三北地区防护林气候生态适应性分析

针对目前三北地区防护林出现的衰退、死亡等问题,探讨了该区林木生长的气候生态适应性,并指出这种现象的出现与当地恶劣的气候条件有很大关系.其中,限制三北地区防护林正常生长发育的主要气候因子是降水量不足、蒸发量过大,其次为风大且持续日数长;而温度与日照则不是限制三北地区防护林生长的气候因子.基于此,从气候生态适应性角度出发,提出因地制宜合理营造三北地区防护林的建议.     

关于"三北防护林"一词的英文表达

三北防护林体系建设工程(三北防护林)是迄今世界上最大的生态/造林工程,经过30年的建设已取得了世界瞩目的成就.随着三北防护林建设的发展,其影响在国际社会越来越大,然而,关于"三北防护林"的英文表达却一直没有统一、规范,这使三北防护林在国际社会的交流带来了诸多不便.为此,本文在查阅大量国内外关于三北防护林研究文献的基础上,提出关于"三北防护林"的英文表达形式与同行商榷,以期规范、统一"三北防护林"的英文表达.     

基于多元遥感影像的三北地区片状防护林面积估算

三北防护林体系工程是我国重点林业生态工程,其数量与空间分布格局影响着整个三北地区的生态环境.为科学、客观、完整地评价三北防护林体系工程建设30年来(1978-2008)片状防护林的数量与空间分布格局,本文采用多元遥感影像对三北地区片状林面积估算方法进行了研究.首先,利用TM影像(分辨率30 m)监测2008年三北地区片状防护林面积;再基于随机取样原理,建立不同降水气候区的高分辨率影像(SPOT5,分辨率2.5m)与TM影像在片状防护林面积监测的校正关系;最后利用前两部分结果估算出2008年三北地区片状防护林面积.结果表明:截至2008年,三北地区片状防护林(乔木林郁闭度＞0.3,灌木林覆盖度＞40％,精确度约85％)总面积328360.03 km2.其中,东北区116244.55 km2,华北区42981.32 km2,黄土高原区76767.05 km2,蒙新区92367.11 km2.按照防护林树种统计,针叶林62614.74 km2,阔叶林121628.51 km2,针阔混交林22144.09 km2,灌丛121972.69 km2.     

三北地区农田防护林面积的多尺度遥感估算

农田防护林是三北防护林体系工程重要组成部分,准确估算农田防护林(林带)的数量与空间分布对了解该林种防护效应的发挥程度及促进农田防护林体系建设进程具有重要作用.本研究利用多尺度遥感影像获取林带长度,结合实地调查的林带宽度,估算三北地区(东北西部、华北北部和西北大部;依据地貌特征,将三北地区划分为东北、华北、黄土高原和蒙新4区)农田防护林面积.东北和华北区的林带长度通过建立Landsat TM和SPOT5解译得到的林带长度的关系获得;黄土高原和蒙新区则通过建立有林带农田面积(基于Landsat TM获得)和林带长度(基于CBERS-02B获得)关系获得.结果表明:至2008年,三北地区农田防护林(包括中龄林、成熟林、过熟林;不包括新造林、未成林和部分残次林;下同)总长度为106.40×107 m,其中,东北区23.82×107 m,华北区6.07×107 m,黄土高原区25.58×107 rn,蒙新区50.93×107 m;三北防护林体系工程农田防护林面积约为130.31×104 hm2(114.98×104 ～ 145.64×104 hm2),其中,东北区42.88×104 hm2(37.52×104 ～48.24×104 hm2),华北区10.79×104 hm2(9.56×104 ～ 12.29×104 hm2),黄土高原区25.58×104 hm2(22.70×104 ～ 28.45×104 hm2),蒙新区50.93×104 hm2(45.20×104 ～ 56.66× 104 hm2);估算的平均精度为89.54％,其中,东北和华北区79.27％,蒙新和黄土高原区99.80％.     

荒漠地区柽柳人工固沙林土壤水分动态研究

柽柳林土壤剖面的含水量与裸沙地土壤含水量的变化趋势有相似性,表层（0－30cm)含水量均受蒸发量和降雨量的影响变化较大,由于树冠的遮荫作用林地该层平均含水量高于裸沙地的含水量,30－200cm范围内林地土壤的各测量层平均含水量较裸沙地的低,林地和裸沙地土壤含水量均值随深度的变化可用二次函数描述;降雨对每月的0－200cm的土壤水量没有明显的影响,说明降雨多数在当月就被蒸散和深层渗漏所消耗;发现柽柳人工固沙林能在沙土壤的0－200cm范围内有较低的含水量条件下生存。     

