黄土丘陵区不同密度刺槐和油松人工林土壤理化性质与化学计量特征

[目的]探明黄土丘陵区刺槐(Robinia pseudoacacia)和油松(Pinus tabuliformis)人工林土壤理化性质及化学计量特征对林分密度的响应特征,为黄土丘陵地区人工林经营提供科学依据。[方法]试验测定分析两种人工林土壤容重、含水量、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量,利用单因素方差分析方法,开展各指标随不同密度梯度的变化特征及垂直变化特征研究,利用多因素相关分析方法分析了各指标间的相关关系。[结果](1)在垂直分布特征上,各林分SOC和TN含量都呈现随土层深度增加而显著减小的趋势;土壤容重和TP含量无明显规律且无显著差异。(2)刺槐林密度对土壤容重、含水量、N∶P等指标影响不显著;低密度刺槐林的SOC,TN,TP,C∶N均显著高于其他密度刺槐林。(3)油松林密度对土壤容重,C∶N,C∶P,N∶P等指标影响不显著;高密度油松林的SOC,TN,TP含量显著高于其他密度油松林。(4)同一密度下,刺槐林的土壤容重、含水量大于油松林;SOC,TN,C∶N,C∶P,N∶P均低于油松林,除C∶N外,差异均显著。[结论]低密度刺槐林的SOC,TN,TP含量较高,而高密度油松林的SOC,TN,TP含量较高,且油松林的土壤质量相对优于刺槐林。

刺槐混交种植对林下植被生物量及土壤养分的影响

为探究刺槐混交种植对林下植被生物量及土壤养分的影响,在山东省蒙阴县某林场建立试验林,分别考察了不同刺槐纯林、杨树-刺槐混交林模式林下植被生物量、林分生长情况、土壤养分、土壤微生物以及土壤酶活性状况。结果表明:混交林林下生物量要高于刺槐纯林,树高、胸径的生长情况均优于刺槐纯林,对土壤养分的改善作用显著强于刺槐纯林,混交林更有利于土壤有机质含量和有益微生物群落增加,土壤酶活性要高于刺槐纯林。

京郊侧柏刺槐混交林植物物种组成特征对林内景观美景度的影响

北京市郊区风景游憩林侧柏刺槐混交林研究表明,侧柏刺槐林中,林内景观美景度差异与乔木层树种数量呈非线性相关,无其他伴生树种的林内景观美景度最高,两种以上伴生树种其次,而一种伴生树种为最低;伴生树种以黄栌为好,蒙桑和栾树其次,油松最低;两个主要树种的比例基本以其中一种占优势时,其景观美景度值高,且以刺槐的比例高时,林内景观美景度值更大;其林下植被物种多样性指数与林内景观美景度标准化绝对值成正比关系,即林下物种Simpson多样性指数、Shannon多样性指数、均匀度指数越大,其林内景观美景度出现两极分化现象。

晋西黄土区不同森林群落类型植物多样性研究

为了揭示晋西黄土区不同森林群落类型对生物多样性的保持作用,对晋西黄土区人工油松林、人工刺槐林及天然次生林林下植物组成及土壤化学性质进行了调查研究,并对3种林分进行对比分析,研究晋西黄土区不同森林群落类型林下植物多样性特征。结果表明:1)研究区内共出现40个植物种,灌木6种,草本34种。3种森林群落类型林下植物种数为人工刺槐林>人工油松林>天然次生林;2)3种森林群落类型林下物种丰富度指数(Margalef指数)、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和物种均匀度指数(Pielou指数)表现为草本层>灌木层,人工林>天然林。人工刺槐林林下Margalef指数、Shannon-Wiener指数小于人工油松林,而Simpson指数和Pielou指数大于人工油松林;3)与2006年相比,2012年研究区内植被种类增加,人工林内植物种的增加要比天然次生林内明显;4)3种森林群落类型林下Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数与土壤化学性质的关联大小为土壤养分>有机质>p H值。

华北土石山区不同林分结构与功能的研究

在调查北京八达岭林区刺槐(Robinia pseudoacacia)、侧柏(Platycladus orientalis)及其混交林生长量、土壤理化性质、水源涵养能力、病虫害的基础上,研究其结构与功能关系。结果表明,混交林比纯林具有更好的生长量,土壤理化性质得到进一步改善,从而提高水源涵养能力。另外,混交林还能够提高林分抵抗病虫害的能力。采用混交的方式为:1行刺槐3行侧柏循环混交,刺槐株数不超过1/4。本项研究以期对北京市森林健康经营具有一定的指导意义。

