人为干扰对黄土高原子午岭油松人工林土壤物理性质的影响

研究了放牧、收集枯落物及清灌等人为干扰活动对黄土高原子午岭油松林土壤结构及抗蚀性的影响。结果表明,随人为干扰强度的增加,0～50cm土壤中砂粒含量比无干扰时分别增加了11.83%、37.80%和51.60%;粉粒下降了8.16%、11.83%和15.55%;粘粒下降了8.10%、20.84%和30.72%,土壤表现出粗骨化趋势;＞0.25mm水稳性团聚体含量比无干扰林地分别下降了16.59%、43.12%和61.13%,＞1.0mm的团聚体含量仅为无干扰林地土壤的27.78%和24.34%,1.0～0.25mmm的团聚体下降幅度较小;＞0.05mm微团聚体的比例分别下降了19.39%、32.62%和33.47%。而<0.05mm微团聚体所占比例随干扰程度的增加而大幅度上升。土壤容重增加了0.11～0.41g/cm3。土壤总孔隙度分别降低了13.64%、25.47%和39.14%,毛管孔隙下降了7.79%、11.54%和29.32%,非毛管孔隙下降了28.47%、60.79%和64.08%。说明表层土壤非毛管孔隙对人为干扰更为敏感。最大持水量分别下降23.42%、37.15%和52.92%;毛管持水量下降33.79%、43.01%和52.22%;自然含水量下降31.03%、39.34%和46.28%,饱和持水量下降16.14%、28.80%和49.68%;田间持水量下降了12.39%、33.92%和47.47%;土壤有效水含量下降了9.55%、20.55%和58.91%。土壤前3min初渗率下降了38.74%、51.45%和63.23%;稳渗速率下降了54.06%、71.63%和84.10%,相应地受人为干扰林地前30min累计入渗量也较未受人为干扰林地土壤分别低48.15%、65.93%和73.35%。饱和导水率较对照下降了8.73%、33.33%和51.00%。土壤的结构系数,由79.12%下降到27.32%,团聚度由59.48%下降到11.11%,分散率上升了1倍多,分散系数上升了4倍多。土壤枯落物层及有机质的减少是引起土壤物理性质恶化的主要原因,其次是放牧和踏实等活动。     

人为干扰下子午岭次生林土壤生态因子动态变化

对黄土高原陕西子午岭次生林区不同人为扰动条件下林地土壤容重、有机质、团聚体和微生物等进行了研究.结果表明,人为干扰(砍伐与开垦)对土壤生态因子影响较大,随干扰程度加剧,土壤理化性质变差,土壤有机质由2.2%下降到0.8%.土壤稳定性团聚体减少30%;微生物数量由1×10⁹个·g^-1干土下降到8×10⁷个·g^-1干土,土壤退化严重.在同一干扰类型的土壤剖面上,土壤有机质和土壤微生物随土层深度的增加分别减少了50%和90%,并且在不同干扰强度下变化幅度略有差异.土壤容重由表层的0.9 g·cm^-3增加到1.21 g·cm^-3,呈增大趋势.同一干扰类型土壤理化性质在沟缘线上下存在一定差别,沟缘线以下样地表现出较好的土壤理化性质和较高的微生物量.     

