模拟冻融循环对黑土黏化层孔隙结构的影响

以东北典型黑土区耕地土壤为研究对象,采用室内模拟冻融以及CT(Computerized tomography)扫描相结合的方法,通过孔隙数目、平均面积、成圆率3个指标的量化与分析,研究了冻融循环对黏化层土壤孔隙特征的影响规律,以期为探明该区土壤侵蚀机理提供科学依据。研究结果表明,冻融循环不同程度地降低了原状土和填充土的孔隙数目和面积,均在循环3次时达到最低值,冻融循环对≥5 mm孔隙影响较为明显。相对原状土而言,前期含水量对黏化层填充土柱孔隙特征的影响较小。黏化层结构对模拟冻融循环的响应特征印证了季节性冻融循环对黑土区黏化层可蚀性的影响,进而诱发土壤侵蚀、促进沟蚀发展的可能。

水曲柳人工混交林静态持水能力研究

对1987年营造的水曲柳针叶混交林和水曲柳纯林的静态持水能力进行了研究,结果表明:枯落物最大持水量和有效持水量分别为16.07～21.65 t·hm-2和9.05～12.82 t·hm-2,林地土壤的单位面积有效持水量变化范围为257.6～506.6 t·hm-2,土壤饱和持水量的变化范围为2 871.2～3 035 t·hm-2.综合比较,水曲柳针叶混交林静态持水能力都要好于水曲柳纯林,在3种水曲柳针叶混交林中水曲柳红松混交林持水量最大;其次是水曲柳云杉混交林;水曲柳落叶松混交林最小.

水曲柳人工纯林及针阔混交林枯落物储量和持水特性

对帽儿山实验林场4种林分类型(水曲柳纯林、水曲柳落叶松混交林、水曲柳红松混交林、水曲柳云杉混交林)的林下枯落物储量和持水性能进行了研究。结果表明:水曲柳红松混交林的枯落物储量最大(11.2 t/hm2),其后依次为水曲柳纯林(9.7 t/hm2)、水曲柳落叶松混交林(9.3 t/hm2)、水曲柳云杉混交林(7.6 t/hm2);4种林分的枯落物最大持水量依次是水曲柳纯林(21.7 mm)、水曲柳红松混交林(21.6 mm)、水曲柳云杉混交林(16.4 mm)、水曲柳落叶松混交林(16.1 mm)。总体来看,水曲柳纯林和水曲柳红松混交林枯落物持水能力好于水曲柳云杉混交林和水曲柳落叶松混交林。

冻融交替后不同尺度黑土结构变化特征

冻融交替是改变黑土结构、加剧土壤侵蚀的重要因子。以典型黑土区耕作土壤为研究对象,采用野外季节性冻融循环与室内模拟冻融循环相结合、X射线计算机断层摄影(CT)与扫描电子显微镜(SEM)相结合的方法,通过水分物理性质、团聚体破坏率、孔隙数目、孔隙面积、孔隙成圆率、孔隙Feret直径的测定与分析,研究了冻融交替后0—40 cm、40—80 cm和120—160 cm3个土层以及田间季节性冻融环刀、室内模拟冻融CT扫描和室内模拟冻融SEM3种方式下黑土结构特征的变化规律。结果表明:冻融交替能够对不同土层和不同尺度的耕地黑土结构产生不同程度的影响。季节性冻融后,表层土壤容重升高,非毛管孔隙度和持水能力显著降低(P<0.05),40—80 cm土层团聚体破坏率增加40.97%(P<0.05),土壤抗蚀性有所削弱,120—160 cm土壤没有受到季节性冻融的显著影响。CT扫描尺度上,3个土层均以1—2 mm径级的孔隙数目为最多,形状也相对规则、接近圆形;冻融循环没有对表层土壤大孔隙结构产生影响,却能够显著降低40—80 cm土层范围内大孔隙面积以及Feret直径(P<0.05)。SEM扫描显示冻融后土壤表面粗糙度增加,颗粒松散、脱离,孔壁断裂,证明了冻融交替对土壤微结构的破坏作用;同时结合电子能谱的元素分析可知冻融交替能够改变土壤颗粒表面化学特征。

