黄土丘陵半干旱区人工沙棘林水土保持和土壤水分生态效益分析

沙棘及其混交林减少径流泥沙的作用突出 ,但结构和混交模式不同所发挥的水保作用大小不同 .沙棘林生长季各月消耗利用水分的强度不同 .在整个生长季 ,5月末 0～ 5 0 0cm土层平均含水率最低 ,为5 .1% ;10月末最高 ,达 8.8% .沙棘林对土壤水分的利用强度受林龄影响 ,8龄沙棘林年消耗土壤贮水2 31.2mm ,应进行平茬 .平茬后第 3年末 ,土壤水分恢复深度达 16 0cm ,含水率为 10 .3%～ 14 .6 % .沙棘林具有削减坡位对土壤水分影响的作用 .沙棘及其混交林对土壤水分的利用强度相似 ,林地存在土壤干层现象 .

黄土丘陵区人工沙棘林水土保持作用机理及效益

沙棘是我国半干旱地区用于水土保持造林的主要生态 经济型树种,在“三北”地区生态环境建设中发挥重要作用.对野外试验资料分析表明,7～10龄沙棘林冠年平均截留率为8 5 % ,6～10龄沙棘林地枯落物层单次可截留0 89mm降水;沙棘林通过改善土壤理化性质,具有提高土壤入渗和抗冲性能作用,其中土壤中毛根数量是决定土壤抗冲能力的主要指标.沙棘林的水土保持作用随林龄变化明显,幼林(2～3龄)阶段的作用很小,降水特性是决定林地产流产沙量的主要因素;成林(4～5龄)阶段,产流产沙量受降水和林分生长的共同影响;成林后(6～12龄)阶段,降水特性的影响很小,林地产流产沙量维持相对稳定,年径流深与侵蚀模数分别为0 3～3 4mm、0～6 75t·km-2 .幼林至成林(2～5龄)阶段,径流含沙量急剧减少,成林后(6～12龄)阶段,径流含沙量趋于稳定,含沙量变化在0～5 0 9kg·m-3 .

不同恢复阶段人工沙棘林土壤腐殖质组成及性质

以陇东黄土高原沟壑区人工沙棘林根际土壤为研究对象,研究了不同恢复阶段近熟期沙棘林土壤的腐殖质组成、结合形态及胡敏酸的光学性质。结果表明,不同恢复年限人工沙棘林下土壤腐殖质各组分有机碳含量为:胡敏素(HM)>胡敏酸(HA)>富里酸(FA);PQ值(可提取腐殖质中HA的比例)表现为:CK>7a>10a>15a,且不同恢复年限各层土壤的PQ均大于52%;E4/E6和ΔlgK(色调系数)的值:15a>10a>CK>7a;RF值(相对色度)与E4/E6和ΔlgK的变化趋势相同,即15a>10a>7a>CK。恢复15a后,各层土壤有机碳的腐殖化程度比10,7a和CK显著降低,说明随着恢复年限的增加,土壤的腐殖化程度趋向简单,土壤胡敏酸的氧化稳定性下降,且不利于土壤的肥力发展。因此,在利用人工沙棘林进行水土保持和恢复提高土壤综合肥力超过15a时,应及时更新。

黄土高原沟壑区人工沙棘林生长年限对土壤微生物组成的影响

为了认识土壤微生物在不同生长年限沙棘林中的地位和作用,利用"平板培养法"和常规方法,研究了不同生长年限人工沙棘林土壤微生物三大类群组成和土壤养分的变化情况,并以系统聚类及主成分分析(PCA)等方法进行数据分析。土壤微生物总数量及三大类群数量以7 a林最高(493.87×105cfu·g-1干土),10 a林(358.77×105cfu·g-1干土)和15 a林(321.69×105cfu·g-1干土)最低且相互之间无显著性变化(P<0.05);土壤微生物三大类群中,土壤放线菌数量对Shannon-Wiener指数的大小变化起着较大作用;依据可培养微生物组成,4组样地可划分为3个类群,生长年限对土壤微生物组成的作用明显,且人工沙棘林生长年限超过10 a,其土壤微生物数量已接近于撂荒地。土壤微生物组成与人工沙棘林生长年限关系密切且具有其独特的规律及变化原因。