黄土高原西部3个降水量梯度近成熟油松人工林碳库特征

森林在陆地生态系统吸收碳素方面起着主要作用,了解其固碳特征对研究地区之间的碳循环至关重要。油松人工林是黄土高原地区一种典型的退耕还林树种,研究其固碳特征有利于综合分析评价油松人工林的生态效益。为了研究黄土高原西部地区油松人工林碳储量及碳密度空间分布特征因降水量不同引起的差异,以黄土高原西部地区3个典型栽培区域的近成熟油松人工林为对象,研究了群落内各组成部分的生物量和碳库特征。乔木层生物量的估算采用以胸径和树高为基础变量的生物量方程,灌木、草本、凋落物采用样方收获法,土壤碳库依据土壤剖面(1 m)和土钻取样相结合的方法测算。结果表明:在兰州官蘑滩地区(372 mm)、太子山(519 mm)和小陇山(632 mm)3个不同降水量区域,油松人工林生物量碳密度分别为(49.08±2.86)t/hm~2、(73.90±9.36)t/hm~2和(82.55±7.36)t/hm~2。小陇山地区的生态系统总碳密度和生物量碳密度与兰州地区存在显著性差异。在3个不同降水量区域,土壤有机碳密度仅在表层土壤(0—10 cm)差异达到显著水平(P0.05),而土壤总碳密度间差异未达到显著水平(P0.05)。黄土高原半干旱区近成熟油松人工林的生物量碳密度与年均降水量间呈现出显著正相关关系。在半干旱地区,降水量可能成为影响油松人工林生产力和碳固存的关键因素。     

华南地区八种人工林的土壤物理性质

研究了华南地区8种林地的土壤物理性质,根据其土壤特点分为4类。第1类为马占相思林地、黎蒴-加勒比松林地、火力楠-木荷林地、木荷林地和湿地松林地,特点是上层的土壤容重小于中层和下层,毛管孔隙度中等或较小,非毛管孔隙度中等或较大,非毛管孔隙度和总孔隙度为上层大于中层和下层,自然含水量中等或较大,随着土壤深度的增加而下降或稳定。除了马占相思林地上层外,毛管持水量为中等或较小;第2类为柚木林地,土壤容重较大,且3层土壤的容重相近,毛管孔隙度和毛管持水量较大,非毛管空隙度和自然含水量较小;第3类为落羽杉林地,各层土壤的自然含水量远远大于其他林地。上层和中层的土壤容重、毛管孔隙度和非毛管空隙度中等,毛管持水量大。下层的土壤容重和非毛管空隙度大、毛管空隙度和毛管持水量小。第4类为尾叶桉林地,上层的土壤容重大于中层和下层,毛管孔隙度和毛管持水量较大,非毛管空隙度和自然含水量较小。     

太岳山油松人工林土壤呼吸对强降雨的响应

在全球气候变化背景下,关于森林生态系统土壤呼吸变化的研究越来越受到关注,然而目前由于测定技术限制,对于强降雨影响森林土壤呼吸的国内相关研究还不够深入.选取山西省太岳山油松人工林土壤作为研究对象,应用LI-8150土壤CO2通量全自动连续测量系统,对降雨前后的土壤呼吸速率和环境因子在原位置进行全天候连续监测,分析了3次强降雨前后的土壤呼吸速率变化.结果表明,(1)5月的旱季降雨改善了土壤水分状况,促进了土壤呼吸,降雨结束后土壤呼吸速率的平均水平是降雨发生前的2倍;7月的雨季开端期降雨对土壤呼吸先促进后抑制,土壤容积含水量和土壤呼吸速率的二次关系曲线存在拐点,但总体上降雨是促进了土壤呼吸;8月的雨季降雨整体上抑制土壤呼吸,土壤呼吸速率和土壤容积含水量的变化曲线走势呈明显的镜像,雨中及雨后土壤呼吸速率分别下降了约45％和28％.(2)每一次降雨结束后,土壤温度都有一定程度的下降.雨后,较低的土壤温度在土壤呼吸得到降雨促进时,可加速土壤呼吸速率的恢复;在土壤呼吸受到降雨抑制时,能阻碍土壤呼吸速率的恢复.(3)降雨的不同时期,影响半湿润地区油松人工林土壤呼吸的关键因子也是不同的.降雨前如果土壤容积含水量处于明显变化的状态,水分是影响土壤呼吸的关键因子;如果土壤容积含水量比较稳定,则土壤温度是关键因子.降雨过程中由土壤温湿共同影响土壤呼吸,降雨结束后水分是影响土壤呼吸的关键因子.     