浸提条件对黑土表层土壤溶解性有机碳浸提量的影响

摘要：为进一步验证浸提条件对黑土表层土壤溶解性有机碳（DOC）浸提量的影响，并筛选出适于比较黑土区不问土地利用类型土壤DOC差异的浸提条件，以典型黑土区落叶松人工林、天然草地、耕地和天然次生林0～10cm土层土壤为实验材料，测定了不同水土质量比、浸提剂种类及温度条件下4种土地利用类型表层土壤溶解性有机碳浸提量。结果表明：1）4种土地利用类型表层土壤溶解性有机碳浸提量均随水土质量比的增加而增大，呈显著的线性关系（R。为0．82～0．98）；当水土质量比为40：1时4种样地土壤DOC浸提量差异显著（P〈0．05），且以天然次生林土壤DOC最高，分别为落叶松人工林、草地和耕地的1．16、1．88和1．61倍。2）浸提剂种类不同对表层土壤DOC测定结果具有一定影响，其中以去离子水提取的土壤DOC较大。3）在20～70℃范围内，DOC浸提量随浸提温度的升高呈现无明显规律性，其中以70℃时4种样地表层土壤DOC浸提量差异显著（P〈0．05）。可以认为40：1的水土质量比、去离子水作浸提剂的浸提条件可以反映黑土区不同土地利用类型表层土壤DOC之间的差异。

坡地黑土碳氮分布及其与团聚体稳定性的关系

【目的】探究黑土区土壤团聚体碳氮分布规律及其与团聚体稳定性的关系,进一步对比耕地与林地团聚体破坏机制差异,为退耕还林以及其他植被恢复途径提高黑土区土地生产力等方面提供理论依据。【方法】以典型黑土区长期耕作的坡耕地和樟子松坡林地为研究对象,通过不同坡位(坡上、坡中上、坡中、坡中下、坡下)和不同粒级(2~5 mm、1~2 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm、<0.25 mm)水稳性团聚体总碳、总氮、铵态氮、硝态氮、碳氮比(C/N)及铵态氮与硝态氮比值(ANR)的测定与分析,探究团聚体碳氮分布特征及其与团聚体破坏率之间的相关关系。【结果】坡林地土壤团聚体有机碳和总氮在坡下沉积且富集在小粒径团聚体中;耕地土壤团聚体有机碳含量及C/N显著低于林地,氮对坡位和粒径变化的响应规律不明显。铵态氮含量在<1 mm土壤团聚体中含量较高,硝态氮含量则在>1 mm土壤团聚体中含量较高,且林地铵态氮含量显著高于耕地。耕地团聚体破坏率显著高于林地,以>1 mm粒级团聚体破坏率的表现最为显著,坡上、坡中和坡中下2~5 mm团聚体破坏率显著高于同坡位其他粒径团聚体。团聚体碳含量和团聚体氮含量分别与团聚体破坏率呈负相关和正相关趋势,但均未达显著水平,而综合指标C/N和ANR,以及单因素铵态氮均与黑土团聚体破坏率呈显著负相关关系;当耕地团聚体破坏率超过40%时,ANR、C/N均处于较低的水平。【结论】坡耕地与坡林地之间,由于养分归还方式与土壤侵蚀环境的不同,导致土壤团聚体碳氮分布规律与团聚体稳定性的差异。坡地黑土团聚体稳定性受团聚体内部有机碳氮的共同作用,与微生物代谢密切相关的综合性指标C/N和ANR,以及被微生物优先利用的铵态氮对黑土团聚体稳定性的影响较其他指标更为显著,可在微生物活性与团聚体稳定性的关系方面做进一步研究。