试论“三北”生态经济型防护林体系

本文介绍了“三北”防护林体系工程的概要、建设指导思想和技术路线,从理论上较深入地探讨了林业观念更新的意义及其基础。从而,提出“生态经济型防护林体系”的学术概念,以及它同建立区域性人工生态系统的相互关系,并结合“三北”黄土高原昕水河流域生态经济型防护林体系示范区的特点进行分析,探讨丘陵山地条件下,生态经济型防护林体系的技术内涵、组成及其生态经济特点。最后,作者提出了由“三北”防护林工程的实践对我国如何建设好其它防护林工程的几点启示。     

发展林业碳汇推动三北防护林体系建设

三北防护林体系建设作为中国六大林业重点工程之一,30年来取得了巨大成就.但长期以来,工程建设资金不足一直困扰着工程发展.林业碳汇的兴起和快速发展,将对其产生重大影响.本文在对林业碳汇进行分析的基础上,提出了加快发展林业碳汇推动三北防护林体系建设的建议.     

三北防护林体系建设面临的机遇和挑战

在总结三北防护林工程(三北工程)30年建设成就和经验的基础上,立足国内外相关领域发展趋势,全面分析了三北工程在应对气候变化、增加农民收入、拉动内需等方面显现的机遇,剖析了立地条件、发展动力、投资水平和改革创新等带来的严峻挑战,总结提出了三北工程未来发展应坚持以建设完备的区域性防护林体系为目标,以防沙治沙、保持水土为主要任务,以服务新农村建设、发展特色产业、推进林权改革为重点的发展思路和具体措施.     

三北防护林体系建设工程区森林水源涵养格局变化研究

三北防护林体系水源涵养功能是三北地区生态环境状况的重要指示器,然而,三北防护林体系水源涵养研究仍较缺乏。动态评估三北防护林体系建设工程区(三北工程区)森林水源涵养功能及其影响因素,对科学认识、保护和调控三北防护林体系森林水源涵养,制定三北工程植被建设与保护决策具有重要意义。以三北工程区森林为研究对象,通过收集和分析相关数据,在植被分区的基础上,分析三北工程区森林水源涵养时空格局与变化特征,对比研究各区不同森林类型水源涵养功能差异,揭示各区森林水源涵养功能与地形及森林状况与质量的定量关系。结果表明:(1)三北工程区森林水源涵养功能持续增强,单位面积水源涵养量从1990年的73.92mm增加到2015年的75.14mm,空间格局呈东高西低、南高北低态势。(2)森林水源涵养功能在植被分区和森林类型间差异显著,森林植被区是三北工程区森林水源涵养的主体;针阔混交林是三北工程区水源涵养功能最强的森林类型。(3)三北工程区森林水源涵养受其地形、状况与质量的影响显著,除个别植被区外,各区森林水源涵养量随坡度、覆盖度和NPP增加而增大,随生物量增加而降低,这是区域植被适应及滥砍滥伐、毁林开垦、植被建设与保护等人为干扰共同作用的结果。因此,可通过调整与优化林分结构,调控区域森林水源涵养功能。     

黄土地区防护林生态系统水量平衡研究

根据黄土地区的防护林生态系统水分循环的特征,提出了防护林生态系统水量平衡方程,通过对１９８８￣１９９２年刺槐、油松、沙棘、虎榛子林地、草地和裸地６种生态系统水量平衡的分析,结果表明降雨是防护林生态系统主要的水分输入量,刺槐和油松林根际层以下土壤水分的上升补给,也是重要的水分输入项,特别是春季的４￣６月份,更是防护林生态系统极为重要的水分来源,刺槐林和油松林平均根际区下层土壤水分上升补给量占降雨量的     

防护林衰退研究进展

森林衰退问题已成为21世纪全球环境发展的难题之一,而占中国森林总面积31%的防护林出现部分严重衰退,形势严峻.本文在广泛收集国内外相关文献的基础上,提出防护林在生长发育过程中出现的生理机能下降,因生产力、地力衰退、林分结构不合理等导致防护效能下降的状态即为防护林衰退.总结了引起防护林衰退的主要原因,包括:没有适地适树、林分结构不合理、缺乏合理的经营管理、人为干扰和频发的自然干扰等.本文从防护林衰退机理、防护林结构、经营管理、人为干扰、林种结构等方面分析了中国防护林研究存在的主要问题,建议今后应加强对防护林衰退形成过程和机制、衰退的早期诊断与评价、防护林衰退防治以及防护林宏观布局和应对干扰策略等方面的研究.     