陇中黄土高原油松人工林林冠截留特征及模拟

以陇中黄土高原安家沟小流域的油松人工林为对象,于2011年生长季(5---9月)观测其林外降雨、穿透雨、树干茎流及林冠结构特征,采用修正的Gash解析模型模拟林冠截留,研究油松人工林的生态水文过程及影响机理.结果表明:研究期间共观测到19次降雨事件,总降雨量为215.80 mm,其中林冠截留48.27 mm,占总降雨量的22.4％;穿透雨165.24 mm,占同期林外降雨量的76.7％;树干茎流量2.29 mm,占同期降雨量的1.1％.模拟的林冠截留量为41.24 mm,比实测值低7.13 mm,相对误差为14.7％,其中,33.8％和60.0％截留分别在降雨期间和降雨之后蒸发.修正的Gash解析模型对林冠盖度、林冠持水能力、蒸发和雨强有较强的敏感性,而对树干茎流率和树干持水能力的敏感性不高.     

人为干扰（间伐）对红松人工林林下植物多样性的影响

根据对辽宁东部地区红松人工林林下高等维管植物调查资料,采用Simpson指数（SP）,Shannon-Wiener指数（SW）和Pielou均匀度指数（PI）等进行α多样性测度分析,探讨人为干扰（不同间伐强度）对红松人工林下植物多样性的影响。结果表明：人为干扰改变林下光照环境,促进植物生长,对红松人工林下高等维管植物的物种多样性产生较大影响。随着干扰（间伐）强度增加,红松人工林下植物种类、数量明显增加;不同干扰强度区林下植物种类高于对照区200％～400％;不同干扰强度红松人工林下植物种类的丰富度和多样性明显高于对照区;人为经营干扰改变了红松人工林下植物组成,随干扰强度增加．共有物种增加．且人为干扰林分的共有种和相似系数明显高于对照区。     

黄土高原子午岭退耕地土壤物理性质与群落特征

通过对子午岭北部黄土丘陵沟壑区4、9、15和20a退耕地的生境和植被群落特征的分析,研究了不同年限退耕地的植被群落、土壤水分、容重和生物量的变化。结果表明：随退耕年限的增加,杂草群落中物种分布较均匀,物种丰富度明显增加,植物种数和个体数增加,其优势种和亚优势种分属于6科9属;根系在土层中分布增多,在一定深度范围内土壤结构逐渐疏松,致使土壤容重随退耕年限的增加而减小;在0～80cm土层内土壤含水量从高至低依次为4a、20a、15a和9a退耕地;80～300cm土层的土壤含水量得到明显改善,土壤含水量从高至低依次为20a、4a、15a和9a退耕地;地面生物量随退耕年限的延长而增加,但增加幅度逐渐趋于缓慢。     

黄土高原子午岭油松林的种子雨和土壤种子库动态

对黄土高原区子午岭不同林龄(18a、29a、40a、54a)油松(Pinus tabulaeformis carr.)人工林及天然林(约75a)的种子雨和土壤种子库进行了研究.结果表明,该区油松种子雨一般从每年9月初开始,一直到11月底结束,种子雨降落历程与林龄大小有关,种子雨发生时间和降落高峰期有所不同.不同林龄的油松种子雨强度不同,种子雨总量大小顺序为:40a人工林((489 9±8.64)粒· m-2)＞29a人工林((346.8±7.45)粒· m-2)＞54a人工林((327.1±8.13)粒· m-2)＞天然林((146.9±5.25)粒· m-2)＞18a人工林((78.1±2.72)粒· m-2).种子雨总量随林龄的增加而增加,约40a时达到高峰,种子雨活力也以40a时最高.不同林龄油松林土壤种子库存在显著差异,其中18a人工林种子库最小,40a人工林种子库最大.从种子雨降落到次年4月,5种林分土壤种子库总量下降了42.34%～53.59%,空粒种子增加了26.72%～48.69%;从4月到8月份种子腐烂率由10.28%～13 62%增加到57.25%～63.28%.动物的搬运、取食和种子腐烂死亡是种子库损耗的主要因素.土壤种子库中的油松种子主要集中在枯枝落叶层,其次为0～2cm层,2～10cm层种子最少.到8月中旬,土壤中98.26%的油松种子都已丧失活性.不同林分下油松幼苗的密度差异较大,40a人工林下幼苗最多,其余依次为29a人工林、54a人工林和天然林,18a人工林下的实生苗极少,幼苗死亡率极高.在一定龄级范围内,人工林结实能力和更新潜力随林龄增加而增加,40a时更新潜力最大.虽然有大量种子下落,但由于种子大量损耗和幼苗死亡,通过环境筛作用而最终可以成熟的个体数量十分有限.     

