农田防护林林网景观结构定量评价与分析

以东北地区的“三北”防护林工程重点建设区为研究对象,选取林网的带斑比、连接度、环度、优势度等作为评价指标,利用高分辨率的ZY-3影像,根据景观生态学原理及地理信息系统技术,对2021年实际林网和合理状态下林网的景观指标值进行定量评估及对比,并分析现有农田防护林景观结构参数的空间分布差异性。结果表明:该区域的防护林数量与面积基本达到优质林网的要求,并且分布较均匀,但是主副林带条数不足,成型状况较差,且形成的闭合网格太少,削弱了林网的防护功能。从林网数量、分布以及成型状况等方面对防护林工程进行了宏观评价,指明了下阶段建设工作方向,为该区域防护林的管理和更新提供参考。

闽南沙质海岸损毁防护林带修复技术浅谈

木麻黄防护林带是闽南沿海地区的生命带,在防御风沙和保护当地居民稳定生活等方面发挥重要作用。随着闽南沿海经济快速崛起,各种行业的基础设施建设侵占防护林带的现象时有发生。针对林带中违建拆除后整改办法,依据损毁防护林带的具体位置,提出相对应的林带修复措施,总结了树种选择、造林及后期管护等技术,为沿海防护林带的修复保护和防护功能持续发挥提供技术参考。

细菌群落主导沙漠公路防护林营造后的土壤功能变化

防护林作为沙漠公路的安全保护屏障,其生长和应对胁迫所需的养分供给依赖于土壤微生物。以塔里木沙漠公路防护林和自然沙漠为研究系统,探究土壤细菌和真菌群落、两种生境共有和特有微生物物种变化对土壤物质循环功能的驱动作用。结果显示,土壤细菌和真菌物种丰富度(P<0.01,P<0.01)及群落组成(P<0.05,P<0.01)均受防护林营造的显著影响,细菌物种丰富度的响应增幅为77.5%,高于真菌22.1%。细菌群落是导致土壤酶活性升高的显著驱动因素,而非真菌群落或环境因子;细菌物种丰富度(rho=0.46,P<0.01)和群落组成(rho=0.68,P<0.01)与土壤酶之间呈显著偏Mantel相关。共有细菌相对丰度(rho=0.47,P<0.01)和特有细菌物种丰富度(rho=0.36,P<0.01)是驱动土壤酶活性改善的关键因素,与土壤酶之间呈显著偏Mantel相关。研究表明,沙漠公路防护林土壤细菌而非真菌主导微生物群落的响应,细菌群落通过改变本地物种丰度和新物种数量来调控土壤功能。

林西县杨树防护林退化原因分析及改造技术要点

自1978年国家“三北”防护林体系建设工程(以下简称“三北”工程)启动以来,工程区的森林蓄积量和森林覆盖率倍增,对改善当地生态环境、促进社会经济可持续发展发挥了重要作用。目前,“三北”工程初期营造的防护林陆续进入成过熟阶段,出现了点多、量大、面广的老化、退化现象。根据第九次全国森林资源清查统计,“三北”工程区退化、老化防护林已占总面积的13%。

基于Landsat8时间序列的宁夏青铜峡市农田防护林提取

农田防护林在西北多风沙地区发挥了重要防护作用,为农作物提供了良好的生长环境。为了解农田防护林的空间分布特征,需要对防护林进行有效提取,采用中低分辨率遥感数据进行农田防护林提取成为重要途径。以宁夏青铜峡市农田防护林为研究对象,在2019年影像中选取7期可以代表4个季度地物特征的Landsat8 OLI影像数据,在影像预处理基础上,融入水体指数、植被特征和植被指数,提取植被的物候特征,掩膜去除研究区内其他地物,从而实现农田防护林的提取。同时利用野外调查结果和土地利用数据对提取结果进行精度评价。结果表明,该方法防护林提取的总体精度为85.16%,野外调查的50个采样点中有44个点被准确提取,精度达到88.00%。青铜峡市农田防护林多以林带的形式呈现,林带主要沿排水沟分布。

衡水湖防护林食叶害虫发生丰度与气象因子相关性研究

为明确气象因子与衡水湖食叶害虫发生丰度的关系,于2020年1—9月在衡水湖防护林带调查了主要食叶害虫的种群发生动态,并分析其与月均降雨量、月均相对湿度和月均温度的相关性。结果表明,夜蛾科害虫种群丰度与月均降雨量呈显著正相关,与月均相对湿度、月均温度无显著相关性;尺蛾科害虫种群动态规律与月均温度、月均相对湿度、月均降雨量无显著相关性;刺蛾科害虫种群动态规律与月均相对湿度、月均降雨量呈显著正相关。

