黄土高原人工油松林水文生态效应

在陕北黄龙山区利用对降水和设置在林分中的径流小区进行长期定位观测的方法 ,研究了黄土高原主要造林树种油松林的水文生态效应 ,据 1 995～ 2 0 0 0年观测结果 ,中龄人工油松林林冠平均截留率为2 5 .1 % ,树干茎流量占大气降水量的 3.3% ,枯枝落叶层的截留率为 1 1 .6%。在森林的作用下 ,林地土壤的理化性质得到了明显的改善。与农地相比 ,林地容重低 8.6% ,有机质含量、全氮含量和阳离子代换量分别高 1 30 .1 %、84.2 %和 5 3.2 % ,细土颗粒组分比例增加。与此同时 ,林地地表径流量和土壤侵蚀量则分别减少 84.5 %和 99.9% ,表明了人工油松林巨大的水文生态作用。

林分密度对人工油松林下植物的影响

分析了黄土丘陵区宜川县铁龙湾林场3种林分密度人工油松林对林下的植物组成、植物优势种、物种多样性和植物生物量的影响。结果表明:林下双子叶植物科的数目随林分密度的增加而减少,单子叶植物在中密度林分下最少,在小、大密度林分下数量基本一致。在小、中、大密度林分下的优势种分别是豆科和蔷薇科、菊科、忍冬科。灌木层和草本层物种多样性各指数随林分密度增大而减小,只有草本Simpson指数(D)和Shannon-Wiener指数(H′)在中密度和大密度林分下比较接近。林下的灌木层和草本层的总生物量随林分密度的增加而减少。不同林分密度下灌木层各器官的生物量的分配呈现出不同,草本层的地下生物量均大于地上生物量,但地下生物量均随林分密度的增加呈现为减少的趋势。

黄土高原子午岭人工油松林碳储量与碳密度研究

为准确估计子午岭林区人工油松林群落的碳库分配特征,运用湿烧法对该群落空间尺度上的碳储量及碳密度进行了估算,并分析了各层次碳储量分配特征。结果表明,人工油松林群落平均含碳率为0.4462,空间尺度上各层次差异显著;整个油松林碳储量为7.6498Tg(1Tg=106t),储碳密度为164.55t/hm2,各层碳储量依次为:土壤>乔木层>枯落物层>草本层>灌木层,从而呈现空间分配不均的特征。此外,子午岭人工油松林林龄在20a,生长进入中期,林相整体生长旺盛,此阶段若对林木实施规范的人工抚育管理措施,将使其具有较大的碳吸存潜力。

黄土高原人工油松林枯枝落叶截留动态研究

用定位观测的方法研究了人工油松林枯枝落叶的截流量及其截留的动态过程。结果表明 ,黄土高原人工油松林枯枝落叶的截流量年均为49.3mm ,截留率为12.5%。枯枝落叶截留的动态过程受大气降水和环境因子的影响较大 ,也与其自身湿润程度有关。在次降水过程中 ,其截留的过程是当降水开始时 ,截留量增加迅速 ;降水持续到一定时间后 ,截流量的增量变小 ,达到最大值后 ,截流量在此处上下增减。枯枝落叶截留的动态过程可用直线和正弦函数的组合描述 ,且该函数能揭示枯枝落叶截留的生物学特性和环境因素对其过程的影响。该模型在计算森林水文及其水土保持效应评价中有广泛的应用前景。

小陇山人工油松林径级结构及林下植物多样性研究

采用典型样方法获取样地数据,并根据径级分布、物种重要值、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数对小陇山人工油松林进行分析。结果表明:油松林中小径级林木较多,缺乏大径级林木;林下更新物种丰富,共包含47个科98个属112种;Gleason丰富度指数随着林龄和郁闭度增加而减小,且从阴坡向阳坡逐渐升高;多样性指数Simpson与Shannon-Wiener变化趋势基本一致,与Pielou均匀度指数一样,随林龄的增加而增大,且多样性指数随着郁闭度的增加而减小,从阴坡向阳坡逐渐升高,而均匀度指数受郁闭度和坡向的影响较小。小陇山人工油松林群落总体更新良好。