人工沙棘林灯下蛾类群落结构及时间生态位

为了给人工沙棘林(Hippophae rhamnoides Linn.)的害虫防治和健康管理提供重要资料,选择山西农业大学林业站12年生人工沙棘林进行灯下蛾类群落连续调查,分析了人工沙棘林灯下蛾类的群落结构及时间格局。2013—2014年共采集灯下蛾类标本2 948头,隶属22科100种,卷蛾科、螟蛾科、夜蛾科、菜蛾科、尺蛾科为优势科,螟蛾科的物种数最多,为20种,卷蛾科的个体数最多,为655头。灯下蛾类无论是在科数、物种数还是在个体数上由高到低依次为8月份、7月份、6月份、5月份、9月份、10月份;Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数在一年中的不同时期没有明显差异,而Margalef丰富度指数与各月平均气温的变化趋势一致;7月份和8月份蛾类群落相似性最大,与10月份的群落相似性最小。人工沙棘林灯下蛾类优势科的时间生态位分析显示:卷蛾科、螟蛾科、夜蛾科、尺蛾科的时间生态位宽度均较大(>0.70),菜蛾科的时间生态位宽度较小(<0.50);卷蛾科、螟蛾科、夜蛾科、尺蛾科两两之间的时间生态位重叠指数均高于0.90,它们分别与菜蛾科的生态位重叠指数均小于0.85,说明菜蛾科物种的发生时间短于其他4科,较其他4科易于集中防治。

辽西大凌河流域人工沙棘林的水文效应

利用在辽西大凌河流域设置的径流小区观测点,对人工沙棘(Hippophae rhamnoides)林的水文效应进行了3 a的定位观测。结果表明:2009—2011年6月人工沙棘林树冠平均截留量为76.05 mm,平均截留率为32.28%。人工沙棘林中凋落物平均截留量为48.5 mm,平均截留率为20.8%。人工沙棘林中年均径流深为0.89mm,侵蚀量为0.76 t·km-2,林地内径流深约为荒地的1/50。林地内土壤理化性质,除土壤密度外,0～20 cm土层的总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和含水率和非毛管蓄水量都高于>20～40 cm土层;人工沙棘林土壤中有机质、全氮、全钾和速效钾质量分数显著高于荒地;pH、全磷和速效磷在不同土壤类型和不同土壤深度中无显著差异。人工沙棘林土壤中非毛管蓄水量是荒地的200%。

黄土高原人工沙棘林恢复阶段土壤黑碳、颗粒有机碳的积累

对黄土高原沟壑区人工沙棘林不同恢复阶段土壤中的黑碳(BC)、总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)和颗粒有机碳(POC)、稳定性有机碳(SOC)、矿质结合态有机碳(MOC)的空间分布和积累进行研究。结果表明,不同恢复阶段人工沙棘林的土壤BC、POC、LOC、TOC由表层至下层均呈显著降低规律,SOC、MOC由表层至下层均呈显著上升规律。不同恢复阶段0-10cm土层表现为MOC>SOC>BC>POC>LOC,10-20cm土层表现为SOC>MOC>BC>POC>LOC,20-30cm土层表现为SOC>MOC>BC>POC>LOC。不同恢复阶段人工沙棘林土壤BC/TOC以0-10cm土层最低,随恢复阶段的延长而下降。不同恢复阶段LOC/TOC、POC/TOC由表层至下层呈明显降低规律。不同恢复阶段在0-10cm,10-20cm土层中,BC/TOC随恢复年限延长呈下降趋势,而POC/TOC呈上升趋势,恢复年限对LOC/TOC均无影响,且两土层呈现一致的规律。20-30cm土层中,恢复年限对POC/TOC无影响。BC/TOC随恢复年限延长呈明显下降趋势,LOC/TOC则呈现凹形分布。

