内蒙古半干旱地区不同人工林土壤因子与林下植物多样性的相关性

以内蒙古半干旱地区生态修复工程营造的人工林为研究对象,探究不同林分类型的林下植物多样性、土壤理化性质差异以及土壤因子与林下植物多样性的相关性,并通过搭建结构方程模型评估林分类型、土壤因子对林下植物多样性的影响。结果表明:不同林分类型的植物多样性、土壤理化性质存在显著差异(P<0.05),混交林的林下植物多样性指数、土壤理化性质指数均高于纯林(P<0.05)。多元回归分析结果表明:林分类型、土壤密度、最大持水量、土壤有机碳质量分数、土壤有机质质量分数、土壤全氮质量分数是影响林下植物多样性的主导因素。结构方程模型结果表明:林分类型、土壤理化性质对林下植物多样性分布均具有决定性作用(P<0.01)。其中,林分类型可通过调节土壤理化性质,间接影响林下植物多样性的分布,土壤化学性质也可通过对土壤物理性质的调节,间接影响林下植物多样性的分布。

北京山区栓皮栎对土壤水分吸收与利用

【目的】探究北京山区优势树种之一栓皮栎林的液流特征、水分利用策略及二者之间的关系,为树木吸水过程的研究提供理论参考,为北京山区人工林管护提供科学依据。【方法】基于热扩散原理(插针式)茎流计和稳定氢氧同位素测定了2015-2017年间栓皮栎不同季节的液流速率与水分利用来源,并分析二者的相关性。【结果】(1)栓皮栎非生长季不同阶段(11-12月和1-3月)液流活动存在显著差异,随着休眠期逐渐结束日均液流速率逐渐升高,液流速率范围为2×10^(-4)~3×10^(-4)cm/s;生长季液流速率日波动较大,为1.5×10^(-3)~1.7×10^(-3)cm/s。在观测期间,不同年份的展叶期4-5月栓皮栎液流速率不存在显著差异,而6-10月栓皮栎液流速率存在显著差异;(2)栓皮栎对不同深度土壤水分利用比例随季节性发生变化较小,各土层对该树种水分活动的供给较为平均。非生长季栓皮栎对0~40 cm、40~80 cm、80~100 cm土层土壤水的吸收利用比例分别为(36.0±3.5)%、(41.0±1.6)%、(23.0±2.3)%。生长季栓皮栎对0~40 cm土壤水利用比例增加,为(39.3±2.6)%。对40~80 cm土壤水利用比例基本没有变化,为(40.0±1.5)%,对80~100 cm土壤水利用比例减少,为(20.7±1.8)%;(3)日蒸腾量与栓皮栎在生长季对40~80 cm土壤水的利用比例呈负相关,与对80~100 cm土壤水的利用呈正相关。【结论】在栓皮栎现有的季节性水分利用格局下,生长季的蒸腾量的增加会使其扩大对深层土壤水的吸收比例,对栓皮栎维持蒸腾具有重要意义。

庐山不同海拔植物蒸腾水龄动态及用水策略

通过探究亚热带湿润气候区庐山不同海拔优势植物的水龄和考虑时间来源的用水策略,为该地区的生态保护和资源利用提供科学依据和支持。以庐山松属(Pinus)(低海拔的马尾松(P.massoniana)、高海拔的黄山松(P.taiwanensis))和栎属(Quercus)(低海拔的栓皮栎(Q.variabilis)、高海拔的短柄枹栎(Q.serrata))共4个树种为研究对象,于2020年7月至2021年8月,利用稳定同位素技术和平均蒸腾水龄模型,分析不同海拔优势植物的蒸腾水龄,并结合水龄结果和MixSIAR来源混合模型,分析植物用水策略和季节性变化;同步监测大气温度、湿度,土壤含水率,根系分布等数据分析蒸腾水龄与植物水分来源的季节性变化。结果显示:(1)庐山地区植物主要利用当季降水,蒸腾水龄为8.67-16.68 d。对于同属植物,高海拔树种蒸腾水龄小于低海拔树种。且在观测期内马尾松的水龄呈“单谷状”,黄山松呈“单峰状”。(2)低海拔树种用水策略在雨季前期主要利用浅层土壤水,随着雨季到来主要吸水层向下移动至深层,并在雨季后期稳定在深层土壤,而高海拔树种在雨季后期主要吸水层稳定在土壤中层。(3)相较之下,考虑时间滞后的低海拔植物用水策略对浅层(0-20 cm)土壤水的依赖减弱,对深层(60-100 cm)土壤水的吸收比例增加,高海拔相反。