小流域水源涵养林优化配置

通过对嫩江上游二道桥小流域内不同林分类型林冠截留、枯落物持水以及土壤蓄水的观测与调查,采用层次分析法探讨了小流域水源涵养林的配置.结果表明:该流域水源涵养林最优植被类型结构为天然白桦林24.86%、天然黑桦林16.30%、天然阔叶混交林44.49%、落叶松人工林10.88%、草地3.47%;经过层次分析优化后,流域水源涵养能力显著增加,其中以土壤层有效贮水量和最大贮水量增加幅度最大,分别比现状提高了33.05%和27.78%.层次分析优化结果可以作为试验小流域水源涵养林最优空间配置结构.

黑土区不同林龄落叶松人工林土壤磷的吸附与解吸特性

以典型黑土区林龄分别为21、30、40和52年生的落叶松人工林以及未经开垦干扰黑土表层（0-10 cm）土壤为研究对象,通过土壤磷的最大吸附量（Qm）、最大缓冲容量（MBC）及解吸率等指标的测定与分析,研究了不同林龄落叶松人工林土壤磷的吸附--解吸特性。结果表明：落叶松人工林土壤吸附磷量和磷的吸附率均高于未经开垦黑土,土壤Qm的变化范围为692.24-759.41 mg/kg;Qm、吸附强度因子（K）和MBC随林龄的增加均表现为先增后降的变化趋势,30年生林地达到最大值,与其他3种林地的差异达显著。土壤解吸磷量和磷的解吸率则随林龄的增加呈先降后增的趋势,并以30年生林分最小、52年生林分最大。30年生落叶松人工林土壤表现出较强的固磷的能力,52年生的林地供磷能力最强,已恢复到未经开垦黑土水平。

大兴安岭火烧迹地植被恢复后物种多样性及其与土壤环境的关联分析

以大兴安岭1987年"5.6"大火后火烧迹地经过植被恢复后的4种林分类型为对象,利用灰色关联分析法分析了植物多样性与土壤环境因子的关系。研究结果表明,群落物种多样性指数由大到小依次为:樟子松林>兴安落叶松林>山杨林>白桦林。物种多样性在垂直层次上的变化差异较大。土壤理化性质存在一定差异,其中樟子松的土壤理化性质较其他3种林分类型差。4林分类型群落物种多样性与土壤环境因子之间的关联度均大于0.5,但关联程度不同。樟子松林和山杨林的Shannon-Wiener多样性指数、物种均匀度指数、物种丰富度指数与土壤容重的关联程度最大,兴安落叶松林和白桦林的3个多样性指数与非毛管孔隙度的关联程度最大。樟子松林、兴安落叶松林和白桦林的Shannon-Wiener多样性指数、物种均匀度指数、物种丰富度指数与有效磷的关联程度最大,而山杨林的3个多样性指数与有效磷的关联程度最小。

光照、琼脂和碳源对离体培养中水曲柳根尖生长的影响

研究了光照有无、琼脂添加与否和不同碳源对离体培养的水曲柳根尖生长的影响。结果表明,不添加琼脂的液体培养基对根尖的生长较添加琼脂的固体培养基和固—液培养基好,原因是增加琼脂的量会抑制根的生长;暗培养比光培养更有利于水曲柳离体根尖的培养;蔗糖作为碳源的效果较果糖和麦芽糖好,其中以3%的蔗糖对离体根尖的生长效果最好。

《林业生态工程学》课程教学体系改革初探

《林业生态工程学》是东北林业大学林学院本科教学的一门骨干课程。针对该门课程教学内容较多、教学时数有限、教学实践环节比较薄弱等问题,作者在课程教学体系和实践教学体系改革等方面进行一些探索,取得较好的效果。

