降水、土壤水分和结皮对人工梭梭(Haloxylonammodendron)林的影响

通过对石羊河下游沙井子地区不同立地类型、不同林龄人工梭梭林的大范围调查和定位观测研究，分析了主要生态因子降水、土壤水分和结皮对人工梭梭种群及其群落的影响。结果表明，梭梭对降水下限要求不严，但对降水上限有较为严格的要求，180mm降水量是建立人工梭梭林的上限；石羊河流域现存人工梭梭林基本依靠降水生存，但非连续同向的年际降水波动变化，对人工梭梭种群无明显影响，却显著影响梭梭林中草本植物物种组成、种群数量和生物产量。土壤水分是影响人工梭梭林最关键、最直接的生态因子，风沙土土壤含水率低于0．824％，梭梭死亡，介于0．824％-1．30％之间，处于退化状态，高于1．30％，生长正常；土壤水分限制梭梭生长，而梭梭生长又会进一步加剧土壤水分下降，梭梭造林8a后土壤含水率降低到1．30％，14a后降至土壤调萎系数之下，30a后又恢复到1．30％并保持稳定，残存梭梭种群生长趋于正常。结皮在起到固沙和保护梭梭免遭风蚀的同时，明显限制水分下渗并引起土壤干旱，加速了人工梭梭林的退化，破坏结皮后土壤含水率逐渐增加；同时，结皮还改变了1年生植物的种类组成及其数量。     

降水、土壤水分和结皮对人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林的影响

通过对石羊河下游沙井子地区不同立地类型、不同林龄人工梭梭林的大范围调查和定位观测研究,分析了主要生态因子降水、土壤水分和结皮对人工梭梭种群及其群落的影响。结果表明,梭梭对降水下限要求不严,但对降水上限有较为严格的要求,180mm降水量是建立人工梭梭林的上限;石羊河流域现存人工梭梭林基本依靠降水生存,但非连续同向的年际降水波动变化,对人工梭梭种群无明显影响,却显著影响梭梭林中草本植物物种组成、种群数量和生物产量。土壤水分是影响人工梭梭林最关键、最直接的生态因子,风沙土土壤含水率低于0.824％,梭梭死亡,介于0.824％~1.30％之间,处于退化状态,高于130％,生长正常;土壤水分限制梭梭生长,而梭梭生长又会进一步加剧土壤水分下降,梭梭造林8a后土壤含水率降低到130％,14a后降至土壤调萎系数之下,30a后又恢复到1.30％并保持稳定,残存梭梭种群生长趋于正常。结皮在起到固沙和保护梭梭免遭风蚀的同时,明显限制水分下渗并引起土壤干旱,加速了人工梭梭林的退化,破坏结皮后土壤含水率逐渐增加;同时,结皮还改变了1年生植物的种类组成及其数量。     

准噶尔盆地梭梭群落生物量和碳储量

梭梭(Haloxylon ammodendron)是准噶尔盆地建群种和优势种,因此,研究其群落的生物量及碳汇功能有着重要意义。以研究区内10个固定样点为研究对象,样地内每木检尺,并结合梭梭群落各组分含碳率的实测值,对准噶尔盆地梭梭群落的生物量和碳储量进行了估算,通过实测数据及模型分析,结果表明:1梭梭的生物量随树龄增加逐渐增大,从0—5龄时1.9948 kg增加到了21—25龄时61.6480 kg,进入26龄以后,梭梭枝条出现部分枯死,其中粗枝生物量是地上生物量的主体(所占比例平均为63.53%)。2不同龄级梭梭的含碳率在49.08与53.57之间变动,加权平均值为51.60,同一龄级之间各组分之间的含碳率变化以0—5龄级最小,其变异系数为1.72%,以21—25龄级最大,变异系数为6.78%。3梭梭群落其它组分的平均含碳率分别为灌木43.84%,草本39.13%,枯落物31.47%;土壤含碳率平均值为0.0310%,随土层深度增加各层次土壤碳含量逐渐减少。4准噶尔盆地梭梭群落碳密度为5815.7183kg/hm2,总碳储量为1919万tC,采用实测含碳率作为转换系数比缺省值0.5所得出的结果高1.53%。这些结果说明,准噶尔盆地梭梭群落具备明显的碳汇功能,应加强管理,使该区域森林生态系统在北疆地区碳交易中发挥更大的作用。     

