冀西北地区4种纯林枯落物及土壤水文效应

为改善冬奥会赛区(张家口市崇礼区清水河流域)水生态环境,提高(崇礼)赛区森林涵养水源功能,以崇礼区和平林场的云杉、白桦、山杨和华北落叶松4种纯林为研究对象,布设50m×50m样地,枯落物水文效应测定采用浸泡法,土壤层水文效应测定采用环刀法。结果表明:(1)枯落物总蓄积量最大为云杉林(38.46t/hm^2),各林分半分解层的蓄积量均大于未分解层;(2)枯落物最大持水量云杉林(3.03t/hm^2)最大,有效拦蓄量云杉林(2.57t/hm^2)最大,最大持水率山杨林(384.22%)最大,枯落物持水量与持水时间呈对数关系,枯落物吸水速率与持水时间呈幂函数关系;(3)土壤容重华北落叶松林(1.00g/cm^3)最大,山杨林(0.67g/cm^3)最小,土壤总孔隙度白桦林(67.14%)最大,山杨林(58.77%)最小。土壤入渗速率与入渗时间呈明显的幂函数关系。(4)林地总持水能力排序为:白桦林(887.45t/hm2)>华北落叶松林(840.94t/hm^2)>云杉林(800.03t/hm^2)>山杨林(768.58t/hm^2),土壤层的持水能力占99%以上。综合分析得知,阔叶林涵养水源功能优于针叶林,土壤层的持水能力强于枯落物层。

张家口市崇礼区景观生态风险评价

为探明河北省张家口市崇礼区土地利用变化对区域景观生态风险的影响,本文利用1990、2000、2010、2015年崇礼区Landsat遥感影像,将研究区分为林地、草地、耕地、建设用地、未利用地和水域6种景观类型,计算其景观生态风险评价相关指数,结合空间插值法,将研究区分为低、较低、中等、较高和高生态风险区,解析该区域景观格局和景观生态风险时空变化特征。结果表明:1990—2015年期间,崇礼区景观格局变化明显,林地和水域景观面积百分比分别减少17.81%和0.13%,草地、耕地、建设用地和未利用地景观面积分别增加11.01%、4.56%、1.88%和0.49%。人为对景观斑块的破碎化干扰较大,研究区景观损失度指数大小排序为:水域>未利用地>耕地>草地>建设用地>林地。低生态风险区面积减少12.89%,较低、中等、较高和高生态风险区的面积分别增加0.71%、0.60%、2.88%和8.70%,研究区以中等和较高生态风险等级为主,整体生态风险呈增加趋势,高等级生态风险有向崇礼区中部和北部扩张的趋势。

冀西北清水河流域不同白桦林型土壤分形特征

为探明不同白桦林型土壤分形维数与土壤质地及土壤理化性质之间的关系,本研究选取冀西北清水河流域白桦(Betula platyphylla Suk)纯林、华北落叶松(Larix principis-ruppredhtii Mayr)×白桦混交林、山杨(Populus davidiana)×白桦混交林3种典型白桦林型,对林下土壤颗粒组成及养分进行测定,利用分形模型比较其土壤颗粒的分形特征,以及分形维数与土壤理化性质之间的关系。结果表明:(1)土壤分形维数介于2.388~2.563之间,3种白桦林型平均分形维数大小排序为:白桦纯林(2.474)>山杨×白桦混交林(2.453)>华北落叶松×白桦混交林(2.423)。(2)土壤分形维数随土层深度的增加呈增长趋势。(3)3种白桦林型林下土壤均为典型的粉砂壤土,土壤分形维数与粉粒和黏粒分别呈极显著与显著的正相关关系,而与极细砂粒则呈显著的负相关关系。(4)分形维数与土壤pH值呈显著正相关关系,而与有机质、全氮、碱解氮、速效磷含量均为极显著负相关关系。针阔混交林(华北落叶松×白桦混交林)分形维数相比其他2种林型较低,土壤养分含量显著高于其他2种白桦林型。因此,土壤分形维数可以作为判断土壤质地与土壤养分差异的指标。

