天山中部天然云杉林森林生态系统降水过程中的水质变化

通过对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica (Rupr.)Chen et Fu)不同郁闭度、林龄天然林区内,降水在转化过程中各环节(包括大气降水、穿透水、地表径流、地下渗水)的水质变化规律,以及森林生态系统不同层次对水质的影响对比分析。结果表明:(1)天山云杉林生态系统对降雨的水质影响,随郁闭度和林龄的增加而增强。在林龄相同的条件下,表现为:0.2<0.4<0.6<0.8;在郁闭度为0.8的条件下,表现为:幼龄林<中龄林<成熟林<近熟林;(2)大气降水透过林冠层后,水中的养分含量显著增高,表现为溶解氧含量减小,氨氮、COD、BOD、总磷、钾含量增加;(3)穿透水转化为地表径流,水中的溶解氧浓度进一步降低,COD、BOD、总磷、钾的含量升高,氨氮浓度降低;(4)总地下渗水的各项水质指标均明显优于大气降水,土壤层是森林生态系统净化水质的关键层。(5)通过对各集水区域水质指标定量化综合评价,天山云杉林生态系统内的水质质量表现为:7月份>9月份>8月份;(6)利用主成分分析方法(PAC)构建的水质综合评价多元线性模型,具有很强代表性,能很好地用于水质的等级评价。

新疆杨生物量空间分布特征研究

【目的】为准确评估新疆杨碳储量提供科学依据。【方法】在阿克苏扎木台试验林场选取新疆主要造林树种新疆杨人工林为研究对象,采用样地实测法,在幼龄、中龄、成熟3个龄级样地内选取6株新疆杨标准木进行树干解析,并分析不同土壤深度中各径级根系生物量与林龄的关系。【结果】新疆杨人工林林分平均生物量为106.6 t/hm2,地上部分占84.8%,地下部分占15.2%,随着林龄的增加,树干、地上生物量及林分总生物量均显著增加,地上生物量分配比例基本保持树干>树枝>树皮>树叶这一规律,其中树干生物量占据地上生物量的主导地位(占55.2%);地下根系主要集中分布在0～40 cm土层,其生物量约占根系总生物量的80%以上。【结论】新疆杨林分生物量与林龄密切相关,随着林龄的增大,林分生物量也增大。

基于8hm^2样地的天山云杉林蒸腾耗水从单株到林分的转换

为了准确地估算天山北坡中部天山云杉森林的林分蒸腾耗水量,设置了8hm2固定样地,在每木调查的基础上,通过对7株标准木连续晴天液流的观测,得到胸径与液流速率和胸径与边材面积的拟合方程,最终计算得到了林分的蒸腾耗水量,确定了估算该森林群落蒸腾耗水的最小取样面积,并且讨论了最小取样面积随样地位置的变化。结果表明:①在自然生长系,天山云杉林分最大蒸腾耗水量、平均蒸腾耗水量同种植密度呈Extrem函数分布;当种植密度达到1200株/hm2时,林分最大蒸腾耗水量达到最大,为77.27 t/hm2d;②对林分蒸腾耗水量的测算存在明显的最小取样面积,最小取样面积随取样点的不同而略有差异,取样起始点在本8hm2固定样地的上线和下线处时最小取样面积为4hm2,取样起始点在本8hm2固定样地的中部时最小取样面积为2.56hm2,这对于更加精确地估算天山北坡天山云杉森林的蒸腾耗水量提供了理论依据。

新疆3种主要森林类型根系生物量变化特征研究

根系生物量是准确评估森林生态系统碳储量及碳汇功能的一个重要数据。采用标准木全收获法研究了新疆3种主要森林树种根系生物量,并分析了其在垂直梯度上的分配规律和随年龄的变化特点。结果表明:(1)新疆杨、西伯利亚落叶松和阿勒泰冷杉根系总生物量分别为43.409、42.152 t/hm2和16.19 t/hm2;(2)根系生物量随土壤深度增加迅速减少,约88.37%以上的根系生物量集中分布在0～40 cm土层中,在超过40 cm土层中,根系生物量降至较低水平(约为8.3%);(3)随林分年龄的增长,各林分根系总生物量呈递增趋势,在中龄林根系生物量增长速率达到最大。各级根系中粗根、中根及细根生物量随年龄的增长所占比例呈现递减规律,而其根桩和毛细根生物量差异较大,所占比例随年龄的增大基本呈增大趋势;(4)在表层土壤中各林分在林木的幼龄及中龄阶段根系生物量都处于较高比例,之后呈下降趋势后维持在一定水平基本不变,而深层土壤中各林分在幼龄阶段都处于一个较低的水平,后以一定比例逐渐增长;(5)新疆杨、西伯利亚落叶松和阿勒泰冷杉根系年平均生产力分别为:1.070 8 t.hm-.2a-1、1.014 4 t.hm-.2a-1和0.910 7 t.hm-.2a-1。