红松阔叶混交林林隙土壤水分分布格局的地统计学分析

以小兴安岭原始红松阔叶混交林林隙为研究对象,采用网格法布点,通过对生长季内林隙各样点土壤含水量的连续观测,利用基本统计学和地统计学的方法分析并揭示了林隙土壤含水量的时空分布格局,旨在为红松阔叶混交林的可持续经营提供基础数据和理论参考。结果表明:林隙土壤含水量不仅存在明显的空间异质性,而且空间异质性的强度、尺度和空间结构组成随时间而改变。浅层土壤水分空间异质性大于深层,林隙0—7.6 cm、0—12 cm和0—20 cm土壤含水量大小顺序均为9月>7月>8月>6月。林隙、郁闭林分和空旷地土壤含水量大小顺序均为0—7.6 cm>0—12 cm>0—20 cm。生长季内6月土壤含水量不同空间样点极差最大,各月变异都属于中等变异程度;基台值和变程大小顺序同样为0—7.6 cm>0—12 cm>0—20 cm;林隙月平均土壤含水量斑块连接度高,形状复杂,0—7.6 cm、0—12 cm和0—20 cm平均土壤含水量最大值均分布在林隙中心及其附近,最小值分布位置不固定;生长季内土壤含水量及其变化程度均为空旷地最大,林隙次之,郁闭林分最小。     

准噶尔盆地梭梭、白梭梭植物构型特征

荒漠植物构型是植物与环境相互作用、相互适应的最终产物,其与功能的相互作用与互馈关系决定了荒漠植被的发展与演替。选择准噶尔盆地天然梭梭(Haloxylon ammodendron)、天然白梭梭(Haloxylon persicum)和人工种植梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,系统研究了天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭分枝率、分枝角度、分枝长度和枝径比等构型特征,对比研究了天然生境梭梭和人工种植梭梭构型差异,探讨了荒漠植物结构-功能特征及其对环境的响应与适应机理。结果表明:天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭的总体分枝率及逐布分枝率(SRB_1:2、SRB_2:3)均差异显著(P<0.05),且总体分枝率均较低,分别为0.35±0.23、0.50±0.42和0.15±0.05。天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭的分枝角度差异均不显著(P<0.05),从第1级到第4级均有减小趋势,角度均小于90°。天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭分枝长度从第1级到第4级排序为天然白梭梭>天然梭梭>人工梭梭,且天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭枝条伸展能力从第1级到第4级呈现相对减弱的趋势。天然梭梭、天然白梭梭和人工梭梭枝径比平均值分别为0.66、0.68和0.69。总体上,天然生境中梭梭、白梭梭构型为不同宽窄的"V"型,而人工梭梭呈现椭球形构型。     

水分对土壤呼吸的影响及机理

土壤呼吸是陆地碳循环的重要环节,在全球变化的背景下,研究水分对土壤呼吸的影响,能为探索陆地生态系统在碳循环方面的源—汇功能和揭示碳的失汇之迷提供有力的证据。综述了水分对土壤呼吸的影响及其机理。土壤呼吸是一个复杂的生态学过程,大气降水对土壤呼吸的影响结果是因时、因地而异,在湿润的生态系统或者干湿交替的生态系统中比较湿润的季节．降水事件对土壤呼吸可能会产生比较明显的抑制现象;而在干旱的生态系统或有干湿交替季节的生态系统中比较干旱的季节里,降水事件可能会强烈地激发土壤呼吸。其对土壤呼吸的影响机理包括水分对土壤孔隙中CO2替代、对CO2扩散的阻滞、对微生物活动的刺激和对微生物生物量的影响等。由于实验方法和标准的不一致以及影响土壤呼吸的因素的多样性。水分量的变化对土壤呼吸的影响很难以一个统一的方程来描述,总的来说,最优的水分状况通常是接近最大田间持水力,当土壤处于过于或过湿状态时,土壤呼吸会受到抑制。水分量的变化对土壤呼吸的影响机制在于可溶性有机质、土壤的通透性、微生物与植物根系生命活动等都随土壤水分状况不同而发生相应的改变。关于水分与土壤呼吸的关系研究今后应该主要集中在：(1)水分对根系呼吸和土壤微生物呼吸分别产生的影响;(2)全球变化后水分格局的变化对全球陆地生态系统土壤呼吸格局的潜在影响;(3)人类活动通过直接或间接改变水分状况而对土壤释放CO2的贡献率。     