岷江上游油松与云杉人工林土壤微生物生物量及其影响因素

以立地条件和营林方式相同的约30a林龄油松与云杉人工纯林为对象,测定地表微气候、土壤理化性质以及微生物生物量C、N、P(MBC、MBN、MBP),揭示林分结构、土壤性质与微生物生物量间的关系,以及两林分间的差异性。结果表明:两个林分地表环境荫湿,土壤肥力较低,土壤微生物生物量低,林地土壤碳积累低,土壤生态服务功能不强。相对而言,云杉林比油松林相对湿度大而地表温度低、林地土壤肥力高、土壤微生物生物量高,因此更有利于林地土壤生态服务功能的恢复。综合分析发现,林分结构、土壤养分状况及地表小气候影响着土壤微生物生物量与肥力转换过程,降低乔木冠层密度可以改善地表小气候,为有机物分解与养分归还创造良好的条件,从而改善土壤肥力与林地土壤生态服务功能。     

黄土丘陵区油松水土保持林生长过程与直径结构

应用标准木树干解析法,研究了黄土丘陵沟壑区阴坡和阳坡两种21年生(密度为2 222株·hm^-2)油松林分的生物量、林木生长过程和直径结构.结果表明：两种林分树高、林木直径和材积生长过程明显不同,阴坡林分的生物量、生长状况和直径结构优于阳坡林分.两种林分树高速生期出现在9～13年生之间,13年生以后,阴坡林分的生长量明显高于阳坡林分(21年生时,前者的连年生长量约在0.26 m·a^-1,后者在0.1 m·a^-1左右).两种林分的胸径生长量在13年生以后明显降低,但阴坡林分的降幅明显小于阳坡林分;17年生以后,前者的连年生长量明显大于后者(21年时,前者约在0.46 cm·a^-1,后者只有0.27 cm·a^-1左右).两种林分单株材积生长量在13年生之前差异较小,13年生之后,阴坡林分的连年生长量明显大于阳坡林分(21年生时,前者为0.0023 m³·a^-1,后者只有0.0015 m³·a^-1).两种林分直径分布都呈现顶峰左偏(林分密度偏大)的现象,但阴坡林分的偏度系数(SK为0.75)小于阳坡林分(SK为1.03)、而峰度系数(K为1.05)大于阳坡林分(K为0.94),说明阳坡林分密度偏大的程度大于阴坡林分.     

Nutrient distributions and bio-cycle characteristics in both natural and artificial Pinus tabulaeformis Carr. forests in hilly loess regions