施肥对油松刺槐混交林土壤微生物种群和酶活性的影响

通过对比试验研究了尿素、磷酸铵及复合肥处理对油松刺槐混交林土壤微生物种群和酶活性的影响。结果表明 :复合肥和尿素处理能够显著促进土壤微生物种群数量的增加 ,与对照相比 ,生长季平均增加了 4 2 1%和 18 4 %。复合肥有利于提高固氮菌和钾细菌数量 ,磷酸铵促进了磷细菌数量的增长。施肥处理增强了土壤酶活性 ,且季节变化明显。

沙地土壤种植杨树-刺槐混交林后持水特性变化的研究

通过对比法研究了沙地土壤种植杨树刺槐混交林后持水特性的变化 .结果表明 ,沙地土壤种植杨树、刺槐纯林和混交林后 ,土壤持水特性、孔隙分布状况和水容量得到了改善和提高 ,提高和改善的幅度均以混交林最大 .无林地植被覆盖后土壤持水性能改善的根本原因在于土壤有机质含量的增加 。

晋西黄土丘陵沟壑区油松刺槐混交林蒸腾耗水

为了研究黄土丘陵沟壑区主要造林树种和林分蒸腾耗水规律,以位于山西省吉县蔡家川流域内密度为2 450株/hm2的16 a油松刺槐混交林为对象,在2008年7—10月,应用热扩散探针技术(TDP)对油松和刺槐4个径阶共17株样木进行蒸腾液流野外实地定位连续观测,同时对环境因子进行同步连续动态观测。结果表明:典型晴天条件下,油松和刺槐树干液流速率在液流启动时间、达到峰值时间、开始快速下降时间和峰值波动范围上有较为显著的差异;2树种不同径阶单木日均蒸腾量的大小排序为油松12 cm>10 cm>6 cm>8 cm,刺槐12 cm>8 cm>6 cm,呈现出日蒸腾量随胸径增加而增加的趋势;太阳辐射和水汽压差是影响油松和刺槐树木冠层蒸腾的主要因子;2008年7—10月油松刺槐混交林月蒸腾耗水量分别为30.8、24.1、26.3和18.4 mm,总蒸腾量小于同期降雨量。

黄土丘陵区主要林分生物量及营养元素生物循环特征

以黄土丘陵区子午岭为研究区域 ,用标准木法和收获法对暖温带森林优势群落辽东栎林、油松林及刺槐人工林的生物量、营养元素生物循环量及循环特征进行了研究。结果表明 :黄土丘陵区子午岭油松林、辽东栎林和刺槐人工林 3林分总生物量为 :86 .2 4 7、12 9.0 0 5 t/ hm2和 14 4 .795 t/ hm2 ,乔木层生物量分别为 :85 .2 2 3、12 6 .989t/ hm2和 14 2 .4 88t/ hm2 ,随群落针阔树种转化替代 ,群落总生物量呈现明显的增加趋势。年均生长量为 3.2 75～ 5 .6 99t/ hm2。生物量和年生长量排序为刺槐人工林 >辽东栎林 >油松林。 3林分林下植被层生物量、凋落物贮量表现为刺槐林 >辽东栎林 >油松林 ,林下植被层生物量的差异主要是由林分郁闭度和林下凋落物的不同引起的 ;刺槐林和辽东栎林林下植被层发达的根系和较高的凋落物量有利于提高土壤肥力、保持水土。同化器官的各种元素含量高于其它器官 ,茎中营养元素的含量最低。乔木层营养元素积累量分别为 :0 .74 5、1.378t/ hm2和 1.80 5 t/ hm2 。不同林分不同营养元素的积累量差别较大。因采伐而引起的 3林分林地养分流失量分别达 6 5 .4 5 %、5 3.76 %和 2 5 .1%。 3林分林下植被层和凋落物层的营养元素积累量排序为 :刺槐林 >辽东栎林 >油松林。

苏北海堤基干林带杨树-刺槐混交林竞争效应研究

对江苏省泥质海岸带海堤12年生杨树-刺槐混交林进行了种群竞争研究。结果表明,在调查样地中,杨树与刺槐混交较刺槐纯林最少能够提高单位面积木材蓄积量35.1%。在杨树高优势度样地中,刺槐被压木比例高达64.1%,刺槐单木平均胸径仅为杨树低优势度样地中的55%。竞争分析显示,在杨树高优势度样地中,刺槐平均单木竞争强度高出杨树低优势度样地相应竞争强度的188%。杨树高优势度样地中刺槐来自杨树种间竞争的强度占其总竞争强度的比例高达81.9%,而在杨树低优势度样地中这一比例仅为35.5%。此外,杨树重要值相近的两块样地出现较大的生长及竞争差异。

