3)海拔是决定森林群落及林下草本层物种功能性状值变化的主要因子,与海拔密切相关的RDA1轴能解释森林群落和林下草本物种性状值变化的71.2%和54.7%,林下草本植物与群落的最大株高(Hmax)变化模式不一致。     

东灵山地区辽东栎林主要土壤因子的Haar小波分解

小波分解可以区分一维信号的区域变化和局部细节,是进行土壤因子分析的一种有效方法。应用该方法对北京东灵山地区辽东栎林样带中的3个主要土壤因子指标进行Haar小波分解。结果表明：沿山下到山顶样带梯度,土壤含水量呈明显的逐步下降趋势;土壤pH值变化幅度在6.5-6.6之间,表现比较稳定;土壤有机质含量在样带中存在3个较高值区域,具有一定的复杂性。较大水平上3个土壤因子在样带的下部受到的干扰较大,在样带的中、上部受到的干扰较小;在较小水平上,土壤含水量存在不规则的周期性干扰,pH值和有机质含量受干扰的情况较为复杂,规律性不明显。低频近假信号可以有效地揭示出土壤因子在样带中的总体变化规律,高频细节信号主要反映土壤因子受其它因素干扰程度,并可以在样带上定位出现奇异性变化的区域。     

林分因子对神木垒不同森林群落林下植物多样性的影响

为探究神木垒不同森林群落林下植物多样性的差异,本研究采用典型样地法,以夹金山神木垒的5种主要森林群落：云杉林、丽江云杉林、红杉林、针阔混交林、阔叶林为研究对象,对不同森林群落林下植物物种组成和物种多样性进行比较,并对林分因子和林下植物多样性进行冗余分析,确定影响林下植物多样性的主要林分因子,为当地森林经营管理提供理论依据。结果表明：（1）在研究区内共记录林下植物147种,隶属于61科,108属;云杉林群落林下植物的科属种组成最丰富。（2）各类型群落的H值、H"值、D值、JSW值均为：草本层＞灌木层;灌木层多样性最高的群落为云杉林群落,草本层多样性最高的群落为丽江云杉林群落,针阔混交林群落、阔叶林群落林下植物多样性较差。（3）平均枝下高与林分密度是影响灌木层物种多样性的主要林分因子（P<0.01）,平均枝下高与灌木层的D值、H值、H"值呈负相关关系,林分密度与灌木层4个多样性指数均呈正相关关系;平均枝下高是影响草本层物种多样性的主要林分因子（P<0.01）,平均枝下高与草本层H值、H"值、JSW值呈正相关关系。本研究认为,云杉林群落与丽江云杉林群落的林下植物多样性水平较高,平均枝下高与林分密度是影响神木垒不同森林群落林下植物多样性的主要林分因子。     

半干旱区人工林草地土壤旱化与土壤水分植被承载力

近年来在黄土高原地区多年生林草地。出现了以土壤旱化为主要特征的土壤退化现象。退化土壤反过来影响植物的生长和发育,最终将导致植物群落衰败和生态系统的退化,从而影响到林草植被的长期稳定,经济效益和生态效益的持续稳定发挥,这已成为当前林草植被建设的重大问题之一。分析了土壤旱化现象与土壤干层的关系,探讨了土壤干层的划分标准。认为防止土壤旱化的主要措施就是控制林草地密度和生产力,而控制林草地密度和生产力的理论依据就是土地植被承载力。在黄土高原大部分地区植物吸收和利用的土壤水分主要依靠当地的天然降水。土壤水分是限制植物生长的决定因子,该类地区土地植被承载力实质上为土壤水分的植被承载力。作者定义土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷。它是指在较长时期内,在现有的条件下,当植物根系可吸收和利用土层范围内土壤水分消耗量等于或小于土壤水分补给量时,所能维持特定植物群落健康生长的最大密度。探讨了土壤水分植被承载力的确定方法和影响因素,认为凡是影响林草地土壤水分的补给和消耗,植物群落生长发育和植物水分利用效率的因素,包括地理位置、地形、气候、植被类型及其发育阶段,抚育管理措施都影响土壤水分植被承载力数值。开展土壤水分植被承载力研究对于林草地合理经营与管理具有重要意义。     

不同类型森林石灰土的团聚体组成及其有机碳分布特征

选取中国西南喀斯特石灰土人工林、次生林、原生林3个主要森林类型的6个代表性群落,建立18个20m×20m的样方,按梅花型5点法采集各样方的原状土壤,基于团聚体的干湿筛2种分组方法,研究不同类型森林石灰土机械性、水稳性团聚体组成及全土、各粒级团聚体的有机碳分布特征。结果显示:(1)3类森林石灰土干湿筛团聚体均以>2mm粒径为主,分别为67.93%～81.24%和30.49%～76.81%,1～10mm粒径的干湿筛优势团聚体分别高达78.18%～88.67%和43.41%～84.00%。(2)团聚体的整体稳定性很好,干湿筛平均重量直径(MWD)为4.82～5.77和0.75～2.13,平均几何直径(GMD)为2.87～4.17和1.45～2.85;>0.25mm和>2mm粒径的团聚体破坏率(PAD)分别仅为6.15～20.91和2.04～52.79。(3)石灰土的有机碳含量很高,全土和干、湿筛团聚体的有机碳含量分别为17.28～58.85、19.12～91.47、17.16～78.86g/kg,其中干筛以<2mm粒径团聚体的有机碳含量较高,湿筛反之,但干湿筛均以>2mm粒径团聚体的有机碳贮量最高。研究表明,中国西南喀斯特石灰土林区土壤沿人工林、次生林、原生林土壤扰动递减梯度,石灰土的团聚化作用越来越强,稳定性越来越好,有机碳含量也越来越丰富。