Pinus tabulaeformis Carr. forest, the dominant community in Ziwuling Mountain lying in the hilly loess region, was studied for its nutrient distributions and bio-cycle characteristics in both natural and artificial forms. The results showed that the changes in the nutrient contents for different components in the same Pinus tabulaeformis Carr. forest stood in the order of needles > branches > bark > roots > bole. The aboveground nutrient elements in needles, branches, bark bole and litterfalls stood in the order of Ca > N > K > Mg > P, but the nutrients stored in the soil stood in the order of Ca > K > Mg > N > P. The accumulated amounts of nutrients increased first and then decreased with the increased age of the forest. The nutrient amounts reached their maximum when the stand was 30 years old, and decreased greatly when it was 50 years old. The 30-year-old artificial Pinus tabulaeformis Carr. forest had the highest annual accumulated amount of nutrients, and different stands stood in the order of II > III > IV > I. Comparatively, annual accumulated nutrients in different components stood in the order of needles > branches > roots > bark > bole. It was also suggested that the amounts of nutrients annually taken in from and retained in the natural Pinus tabulaeformis Carr. forest were significantly higher than those in artificial forests. The coefficients of nutrient use in various Pinus tabulaeformis Carr. stands stood in the order of Ca > Mg > N > K > P, but the nutrient use efficiency (NUE) of the same element decreased with increased age of the forest. There were no differences in the utilization coefficient and the turnover period of nutrients in both natural and artificial matured Pinus tabulaeformis Carr. forests.     

Nutrient distributions and bio-cycle characteristics in both natural and artificial Pinus tabulaeformis Carr. forests in hilly loess regions

Pinus tabulaeformis Carr. forest, the dominant community in Ziwuling Mountain lying in the hilly loess region, was studied for its nutrient distributions and bio-cycle characteristics in both natural and artificial forms. The results showed that the changes in the nutrient contents for different components in the same Pinus tabulaeformis Carr. forest stood in the order of needles > branches > bark > roots > bole. The aboveground nutrient elements in needles, branches, bark bole and litterfalls stood in the order of Ca > N > K > Mg > P, but the nutrients stored in the soil stood in the order of Ca > K > Mg > N > P. The accumulated amounts of nutrients increased first and then decreased with the increased age of the forest. The nutrient amounts reached their maximum when the stand was 30 years old, and decreased greatly when it was 50 years old. The 30-year-old artificial Pinus tabulaeformis Carr. forest had the highest annual accumulated amount of nutrients, and different stands stood in the order of II > III > IV > I. Comparatively, annual accumulated nutrients in different components stood in the order of needles > branches > roots > bark > bole. It was also suggested that the amounts of nutrients annually taken in from and retained in the natural Pinus tabulaeformis Carr. forest were significantly higher than those in artificial forests. The coefficients of nutrient use in various Pinus tabulaeformis Carr. stands stood in the order of Ca > Mg > N > K > P, but the nutrient use efficiency (NUE) of the same element decreased with increased age of the forest. There were no differences in the utilization coefficient and the turnover period of nutrients in both natural and artificial matured Pinus tabulaeformis Carr. forests.     

黄土高原天然柴松林群落学特性的初步研究

通过对陕西富县大麦秸沟地区柴松群落的调查研究,用STATISTICA软件进行聚类分析,将其划分为4个类型：胡枝子柴松林、水栒子柴松林、铁扫帚柴松林和狼牙刺柴松林;得出了柴松种群以缓慢增长为特征的年龄结构、有大量幼苗补充但幼树高死亡率的更新特点以及幼龄林即发生邻接效应的自疏规律,并预测了该林分趋于稳定的发展趋势。     