天山云杉森林8hm^2样地的建立及三维可视化管理

大型固定样地（简称大样地）能够为人们系统地了解生物多样性、群落动态、物种共存机制等问题提供翔实、充分、长期的数据（马克平,2008;兰国玉,2007）。因此,通过建立大型固定样地开展森林生态系统定位研究越来越受到重视（叶万辉等,

模拟氮沉降对天山云杉细根分解及其养分释放的影响

采用野外模拟试验,设计4种氮处理——对照(不施氮,CK)、低氮(施氮5kg·hm-2·a-1,LN)、中氮(施氮10kg·hm-2·a-1,MN)、高氮(施氮15kg·hm-2·a-1,HN),研究氮沉降对天山云杉细根分解及养分释放的影响。结果表明:(1)不同氮处理分解2年后天山云杉细根残留率依次为74.044%(HN)、71.967%(MN)、68.156%(CK)、61.933%(LN),且差异显著。(2)天山云杉的细根月分解速率在试验前期不同氮处理下规律不明显;而在试验后期呈现为对照>中氮>低氮>高氮。(3)4种氮处理下天山云杉细根分解50%需要的时间依次为3.31年(LN)、3.67年(CK)、4.28年(MN)、4.64年(HN),分解95%需要的时间依次为14.39年(LN)、15.93年(CK)、18.58年(MN)和20.17年(HN)。(4)天山云杉细根C元素迁移模式总体表现为直接释放,N元氮为富集-释放模式,残留率呈现波动式下降趋势。(5)不同氮处理下天山云杉细根分解率与C元素浓度间均呈线性负相关关系;对照和低氮处理下,天山云杉细根分解率与N元素浓度间均为线性负相关关系,中氮和高氮处理下,细根分解率随N元素浓度的增加呈先增加后降低的趋势。

矿区道路两侧雪岭云杉叶片重金属富集效应

采矿及矿产品运输过程会对环境造成重金属污染进而对生物体产生危害。为定量描述艾维尔沟矿区道路两侧重金属污染程度、明确雪岭云杉叶片对重金属的吸收富集效应,通过采集雪岭云杉叶片和土壤样品,测试其铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、砷(As)、铜(Cu)、铬(Cr)的含量,分析重金属的富集效应和空间分异特征。结果表明:(1)雪岭云杉叶片和土壤中各重金属含量差异显著(P<0.05),叶片中Pb的含量显著高于其余重金属(P<0.05),平均达86.28μg/g,土壤中Zn、Cu超过了国家土壤质量标准的一级限制值,而As比三级限制值大41%;(2)以背景区(板房沟林场)的土壤和雪岭云杉叶片重金属为评价标准,研究区雪岭云杉叶片重金属综合污染指数为2.05,属中度污染,其中As和Pb单项污染指数较高,达3.65和2.57。研究区土壤重金属综合污染指数为1.69,属轻度污染;(3)随距离增加,除土壤和叶片中Pb含量表现为负线性递减外,As和Cu均表现为先升高后降低,土壤中Cr、Zn逐渐升高,但叶片中Cr逐渐降低,Zn变化不大;(4)冗余分析(RDA)结果显示土壤中Cu、As、Pb与雪岭云杉死树胸径和树高呈正相关关系,而Cr、Zn与其呈负相关。采矿及运输已对土壤和雪岭云杉的生长造成影响,本文对天山雪岭云杉森林的生态修复与保育具有一定的借鉴作用。

新疆乌拉泊库区3种灌木树干液流对比研究

[目的]为干旱区水源函养林适宜树种选择、健康培育及科学经营与管理提供理论依据。[方法]选择新疆乌拉泊库区水源涵养林3种主要灌木树种紫穗槐、榆叶梅和疏花蔷薇,利用热扩散探针配合自动气象站,于2009年5和8月对树干液流和气象进行同步监测。[结果](1)3种灌木树种树干液流流速呈宽单峰曲线;5月平均液流流速最高的是榆叶梅,达0.027 cm/s,其次是疏花蔷薇,为0.024.cm/s,最低的是紫穗槐,为0.018 cm/s;8月树干液流平均流速最高的是紫穗槐,达0.013 cm/s,其次是疏花蔷薇,达0.008 cm/s,最低的是榆叶梅,为0.007 cm/s,该3种灌木树种5月树干液流速率均高于8月。(2)3种树种的树干液流流速与气温和太阳辐射强度呈现极显著正相关,与空气相对湿度为极显著负相关。除疏花蔷薇树干液流速率与风速有显著关系外,榆叶梅和紫穗槐树干液流流速与风速关系不密切。(3)5月日耗水量最高的是榆叶梅,为3.87L/d,紫穗槐和疏花蔷薇次之,分别为2.94和2.92 L/d;8月日耗水量最高的是紫穗槐,为2.12 L/d,榆叶梅和疏花蔷薇次之,分别为1.00和0.97 L/d。与3种灌木树干液流流速季节变化相似,日耗水量变化也表现为5月高于8月。