岷江上游人工油松林凋落量及其持水特征

通过对人工油松林凋落量及其持水性动态变化的监测和研究。结果表明,观测期间(2002.9～2003.10)凋落量是5.900t/hm2·a,月凋落量在0.166～1.775t/hm2之间变化,其中以10月凋落最盛,该月占了全年凋落量的30.09%;而凋落最少则出现在5月,本月凋落量仅2.81%。凋落物自然含水量在13.75%～63.62%之间变化,半分解凋落物含水量普遍高于未分解凋落物,但2者月动态变化趋势基本一致;凋落物自然含水量与其饱和持水率也呈现相同的变化趋势,并且2者有较好的拟合关系。未分解和半分解凋落物饱和持水率分别在85.05%～323.41%,147.66%～251.11%之间波动,半分解凋落物饱和持水率变幅相对较小,未分解凋落物呈现明显的"凸"形月变化,半分解凋落物则无明显变化规律。

黄土高原人工油松林地土壤微生物的分布特征

研究了黄土高原不同树龄的油松人工林地土壤微生物的分布特征。结果表明:土壤细菌、放线菌和真菌的数量随树龄的变化不显著,而随土壤深度的变化极为显著;细菌数量随土壤深度的变化规律符合Quadratics Ratio模型,放线菌和真菌数量则随土壤深度呈现指数衰减变化。与油松+紫穗槐混交林、撂荒地相比,油松人工林地土壤细菌含量小于混交林,而大于撂荒地,这为黄土高原地区营造混交林提供了依据。

黄土高原人工油松林林冠截留动态过程研究

The intercepting dynamic processes of P.tabulaeformis forest canopy have been studied by local measuring methods for evaluating forest benefits of soil and water conservation and explaining mechanism of soil and water conservation. The result showed that interception amount of the canopy averaged in six-years was 104.8mm and interception rate was 23.7%.The intercepting processes has a limited increasing processes with raining time.The maximum value of interception amount occurred in the middle process.Then intercepting amount changes like a wave, which can be described using the combination of linear and sine

人工油松林系统水土保持功能的叠加效应

用理论分析和典型观测的方法研究了人工油松林系统水土保持功能的叠加效应。结果表明 :与荒坡灌草小流域相比 ,人工油松林系统减小净雨作用明显 ;对两次次降水而言 ,人工油松林系统对径流时间的滞后效应各为荒坡灌草的 2 .5倍和 4 .3倍 ;对径流动能的减小效应分别为 2 5 .0倍和 166.4倍 ;对挟沙能力的减小效应分别为 2 4 .4倍和 163 .3倍。人工油松林系统能改良土壤 ,使其抗冲、抗蚀性能提高 ,此种双向作用使人工油松林发挥了良好的水土保持作用。

黄土丘陵区不同密度人工油松林土壤水分状况研究

以黄土丘陵区不同密度的人工油松林为对象,通过野外观测资料分析了其土壤含水量的季节及年际动态。结果表明：（1）研究期内降雨量主要集中在6-9月,占到全年降水量的80%以上,1-4月仅占当年降水量的3.2%~17.0%,表现出春旱严重;（2）林地土壤含水量随降雨量具有明显的季节和年际变化,并表现出1-2个月的滞后期,旱季不同密度的人工油松林地土壤含水量差异较小,雨季及生长季末差异明显,0~300 cm土层平均土壤含水量均表现出小密度林地显著高于中密度和大密度林地（P〈0.05）。（3）3种不同密度林地的土壤含水量垂直分布具有相似规律,均随土层深度增加而显著减低（P〈0.05）。