绿洲农田防护林树干水分传输的方位差异

[目的]对栽植于渠道旁的绿洲农田防护林树干向、背渠两侧边材液流速率进行定位观测和比较,明确特殊立地条件下树干边材水分传输的方位差异,为提高利用液流估算树木蒸腾精度提供科学依据。[方法]以乌兰布和沙漠绿洲农田防护林的3种杨树(小美旱杨、新疆杨和北抗杨)为研究对象,采用有8个监测位点的热场变形液流测定技术同步监测和对比树干向渠和背渠2个方位的边材液流速率。[结果]边材液流速率在向渠侧(J_(Q-side))显著高于背渠侧(J_(NQ-side))(P<0.01),且3个树种表现一致。观测期内,小美旱杨、新疆杨和北抗杨的J_(Q-side)为J_(NQ-side)的1.83倍(R^(2)=0.90)、1.40倍(R^(2)=0.71)和3.55倍(R^(2)=0.71),典型晴天的J_(Q-side)日峰值平均值分别可达3.38、2.47和5.35 cm·h^(−1),午间前后,树干向、背渠两侧边材液流速率差异最大。J_(Q-side)和J_(NQ-side)均表现出随边材深度而递减的显著变化,其中向渠侧边材各位点(1.5~7.5 cm)的液流速率均显著高于背渠侧相应位点(P<0.01),该径向变化规律在每个树种不同方位均表现出一致性,可通过负指数函数较好拟合(R^(2)>0.98)。[结论]灌渠引起绿洲农田防护林树干向、背渠两侧边材的水分传输产生显著差异,但并不改变各方位的径向变化格局。

新疆焉耆垦区防护林主要树种适宜性评价研究

从焉耆垦区生态环境建设和防护林体系保护的实际需求出发,通过林地资源监测和实地调查,以树种的生态适应性、生态功能、综合效益和观赏价值作为防护林树种选择的主要评价准则,选取抗寒能力、抗旱能力、抗蛀干害虫能力、防风能力、经济效益等15个评价因子作为指标。利用层次分析法建立3级评价体系,运用多目标线性加权和法得出该区域64种主要防护林树种的树种适应性评价的总体得分值(Y),并根据该数值对防护林树种的适宜性进行等级划分。分析得到,Ⅰ级(Y≥4.0)适宜性优良的树种有泓森槐、胡杨、新疆杨等8种,Ⅱ级(3.6≤Y<4.0)适宜性较好的树种有刺槐、沙枣、山楂、美国黑核桃等19种,Ⅲ级(3.2≤Y<3.6)适宜性一般的树种有樟子松、大果榛子、臭椿、苹果等19种,Ⅳ级(2.8≤Y<3.2)适宜性较差的树种有梣叶槭、白榆、垂柳等13种,Ⅴ级(Y<2.8)适宜性极差的树种有箭杆杨、黑杨、竹柳等5种。

福建海岸沙地5种防护林土壤微生物群落特征

[目的]探明福建海岸沙地不同防护林对土壤微生物群落的影响及机制,为海岸带防护林森林质量提升提供科学依据。[方法]选择5种主要防护林为对象,分别为次生林、木麻黄(Casuarina equisetifolia)人工林、湿地松(Pinus elliottii)人工林、厚荚相思(Acacia crassicarpa)人工林和尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林,采用磷脂脂肪酸法(Phospholipids fatty acid, PLFA)比较了不同防护林的土壤微生物群落结构。[结果](1)海岸沙地不同防护林土壤中共检测到18种PLFA生物标记,在尾巨桉和次生林中种类最多,湿地松和厚荚相思人工林最少。(2)土壤总磷脂脂肪酸、革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌含量均表现为尾巨桉和次生林较高,厚荚相思和木麻黄人工林较低,土壤真菌含量为尾巨桉林最高,丛枝菌根菌含量为次生林最高,真菌和丛枝菌根菌含量在其他防护林间无显著差异。(3)次生林的土壤微生物多样性和均匀度均高于4种人工林。(4)土壤pH、细根碳氮含量为土壤微生物群落的主要影响因子,其次为土壤全氮和硝态氮含量以及凋落物木质素/氮和细根碳氮比。[结论]不同防护林对土壤微生物群落的影响存在显著差异,在海岸带木麻黄防护林中引种尾巨桉和乡土树种,可以增加土壤微生物多样性,提高森林生态功能。