黄土丘陵半干旱区人工沙棘林水文特性及效益

沙棘是黄土丘陵半干旱区的主要生态-经济型树种,在生态环境建设中有重要作用。利用野外长期观测资料,系统分析了该区人工沙棘林的水文作用。结果表明:7～10a沙棘林冠平均年截留率为8 5%,林冠截留率(I)与郁闭度(C)关系式为I=-1 59+0 018C1 439。5～10a沙棘林枯枝落叶层单次降雨可截留0 89mm降水。林地土壤入渗速率大于荒坡,其稳渗速率为1 5mm/min。林地土壤水分随季节变化明显,5月末0～500cm土层平均含水率为生长季最低,10月末最高。0～100cm土层是沙棘利用水分的主要层次,100cm土层是沙棘抵御持续干旱的主要层次。和荒坡比较,2～3a沙棘幼林减少产流的作用较小,产流量占荒坡的90 8%～99 5%,从4a起,产流量迅速减少,占荒坡的35 5%,10a沙棘林地的产流量为2 74t/hm2,仅占荒坡的5 3%。林地产流量(RS)与降雨量(P)和最大30min雨强(I30)密切相关,关系式为RS=0 094P0 603I300 610。

人工沙棘林水文水土保持作用机理研究

对黄土丘陵半干旱区人工沙棘林冠层、枯枝落叶层、根系土壤层的水文水保作用的研究结果表明:7～10龄沙棘林冠平均年截留率为8.5%;5～10龄沙棘林地枯枝落叶层单次可截留0.89mm的降水。和农地相比,沙棘成林、幼林分别可减小50cm、25cm土层深度的容重。沙棘枯枝落叶层自身和覆盖土壤具有增强土壤抗冲刷的能力,林地覆盖2cm以上厚度的枯枝落叶层可保护表层土壤免受降水侵蚀;沙棘林具有增强土壤抗冲刷和侵蚀的性能,其中:抗冲性能的强弱与同土层中毛根数量呈显著的幂相关,抗蚀性能的强弱与土层中腐殖质含量有关。

内蒙古砒砂岩区人工沙棘林物种多样性分析

研究内蒙古砒砂岩区人工沙棘林下草本植物群落在不同林龄与不同立地类型下的生物多样性变化情况,主要涉及草本植物的多样性指数,群落特征分析及草本植物的生物量。结果表明:人工沙棘林地从低龄林向高龄林的发展过程中,草本群落的物种多样性经历了一个物种丰富度、多样性"高—低—高",优势度"低—高—低",而均匀度递减的变化过程。草本植物生物量随林龄增加而递增;不同立地类型间,草本植物群落的丰富度指数、多样性指数、均匀度指数均按梁峁顶>沟坡>沟底顺序排列,而优势度指数则相反,按沟底>沟坡>梁峁顶顺序排列。草本植物生物量则按沟底>梁峁顶>沟坡顺序递减排列。

林内透光率对人工沙棘林大型土壤动物群落组成的影响

森林内大型土壤动物是森林生态系统的重要组成部分,是森林土壤生态的重要指示生物类群。2017年6-9月选取山西农业大学林业生态站中不同林内透光率的人工沙棘林,对其大型土壤动物群落进行调查,研究不同林内透光率对大型土壤动物群落组成的影响。结果显示,共采集到大型土壤动物410头,其中,膜翅目蚁科为人工沙棘林大型土壤动物的优势类群,在透光率为12%的林分中占68.46%,在透光率为9%的林分中占45.54%。土壤动物群落多样性分析显示,林内透光率为9%的人工沙棘林的物种多样性指数为2.45、均匀性指数为0.69,均大于林内透光率为12%的林分。土壤动物相似性指数分析显示,林内透光率为9%的林分的土壤动物群落结构与林内透光率为12%的林分的土壤动物群落结构相似性系数为0.29,表现出中等不相似特征。适当的密植会产生适宜的人工沙棘林林内透光率,有利于改善土壤动物群落结构,使大型土壤动物在一定程度上增多,充分发挥生态系统的自然控制优势。研究结果可为实际生产中人工沙棘林的营林密度提供参考。

人工沙棘林螟蛾科群落结构及发生规律

研究山西农业大学林业生态站人工沙棘林螟蛾科的物种组成及发生规律,旨在为晋西北沙棘灌木林螟蛾科害虫的发生、防治和健康经营提供科学参考。2014年5—10月,每日夜间以灯诱法对林业生态站人工沙棘林内的螟蛾科昆虫进行监测,制作标本,物种鉴定后,统计物种组成和多度分布,计算多样性指数、丰富度指数、均匀度指数、优势度指数,并分析群落相似性。结果表明,山西农业大学林业生态站人工沙棘林内共有螟蛾科19个属的20个物种,其中,库氏歧角螟是优势种,7月物种的个体数达到最多,为259头,7、8月的螟蛾科物种数均为15种;多样性指数和丰富度指数均为8月最高,分别为2.3228和2.9451;均匀度指数5月最高,为0.9945;优势度指数7月最高,为0.7237;6、7月的群落相似性最高,为0.7500。该地区的螟蛾科害虫治理主要是防治库氏歧角螟,应该集中在7月进行。