防护林学研究现状与展望

防护林学是研究防护林构建及经营的理论与技术的科学, 其核心内容包括防护林构建理论与技术、防护林经营理论与技术和防护林效益评价。防护林学发展的终极目的是构建与经营防护林, 使其防护功能或生态服务功能高效、稳定并可持续。防护林学是偏重实用的应用基础学科, 其发展始终依托防护林工程建设需求, 特别是以国家运作方式开展的大型防护林工程建设, 对推动防护林学发展做出了巨大贡献。国外著名的防护林工程有美国大平原各州林业工程(罗斯福工程)、前苏联斯大林改造大自然计划、日本的治山治水防护林工程和北非五国“绿色坝”跨国防护林工程等。围绕这些工程, 在防护林规划设计、树种选择、空间配置、造林方法, 结构、抚育、间伐、衰退机制与更新, 以及效益评价等各个方面开展了相关研究, 其中, 以效益评价及效益与结构的关系研究最为广泛与深入。中国幅员辽阔、自然条件复杂、森林资源相对匮乏且分布不均、自然环境恶劣, 对防护林的需求极大, 自“三北”防护林体系建设工程启动以来, 中国防护林建设规模已居世界首位, 防护林学在中国得到了长足发展, 尤其在防护林经营理论与技术研究方面取得突破性进展。防护林学以效益评价为桥梁将防护林构建和经营组合在一起, 效益与结构的关系为防护林构建及现有防护林经营提供了科学依据。未来防护林学研究将以更广泛的生态公益林或防护性森林为对象, 在研究方法上将由以林分尺度为主向更微观和更宏观两个方向拓展; 在防护林构建方面, 仍以林学理论与技术为主体, 并重点与生态系统稳定性原理、景观生态学原理相结合, 开展防护林(体系)区域分异规划设计、营建理论与技术研究; 在防护林经营方面, 将以防护林衰退与恢复机制、带状防护林更新和非带状防护林近自然经营理论与技术为重点开展研究; 在效益评价方面, 将采用遥感等技术, 以防护林(体系)、大规模防护林建设的生态环境效应评价等为主要内容开展研究。     

半干旱地区不同森林类型土壤水分动态模拟

采用暖温带落叶阔叶次生林、油松人工林和华北落叶松人工林样地土壤水分的生长季内观测数据和其他辅助观测数据,检验了Georgakakos等提出的土壤水分模型在半干旱林地的适用性。结果表明,该模型用于模拟半干旱林地日尺度土壤水分动态具有一定的可信度,且能够较好的反映不同森林类型的水文效应。模型参数的敏感性分析表明,不同目标函数的参数敏感度信息反映了该模型"异参同效"现象不显著,模型结构不确定性也较小。各参数的敏感度结果揭示了各参数在降雨入渗、深层渗漏和蒸散部分中的控制作用。从模型模拟的土壤水分变化通量来看,油松人工林地实际年蒸散发量大于其他林地,落叶阔叶林地年入渗量大于其他林地,而3种森林类型林地深层渗漏所占生长季降雨量的比例都较小。研究半干旱地区多年生人工林土壤水分的情况,不仅有助于从根本上认清半干旱地区土壤-大气-植被连续体的复杂作用关系,也为半干旱地区树种选择及造林后的生态水文效应研究提供理论依据。     

基于MODIS数据的三北防护林工程区植被覆盖度提取与分析

以像元二分模型为基础,构建了基于归一化植被指数(NDVI)的植被覆盖度定量估算模型,并利用MODIS-NDVI时间序列数据,估算了三北防护林工程区2001年8月和2007年8月的植被覆盖度,分析了三北防护林工程区植被覆盖度的时空变化特征.结果表明:2001-2007年三北防护林工程区植被覆盖度变化较为明显,平均覆盖度增加了2.07%,其中吉林、山西、陕西和宁夏四省变化幅度最为显著,增加幅度分别达到27.37%、14.12%、9.29%和9.22%.研究区植被覆盖度增加的主要自然原因是降雨量的增加,主要人为原因是人们环境意识的提高以及国家实施的封山育林、退耕还林还草等一系列生态保护政策,特别是三北防护林体系建设工程.     