黄土丘陵区人工沙棘林水土保持作用机理及效益

沙棘是我国半干旱地区用于水土保持造林的主要生态经济型树种,在“三北”地区生态环境建设中发挥重要作用.对野外试验资料分析表明,7～10龄沙棘林冠年平均截留率为85%,6～10龄沙棘林地枯落物层单次可截留089mm降水;沙棘林通过改善土壤理化性质,具有提高土壤入渗和抗冲性能作用,其中土壤中毛根数量是决定土壤抗冲能力的主要指标.沙棘林的水土保持作用随林龄变化明显,幼林(2～3龄)阶段的作用很小,降水特性是决定林地产流产沙量的主要因素;成林(4～5龄)阶段,产流产沙量受降水和林分生长的共同影响;成林后(6～12龄)阶段,降水特性的影响很小,林地产流产沙量维持相对稳定,年径流深与侵蚀模数分别为03～34mm、0～675t·km^-2.幼林至成林(2～5龄)阶段,径流含沙量急剧减少,成林后(6～12龄)阶段,径流含沙量趋于稳定,含沙量变化在0～509kg·m^-3.     

人工沙棘林水文水土保持作用机理研究

对黄土丘陵半干旱区人工沙棘林冠层、枯枝落叶层、根系土壤层的水文水保作用的研究结果表明：7～10龄沙棘林冠平均年截留率为8．5％;5～10龄沙棘林地枯枝落叶层单次可截留0．89mm的降水。和农地相比,沙棘成林、幼林分别可减小50cm、25cm土层深度的容重。沙棘枯枝落叶层自身和覆盖土壤具有增强土壤抗冲刷的能力,林地覆盖2cm以上厚度的枯枝落叶层可保护表层土壤免受降水侵蚀}沙棘林具有增强土壤抗冲刷和侵蚀的性能,其中：抗冲性能的强弱与同土层中毛根数量呈显著的幂相关,抗蚀性能的强弱与土层中腐殖质含量有关。     

梭梭(Haloxylon ammodendron)生理与个体用水策略对降水改变的响应

随着全球变化的加剧,降水改变正导致荒漠生态系统中植物用水策略的适应性变化;对降水变化响应的种间差异性影响着荒漠植物群落组成。研究将生理生态与个体形态尺度相结合,调查中亚荒漠关键种梭梭Haloxylon ammodendron对降水变化导致的自然生境中水分条件改变的响应与适应。实验于2005年生长期开展,在古尔班通古特沙漠南缘原始盐生旱生荒漠中设置3个降水梯度（自然、双倍和无降水）;观测并比较不同降水条件下光合作用、蒸腾作用、叶水势、水分利用效率、地上生物量累积和根系分布的变化。结果表明,梭梭主要利用降水形成的浅层土壤水维持生存;有效的形态调节和较强的气孔控制是其维持光合能力以及适应降水变化的主要机制;降水增多对其产生正效应,预示着梭梭可能在未来种间竞争和群落演替中占有优势。     

黄土丘陵区生物结皮对土壤可蚀性的影响

在采样分析生物结皮对土壤理化属性影响的基础上,采用EPIC模型估算与模拟降雨试验相结合的方法,研究了黄土丘陵区不同生物量、不同土壤质地和不同季节的生物结皮对土壤可蚀性(K值)的影响.结果表明： 生物结皮显著降低了土壤可蚀性,生物结皮层土壤可蚀性较下层土壤降低17%;土壤可蚀性随生物结皮生物量的增加呈降低趋势,藓结皮土壤可蚀性K值较藻结皮土壤降低21%;生物结皮土壤可蚀性在不同季节因其生物活性不同而存在差异,雨季中显著高于雨季前和雨季末;不同质地土壤上生物结皮对可蚀性的影响不同,可蚀性K值为砂壤>粉壤>砂土;模拟降雨条件下测定表明,生物结皮的发育使土壤可蚀性较对照（下层5~10 cm土壤）降低约90%.
     