不同模式防护林内PM_(2.5)浓度变化及其影响因子分析

【目的】探究不同模式防护林内直径≤2.5μm的是浮颗粒物(PM_(2.5))浓度变化及其影响因子,为优化防护林植物配置,建设宜居城市环境提供理论参考依据。【方法】以6种植物配置模式(榉树+桃树混交林、落羽杉纯林、落羽杉+石楠混交林、女贞+落羽杉混交林、女贞纯林和榉树+樱花混交林)且林龄均在10年左右的防护林为研究对象,空旷地作为对照(CK),测定防护林和CK的空气温度、空气湿度、气压、风向、PM_(2.5)浓度、光照强度6种环境因子及9种土壤理化因子,并分析不同防护林模式下气候和土壤因子之间相关性;通过建立随机森林模型分析不同种植模式的重要性得分。【结果】落羽杉纯林、落羽杉+石楠混交林、女贞+落羽杉混交林模式下PM_(2.5)浓度低于榉树+桃树混交林、女贞纯林和榉树+樱花混交林3种防护林模式和CK。7个监测点的土壤pH均呈弱碱性,女贞+落羽杉混交林和女贞纯林模式的有机质含量显著高于其他防护林模式和CK(P<0.05),落羽杉纯林模式下有效磷含量为最高值,为14.53 mg/kg。相关分析结果表明,PM_(2.5)浓度与空气湿度、土壤微生物碳和土壤微生物氮含量之间呈极显著正相关(P<0.01,下同),与空气温度呈极显著负相关,铵态氮与PM_(2.5)浓度相关性不显著(P>0.05)。随机森林模型结果显示,空气温度、空气湿度、气压、风向、光照强度、土壤微生物碳、土壤微生物氮和含水量对PM_(2.5)浓度影响的重要性得分较高。【结论】不同防护林模式下的风向和PM_(2.5)浓度有差异,空气温度、空气湿度、土壤微生物碳和土壤微生物氮含量是影响大气PM_(2.5)浓度变化的重要因子,防护林配置落羽杉能有效降低大气PM_(2.5)浓度。

乌兰布和荒漠绿洲风沙特性及防护林防护效应

农田防护林在保持水土及土壤风蚀防控方面发挥着重要作用。为了探究真实大气环境下绿洲防护林体系的防风阻沙效益,以乌兰布和荒漠绿洲防护林为研究对象,利用位于荒漠绿洲过渡带和绿洲的近地面沙尘观测塔监测的2019—2020年不同高度处的风速、风向和沙尘数据,分析荒漠绿洲过渡带和绿洲的风沙分布统计特性。结果表明:荒漠绿洲过渡带和绿洲主导风向为东北和西南方向,2区域内平均风速均随观测高度增加逐渐增大;从荒漠绿洲过渡带至绿洲,受防护林体系的影响,平均风速整体减弱,≥4~8 m/s的中风速和≥8 m/s的高风速样本比例平均减少约8.8%和7.8%;荒漠绿洲过渡带和绿洲月最大平均风速多出现在夏秋2季以及春季末,且月最大平均风速与平均风速均值呈线性关系;2区域沙通量随着高度的增加逐渐减少,受防护林带影响同观测高度水平沙通量和垂直沙通量分别减少65%和36%;输沙方向整体朝东和东南偏东方向,该方向在绿洲受观测高度影响较小,在荒漠绿洲过渡带不同高度输沙方向会产生差异,输沙势从荒漠绿洲过渡带至绿洲总体降低。防护林体系对区域范围内的风沙活动影响明显,能够减轻风蚀所带来的水土流失,对绿洲可持续发展具有重要价值。

造林密度对科尔沁沙地奈曼沙区小叶杨防护林林下植被的影响

[目的]探明科尔沁沙地南缘的奈曼旗沙区小叶杨(Populus simonii)防护林造林密度对林下植被的影响,提出适宜植被群落多样性恢复与稳定性发展的造林密度。[方法]以自然恢复状态下,林龄相近的3种典型造林密度类型(867~1022株/hm^(2),1444~1667株/hm^(2),2177~2322株/hm^(2))的小叶杨防护林为研究对象,开展每木检尺、物种组成与多样性、植被群落结构等调查,对野外采集数据进行统计分析。[结果]造林可以显著提高植被恢复与演替速度,造林密度的大小对林下植被多样性与群落稳定有显著影响,随着造林密度的减小,林下草本生物量、物种组成丰富度、物种多样性指数增大,植物恢复程度、群落稳定性上升;造林密度与林下物种多样性指数、物种数量、林下植被盖度、林下草本生物量等植被特征指标均呈现极显著负相关关系(p<0.01)。[结论]当小叶杨防护林造林密度为867~1022株/hm^(2)时,群落与未经开垦的草地样地的群落相似性最高,植被群落演替逐渐向地带性植被发展,与其他造林密度相比更有利于研究区物种多样性与群落恢复发展。