不同配置的多功能水土保持植被对黑土抗侵蚀特征的影响

以2014年在黑龙江省拜泉县(125°30′~126°31′E,47°20′~47°55′N)建立的“银中杨(Populus alba×P.berolinensis)+东风菜(Aster scaber)”、“银中杨+大叶芹(Pimpinella brachycarpa)”、“银中杨+老山芹(Ostericum sieboldii)”、“银中杨+龙牙楤木(Aralia elata)”4种配置的多功能水土保持植被样地土壤为研究对象,以传统水土保持植被银中杨纯林林地土壤为对照,以表层(0~10 cm)土壤粒径大于1.0 mm水稳性团聚体质量分数、平均质量直径、分形维数、水稳性指数、抗冲系数为评价指标,分析配置的多功能水土保持植被对黑土土壤抗侵蚀特征的影响。结果表明:与银中杨纯林相比,配置的“银中杨+东风菜”、“银中杨+大叶芹”2种多功能水土保持植被,不仅显著增加了土壤粒径大于1.0 mm水稳性团聚体质量分数、平均质量直径、水稳性指数,而且显著降低了团聚体分形维数(P<0.05);配置的“银中杨+老山芹”多功能水土保持植被,显著增加了土壤粒径大于1.0 mm水稳性团聚体质量分数、平均质量直径、水稳性指数(P<0.05);配置的“银中杨+龙牙楤木”多功能水土保持植被,仅显著增加了土壤水稳性指数(P<0.05)。配置的4种多功能水土保持植被土壤的抗冲系数,虽然与银中杨纯林相比均有所增加,但仅“银中杨+东风菜”土壤的抗冲系数显著提高(P<0.05)。综合研究结果表明,土壤的抗蚀性,是多功能水土保持植被对土壤抗侵蚀特征影响的主要评价指标;配置的“银中杨+东风菜”多功能水土保持植被,同时提高了土壤抗蚀性、抗冲性,具有较强的增强土壤抗侵蚀的能力。

植被的人工恢复对典型黑土有机质组分影响的时效性

以黑龙江省克山农场(48°12′~48°23′N,125°8′~125°37′E)林龄分别为21、35、46、55年生落叶松(Larix gmelinii)人工林(分别代表植被不同恢复阶段)土壤为研究对象,以相邻耕地(代表植被恢复前阶段)、天然次生林(未经开垦干扰,代表开垦前阶段)土壤为对照,以表层(0~20 cm)土壤总有机质、游离态有机质、物理保护态有机质、矿质结合态有机质中碳质量分数为评价指标,分析人工恢复植被对土壤有机质及其组分的动态影响。结果表明:46、55年生落叶松人工林土壤总有机质碳质量分数,显著低于天然次生林土壤的、显著高于耕地土壤的(P<0.05);35、46、55年生落叶松人工林土壤的游离态有机质碳质量分数,均显著高于耕地土壤的(P<0.05),与天然次生林土壤之间无显著性差异;35、46、55年生落叶松人工林土壤物理保护态有机质碳质量分数,均显著高于耕地土壤的(P<0.05),35、46年生落叶松人工林土壤的物理保护态有机质碳质量分数与天然次生林土壤的差异显著。综合研究结果表明,土壤游离态有机质碳质量分数、物理保护态有机质碳质量分数,是人工恢复植被对黑土表层土壤有机质及其组分影响的主要评价指标;由于土壤游离态有机质恢复的时限更短,可将土壤游离态有机质作为评价黑土土壤有机质变化的敏感性指标。

典型黑土区不同水土保持林表层土壤磷素形态及有效性

以典型黑土区人工营造的落叶松林、水曲柳林、樟子松林和美青杨林表层土壤（0-10cm）为对象，研究不同类型水土保持林土壤磷素的形态和有效性．结果表明：水曲柳林和美青杨林土壤全磷、速效磷和磷各组分含量均显著高于落叶松林和樟子松林；4种林地土壤磷主要以有机磷形式存在，并且中活性有机磷NaOH—P。含量最高，占土壤磷素总量的58．9％；对植物有效性相对较高的H2O-Pi和NaHCO3-P含量较低，分别占土壤磷素总量的1．2％和6．6％；除NaHCO3-P。外，土壤中不同磷素形态之间以及磷各组分与土壤有机质、全磷和有效磷之间具有显著相关关系．表明研究区内阔叶林比针叶林能够显著地提高土壤磷的有效性．