水土保持林土壤抗蚀性能评价研究

运用土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、水稳性团粒平均重量直径、团聚度和分散系数等各项指标,对不同树种组成、不同林龄水土保持林的土壤抗蚀性能进行分析、评价.结果表明,水土保持林对于提高土壤抗蚀性能具有重要作用,这种作用主要针对表层土壤而言;与油松纯林相比,油松阔叶树混交林土壤有机质含量较高,水稳性团聚体含量增加了1.71%～38.53%;且随着林龄的增长,水土保持林土壤抗蚀性能不断增强.     

腾格里沙漠东南缘苔藓结皮对荒漠土壤种子库的影响

对腾格里沙漠东南缘沙坡头人工植被区和天然植被区苔藓结皮种子库进行了研究.结果表明,土壤种子库密度随着苔藓结皮的发育呈现增加的趋势,天然植被区是24年生人工植被区的3.4倍.种子库中共发现12种植物种子,分属于6科,其中1年生草本植物占70%以上.人工植被区未发现有多年生草本的植物种子,天然植被区多年生草本占20%,半灌木植物在人工植被区和天然植被区分别占20%和10%.人工植被区土壤种子库物种丰富度指数相对较低,而天然植被区物种丰富度指数是人工植被区的2倍;人工植被区土壤种子库物种多样性指数随着结皮的发育略有下降,天然植被区的多样性指数最高,为0.693;人工植被区土壤种子库物种相似性指数为1,相对较高,而人工植物区与天然植被区的物种相似性指数为0.4.苔藓结皮的出现增加了地表粗糙度,有利于对种子的捕获,同时显著地改善了土壤环境,有利于更多植物的定居.     

降水变化驱动下红松阔叶林土壤真菌多样性的分布格局

红松阔叶林生态系统是中国东北地区地带性顶极植被,具有重要的生态学意义,长白山是研究温带森林对大气降水变化正负反馈的理想地带.本文以长白山原始红松阔叶林为研究对象,基于末端限制性片段长度多态性分析技术,分析了降水控制样地(增、减30％)和对照样地的0 ～5 cm和5～ 10 cm表层土和红松根际土真菌多样性的空间异质性.结果表明:降水的增加和减少均能提高土壤真菌的多样性,但优势种群有所变化.表层土中,片段长度超过500 bp的T-RFs丰度随降水增加而提高,根际土中对降水变化响应的T-RFs分别为380、455和487 bp,且根际土的响应模式较表层土复杂.典范对应分析结果表明,土壤pH、有机碳含量、总氮和有效磷等对真菌群落组成影响显著.     

夏玉米叶片水分变化与光合作用和土壤水分的关系

叶片是光合作用的重要器官,其含水量的变化必将影响光合作用,但关于叶片水分变化对光合作用的影响报道较少。以华北夏玉米为研究对象,利用三叶期不同水分梯度的持续干旱模拟试验资料,分析夏玉米叶片水分变化及其与叶片净光合速率和土壤水分的关系。结果表明:夏玉米叶片净光合速率对叶片水分变化的响应显著且呈二次曲线关系,叶片含水量约为70.30%时,叶片净光合速率为零;叶片含水量与土壤相对湿度呈非直角双曲线关系,叶片最大含水量约为85.14%。研究结果可为准确描述叶片水分变化对光合作用的影响及客观辨识夏玉米干旱的发生发展及监测预警提供参考。     

不同有机物覆盖对冷凉地区苹果园土壤水温环境及速效养分的影响

为了探究不同有机物覆盖对冷凉地区果园土壤理化性质的影响,在‘寒富’苹果园设置了杂草、稻草、玉米秸秆、粉碎枝条4个覆盖处理,对比分析了各处理果园土壤水分、养分等指标的变化.结果表明: 有机物覆盖增加了土壤含水量,以干旱季节最为明显;减缓了春季土壤温度上升速度,不利于果树前期生长,但降低了夏季土壤的最高温,提高了秋冬季土壤的最低温;提高了土壤的pH值,以玉米秸秆覆盖处理最为明显,减轻了土壤酸化,使土壤pH接近中性;不同程度提高了土壤有机质含量,以杂草覆盖处理最为明显.覆盖还增加了土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量,但稻草覆盖处理碱解氮含量低于对照.     