土壤温度和水分对油松林土壤呼吸的影响

用LI-COR 6400-09土壤呼吸测定系统,在太原天龙山自然保护区对油松林的土壤呼吸进行了4a测定.结果表明,土壤呼吸具有明显的季节变化特点,最大值出现在8月份,在6～10 μmol m~(-2) s~(-1) 之间,最小值出现在12月份和3月份,在0.5 μmol m~(-2) s~(-1)左右.2005、2006、2007和2008年土壤呼吸CO_2的年平均值分别为(4.71±3.74)、(3.08±2.91)、(2.96±2.58) μmol m~(-2) s~(-1)和(2.12±1.54) μmol m~(-2) s~(-1);4a的CO_2总平均值为(3.27±2.95) μmol m~(-2) s~(-1).4个测定年土壤呼吸的平均值总体差异显著.4个测定年土壤CO_2释放C量分别为1103.5、882.8、918.4 g m~(-2)和666.3 g m~(-2),总C平均值为892.8 g m~(-2),具有明显的年际差异.指数方程可以很好的表达土壤呼吸与10 cm深度土壤温度的关系,R~2值4a分别为0.39,0.60,0.68和0.71,Q_(10)值分别为3.10,4.41、4.05和5.18,用4a全部数据计算的Q_(10)值为4.31.土壤水分对土壤呼吸的作用较弱,R~2值4a分别仅为0.31、0.25、0.13和0.02,但是夏季土壤干旱对土壤呼吸的抑制作用非常明显,可使土壤呼吸下降50%以上.夏季土壤干旱是导致土壤呼吸年际变化的主要原因.4个包括土壤温度和水分的双变量模型均可以很好地模拟土壤呼吸的季节变化, 拟合方程的R~2值从0.58到0.79.     

子午岭林区人工与天然油松林(Pinus tabulaeformis)养分库和碳库特征

为了揭示黄土高原地区人工油松林自然化发育过程中的植物叶片与土壤养分库和碳库的变化规律,采用典型样地法,以子午岭林区天然油松群落为参照,选择了不同立地条件的人工油松林,分别对其土壤的氮库、碳库及植物叶片养分库和碳库进行了分析.结果表明,该区油松针叶C、N、P的含量平均值分别为(499.5±63.75)mg/g、(8.53±0.50)mg/g和(0.94±0.64)mg/g,叶片C含量大小依次为阳坡天然林>阴坡天然林>阴坡人工林>阳坡人工林,阳坡人工林叶片N、P含量显著高于阳坡天然林.不同立地条件下油松林叶片C/N、C/P差异显著,叶片N、P和N/P均达到极显著水平,但是叶片C含量差异不显著.油松叶片C含量与N、P含量均呈极显著负相关,N和P之间的呈显著正相关.不同立地的油松林除40～60cm土层土壤C、N含量无显著差异外,0～20cm和20～40cm两个土层的人工林土壤C、N含量显著高于天然林,同时阳坡人工林土壤C、N含量显著高于阴坡人工林.0～20cm、20～40cm两个土层土壤C含量与N含量均呈极显著正相关,与植物N、P均呈显著正相关.子午岭林区阳坡的人工油松林不仅叶片养分含量较高,而且林地土壤是该区土壤的最大养分库和碳库.     

油松茎次生木质部中树脂道的发育过程和组织化学研究

利用组织化学方法对油松茎次生木质部树脂道发育过程中上皮细胞内树脂滴和淀粉粒的动态变化进行了研究。发现在树脂道原始细胞阶段,每个原始细胞含淀粉粒较少,含树脂滴稀少。在树脂道形成阶段,淀粉粒数目较多,体积增大,树脂滴也呈递增趋势。在树脂道成熟阶段,淀粉粒数目变化不大,而体积明显变小,树脂滴的体积增大,数目减少。     

黄土高原人工油松林林冠截留动态过程研究

林冠截留量的大小直接影响着大气降水产生地表径流量的多少 ,也决定着森林涵蓄降水能力的大小 ,是评价森林保持水土效益的关键指标之一。因此 ,一直是森林水文和水土保持研究的重点 ,特别是林冠截留的动态过程的研究 ,对揭示径流、泥沙过程有积极的意义。由于影响林冠截留过程因素复杂 ,目前国内外在林冠截留动态方面的研究较少[1～ 3] ,缺乏好的模型描述此过程[4～ 7] ,限制了森林保持水土机理研究的进展。研究林冠截留的动态过程不仅能够阐明森林保持水土的机理 ,而且对研究林地土壤侵蚀过程有重要意义。1　研究地区与方法1 1　自然概况试…