晋西北黄土区人工林土壤水分动态的定量研究

本文根据１９８８－１９９０年在定位观测资料,对晋西北黄土丘陵区河北杨林、刺槐林和柠条藻木林的土壤水分动态规律进行了定量分析。依次就水分分布分层、水分剖面特征、水分季节动态、水分循环模式与水分循环水分等问题进行了探讨。本文采用的新的分析途径和方法将有助于对黄土区不同植被类型土壤水分生态研究的进一步深化。     

黄土丘陵区沙棘灌木林地土壤水分动态研究

采用生物与工程措施相结合的方法,定位研究了沙棘林地的土壤水分变化动态。结果表明：水平阶、水平沟和鱼鳞坑整地不同立体配置模式土壤水分大幅度提高,0～2．0m沙棘与豆科牧草立体配置的土壤含水量均高于沙棘与禾本科牧草的立体配置;2．0～5．0m沙棘与禾本科牧草立体配置的土壤含水量均高于沙棘与豆科牧草的立体配置。其提高幅度为3％～5％。未采用工程整地措施的沙棘林地,在沙棘生长的第3年,土壤干层的分布深度不甚明显;从第5年土壤干层厚度逐渐加深到1．8m;第7年土壤干层厚度为2．6m;第9年土壤干层厚度为3．1m;第11年土壤干层厚度为2．6m;第13年土壤干层厚度为2．2m。     

玉米生长条件下农田土壤水分动态预报方法的研究

依据理论分析和田间实测资料,提出了玉米生长条件下农田土壤水分动态预报模型,论述了模型中参数的测取方法,经初步应用结果表明,该模型预报玉米土壤水分动态具有较高的精度。     

防护林阶段定向经营研究Ⅱ. 典型防护林种--农田防护林

以防护林阶段定向经营理论为基础,对典型防护林种-农田防护林的防护成熟、经营阶段、更新方式、方法进行了研究讨论：通过对东北地区农田防护林长期调查积累资料的分析,确定了乡土杨和杂交杨（Populus spp.)农田防护林和初始防护成熟龄和终止防护成熟龄分别为16-24年和自然成熟龄,第一代农田防护要的更新龄为32-36年,以树木径级离散度,防护成熟龄和更新龄为主要依据定量划分了杨树农田防护林的3个经营阶段,并重点讨论了不同更新方式下3个经营阶段的变化情况,给出了维持农田防护林成熟状态的疏透度调控技术及其相关的林木分级依据与标准,同时为实现定向经营的目标,提出了各个经营阶段内应采取的系列经营管理措施。     

卫星土壤水分产品在青藏高原地区的适用性评价

为了分析土壤水分产品在青藏高原地区的可靠性和适用性,利用青藏高原地区地下5 cm深度的地面实测土壤水分数据,结合多种评价指标(相关系数R、均方根误差RMSE、偏差Bias和无偏均方根误差ubRMSE)对土壤水分主动-被动探测卫星(SMAP)、高级微波扫描辐射计2(AMSR2)、风云三号(FY-3B)土壤水分产品,从时间和空间两个方面进行了适用性研究。结果表明:(1)土壤水分产品均能反映青藏高原的土壤水分变化,在降水较多的季节,三种产品精度均有不同程度的下降。(2)土壤水分产品在夏季和秋季反演效果好于冬季和春季,并且在秋季与实测值更接近。其中,SMAP产品在各个区域都能反映土壤水分的季节变化趋势,并普遍在夏季高估、冬季低估;AMSR2产品在夏季低估,冬季明显高估;FY-3B产品在夏季普遍低估。(3)土壤水分产品在那曲和狮泉河地区反演结果较好,在那曲地区与实测值相关性最高;在玛曲地区表现出较大的不确定性,虽然相关系数较高,但RMSE和Bias同样较高,整体精度较差;SMAP产品在阿里地区满足目标精度。综合来看,SMAP产品在青藏高原地区反演结果较为稳定,受气候和环境的影响较小,具有相对较大...     

坝下地区防护林不同树种生长特征

采用标准样地调查法对防护林林分结构指标进行调查,研究河北坝下地区丰宁县小坝子乡不同防护林树种榆树、杨树及油松的动态变化规律.结果表明: 该区域榆树、杨树和油松纯林的平均年龄均为10年,杨树纯林的平均胸径和树高分别是榆树纯林的2.3和3.8倍,是油松纯林的2.3和3.0倍.杨树纯林的平均胸径、树高、叶面积指数(LAI)、活枝下高等指标显著大于榆树纯林和油松纯林.与杨树混交林相比,杨树纯林的林分密度高10.8%,纯林平均胸径则低5.2%,平均树高低11.3%;与榆树混交林相比,榆树纯林的林分密度高6.6%,纯林平均胸径、树高分别低7.8%和14.2%;与油松混交林相比,油松纯林的林分密度大4.9%,纯林平均胸径和树高分别低29.3%和31.8%.各林分类型的平均胸径、树高与密度呈显著负相关;平均LAI与密度和活枝下高呈显著正相关,与胸径、树高呈显著负相关;平均活枝下高与密度呈显著正相关.针阔混交林的胸径和树高生长显著优于针叶纯林.该区域防护林综合生长潜力呈上升趋势,而横向生长潜力总体上呈下降趋势.