水土保持林土壤改良效益评价研究

森林效益评价是目前林业研究的热点,也是难点问题,通过评价水土保持林土壤改良效益,对效益评价的方法和思路进行了探索。指出水土保持林土壤改良效益指标体系的总目标层为效益评价综合指数,准则层包括土壤肥力、抗蚀性能和抗冲性能３个方面,指标层由水稳性团聚体含量、有机质含量、土壤酶活性、ｐＨ值、平均重量直径、团聚度、分散率、土壤硬度和渗透系数构成。在计算效益评价综合指数时,首先要对各项指标的实测数据进行处理,     

液态地膜覆盖对土壤水分有效性的影响

采用田间微区试验方式,观测和分析了液膜地表覆盖下土壤含水量、花生植株伸长速率、叶面积指数、叶片光合速率、水分利用效率及产量等指标,并利用隶属函数法进行数值转换后,对液膜覆盖的土壤水分有效性进行了分析.结果表明,液膜覆盖提高土壤含水量103％ ～ 167％,且随液膜浓度的增大有效性提高;不同土层间,花生耗水量差异显著,其中以土层深度为20 ～ 40 cm差异最大;液膜覆盖也明显提高了光合速率,增幅为1.9％～15.6％;叶面积指数提高0.3％ ～26.4％,改善了植株光合形态.综合全部指标表明,液膜类型为3号,液膜浓度为高水平时,覆盖效应最为明显.     

森林土壤动物对凋落物早期分解及养分释放的影响

采用野外缩微实验方法,研究了会同林区常绿阔叶林和杉木人工林土壤动物对凋落物早期分解的影响。结果表明:孔径为2mm的网筒内试验土壤和凋落物中大型土壤动物的类群数和多度均明显少于孔径为4mm的网筒;排除大型土壤动物后,常绿阔叶林中凋落物C、K、Ca、Mg养分浓度显著增加,杉木林中凋落物Mg浓度显著增加,2个样地中的凋落物失重率以及凋落物C、P、Ca、Mg等养分元素的释放率均极显著降低(P0.01);大型土壤动物对不同元素释放率的影响不同,2个样地中对凋落物Ca、Mg元素释放率的影响均较大,杉木人工林中对N和K释放率的影响较小,常绿阔叶林中对P释放率的影响最小。     

水分对林地和草地土壤氮初级转化速率的影响

水分含量是与土壤氮转化相关微生物活性的重要影响因素。本研究以黑龙江省北安市的草地和林地土壤为对象,通过室内培养试验,利用¹⁵N同位素标记技术和FLUAZ数值优化模型研究60%和100%田间持水量(WHC)条件下土壤氮初级矿化速率、初级固定速率、初级硝化速率和初级反硝化速率,以探讨土壤氮初级转化速率对水分含量变化的响应,阐明不同水分条件下土壤中氮的产生、消耗、保存机制及其生态环境效应。结果表明: 土壤水分变化不影响草地和林地土壤氮初级矿化速率和铵态氮固定速率,水分含量由60% WHC增加至100% WHC后显著增加了林地土壤的初级硝化速率,但对草地土壤的初级硝化速率没有显著影响。60% WHC条件下草地和林地土壤的初级反硝化速率可以忽略不计,水分含量增加至100% WHC后土壤初级反硝化速率显著提高,且草地土壤的初级反硝化速率显著低于林地土壤。100% WHC条件下林地土壤初级硝化速率与铵态氮固定速率比值(gn/ia)和N₂O排放量均显著高于60% WHC;100% WHC条件下草地土壤的N₂O排放量显著高于60% WHC,但两个水分条件下的gn/ia值无显著差异。表明短期内水分含量的增加可能会增加草地和林地土壤氮转化的负面环境效应,且对林地土壤的影响尤为显著。     

土壤水分对不同季节番茄叶片水和二氧化碳交换特性的影响

以番茄品种“L402”为试材,研究了土壤水分对不同季节番茄光合及蒸腾特性的影响.结果表明:全生育期内春番茄光合速率（P_n）和蒸腾速率（T_r）均以土壤相对含水量80％处理最高,65％处理次之,50％处理最低;土壤水分降低,显著改变了番茄P_n和T_r的日变化动态,导致光合午休加重;叶片水分利用效率（WUE）以65％处理最高.冬番茄在全生育期内P_n和T_r以50％处理最低,但65％和80％处理无显著差异,且均无光合午休;WUE则以50％处理最高,80％处理最低,说明不同季节番茄对土壤水分的反应存在显著差异.春番茄与冬番茄的P_n及T_r日变化规律显著不同,且在相同土壤水分条件下,春番茄P_n及T_r显著高于冬番茄.