黄河三角洲盐碱地人工刺槐混交林细根分布研究

为研究黄河三角洲盐碱地人工刺槐混交林及纯林细根空间分布格局,选取绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、刺槐纯林,采用土柱法取样,从细根生物量密度、表面积密度、体积密度、根长密度等方面研究盐碱地中不同林分中树木细根的垂直分布情况,从细根生物量分析不同林木细根垂直分布情况,研究不同人工林细根分布差异及土壤影响因子。结果表明:绒毛白蜡刺槐混交林在细根的生物量、表面积、体积、根长等方面都显著高于臭椿刺槐混交林和刺槐纯林;绒毛白蜡刺槐混交林95.77%细根生物量分布在0~60 cm土层,臭椿刺槐混交林85.37%细根生物量分布在0~40 cm土层,而刺槐纯林的细根在土壤中分布则比较均匀,0~40 cm土层细根占生物量总量的66.38%。绒毛白蜡细根生物量最高,显著高于其他林木。绒毛白蜡刺槐混交林细根表面积密度、体积密度、根长密度显著高于刺槐纯林;臭椿刺槐混交林高于刺槐纯林,差异不显著。绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林细根总根尖数分别是刺槐纯林的2.34倍、1.23倍,总分叉数分别为刺槐纯林的6.15倍、1.66倍。绒毛白蜡刺槐混交林、臭椿刺槐混交林、刺槐纯林树木细根生物量与土壤有效磷、速效钾含量呈显著正相关关系;绒毛白蜡刺槐混交林细根生物量碱解氮、有机质含量呈极显著正相关关系。适当的混交模式在一定程度上提高了人工林细根生物量,增强植物吸收土壤营养物质的能力,混交使人工林在盐碱立地条件下适应能力提高。

黄河三角洲盐碱地刺槐混交林对土壤脲酶活性的影响

以黄河三角洲盐碱地26年生刺槐+臭椿混交林(RA)、刺槐+白榆混交林(RU)和刺槐+白蜡混交林(RF)为研究对象,以刺槐纯林(RP)和无林地(CK)为对照,研究刺槐混交林对土壤脲酶活性的影响。结果表明:1)同一林分中,土壤脲酶活性随土层深度的增加而减小;2)不同林分之间表现为刺槐混交林>刺槐纯林>无林地,RP、RU、RF、RA的脲酶活性分别是CK的4.02、4.74、5.08和5.01倍;3)在影响土壤脲酶活性的土壤因子方面,刺槐混交林较其纯林表现为降低了土壤密度、pH值和含盐量,增大了总孔隙度,增强了蓄水性能,增加了全氮、碱解氮和有机质的质量分数,增加了细菌和固氮菌的数量;4)总孔隙度、细菌、固氮菌、全N和有机质等土壤因子对刺槐混交林土壤脲酶活性的影响较大,建议用这些土壤因子作为评价刺槐混交林土壤脲酶活性的主要指标。

平朔露天煤矿复垦区刺槐油松混交林凋落物量及动态特征

为了解平朔露天煤矿复垦区刺槐油松混交林凋落物量及动态特征,采用野外凋落物收集器法,对平朔矿区刺槐油松混交林凋落物的年凋落量、组成以及年凋落物的月动态、不同组分的月动态进行研究。结果表明,刺槐油松混交林凋落物年凋落量为3 787.28 kg/hm2;各组分年凋落量差异极为悬殊,其中,落叶占77.47%,是该森林群落凋落物的主要组成成分,枝占11.15%,花占2.66%,果占6.81%,皮占1.52%,芽占0.20%,杂物占0.19%;总凋落量月动态变化呈单峰曲线,最大值出现在10月,达1 622.36 kg/hm2;各组分凋落量月动态有一定差别,其中,叶凋落物量与总凋落量变化规律一致,最大值出现在10月。