坡位对天然杨桦混交林种群空间格局的影响

为了解坡位对天然杨桦混交林种群空间格局的影响,本研究采用点格局分析法,对河北省张家口市崇礼区和平林场不同坡位的天然杨桦混交林空间结构特征进行研究。结果表明:(1)天然杨桦混交林坡下山杨占主要优势,树种重要值排序为:山杨(Populus davidiana)(0.68)>白桦(Betula platyphylla)(0.23)>云杉(Picea wilsonii)(0.04)>华北落叶松(Larix pnncipis-rupprechtii)(0.03)>鼠李(Rhamnus davurica)(0.02)>花楸(Sorbus pohuas hanensis)(0.00);坡上白桦占主要优势,树种重要值排序为:白桦(0.68)>山杨(0.16)>华北落叶松(0.09)>云杉(0.05)>鼠李(0.02)﹥花楸(0.00);(2)坡下林木胸径径级分布范围为5.0~28.9cm,坡上林木胸径径级分布范围为5.0~32.9cm,坡上林木胸径径级分布近似呈倒"J"型,幼树较多,较坡下结构好;(3)坡下山杨、白桦、华北落叶松均呈显著聚集分布;坡上山杨呈显著聚集分布,白桦、华北落叶松随尺度增大由聚集分布转为随机分布;(4)山杨和白桦、山杨和华北落叶松、白桦和华北落叶松种间关系在坡下均呈正相关,而坡上则随着尺度增大由正相关逐渐转变呈无关联。综合来看,坡下山杨占绝对优势,林分密度较大,径级分布范围较窄,山杨、白桦和华北落叶松在研究尺度上均呈聚集分布,种间关系在研究尺度上呈正相关;坡上白桦占绝对优势,林分密度较小,径级分布范围较广,白桦和华北落叶松在小尺度上呈聚集分布,随着尺度增大呈随机分布,种间关系在小尺度呈正相关,随着尺度增大呈无关联。

冀北山地不同树种组成桦木林枯落物及土壤水文效应

为弄清不同树种组成的林分对林地枯落物及土壤持水能力的影响,采用浸泡法和双环法对冀北山地5种不同树种组成的桦木林进行研究,结果表明:1林地枯落物半分解层储量均大于未分解层,总储量变化范围为12.85~20.87t/hm^2,白桦纯林储量最大,阔叶混交林最小;2枯落物最大持水量变化范围为73.27~106.99t/hm^2,有效拦蓄量变化范围为59.22~81.86t/hm^2,均为杨桦混交林最大、落桦混交林最小;3枯落物持水量与浸泡时间呈对数关系,随时间推移逐渐增大,而吸水速率与浸泡时间呈指数关系,随浸泡时间推移而逐渐下降;4土壤容重是油松白桦林最大、杨桦混交林最小,总孔隙度是杨桦混交林最大(60.66%)、阔叶混交林次之(59.31%)、油松白桦林最小(45.43%),土壤最大持水量和有效持水量均是杨桦混交林最大、阔叶混交林次之、油松白桦林最小;5土壤入渗速率和入渗时间呈明显幂函数关系。综合来看,杨桦混交林和阔叶混交林枯落物和土壤持水能力较强。

张家口市崇礼区景观格局分析

为了解2022年冬奥会主要赛区崇礼区的景观格局特征,利用ArcGIS和Fragstats软件,研究崇礼区景观格局特征及景观分布随地形因子变化规律。结果表明:(1)崇礼区林地景观面积比例最大,为43.64%,其次为草地(30.16%)、耕地(22.34%)、建设用地(3.06%)、未利用地(0.79%)和水域(0.01%);建设用地斑块数量最多(1 852块),水域斑块数量最少(4块)。未利用地的斑块密度最大(0.346 8 个/hm ^2),林地斑块密度最小(0.002 7 个/hm^2);面积标准差和变动系数均为林地最大(3 764.35 hm^2,10.01),水域最小(2.43 hm^2, 0.61 )最小;林地的景观边缘密度最小(45.36 m/hm^2),其景观连通性较好,而水域景观边缘密度最大(315.93 m/hm^2),其景观连通性最差;水域景观和耕地景观周长-面积分维数较大(分别为1.542 8和1.447 1),其景观形态结构不稳定,而草地景观由一系列团聚的大斑块组成,斑块形状简单,状态较稳定。(2)随着海拔的增加,林地、草地、耕地、建设用地和未利用地分布面积表现先增加后减少,林地成为优势景观,人类开发利用程度降低;随着坡度的增加,建设用地、耕地和水域景观分布面积减少,林地和草地成为主要景观类型;林地景观多集中在阴坡区域,草地景观集中在阳坡地区,耕地和未利用地在各坡向分布较均匀。