矿区粉尘对雪岭云杉针叶光合生理特性的影响

为了解采矿活动产生的大量粉尘对雪岭云杉针叶生理特性产生的影响,以乌鲁木齐县板房沟林场的艾维尔沟为粉尘污染区、羊圈沟为对照区,使用LI-6400光合仪测定雪岭云杉光合生理指标。结果表明,(1)受粉尘影响的叶片光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别降低了44%、44%和45%,同时胞间CO2浓度、叶片温度分别升高了191%和40%;(2)粉尘滞留明显减弱了雪岭云杉叶片对红蓝光的吸收,受粉尘影响的叶片在红蓝光源下的光合速率比在自然光源下的光合速率下降了76%,而未受粉尘影响的叶片在红蓝光源下的光合速率只比在自然光源下的光合速率下降34%。

基于月水量平衡的天山中部天然云杉林森林生态系统蓄水功能研究

以天山中部天然云杉林森林生态系统为研究对象,以250 hm2流域尺度为单元,采用流域试验和水量平衡样地相结合的方法,对森林生态系统的月水文过程进行全面、系统地研究。结果表明:(1)在降雨分配过程中,80.39%的雨量分配是在土壤层完成的;其次,林冠截留率较大,占降雨量的17.92%,并且随着林龄的增大,单位面积产生的截留越强;单位面积产生径流量最小,仅为降雨量的2.75%,其中,单位面积裸地的产流最大,分别为草地和林地的5.4,12.5倍。(2)蒸发散是流域森林生态系统的最大损耗方式,占月总水分输入量的69.53%;而以径流方式产生的水分流失最小,仅占降雨输入量的3.8%;剩余26.67%的水分则以水源涵养的方式贮蓄在土壤中。(3)降雨在森林生态系统各层次的分配规律为:树木蒸腾>土壤蓄水>林冠截留>土壤蒸发>地表径流>地下径流,分别占水分总输入量的43.93%,26.67%,17.92%,7.68%,2.75%和1.05%。

天山林区不同地段6种灌木生物量组成

分布于天山云杉林下线的山地灌丛是天山重要的植被类型之一,也是天山相对稳定的生态系统类型,在天山水土保持中发挥着重要的作用。以天山6种常见的灌木为研究对象,在天山西部、中部、东部设置调查样地,并用平均标准木收获法获得6种常见灌木各营养器官的生物量。从而探讨了6种灌木在天山三段的分布特征以及各营养器官的分配差异。结果表明:(1)同种灌木在天山西部、中部、东部单株生物量存在着差异,其中天山西部6种灌木生物量明显大于天山中部和东部。主要是由于天山西部水热条件优于天山中部和东部;(2)在天山6种常见灌木类型中,单株生物量从大到小排序为:刚毛忍冬(8 549g/株)>黑果栒子(7 943g/株)>黑果小檗(7 880g/株)>新疆方枝柏(3 014g/株)>天山绣线菊(2 837g/株)>密刺蔷薇(2 615g/株);(3)天山6种常见灌木在天山三段各器官生物量分配比例不同,天山西部主要表现为枝生物量(53.30%)大于根生物量(27.32%),而天山中部和东部则为根生物量(75.90%)大于枝生物量(19.06%),这种分配比例的差异体现了物种对其生境选择的适应性。本研究结果可为对于天山灌丛植被的保护及其退化生态系统的恢复重建提供科学依据。

天山云杉林生态系统健康评估中林下土壤指标筛选及综合指数的研究

在天山中部林区,采用样带法布设20m×20m的固定样地44个,通过监测各样地的土壤理化性质,运用综合指数公式H=∑(i=1 to n)WiHi对土壤理化因子进行归一化处理,计算各样地的土壤综合指数,并采用聚类法对其进行分类。研究结果表明:样地土壤综合指数得分范围在3.36～6.18,共分成4类,其中Ⅰ类样地7个,均值为5.89;Ⅱ类样地25个,均值为4.92;Ⅲ类样地11个,均值为4.32;Ⅳ类样地1个,值为3.36。天山云杉森林生态系统林下土壤总体表现为Ⅰ类和Ⅱ类,其中林分郁闭度为0.6的综合指数最大,林分郁闭度为1的综合指数最小。不同林分郁闭度的林下土壤综合指数表现顺序为:郁闭度为0.6>郁闭度为0.4>郁闭度为0.8>郁闭度为0.2>郁闭度为1。