辽西低山丘陵区人工油松林和沙棘林的水文生态效应

利用设置在不同地类内的径流小区,对辽西大凌河流域的沟壑丘陵区进行定位观察,探讨辽西半干旱区主要造林树种油松和沙棘的水文生态效应.结果表明：2002年6月～2004年6月平均降水量为238.9mm时,油松和沙棘平均林冠截留量分别为55.5mm和76.05mm,其截留率分别为23.08%和32.28%,即约有1/4～1/3降水被林冠截留.油松林中凋落物平均截留率为14.17%,沙棘林为20.8%.油松林和沙棘林年均径流深分别为2.516mm和0.893mm;侵蚀量为15.57t km^-2和0.76t km^-2;林地内径流深和侵蚀量约为荒地（对照）的1/20和1/50.林地土壤理化性质,除土壤容重之外,0～20cm土层的总孔隙度、非毛管孔隙度、饱和含水量和非毛管持水量都高于2～40cm土层;油松林和沙棘林土壤有机质、全氮、全钾和速效钾含量均显著高于荒地;pH、全磷和速效磷在地类和不同土层深度中没有显著差异.沙棘林和油松林的非毛管持水量分别是荒地的275.9%和182.1%.

黄土丘陵区人工油松林地土壤特性及细根特征研究

在野外调查和室内实验分析的基础上,研究了黄土丘陵区人工油松林生长发育过程中的细根垂直分布特征及其土壤特性。结果表明:(1)小密度林地改善土壤结构能力最好,其次是中、大密度,采伐地最差。(2)小、中、大密度林地0—300 cm土层土壤含水量分别为12.95%,12.87%和12.78%,表现出随林分密度增加而减少的变化趋势,采伐地则为17.10%,说明采伐地土壤水分在一定程度上得到了补偿。(3)油松细根主要分布在0—60 cm土层,占细根总量的90%以上。(4)细根分布与土壤特性关系密切,以40—60 cm土层最为显著。

人工油松林恢复过程中土壤理化性质及有机碳含量的变化特征

采用时空替代法,选取岷江上游大沟流域内不同恢复时期(12、18、25、35a)的人工油松林为研究对象,研究了植被恢复过程中土壤理化性质及有机碳含量的变化特征,同时探讨了它们之间的相互关系。研究结果表明沿恢复梯度,土壤质量得到了改善,主要表现为土壤粘粒含量、比表面积、有机质含量显著增加,土壤粉粒含量和pH值则显著下降。土壤有机质与土壤粘粒和比表面积呈显著正相关,与土壤容重呈显著负相关。此外,土壤有机碳含量沿恢复梯度显著增加,0—50 cm内土壤有机碳含量从5.59 kg/m2增加到12.64 kg/m2,土壤年平均固碳速率为0.31 kg/m2。

子午岭人工油松林土壤种子库特征研究

采用野外调查取样和室内观测试验相结合的方法,研究了子午岭人工油松林土壤种子库的物种组成、密度、垂直分布等特征。结果表明:(1)土壤种子库储量密度平均为5711粒/m2,最大密度是9537粒/m2,最小密度是3563粒/m2。(2)土壤种子库的种子的垂直分布主要集中在0—2.5cm,2.5—5cm和5—7.5cm这3个层次,占75.38%～79.32%,枯枝落叶层和7.5—10cm层分布较少,占20.68%～24.62%。(3)土壤种子库物种组成主要为灌木和草本两个种类,无乔木植物,多年生草本在物种数和种子数上占据明显优势。

岷江上游中山区次生灌丛与人工油松林土壤理化性质比较研究

对岷江上游次生灌丛与人工油松林0—60cm深土壤理化性质对比测定,结果表明,人工油松林土壤容重为1.40g/m3,比次生灌丛(1.01g/m3)高0.39g/m3;人工油松林自然含水量略高于次生灌丛,而人工油松林饱和含水量、毛管含水量和非毛管含水量依次为:29.1%,20.9%,11.1%,它们分别比次生灌丛低23.8%,19.1%,1.9%;次生灌丛的土壤孔隙度是53.0%,高出人工油松林21%;土壤养分所测6项指标中,人工油松林土壤养分含量普遍低于次生灌丛,K表现尤为突出,是油松林的1.81倍;人工油松林和次生灌丛pH值分别为6.23和8.39。说明在人为干扰严重的环境下,人工油松林可能有恶化土壤物理性质、降低林地肥力的趋势。