冬奥会张家口赛区典型林分水化学性质研究

为改善2022年冬奥会河北省张家口市崇礼赛区(和平林场)森林水环境,以当地典型森林类型(山杨林、云杉林、白桦林和华北落叶松林)为研究对象,比较其在降雨分配过程中(林外雨、穿透雨、树干径流、地表径流)对降水水化学性质的影响程度。化学需氧量(COD)、氨氮(NH_3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)分别使用消解比色法、水杨酸法、过硫酸盐氧化法、消解抗坏血酸法测定。结果表明:(1)降雨经过林冠层后(穿透雨)4个林分COD、TN含量较林外雨整体上呈增加趋势;NH_3-N、TP含量呈减少的趋势;(2)树干径流中4个林分COD、NH_3-N、TN、TP含量较林外雨整体上均呈增加趋势;(3)4个林分的地表径流中COD、TN、TP含量较林外雨呈增加趋势;NH_3-N含量呈减少趋势;(4)水化学性质综合变化指数分别为林外雨0.65、山杨林0.95,云杉林2.09,白桦林1.30,华北落叶松林2.32。降雨对森林的化学淋溶作用较大,经淋溶作用后穿透雨、树干径流及地表径流中的NH_3-N、TN、TP净淋溶量出现了负值。森林降低了雨水中氨氮的含量,对水化学环境起到了一定的净化作用,对改善水生态环境具有一定意义。

基于最佳分析粒度的崇礼区林地景观格局分析

林地是河北省张家口市崇礼区最主要的生态系统类型,其优劣决定着2022年冬奥会崇礼赛区区域景观结构和格局均衡与否,进而影响当地的生态环境。该研究利用ArcGIS和Fragstats软件,对比景观指数随粒度变化效应,确定最佳分析粒度,并对崇礼区林地景观结构特征和景观格局进行研究。结果表明:景观面积指数、最大斑块占景观面积比例指数、香农多样性指数、香农均匀度指数和分离度指数具有明显的粒度效应,林地景观格局的最佳分析粒度为30 m。1)崇礼区乔木林地景观百分比最大(44.14%),辅林地最小(0.11%),不同林地类型景观面积百分比大小排序为乔木林地>荒山地>特灌林地>未成林地>未封林地>沙荒地>疏林地>无立木林地>辅林地。2)斑块数量、斑块密度、边缘密度、景观形状指数均为乔木林地最大,周长-面积分维数辅林地最大(1.55)。3)乔木林地的分布最为集中,分离度指数最小,为397.49;沙荒地的连通性最弱,聚合度指数最大,为88.99%;蔓延度指数为64.66%,表明多种斑块类型呈密集分布格局。4)林地景观香农多样性指数为1.17,香农均匀度指数为0.53。崇礼区林地各景观类型破碎化严重,异质性、分布均匀程度和连接度均较低,景观多样性水平整体较低。

2022年冬奥会崇礼赛区主要林分类型空间结构特征分析

为了改善2022年冬奥会崇礼赛区典型林分的生态结构和功能,提高崇礼赛区生态环境质量,改善流域大面积人工林经营水平,本文选用空间结构参数,对研究区典型林分类型的空间结构特征进行研究。结果表明:针(多)阔混交林(样地Ⅰ)平均角尺度0.54,针阔混交林(样地Ⅱ)为0.66,阔叶混交林(样地Ⅲ)为0.58,均为聚集分布;3种林分类型均处于中庸态,林分中落叶松优势木比例较大,白桦、山杨以中庸木居多,而其他伴生树种处于绝对劣态,或受压状态;3种林分类型混交度较低,样地Ⅱ(0.42)>样地Ⅲ(0.41)>样地Ⅰ(0.38);空间结构指数排序为:样地Ⅰ(55.89)>样地Ⅲ(54.86)>样地Ⅱ(51.18),整体来看,林分空间结构的优劣表现为针(多)阔混交林优于阔叶混交林优于针(少)阔混交林。