天山云杉林不同森林类型土壤物理性质和营养元素含量研究

通过设置4种不同典型的森林类型样地(P1:天山云杉林纯林;P2:天山云杉林+落叶阔叶林;P3:天山云杉林与落叶松混交林;P4:天山云杉林与灌木混交林),监测其林下土壤物理性质和营养元素的含量,分析不同森林类型的土壤状况。研究结果:土壤容重在0.74～1.05g/cm3,其中天山云杉纯林的土壤容重最大。土壤总孔隙度在60%～71%,其中天山云杉与灌木混交林的土壤总孔隙度最大。土壤自然含水率在15%～51%,其中天山云杉与落叶阔叶混交林的自然含水率最大。土壤有机质含量在18～112g/kg,其中天山云杉与落叶松混交林的有机质含量最大。速效氮、磷、钾的变动范围分别为:49～470mg/kg、80～350mg/kg、97～245mg/kg。

天山北坡山地森林林地产流产沙特征及其影响因素分析

植被格局对森林水文过程具有显著影响,量化分析不同植被类型的产流产沙特征很有必要。为探究天山北坡山地森林产流产沙特征及其影响因素,依托天山森林生态系统定位研究站,依据植被类型、林龄、郁闭度、人工林管理方式设置坡面径流观测场14个,对产流产沙量进行了6年的观测,结果表明,(1)各样地的产流产沙量在年际间随降雨量有较大差异,降雨量与产流产沙量相关性显著,并呈多项式分布(P=0—2.952×10^(−7),r^(2)=0.464—0.698)。(2)裸地的径流系数和土壤侵蚀模数显著高于其他植被类型(P<0.001);天然林中,径流系数和土壤侵蚀模数随着林龄的增加逐渐降低,而土壤侵蚀模数在不同林龄间无显著差异(P=0.089—0.984);郁闭度为0.2和0.4的天然中龄林的径流系数和土壤侵蚀模数显著大于郁闭度为0.6和0.8的天然中龄林(P=0.008—0.021);人工林不同管理方式间产流产沙量无显著差异(P=0.657—0.992)。(3)通过径流系数、侵蚀模数与其影响因素的冗余分析和相关性分析,平均株高、郁闭度、冠层活枝高,土壤饱和含水量、枯落物厚度与径流系数和土壤侵蚀模数呈现负相关关系(r=−0.592—−0.842)。研究结果表明在天山北坡山地森林植被覆盖会减小森林地表径流量,而乔木林具有良好的减沙效果。

新疆天山不同区域云杉树高、胸径、年龄相关关系研究

分别以新疆天山的西部昭苏林场、东部哈密林场和中部板房沟林场的各10棵云杉标准解析木的树高、年龄和胸径数据为研究基础,选用6种常见胸径-树高、胸径-年龄和年龄-树高生长曲线建立回归方程。结果表明,(1)在各林场中,6条曲线回归模型均达到极显著性水平(P<0.01),各方程可达到对该区域胸径、树高和年龄的预测;(2)昭苏林场、哈密林场和板房沟林场树高-胸径的最优曲线方程为幂函数模型,关系式分别为D=0.708 4H^(1.271 3)、D=1.017H^(1.18)、D=0.686 6H^(1.316 7);(3)昭苏林场、哈密林场和板房沟林场树高-年龄的最优曲线方程为三次曲线模型,其回归方程分别为A=0.012 7H^3-0.682 9H^2+14.361H-49.333,A=0.028 2H^3-1.015 7H^2+15.263H-21.557,A=-0.029 2D^3+1.644 8D^2-25.589D+163.26;(4)昭苏林场、哈密林场和板房沟林场年龄-胸径的最优曲线方程为三次曲线模型,关系式分别为A=-0.000 8D^3+0.11D^2-3.050 4D+70.078,A=-0.001 9D^3+0.189 1D^2-2.296 2D+47.431,A=-0.003D^3+0.307 6D^2-7.922 7D+104.37。