典型黑土耕地土壤优先流环绕特征

以典型黑土耕地土壤为研究对象,采用双环入渗仪和染色示踪技术相结合的方法,通过对图片的判读,测定与分析了染色宽度、横纵剖面染色百分比和田间最大染色深度,以研究典型黑土耕地土壤的水分运移形式及其分布特征.结果表明:在0～15cm土层范围内,水分的运移以基质流为主;15～20cm范围内,有侧向入渗发生,平均染色宽度和染色百分比均在此层达到最大值,分别为23cm和20.73%;20～67cm范围内,水分的运移则以大孔隙流为主,优先路径主要是裂缝和大孔隙,其中,20～35cm范围内的大量裂缝使优先流表现出明显的环绕特征;而在40～67cm范围内,优先路径的形成则以连通性良好的大孔隙为主.由于裂缝和大孔隙2种优先路径的存在,使水分在土壤中的运移速度增加了4.5倍,这不仅可能造成水分损失,而且可能加速农药迁移造成地下水污染.建议在黑土区土壤的耕作和经营过程中,应当减少和消除这些优先路径.

典型黑土区水土保持林土壤磷的吸附与解吸特性

以典型黑土区樟子松人工林、水曲柳人工林、美青杨人工林以及天然草地为研究对象，通过对最大吸附磷量（Qm）、磷吸持指数（PSI）、易解吸磷（RDP）及解吸量等指标的测定、计算和分析，研究了水土保持林土壤磷的吸附一解吸特性。结果表明：0～40cm土层范围内，林地土壤的磷最大吸附量（pm）在636．54～725．77mg kg^-1范围内，磷吸持指数（PSI）、吸附强度因子（K）和最大缓冲容量（MBC）均显著低于天然草地（P〈0．05）；林地能够显著增加土壤磷的解吸量和解吸率，土壤易解吸磷（RDP）是天然草地的3．06-4．63倍（P〈0．05）；可以认为水土保持林能够降低土壤对磷的吸附，增加磷的解吸程度，进而提高磷的利用率，并以阔叶林的作用效果最为显著。研究结果可为黑土区水土保持林建设与植被恢复效果评价提供参考。

未开垦干扰黑土土壤磷的吸附与解吸垂直变化特征

以天然次生林土壤为对象,通过对0~180 cm土层范围内土壤磷的最大吸附量(Qm)、最大吸附缓冲容量(MBC)、解吸量及解吸率等指标的测定、计算和分析,研究了典型黑土区未经开垦干扰黑土磷的吸附与解吸特性在垂直空间上的变化特征。结果表明:不同层次土壤对磷的等温吸附与解吸数据与Langmuir方程的拟合程度均达到极显著水平(p【0.01);Qm在垂直空间上的变化范围为442.21~857.23 mg kg-1,且随土层深度的增加表现为先增加后降低又增加的趋势;磷的吸附饱和度(DPS)则表现出相反的趋势,且不同层次之间差异显著(p【0.05);不同土层土壤磷的解吸量和解吸率均随平衡液浓度的提高而增加;土壤磷的解吸比率(Dr)和易解吸磷(RDP)含量均以0~20 cm土层较大。可以认为未开垦干扰黑土0~20 cm土层土壤供磷能力较强,随着土壤深度的增加,磷的有效性呈现一定程度的降低。研究结果不仅为黑土区土壤磷的系统研究提供了本底资料,而且可为该区土壤质量评价提供参考。