景观防护林带PM2.5与环境因子的关系研究

以长江沿岸的典型景观防护林为研究对象,选取榔榆、乌桕、落羽杉和薄壳山核桃4种纯林类型的景观防护林,于2023年监测PM2.5、风速、风向、光照度、空气湿度、空气温度、气压、土壤温度和土壤湿度的季度变化。发现乌桕防护林带PM2.5质量浓度变化幅度较大,夏季明显低于冬季,而其他3个防护林带PM2.5质量浓度季节变化幅度不大。通过相关性分析发现PM2.5与多个环境因子有相关性,尤其是乌桕防护林带。为了探究各环境因子对PM2.5的影响,该研究引入随机森林模型,结果表明在长江沿岸的典型景观防护林中空气湿度是影响PM2.5质量浓度的主要环境因子。该研究结果为未来建构科学合理的防护林体系提供了理论依据。

氮添加对水杉防护林生长的影响

[目的]在我国大气氮沉降量逐年增加背景下,厘清外源氮素输入对水杉防护林生长的影响,有助于为防护林健康生长开展养分管理提供科学指导。[方法]以江苏省东台市泥质海岸12年生水杉(Metasequoia glyptostroboides)防护林为研究对象,通过设置4个水平的连续8 a氮添加处理,即对照(CK,0 kg·hm^(-2)·a^(-1))、低氮(LN,56 kg·hm^(-2)·a^(-1))、中氮(MN,168 kg·hm^(-2)·a^(-1))和高氮(HN,280 kg·hm^(-2)·a^(-1)),研究氮添加对水杉及其大小树(根据初始平均胸径划分)胸径年生长量的影响。[结果]氮添加水平和年份及其交互作用显著影响水杉胸径年生长量。氮添加对水杉胸径年生长量呈非线性影响,中氮添加的促进作用强于低氮和高氮。年际间水杉胸径生长量的变化趋势一致:初期氮添加促进作用逐渐增强(1—3年氮添加),然后促进逐渐减弱(4—6年氮添加),继而转变为抑制作用(7—8年氮添加)。在同水平氮添加处理下,径级和年份显著影响水杉生长,但无交互作用。对于小树,氮添加水平和年份及其交互作用显著影响胸径生长。对于大树,仅氮添加年份显著影响胸径生长。水杉小树的胸径年生长量低于大树,而生长量响应比则高于大树。[结论]同水平氮添加处理下,水杉大树胸径生长量高于小树,但氮添加对小树胸径生长的促进作用强于大树,表明小树生长更易受外源氮输入的调控。同时,随着年份增加,氮添加对水杉胸径生长表现出先促进后抑制,表明长期氮沉降将不利于泥质海岸水杉防护林生长。

风沙区不同配置农田防护林防护效应及其对农田土壤水分的影响

[目的]明确风沙区不同配置农田防护林产生的防护效果差异以及影响田间土壤含水率的作用因子,为该地区水分管理和土地利用提供理论依据。[方法]选择南疆阿拉尔市十团3种典型配置的农田防护林,研究不同配置防护林内土壤含水率、风速、光照强度、空气温湿度等因素,综合分析土壤含水率变异性决定因子。[结果]疏透度为41%的5行新疆杨对田间小气候改善作用在0~1 H范围最显著,疏透度为47%的1行胡杨+2行新疆杨的林内有效防护距离最长,且田间土壤含水率显著大于5行新疆杨且大于4行新疆杨。5行新疆杨林内土壤含水率主要受空气温度、湿度、光照强度的影响,4行新疆杨和1行胡杨+2行新疆杨土壤含水率与防护林距离和土层深度有关。总体来看,林带疏透度对土壤含水率有直接负向作用,同时土壤容重随土层深度变化间接对含水率产生负向影响。[结论]合理调整农田防护林配置结构,能够提高防护林防护效益,为风沙区作物生长提供有利条件,同时促进当地水资源合理利用和可持续发展。