白榆/刺槐不同林型生长季土壤呼吸速率的变化特征

【目的】分析白榆纯林(BB)、刺槐纯林(CC)及二者不同比例混交林土壤呼吸速率的日变化及月变化特征,探究影响研究区土壤呼吸的主导因子。【方法】利用LI-8100土壤碳通量全自动观测系统,测定陕西杨凌试验田栽植的白榆纯林(BB)、刺槐纯林(CC)及二者不同比例(1∶1(1B1C),1∶2(1B2C)和2∶1(2B1C))混交林5种林型生长季的土壤呼吸速率,并利用观测仪附带的土壤温度探针测定地表及地下5,10和15cm深处的土壤温度,用土壤湿度传感器测定地下10cm深处的土壤含水量。【结果】白榆/刺槐不同林型土壤呼吸速率在6,7,9月的日变化均呈单峰曲线,峰值出现在午后12:00-15:00,之后逐渐降低,其中混交林1B2C7,9月土壤呼吸速率峰值高于其他林型,分别为4.193和4.283μmol/(m2.s);白榆/刺槐不同林型土壤呼吸速率均表现出明显的月变化规律,7-9月土壤呼吸速率均较高,在5-9月,5种林型中白榆纯林的土壤呼吸速率一直很低,而混交林1B2C始终较高。土壤温度与土壤呼吸速率的变化基本一致,二者表现出强烈的正相关性,其中地下5cm深处土壤温度与土壤呼吸速率的相关性最好。土壤呼吸与土壤含水量之间的关系表现离散,二者相关性不显著。【结论】在不同林型中,白榆纯林的土壤呼吸速率较低,混交林1B2C一直较高;影响该区白榆、刺槐纯林及不同比例混交林土壤呼吸速率的主要因子是地下5cm深处的土壤温度,而土壤含水量对土壤呼吸速率影响不明显。

平朔露天煤矿复垦区刺槐油松混交林凋落物分解特性

采用凋落物分解袋野外埋置法,对平朔露天煤矿复垦区刺槐油松混交林凋落物分解过程及其养分动态进行了分析。结果表明,凋落叶年分解速率表现为刺槐(51.27%)>混合(39.48%)>油松(29.05%);由Olson模型拟合的年分解系数表现为刺槐(0.71)>混合(0.46)>油松(0.33);分解50%和95%所需时间均表现为油松>混合>刺槐;各类型凋落叶分解95%所需时间约为分解50%所需时间的4倍;在1 a的分解过程中,各类型凋落叶的C,K均表现为直接释放模式,刺槐的N和P表现为富集模式,油松的N和P表现为淋溶—富集—释放模式,混合叶的N表现为富集模式,P表现为淋溶—富集模式。刺槐和油松凋落叶的混合分解较油松凋落叶单独分解表现出明显的促进作用。

泰山刺槐林抚育间伐后林分结构变化调查研究

研究了泰山刺槐人工林经不同次数抚育间伐后的林分结构及刺槐的径级分布变化,结果表明:(1)在混交林还是纯林中,保留刺槐的胸径和树高均随间伐次数的增加而减少,表现为抚育间伐0次>抚育间伐1次>抚育间伐2次>抚育间伐3次。(2)混交林的林分密度和刺槐现存密度随采伐次数的增多都有加大的趋势。抚育间伐对刺槐混交林起到定向引导作用。(3)建议营建适当配比的块状混交林以提高森林的生态功能。

不同营养条件下杨树与刺槐混交植株含氮量的研究

为探讨植物根系吸收过程中氮素亏缺与补给及其影响，１９９４～１９９５年，通过沙培盆栽试验，研究了２ａ生杨树、刺槐及两者混植在全营养、缺氮、缺钾和缺磷条件下根、茎、叶中氮素营养的变化特性。结果表明：刺槐根含氮量２％～３％，刺槐茎、叶以及杨树根、茎、叶含氮量均为０．１％～１％，刺槐和杨树的含氮量均按根＞茎＞叶根面土分布。正常营养条件下，混交杨根面土含氮量约等于混交槐根面土含氮量＞纯槐根面土含氮量＞纯杨根面土含氮量。在极度缺乏Ｎ素时，植物生长受到抑制，但与正常植株相比植物的氮素百分含量并不低，杨树中氮素积累量由０．５１ｇ下降到０．０７９ｇ，刺槐中Ｎ素积累量由１．９４ｇ下降到１．２７ｇ。在极度缺乏Ｐ或极度缺乏Ｋ时，植物中氮素积累量受其影响都有不同程度的下降。杨树与刺槐混交，能够改良土壤中氮素的分布状况，提高杨树根、茎、叶中氮素含量，但２ａ生的混交杨在干重方面并不优于纯林杨，在全营养或缺磷条件下混交杨中氮素积累量高于纯林杨。

