亚热带常绿人工针叶林冠层内光能利用率

以我国南方主要造林树种湿地松(Pinus elliottii)、马尾松(P.massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)为研究对象,采用Li-6400便携式CO2/H2O红外气体分析仪测定生长中期(7月)和后期(10月)树冠内部不同层次(上层和下层)、方位(阳面和阴面)和叶龄(当年生和1年生)光环境、净光合速率(Pn),计算了光能利用效率(LUE)。结果表明:光合有效辐射(PAR)在树冠不同层次和方位间存在显著差异(P<0.05);当年生叶所处环境PAR高于1年生叶所处环境PAR,即在一定光环境之下发育的叶片往往被后来形成的新叶所遮荫。两时期3树种上层针叶的Pn均高于下层针叶;生长中期下层针叶的LUE高于上层叶,而生长后期层次间LUE相近或下层针叶不及上层针叶。不同方位针叶Pn因树种不同而不同,湿地松和马尾松阳面叶Pn高于阴面叶,而杉木阴面叶Pn高于阳面叶;两时期3树种阴面叶LUE均高于阳面叶。总体而言,叶片Pn和LUE对森林树冠内部光环境做出较强的可塑性。由于当年生针叶生理机能和光环境均优于1年生针叶,两时期3树种当年生针叶Pn均高于1年生针叶;生长中期湿地松和马尾松当年生...     

辽河源不同龄组油松天然次生林生物量及空间分配特征

油松是中国暖温带区域主要的森林植被,精确计算油松天然林生物量及准确表征空间分布特征对其在固碳释氧、林木积累营养物质等方面的生态服务功能评估具有重要意义。目前,国内基本上没有进行油松天然次生林生物量及空间分配在一个年龄序列上的研究。研究的主要目的是准确估算河北省平泉县辽河源自然保护区4个龄组油松天然次生林林分各组分的生物量,并揭示生物量在空间的分配特征。在每种林分内,林下植被层(灌木和草本)和凋落物层生物量通过样地调查和全挖取样的方法计算。基于胸径(DBH)和树高(H)的异速生长方程则用于计算乔木层生物量。结果表明:(1)林分生物量大小排序为:成熟林(397.793 t/hm2)近熟林(242.188 t/hm2)中龄林(203.801 t/hm2)幼龄林(132.894 t/hm2);(2)乔木层生物量成熟林(373.128 t/hm2)近熟林(224.991 t/hm2)中龄林(187.750 t/hm2)幼龄林(119.169 t/hm2)。地上部分各组分生物量大小关系略有差异,幼龄林和近熟林为:干根枝叶干皮球果,而中龄林和成熟林则是干根枝干皮叶球果。干生物量对于各龄组乔木层生物量来说是最大的贡献者,所占比例表现为:中龄林(66.25%)近熟林(64.38%)成熟林(62.09%)幼龄林(38.41%),而贡献较小的球果则是成熟林(1.02%)幼龄林(0.88%)近熟林(0.72%)中龄林(0.53%)。根系总生物量在18.315 t/hm2(中龄林)—44.849 t/hm2(成熟林)之间,其组分生物量大小整体上表现为:根桩粗根大根细根小细根;(3)灌木层生物量成熟林(0.861 t/hm2)近熟林(0.790 t/hm2)中龄林(0.559 t/hm2)幼龄林(0.401 t/hm2),各组分生物量大小为根茎叶;(4)草本层生物量幼龄林(3.058 t/hm2)近熟林(2.017 t/hm2)中龄林(1.220 t/hm2)成熟林(1.181 t/hm2),地下部分生物量均大于地上部分;(5)凋落物层生物量成熟林(22.623 t/hm2)近熟林(14.390 t/hm2)中龄林(14.272 t/hm2)幼龄林(10.265 t/hm2),各层生物量大小为:未分解层半分解层全分解层。(6)在各层次生物量的比较中,4个龄组均表现为乔木层凋落物层草本层灌木层。其中,幼龄林乔木层生物量占89.67%、中龄林占92.13%、近熟林占92.90%,成熟林占93.80%。     

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....     

山西太岳山小流域土壤水分空间异质性及其影响因子

以山西太岳山华北落叶松林地为主的小流域作为研究对象,采用地统计学方法结合地理信息系统(GIS)技术手段,研究了接石沟小流域土壤水分(0—60cm)的空间变异特征,以及植被分布和地形因子对其影响规律。结果表明:在时间稳定性的前提下,土壤水分含量和变异系数随土层加深逐渐降低。三层土壤水分半方差函数的最优拟合模型为球状模型,变程范围在1.1—1.4 km,均具有强烈的空间自相关性,其中0—20 cm和20—40 cm层土壤水分的空间异质性程度高于40—60 cm土层,以中间层的结构因素占总变异比例最大。自然结构因素(地形、母质、植被和土壤等)对不同土层土壤水分的总空间变异性起主导作用(81.4%—91.3%),而随机因素(取样误差、人为干扰等)的影响相对较小(8.7%—18.6%)。沿着集水线由西-东方向,从边缘的土壤水分高值斑块区逐渐过渡到明显的低值斑块区,梯度变化明显。研究发现,在植被覆盖异质性小的山地,土壤水分的空间异质性主要由地形因素引起,具体表现为其与坡向指数(TRASP)、坡度、海拔和土壤有机碳、全氮呈极显著相关关系(P0.01),而与植被指数(NDVI)呈弱的负相关关系。叠加分析显示,在阴坡、坡度较缓(15°)及高海拔叠合的区域土壤水分含量较高。研究结果可为山地人工林构建和植被恢复中土壤水资源的利用以及水分管理策略的制定提供理论依据。     

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...     

间伐和凋落物处理对华北落叶松人工林土壤磷形态的影响

土壤磷在维持生态系统功能稳定性中发挥重要作用,研究间伐和凋落物处理下的土壤磷组分特征及转化机理,对森林生态系统磷素管理和可持续发展具有重要意义。采用Tiessen改良的Hedley分级方法,探究了不同间伐强度(未间伐、轻度间伐、中度间伐、重度间伐)和凋落物处理(对照、加倍、去凋、切根去凋)下土壤磷形态的变化特征及其驱动因子。结果显示:随着间伐强度的增大,土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性呈先增加后降低的趋势,且在中度间伐最高。凋落物加倍(DL)显著增加了土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性。稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)、残留态磷(Residual-P)不受间伐和凋落物处理的影响。冗余分析(RDA)显示,土壤微生物量磷、酸性磷酸酶活性和土壤有机碳是引起华北落叶松人工林表层土壤磷组分变化的重要因子。研究表明,适度的间伐和增加凋落物能够显著提高华北落叶松人工林表层土壤磷素的活化能力。本研究为华北落叶松人工林的可持续经营提供依据。