典型黑土区防护林带和耕地土壤有机碳分布特征及其影响因素

为了合理开发利用典型黑土、阻控土壤退化、维持耕地产能和可持续利用,选择典型黑土区3个地点的杨树林带和紧邻林带的耕地为研究区,通过测定不同土层的土壤有机碳质量分数、酶活性、化学性质和总球囊霉素质量分数,结合气候因素,分析两种土地利用类型下土壤有机碳质量分数的分布特征及其影响因素。结果表明:(1)林带和耕地土壤有机碳质量分数平均值在克山县和宾县的所有土层均存在显著差异(P<0.05),且林带高于耕地,而辽源市的所有土层土壤均无显著差异(P>0.05)(2)3个地点耕地及辽源市林带土壤有机碳质量分数平均值随着土壤深度的增加而显著降低(P<0.05),而克山县和宾县林带的土层土壤均无显著差异(P>0.05)。(3)林带和耕地土壤有机碳质量分数与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性、β-葡萄糖苷酶活性、总球囊霉素质量分数、全磷质量分数、碱解氮质量分数具有极显著的正相关性(P<0.01);林带土壤有机碳质量分数与pH呈极显著的正相关(P<0.01),与年平均气温和年平均降水量呈显著的负相关(P<0.05),与有效磷质量分数相关性不显著(P>0.05);耕地土壤有机碳与有效磷质量分数呈极显著正相关(P<0.01),与年平均气温、年平均降水量和pH相关性不显著(P>0.05)。(4)影响土壤有机碳质量分数的主要因子为总球囊霉素、碱解氮和全磷,次要因子为年平均气温、年平均降水量、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和pH。

依据归一化植被指数物候特征对第八师150团农田防护林的信息获取

以新疆生产建设兵团第八师150团为研究区域,选用2021年、2022年4个季度共计10期陆地卫星8号陆地成像仪(Landsat8 OLI)遥感数据作为信息获取的数据源;在进行预处理后,应用分层分类的方法,掩膜并去除其他非植被地物,结合时间序列的Landsat8 OLI获取的归一化植被指数(NDVI)物候特征获取农田防护林信息,应用外业调查数据对其进行精度评价。结果表明:150团的农田防护林面积为3099.87 hm^(2)。实地样地调查结果显示,在选取的35个农田防护林样点中,有31个被正确获取,分类准确率达到88.5%。150团的农田防护林均匀分布于各个连队中,但在整个团场范围内分布不均匀,并伴有断带现象。运用分层分类的方法和依据时间序列的遥感图像,能够有效获取农田防护林信息。

基于层次分析法的毛乌素榆林沙区防护林健康评价体系研究

研究和建立防护林健康质量标准和评价体系,掌握毛乌素榆林沙区防护林健康状况,合理评价防护林健康状态对科学保护防护林资源和制定防护林可持续经营管理措施具有指导意义。以毛乌素榆林沙区防护林不同立地类型为研究对象,采用层次分析法,构建毛乌素榆林沙区防护林健康状况评价体系。结果表明:1)毛乌素榆林沙区防护林健康等级划分为5个,分别为健康(0.70~1.00)、微度退化(0.60~<0.70)、轻度退化(0.50~<0.60)、中度退化(0.40~<0.50)、重度退化(0~<0.40);2)毛乌素榆林沙区防护林健康状态总体偏低,属于轻度退化到中度退化,与实际调查结果基本相符。应加强毛乌素榆林沙区防护林的人为管护,减少人畜对防护林的破坏,以实现毛乌素榆林沙区防护林可持续发展与利用。

西北退化防护林可持续利用模式研究

本研究针对我国西北地区退化防护林可持续利用的迫切需求,从当地对生物质资源的实际需求和防护林退化残次林特点出发,分别提出了残次灌木林和乔木林利用技术方案,这2种方案能为加工生物质成型燃料、牧草饲料、中草药等提供高品质原料,具有因地制宜、产品多样和循环利用的优势,能带来显著的林业增产、农民增收、生态环境改善等多重效果,并能最大程度地减少政府初投资、带动社会资本投入,为我国西北及其他地区退化防护林的利用提供了一种切实可行的可持续模式。

基于风洞试验的樟子松农田防护林防风效果研究

樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)是我国“三北”地区主要造林树种之一,樟子松防护林具有较强的防风固沙能力。本研究以樟子松防护林为研究对象,开展了5种行带式配置防护林防风效益风洞试验研究,测定了不同配置防护林防护区不同距离范围内风速及其流场特征,研究了樟子松防护林不同行带配置与防护效益关系,为常绿针叶树种农田防护林营造提供理论依据。结果表明:(1)防风效能随着林带行数的增加而增强,且林带后1 H~3 H内风速显著降低,形成风影区,风影区面积随着林带行数的增加而变大。(2)樟子松防护林带后风速流场发生显著变化,在12 m·s^(-1)风速条件下,1~5行1带的5种林带防风效能分别为15.1%、26.2%、37.5%、51.7%和51.9%,4行1带、5行1带结构配置防风效能均在50.0%以上。(3)樟子松防护林具有较强的防风效果,建议在干旱区农田防护林建设与更新中可采用樟子松造林,最适结构配置为4行1带。