岷江上游干旱河谷油松刺槐混交林研究

经过连续6a对岷江上游干旱河谷油松刺槐混交林分的土壤水分、养分、理化性质及林冠结构和效益研究,结果表明：（1）混交林土壤0～40 cm平均含水量比油松纯林增加0.91 g·kg^-1、比刺槐纯林增加0.55 g·kg^-1;（2）混交林18年后土壤客重比油松纯林减少0.13g·cm^-3、比刺槐纯林土壤容重减少0.10 g· cm^-3;（3）混交林土壤有机质比纯林增加0.54 mg.kg-～1.48 mg·kg-、土壤碳酸钙含量比纯林减少0.43 mg·kg^-1～1.09 mg.kg^-1、土壤有效氮比纯林增加6.4 mg· kg^-1 ～19.4 mg·kg^-1、土壤有效磷比纯林增加0.36 mg ·kg^-1～ 1.37 mg· kg^-1、土壤有效钾比纯林减少6.90 mg·kg^-1～ 23.90 mg·kg^-1,土壤CEC含量比纯林增加0.23 mg·100 g-1～0.85 mg·100 g-1;（4）混交林林冠面积、林冠厚度、林冠水分截留率分别比纯林提高47.83％～78.95％、40.63％～73.08％、6.15％～8.32％,枯落物饱和持水量是纯林的1.62倍～4.22倍;（5）混交林中油松的树高、胸径比纯林分别提高24.7％和27.35％,混交林年均利润是纯林的7.12倍.

黄土丘陵沟壑区刺槐混交林生态化学计量特征与碳储量

为了探讨混交林与纯林养分状况和固碳能力的差异,以黄土丘陵沟壑区刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林、油松(Pinus tabuliformis)纯林以及刺槐+油松(Robinia pseudoacacia+Pinus tabuliformis)混交林、刺槐+山杨(Robinia pseudoacacia+Populus davidiana)混交林为对象,通过野外调查和室内分析相结合的方式,研究混交林与纯林生态系统的生态化学计量特征与碳储量。结果表明:(1)刺槐+油松混交林显著增加刺槐枝和根的C含量和叶、干的P含量及枝的C∶P与N∶P,并显著增加油松叶、枝和根的N含量和枝、干、根的N∶P,但显著降低油松各器官的C∶N,而刺槐+山杨混交林仅显著增加刺槐枝的P含量。(2)刺槐+油松混交林的土壤C含量显著高于刺槐纯林,土壤P含量显著低于油松纯林;刺槐+山杨混交林与刺槐纯林土壤P含量差异不显著。(3)总体纯林中乔木叶片与凋落物的C含量显著相关,C∶N、C∶P在乔叶—凋落物—土壤中均显著相关;但在总体混交林中仅有凋落物与土壤中的P含量与C∶P显著相关。(4)刺槐+山杨混交林乔木层碳储量显著高于刺槐纯林,刺槐+油松混交林林下植被层与土壤层碳储量显著高于刺槐纯林。研究结果为深入了解黄土高原养分循环机制奠定基础,同时也为黄土高原人工林的经营管理提供理论依据。

不同干扰措施下黄土丘陵区人工刺槐林生长结构及土壤理化性质分析

为合理经营管理人工刺槐林,提高其稳定性,通过野外调查与室内分析相结合的方法,对不同干扰措施下林龄为30a左右的刺槐×柠条,刺槐×油松,刺槐×连翘等3种混交林中刺槐与33龄刺槐纯林的生长指标、土壤理化性质及林下植物多样性进行了分析。结果表明,不同的抚育管理方式对混交林和纯林中刺槐乔木的密度影响较小,刺槐通过无性繁殖自我修复,密度均维持在1 000～1 500株/hm2;纯林中乔木蓄积量显著高于3种混交林;纯林径阶主要分布在8～16cm,占样地内刺槐的79.31%,混交林主要分布在2～12cm,占样地内刺槐的82.58%左右;纯林内刺槐胸径与其树冠的投影面积相关系数r=0.385,混交林内的刺槐为r=0.735,混交林内刺槐树形结构好于纯林;纯林对土壤容重、有机质的改善作用差于混交林,混交林中以刺槐×柠条林改善土壤容重作用最显著,纯林和混交林在0—5cm土层的有机质含量平均值分别为15.50,15.19g/kg,5—60cm土层有机质含量平均值混交林较纯林高70.6%;纯林林下草本层多样性指数高于混交林,但丰富度指数、均匀度指数均低于混交林。