科尔沁沙地南缘典型林分枯落物层与土壤层水源涵养能力研究

研究科尔沁沙地南缘人工林枯落物层与土壤层对该地区水文效应的影响,为该地区之后人工林的经营与恢复提供理论依据。以不同配置模式的人工林为研究对象,利用熵权法对不同配置模式的人工林水源涵养能力进行评估。对于不同配置模式中的枯落物持水量与浸水时间、枯落物吸水速率与浸水时间以及土壤入渗时间与入渗速率进行拟合,均呈现出显著的函数关系;针阔混交林模式在枯落物有效拦蓄量、土壤最大持水量、土壤有效持水量和毛管持水量中均为最大,灌木纯林最小,其它的配置模式在枯落物层和土壤层的水文过程中表现有所差异;运用相关性分析和主成分分析对林地涵养水源指标进行分析和因子筛选,最终筛选出9个指标对6种不同的配置模式进行枯落物层和土壤层水文效应进行综合评价,表明水源涵养能力最强的针阔混交林模式,并且不同配置模式中混交林在枯落物层与土壤层的整体表现都优于纯林。

晋西黄土区典型乔灌木短期水分利用效率对环境因子的响应

为明确晋西黄土区植物的水分利用规律及对半干旱区的适应策略,提高黄土地区植被建设效益,该研究对该地区典型乔灌木短期水分利用效率随环境因子的变化进行了探究。以典型乔木油松(Pinus tabuliformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)及其林下灌木黄刺玫(Rosa xanthina)、杠柳(Periploca sepium)为研究对象,测定叶片可溶性糖稳定碳同位素比值(δ^(13)C_(leaf))与枝条渗出液稳定碳同位素比值(δ^(13)Cbranch),使用δ^(13)C_(leaf)推导计算7-10月叶片尺度下植物短期水分利用效率(WUE_(leaf))变化趋势,使用δ^(13)Cbranch明确植物光合作用后分馏情况,确定半干旱区植物在生长季的水分变化规律对环境因子变化的响应。结果表明:(1)7-10月4种植物δ^(13)C_(leaf)总体呈现降低趋势,δ^(13)Cbranch呈现先升高后降低趋势。δ^(13)C_(leaf)在种间和生活型中均存在差异。具体表现为:灌木>乔木,常绿乔木(油松)>落叶乔木(刺槐)。研究过程中未发现明显的碳同位素在光合作用后发生分馏的情况。(2)4种植物WUE_(leaf)在7-8月保持稳定,9-10月逐渐升高。21.5℃、0.9 kPa、52.4%分别为WUE_(leaf)随温度(T_(a))、饱和水汽压差(VPD)、相对湿度(RH)变化的突变点,突变点之后4种植物WUE_(leaf)均表现出稳定的变化趋势,不再随T_(a)、VPD、RH升高而降低。(3)WUE_(leaf)与T_(a)、RH、VPD之间存在显著负相关关系,T_(a)通过非气孔因素,即酶的作用改变光合速率,引起WUE_(leaf)变化。RH、VPD等水分因子则通过改变气孔开度,影响蒸腾,进而改变WUE_(leaf)。随着土壤含水量(SWC)的升高,WUE_(leaf)呈现先升高后降低的趋势。油松林和刺槐林在SWC分别达到15%-18%、13%-14%时,WUE_(leaf)达到最高值。经过混合线性模型(LMM)分析得到,油松和刺槐WUE_(leaf)主导环境因子分别为RH和VPD,黄刺玫和杠柳WUE_(leaf)主导环境因子均为T_(a)。该研究得到了黄土地区典型乔灌木生长季水分利用效率变化的规律和主要环境影响因子,明确了黄土地区植物对气候因子变化的适应机制。