黄土高原森林带人工油松林水土保持作用

采用长期定位观测方法,建立标准人工径流小区,观测了3种处理人工油松林地及对照农地的径流量和产沙量。结果表明:(1)农地14 a平均土壤侵蚀量分别为自然油松林、采伐上层乔木林地、去枯落物地的908、97、58倍;(2)农地14 a平均含沙量分别为自然油松林地、去枯落物地和采伐上层乔木林地的81、35和46倍;(3)自然油松林和采伐上层乔木林地年产流量分别为农地的13.7%和12.2%;(4)综合分析对于不同类型、农地的径流与降雨量、含沙量与降雨强度均存在显著的相关关系。土壤侵蚀量与各降雨因子的相关性与含沙量的相似。

太行山区人工油松林对坡面入渗产流的影响

通过径流小区试验对太行山区人工油松林与灌草地的坡面产流入渗特征进行比较分析研究。结果表明:2种植被覆盖下的坡面产流量较小,入渗量较大。随着降雨量增加,坡面产流量和入渗量均呈增大的趋势。小降雨量时,松林小区的坡面产流量和入渗量均比荒坡小区的小;大降雨量时,松林小区的坡面产流量比荒坡小区的大,入渗量仍比荒坡小区的小。在一次降雨过程中,松林小区的出流历时长于荒坡小区的。大强度降雨时,松林小区出流的峰值流量和出流量均大于荒坡小区的;小强度降雨时则相反。土壤含水率较高是可能造成松林小区降水入渗量小,壤中流量大,出流历时长和洪峰流量暴涨暴跌的主因。

黄土高原人工油松林小流域产流产沙研究

采用野外定位观测方法研究了31龄人工油松林和荒坡灌草小流域的产流产沙过程。结果表明人工油松林小流域年均径流总量为2495.0 m^3/km^2,年际变化幅度较小;荒坡灌草小流域的年均径流总量为5164.0 m^3/km^2,年际变化幅度较大,两个小流域的水文特征值差异较大,表明人工油松林系统对水文特征值的影响大。人工油松林小流域的泥沙趋势稳定,洪水含沙浓度极低,侵蚀模数仅为0.5 t(km^2·a),荒坡灌草小流域的泥沙过程与洪水过程基本相似。3 a平均侵蚀模数为1053.9 t/(km^2·a)。小流域的洪水流量和输沙量之间为线性函数。

北京北部山区天然油松林与人工油松林比较研究

基于α多样性和森林群落结构,对北京北部山区的天然油松林与人工油松林进行了对比分析,北京北部山区的人工油松林与天然油松林的物种组成及重要值相似性较高;天然油松林的α多样性与群落结构总体优于人工油松林;油松适合作为造林树种栽种于北京北部山区,但要注意控制种植密度和阔叶树种搭配。

石质山区人工油松林对坡面产流入渗的影响实验研究

以位于白洋淀上游易县崇陵小流域的两个坡面径流小区取得的动态监测数据为依据，对地质地貌条件相似仅有植被覆盖类型不同的两个坡面的降雨、径流的差异进行了对比分析。结果表明：油松人工林小区的出流时间和壤中流量均明显大于荒坡灌草小区，松林小区土层蓄水量明显大于灌草小区，说明油松人工林改变了坡面土壤的性质，起到了涵养水源作用。但短历时大强度降雨没有起到消减洪峰的作用，甚至会增大洪水发生的概率。该研究对白洋淀和城市水源地生态保护以及水土保持生态环境建设具有重要意义。