天山北坡中段草地、林地积雪消融过程的定量化分析

依托天山森林生态系统定位站,选择典型区域设置林地、草地固定观测小区,在积雪消融期对林地和草地积雪特性(雪深、雪密度、液态含水率、雪温)、产流量、侵蚀量以及常规气象指标进行定量化观测,对比分析林地和草地的积雪消融过程。结果表明:积雪消融期林地树冠对降雪的截留量约为56.8%,草地平均积雪深度是林地2.5倍;因树冠截留雪受重力作用下降使融雪产流后期林地积雪深度下降速率大于草地;林地融雪产流的时间比草地早,产流期林地和草地积雪层密度、液态含水率的变化规律相似,"峰值"均在积雪中间层,但林地积雪的平均雪密度和平均液态含水率分别为0.48 g/cm^3,0.61%,均大于草地0.29 g/cm^3,0.52%;林地雪温的"峰值"在积雪表层,而草地在积雪底层,林地平均雪温为-0.032℃,低于草地0.046℃;且雪液态含水率和积雪层温度呈正相关(r=0.611,p<0.05);草地径流小区的产流量和对地表的侵蚀量分别是林地的2,6倍;林地、草地对地表的侵蚀量占总径流量百分比分别为0.21%,0.71%;林地在融雪产流过程中对地表的冲刷作用小于草地,体现了森林的固土作用。研究结果为小尺度探讨积雪消融过程提供理论依据和数据基础。

多分支水平井钻井技术在玉平8井的应用

为提高吐哈盆地鲁克沁油田稠油油藏的开采效率、降低水平井综合开发成本,实现油藏高效、经济开发。吐哈油田布署了一口多分支水平井—玉平8井,该井在施工中对地层可钻性差、水平段悬空侧钻、主井眼重入等多个技术难点进行了分析,运用了动力钻具优选、水平段井眼悬空侧钻技术,完善了水平分支井前进式施工方式、分支井眼重入主井眼等重要技术,有效地缩短了钻井周期,保证了安全快速完成施工任务。玉平8井的顺利完钻,为今后在稠油油藏开发钻多分支水平井、扩大储层控制面积,大幅度提高油井产量和采收率提供了新的途径。

2003年退耕还林(草)工程中存在的问题及建议

根据自治区退耕还林领导小组办公室关于做好我区2003年《退耕还林工程区级复查任务的通知》，受自治区林业局委托，自治区林业科学院、自治区林产品质量监督检验站和新疆林业勘察设计院共同完成退耕还林工程省级验收任务。

天山中部天山云杉种群空间分布格局及其与地形因子的关系

采用点格局分析方法研究了天山云杉不同龄级个体的分布格局及其相互关系,以及地形变化对天山云杉分布的影响.结果表明:天山云杉种群随胸径的增加,各径级植株密度呈下降趋势.除老龄个体在较小尺度(0～12m)下表现为随机分布外,幼树、小树、中树和大树在所有尺度下均表现为聚集分布,并随着树龄的增加,各种群出现最大聚集度的尺度逐渐增加,聚集强度不断降低.在小尺度(0～16m)范围内,各龄级间均表现为负关联性,且树龄差别越大,负相关性越显著.海拔与中树、大树和老树的数量呈显著正相关,与幼树和小树个体数量间的相关性不显著;坡度与幼树、小树和中树数量呈显著正相关,与老树数量呈显著负相关,而与大树数量的负相关性不显著;凹凸度与幼树、小树和中树数量呈显著负相关,与老树和大树数量的相关性不显著.

模拟氮沉降对天山云杉凋落叶分解及其养分释放的影响

采用野外模拟试验,通过设计4种氮处理〔CK(对照,不施氮)、LN(低氮,5 kg·hm^(-2)·a^(-1))、MN(中氮,10kg·hm^(-2)·a^(-1))、HN(高氮,15 kg·hm^(-2)·a^(-1))〕,研究了氮沉降对天山云杉凋落叶分解及养分释放的影响。结果表明:1分解24个月后CK凋落叶干重残留率分别是LN、MN和HN的1.04倍、1.16倍和1.23倍,且4种处理间差异显著(P<0.05)。CK条件下凋落叶分解50%为4.58 a,分别比LN、MN和HN多0.46 a、0.75 a和1.35 a;相应地分解95%需要的时间分别多2.01 a、3.24 a和5.87 a,说明施氮对天山云杉凋落叶的分解起到了促进作用,且促进作用随着氮沉降量的增加而加大。2从凋落叶月分解速率看,表现为HN>MN>LN>CK,且随着分解时间的延长,4种处理间的差异逐渐缩小。3氮沉降促进了天山云杉凋落叶中木质素和纤维素的分解,同时促进了C元素的释放,增加了N元素的累积,降低了C/N值。