建平县人工沙棘林综合效益状况分析

研究与调查分析表明 ,建平县人工沙棘林面积 6 .6 7万 hm2 ,年拦蓄径流量达 1.5亿 m3,地表减流、减沙作用达 90 %以上。建平县人工沙棘林具有保持水土、防风固沙、改良土壤、促进共生植物生长等独特的生态功能 ,改善了建平县的生态环境。同时经济、社会效益显著 ,促进了建平县农业产业化建设 。

陇东镇原县武沟乡的人工沙棘林

以在高寒干旱山区人工营造沙棘成功而闻名陇原的“沙棘之乡”——甘肃省镇原县武沟乡,目前郁闭成林的3.000多公顷人工沙棘林(压题图),向人们显示出社会林业日益明显的生态、经济效益。 武沟乡地处陇东高寒干旱贫瘠的镇原县北部,历来是“三料”齐缺的穷地方。10年前,这里的群众在“一片30亩天然沙棘竟能解决32户农家的‘锅下愁”

黄土丘陵区沙棘人工林土壤养分及酶活性季节变化

为分析不同年限沙棘人工林的土壤养分和酶活性的时空变化规律,采用时空互代法,以志丹县金丁镇不同种植年限沙棘人工林(20年生沙棘林、15年生沙棘林、5年生沙棘林)为研究对象,以谷子地作为对照,研究了土壤养分和酶活性季节变化、空间分布及其相关关系。结果表明:随着种植年限的增加,沙棘人工林显著地增加了土壤有机质、碱解氮、有效磷、有效钾和酶活性。土壤养分和酶活性具有表聚性,随着土层加深含量在下降且土层间差异显著。沙棘人工林和谷子地土壤养分和酶活性均有明显的季节变化特征。0—30 cm土层土壤有机质表现为春季和秋季较高,夏季和冬季较低。碱解氮和有效磷均为春季最高,秋季最低,而有效钾为冬季最高,夏季最低。土壤脲酶季节变化规律为春夏较高,秋冬季较低。蔗糖酶活性春冬季较高,夏秋季较低。过氧化氢酶呈现出与脲酶和蔗糖酶不同的响应特征。土壤养分与土壤酶相关性密切,土壤脲酶和蔗糖酶可以作为评价土壤肥力的指标。综上,在陕北黄土丘陵区,营造沙棘林年限越长,提高土壤养分和酶活性效果越明显。

小型人工沙棘林对砒砂岩沟道土壤有机质与水分的影响

在内蒙古砒砂岩典型地区的准格尔旗东一支沟开展了小型人工沙棘植物林水保生态效应野外试验。根据试验数据,分析与研究了沙棘植物对沟道土壤有机质及土壤含水率的影响,揭示了沙棘植物对砒砂岩沟道土壤改良及对沟道土壤水分的调控效应,可为沙棘植物治理砒砂岩地区水土流失提供理论依据。结果表明:小型人工沙棘林的土壤剖面(0～100cm)有机质平均值约是对比沟土壤有机质均值的2倍,沙棘植物可显著提高并改善沟道土壤肥力。沙棘植物影响了有机质沿土壤剖面分布格局,各小型人工沙棘林土壤有机质沿土壤剖面(0～100cm)分布表现为大"U"型,而对比沟土壤有机质沿土壤剖面(0～100cm)分布表现为"L"型。各小型人工沙棘林沿土壤剖面(0～100cm)的土壤含水率平均值约是对比沟的1.37倍,都显著大于对比沟。沙棘植物对沟道土壤含水率具有明显调节作用,能有效增加沟床地下土壤水库库容,有利于沟床植物群落的生长,发挥沙棘植物拦沙保水、抑制土壤侵蚀的功能。

