基于随机森林模型的旺业甸实验林场土壤全氮数字制图

为探究林场土壤全氮含量的空间分布特征及对环境因素的响应,以旺业甸实验林场为研究区,采用随机森林模型和Cubist模型建立了不同土层深度(0~10、10~30、30~50cm)土壤全氮含量与环境协变量(海拔、归一化植被指数、年平均降水量、年平均气温、y坐标和坡向)之间的定量关系模型,对该区土壤全氮含量进行预测并制图,并分析了影响土壤全氮空间变异的控制性因素。研究结果显示:0~10、10~30、30~50cm土层实测全氮含量的均值分别为3.20、2.02、1.47g/kg,土壤全氮的平均含量随土层深度的增加而降低;3个土层深度土壤全氮预测随机森林模型的决定系数R2分别为0.59、0.42和0.39,均优于决定系数R2分别为0.56、0.38和0.34的Cubist模型,2种模型预测精度都随土层深度的增加而降低,各环境因素对土壤全氮空间分布的影响作用随土层深度的增加而减小;从随机森林模型土壤全氮预测图来看,不同土层深度土壤全氮含量均呈现西部、北部和中部低,西南、东南和东部高的空间格局,不确定性图显示随机森林模型预测土壤全氮含量分布具有较低的标准差;海拔对土壤全氮含量的影响最大,其他依次为:归一化植被指数>年平均降水量>年平均气温>y坐标>坡向。结果表明,随机森林模型可以作为有效预测该林场不同土层深度土壤全氮含量的方法。

长白山北坡云冷杉阔叶混交林土壤有机碳分布特征及其影响因素

森林土壤碳库在陆地生态系统中发挥着重要作用,对于维持全球碳平衡、调节全球碳循环和降低大气CO_(2)浓度等具有重要意义。森林土壤有机碳(SOC)是森林土壤碳库中最重要的组成部分,是调节森林土壤肥力和生产力、养分有效性的关键因素,为林木和土壤微生物生长提供能量和营养物质。以吉林汪清林业局云冷杉阔叶混交林为研究对象,选择采伐强度分别为6.29%和11.22%,面积为1 hm^(2)的两块样地,探究不同采伐强度和土壤深度下土壤有机碳含量和储量的分布特征,并分析土壤有机碳与土壤理化性质之间的相关性和灰色关联度,以期揭示长白山北坡森林土壤有机碳分布规律。结果表明:土壤有机碳在0—20 cm土层均出现积聚现象;随土层深度增加,土壤有机碳含量和储量逐渐降低,且其空间变异程度均为中等。在0—20 cm和20—40 cm土层中,土壤有机碳含量和碳储量均表现为样地Ⅱ(采伐强度为11.22%)>样地Ⅰ(采伐强度为6.29%)。两块样地土壤C/N均高于全球土壤C/N均值,且随土壤深度增加呈现上升趋势。土壤有机碳与全氮、全磷、有效磷呈显著或极显著正相关关系,与土壤密度呈极显著负相关(P<0.01)。不同土壤理化性质与土壤有机碳含量的关联程度均较高。该研究表明云冷杉阔叶混交林土壤有机碳具有表聚性,且受土壤全氮、全磷、有效磷含量和土壤密度等影响较大,不同样地及不同土壤深度之间有机碳含量和储量差异极显著。

长白山北坡不同林分类型细根-土壤C、N、P化学计量特征

细根是植物吸收养分和水分的主要器官,也是土壤养分归还的重要途径。研究细根的化学计量特征对了解森林生态系统植物-土壤养分循环具有重要意义。以吉林省八家子林业局蒙古栎天然林、天然阔叶混交林和落叶松人工林中龄林为对象,基于15块30 m×30 m样地的林分调查数据以及细根和土壤样品的测定数据,研究了不同林分类型细根和土壤的C、N、P化学计量特征以及两者的关系。结果表明:不同林分的细根和土壤C、N、P化学计量特征差异显著(P<0.05)。3种林分类型细根均受N限制,天然阔叶混交林土壤养分丰富,但蒙古栎天然林土壤P较贫乏。落叶松人工林和天然阔叶混交林的细根化学计量特征与土壤化学计量特征的相关程度明显高于蒙古栎天然林。3种林分的细根C∶N、C∶P和C含量受土壤化学计量特征影响较大。土壤C∶P是影响3种林分细根化学计量特征的最主要因素。研究结果可为长白山林区蒙古栎天然林、天然阔叶混交林和落叶松人工林的土壤养分管理和森林可持续经营提供一定的理论依据。

东北低山区典型林分类型土壤脲酶活性特征

为探究林分类型和土壤理化性质对土壤脲酶活性的影响,以吉林省八家子林业局的蒙古栎天然林、天然阔叶混交林和落叶松人工林中龄林为对象,采用方差分析、相关性分析和通径分析研究3种林分类型不同土壤深度脲酶的活性及其影响因素.结果表明:不同林分类型对0-20 cm和20-40 cm土层土壤脲酶活性均有显著影响(P<0.05),在0-20 cm土层,土壤脲酶活性由大到小依次为天然阔叶混交林(0.667 mg/g)、蒙古栎天然林(0.515 mg/g)、落叶松人工林(0.368 mg/g);在20-40 cm土层,土壤脲酶活性则表现为天然阔叶混交林(0.263 mg/g)>落叶松人工林(0.199 mg/g)>蒙古栎天然林(0.164 mg/g).相关分析表明,在0-20 cm土层,土壤脲酶活性与有机质、全氮和土壤含水率呈极显著正相关(P<0.01),与土壤pH呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重和土壤总孔隙度无显著相关性;在20-40 cm土层,土壤脲酶活性与有机质和全氮含量呈极显著正相关(P<0.01),与土壤含水率、土壤总孔隙度呈显著正相关(P<0.05),与土壤容重呈显著负相关(P<0.05),而与土壤pH的相关性不显著.本研究表明在东北低山区,林分类型、土层深度以及土壤养分含量对研究区内土壤脲酶活性产生显著影响;不同的林分类型,因树种组成和土壤理化性质不同,进而影响土壤脲酶活性,表现为混交林高于纯林.

土壤pH与养分的空间异质性及土壤肥力分析——以内蒙古旺业甸林场为例

以内蒙古旺业甸实验林场为研究对象,探究不同林分起源土壤pH与养分空间异质性和肥力特征,并结合环境因子对其进行解释,旨在了解该区的森林土壤质量,优化人工林结构,为森林可持续经营提供科学依据。采用经典统计学、地统计学和改进内梅罗综合指数法相结合的方法,分析了81块天然林和72块人工林样地0~10cm土层土壤pH和养分的空间异质性和肥力水平。结果显示:1)天然林土壤pH均值为5.86,人工林均值为6.21,属弱变异;天然林土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均值高于人工林,均属于中等程度变异。2)天然林土壤速效钾表现出中等程度空间相关性,其它土壤养分指标呈弱空间相关性;人工林土壤速效钾、全氮呈中等程度相关性,其它指标呈弱空间相关性。3)研究区土壤肥力水平高和中等的共占林场总面积的51.20%,没有肥力较差的区域,肥力高值区主要分布在天然林。4)海拔、坡向、坡位、郁闭度、枯落物厚度对土壤养分有显著影响。5)旺业甸实验林场土壤呈弱酸至中性,土壤有机质、全氮含量高,但有效磷含量较低。天然林和人工林土壤pH与养分整体表现为弱和中等空间相关性,肥力水平较好。