冀北山地海拔对华北落叶松人工林土壤养分特征的影响

试验对冀北山地不同海拔的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林土壤养分的空间分布规律进行研究,运用SPSS统计软件对土壤养分空间分布、变异系数及其之间的相关关系进行分析。结果表明:(1)土壤pH值介于4.850～6.377之间;有机质、速效钾、全氮、碱解氮、全磷、速效磷的含量均为海拔1 800m的华北落叶松最高,而且整体上有随土壤深度增加而减小的趋势。(2)养分变异系数能够反映土壤养分的空间异质性,海拔1 800m土壤表层pH值的变异系数小于0.1,为弱变异,土壤有机质和全磷的20～40cm土层以及全氮的0～10,10～20cm土层为强度变异,其余指标的各土层变异系数为中度变异。(3)土壤养分之间存在相关性,有机质与速效钾、全氮、碱解氮、全磷彼此之间具有极显著的正相关关系,与pH值具有显著的正相关关系。

冀北山地不同海拔华北落叶松人工林枯落物和土壤水文效应

对冀北山地4个海拔梯度的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林枯落物层及土壤层水文效应进行研究。结果表明:枯落物总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄能力均随海拔升高而增大,枯落物总储量在8.19～39.49t/hm2之间,最大持水量在17.76～74.12t/hm2之间,有效拦蓄能力在14.56～54.60t/hm2之间。枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系。土壤容重随海拔升高而减小,变化范围为0.89～1.13g/cm3,总孔隙度随海拔升高先增大而后减小,土壤层有效持水量随海拔升高先减小而后增大,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。

冀北山地6种天然纯林枯落物及土壤水文效应

以冀北山区6种典型纯林为对象,对枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究,结果表明:①枯落物总储量变化范围在3.44～23.97t/hm2之间,顺序为白桦纯林>油松纯林>山杨纯林>五角枫纯林>蒙古栎纯林>黑榆纯林,最大持水量的变化范围为5.16～45.11t/hm2,顺序为五角枫纯林>山杨纯林>蒙古栎纯林>白桦纯林>油松纯林>黑榆纯林,山杨纯林有效拦蓄能力最强,为35.45t/hm2,黑榆纯林的拦蓄能力最弱,为2.66t/hm2;②未分解层枯落物8h基本达到饱和,半分解层在6h已经达到饱和,持水量与浸泡时间呈明显对数关系;枯落物在浸水的0.5h内吸水速率最大,4h左右时下降速度明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系;③土壤容重均值变化范围为0.82～1.14g/cm3,总孔隙度的变动范围为44.43%～56.97%;④土壤层有效持水能力以五角枫纯林最强,为116.00t/hm2,白桦纯林持水能力最弱,为40.50t/hm2,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。

冀北山地典型森林土壤颗粒分形特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究冀北山地典型森林土壤颗粒的分形特征与土壤物理化学性质的关系。结果表明:冀北山地7个典型森林土壤颗粒的分形维数介于2.057 0～2.379 3之间,分形维数随土层深度增加而呈减小趋势。土壤颗粒分形维数与细黏粒、细粉粒和中粉粒含量呈极显著正相关关系,与粗粉粒含量呈负相关关系,与黏粒含量相关性不显著;土壤分形维数与土壤容重呈线性正相关关系,与最大持水量、总孔隙度呈现线性负相关关系,与田间持水量相关性不明显。与速效氮和有机质呈显著负相关,与全氮、速效钾呈负相关,与pH无相关性。

冀北山地山杨桦木林生态系统水化学特征研究

降水是森林生态系统的一个主要的养分输入源,观测并分析降水化学对于准确地估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度与量显得极为重要。对冀北山地山杨桦木林穿透雨、树干茎流和枯透水中的Ca、Fe、K、Mg、Mn、Zn共6种养分元素进行了测定。结果表明:(1)大气降水经过林冠层后其水化学特征明显发生了变化,化学元素含量均有不同程度增加,化学元素含量排序为Ca>K>Mg>Fe>Mn>Zn,其中Mn元素的增长倍数最多。树干径流各项指标均增长很多,化学元素含量排序为K>Ca>Mg>Fe>Mn>Zn。枯落物水中K和Ca元素浓度增加最大。(2)大气降雨中Zn的变异系数最大,达2.853;K和Ca元素的变异系数最小,为0.158、0.163。穿透雨、树干茎流和枯透水中最大变异系数分别为Mn元素0.717、Zn元素为1.588、Fe元素为0.553。(3)经过淋洗后水样中各元素的浓度均有所增加,穿透水、树干径流和枯透水中K、Ca增加较多,Fe、Zn的淋溶量较少。

冀北山地阴坡优势树种的树体分维结构

以冀北山地阴坡两种混交林分中5种优势树种为研究对象,采用分形几何理论,论述了不同树种的树冠和侧枝分维结构,结果表明:(1)华北落叶松的树冠最宽处处于中上部(相对冠高的60%—80%),白桦处于中部(40%—60%),山杨和糠椴都处于中下部(40%—50%),落叶松桦木混交林中的黑桦处于上部(70%—80%),而山杨桦木混交林中黑桦则处于中部(50%—60%);(2)通过计盒维数法所得华北落叶松树冠的分形维数最大为1.690,山杨桦木混交林中4种树木分维数较接近(0.770—1.202),而两混交林中,前者白桦分维数(0.997)与后者(1.149)相似,而前者黑桦分维数(1.257)>后者(0.770);(3)胸径13.1cm的华北落叶松侧枝在各方向上符合均匀分布,总体也符合均匀分布,前者中的黑桦在胸径15.8 cm时绝大多数方向上为均匀分布,前者中白桦及后者中4种树木在不同胸径时在各个方向上均为不均匀分布;(4)华北落叶松侧枝倾角随树龄增大分布在85—95°,糠椴则分布在55—85°。山杨树龄小(5.3)与树龄大(16.5)时分布在40—55°,中间树龄(10.5)分布在60—80°,黑桦分布在30—65°,前者中白桦倾角范围25—90°,后者则主要分布在45—85°;(5)采用网格覆盖法所得华北落叶松枝条的分维数平均值最高为1.772,其次为山杨桦木混交林中的4种树木,而两混交林中黑桦枝条的平均分维数却相差很大,其中前者为1.476,而后者为1.674。尽管同一树种侧枝形状大小各异,但相互间差异不显著,相关系数均在0.93以上,刻画了各枝条分枝格局的自相似共性。

华北落叶松人工林短周期间伐与林分生产力的关系

为了研究短期间伐对华北落叶松人工林林分生长和生产力的影响,设置不同保留密度(450、600、750、900株/hm2)的间伐样地以及相应的对照样地,对间伐前后林分的树高、胸径、单株材积、蓄积量、生物量和生产力进行测量与计算。结果表明:不同保留密度下,各间伐样地胸径、树高和单株材积的生长量均大于对照样地;由于保留密度的减小,各间伐样地蓄积量和生物量小于对照样地,各间伐样地生产力均小于对照样地(7 969 kg/(hm2.a));但是其生长率大于对照样地。抚育间伐改变了林分的空间结构和生长环境,明显促进了林木的生长,增加了林地的经济效益。