中国沙棘早衰人工林不同构件碳氮磷生态化学计量特征

萌蘖更新是树木应对恶劣环境或干扰后恢复的主要方式之一,为了解中国沙棘人工林早衰过程中各构件营养元素分配格局,探讨萌蘖更新子株与早衰母株之间营养元素的相对积累速率,对具有早衰特征的15 a林分不同构件碳(C)、氮(N)、磷(P)的化学计量特征进行分析。结果表明,1)各构件C,N,P含量分别为255.07~563.68,7.34~24.68,0.23~0.68 mg/g;C∶N,C∶P,N∶P比值为19.63~39.86,648.31~1188.26,26.88~45.47,在构件之间存在差异。2)母株叶片、水平根、垂直根C的积累速率小于N或P,子株树干C的积累速率大于N和P,水平根N的积累速率大于P。3)在C,N,P含量综合变化过程中,子株树干、子株叶片和垂直根贡献最大,母株叶片和水平根贡献最小。由此可见,中国沙棘C,N,P的积累能力及其化学计量比在构件之间存在差异,子株相对于母株、垂直根相对于水平根的作用更大,母株和水平根碳积累能力及其C与N,C与P比例偏低是早衰人工林的主要营养学特征,即“碳限制”或“碳饥饿”是导致人工林早衰的主要营养学原因。

人工沙棘林沙棘木蠹蛾灾害预警指标体系的构建与应用

沙棘是防风固沙、保持水土和改良土壤的先锋树种,是区域经济发展、维护生物多样性的重要生物资源,但人工沙棘林易遭受蛀干、蛀根害虫--沙棘木蠹蛾(Eogystia hippophaecolus)的危害。为了提供沙棘木蠹蛾防控的量化测报和预警结果,指导钻蛀性害虫防控,结合指标预警法和对象属性解析法,计算了沙棘木蠹蛾灾变过程中警源、警兆和警情等不同要素的综合预警指标值,构建了沙棘木蠹蛾的灾害预警指标体系。进一步以山西晋中市人工沙棘林为样区,利用本体系预测沙棘木蠹蛾灾害发生情况。结果表明,该调查区警源、警兆和警情值分别为22.9、23.2和20.7,综合警度值为66.8,处于中警等级。该体系不但预估了害虫危害程度,还作出精准定位、发布预警信号,为进一步量化防控措施提供资料,减少虫害带来的经济损失。为农林业有害生物灾害监测和预警系统的构建提供有效支撑和参考。

陕北半干旱黄土区沙棘人工林的死亡率及适宜地形因子

【目的】确定沙棘人工林在陕北半干旱黄土区适宜的地形条件,为该区人工林的稳定性建设及其可持续经营提供参考。【方法】通过样方法对陕西省延安市吴旗县的13年生沙棘人工林进行调查,采用相关分析和单因素方差分析,从坡位、坡向和坡度3个方面,比较不同地形条件下沙棘人工林的死亡率差异。【结果】随坡位降低,沙棘人工林的死亡率先增大后减小,上坡、中坡和下坡的平均死亡率分别为38%,47%和31%,不同坡位间的差异均不显著;在不同坡向中,沙棘人工林死亡率最轻的是阴坡,最大值仅21%,平均为4%,死亡率最高的是阳坡,最小值为33%,平均值为63%,半阴坡和半阳坡的死亡率介于阴坡和阳坡之间,其中半阴坡的平均死亡率稍低于半阳坡,阴坡与半阴坡、半阳坡、阳坡的死亡率均差异显著(P<0.05);在不同坡向中,沙棘人工林的死亡率均随坡度升高而增大,阴坡死亡率增大趋势不明显,半阴坡呈对数型增大,半阳坡呈直线型,阳坡呈指数型;沙棘人工林死亡率与坡位相关不显著,与坡向和坡度相关均极显著(P<0.01),其中,坡度比坡向对沙棘人工林衰退死亡的影响更大;阴坡沙棘人工林均属于轻度衰退(死亡率0%～30%),半阴坡和半阳坡的平缓坡(5°～15°)和缓坡(15°～25°)属于轻度衰退,陡坡(25°～35°)和极陡坡(35°～45°)属于中度衰退(死亡率30%～70%),阳坡的平缓坡、缓坡和陡坡均属于中度衰退,极陡坡属于重度衰退(死亡率70%～100%)。【结论】在年均降水量小于500 mm的陕北半干旱黄土区,沙棘人工林衰退死亡的主要原因是水分不足,其适宜的地形条件是阴坡、半阴坡平缓坡、半阴坡缓坡、半阳坡平缓坡和半阳坡缓坡。