陕北黄土区陡坡柠条林地雨水转化及土壤水分承载力

为了给陕北黄土区陡坡灌木林地的可持续健康发展提供科学依据,连续3 a对陡坡柠条林地的降雨、冠层截留、地表径流、降水入渗深度和土壤水分进行了定位观测。结果表明:陡坡柠条林地林冠截留总量平均占总降雨量的11.73%;地表径流量占降雨量的16.275%;自然降雨入渗深度为120 cm;陡坡柠条林地降雨量(P)与根层土壤水分补给量(SWS)、根层平均土壤水分补给量(Y补)与密度(D)、土壤水分消耗量与密度均呈线性关系。陡坡地土壤水分可承载的柠条密度为2 852穴/hm2。因此建议陡坡柠条林地建设中适当控制密度,合理利用雨水资源,确保陡坡柠条林地的持续健康发展。

半干旱区人工林草地土壤旱化与土壤水分植被承载力

近年来在黄土高原地区多年生林草地 ,出现了以土壤旱化为主要特征的土壤退化现象。退化土壤反过来影响植物的生长和发育 ,最终将导致植物群落衰败和生态系统的退化 ,从而影响到林草植被的长期稳定 ,经济效益和生态效益的持续稳定发挥 ,这已成为当前林草植被建设的重大问题之一。分析了土壤旱化现象与土壤干层的关系 ,探讨了土壤干层的划分标准。认为防止土壤旱化的主要措施就是控制林草地密度和生产力 ,而控制林草地密度和生产力的理论依据就是土地植被承载力。在黄土高原大部分地区植物吸收和利用的土壤水分主要依靠当地的天然降水 ,土壤水分是限制植物生长的决定因子 ,该类地区土地植被承载力实质上为土壤水分的植被承载力。作者定义土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷。它是指在较长时期内 ,在现有的条件下 ,当植物根系可吸收和利用土层范围内土壤水分消耗量等于或小于土壤水分补给量时 ,所能维持特定植物群落健康生长的最大密度。探讨了土壤水分植被承载力的确定方法和影响因素 ,认为凡是影响林草地土壤水分的补给和消耗 ,植物群落生长发育和植物水分利用效率的因素 ,包括地理位置、地形、气候、植被类型及其发育阶段 ,抚育管理措施都影响土壤水分植被承载力数值。开展土壤水分植被承?

乌兰布和沙漠东北部土壤水分植被承载力

根据乌兰布和沙漠东北缘的自然环境特点和植物生理生态特征,基于水量平衡原理建立土壤水分动态模型,模拟计算该区植被在不同叶面积指数下的土壤水分动态变化和保证植物生存前提下的土壤水分亏缺值,评价该区土壤水分植被承载力。结果表明:自然条件下乌兰布和沙漠东北缘土壤蒸发占降水的比例在流动沙地和半固定沙地大于60%,固定沙地为44.8%;在叶面积指数低于1.7 m2.m-2时,土壤水分亏缺水平较低,叶面积指数继续升高时,土壤水分亏缺大幅度增加。从而确定该区土壤水分植被承载力为叶面积指数1.7 m2.m-2。

陕北黄土丘陵沟壑区人工草地的土壤水分植被承载力

土壤水分植被承载力是黄土高原生态环境建设和可持续发展的核心。该文根据陕北黄土区4种不同立地条件下苜蓿地(MedicagosativaL.)连续3a的降雨、径流、土壤水分动态和生物产量的小区定位观测结果,研究分析了自然降水与土壤水分补给、土壤水分补给与地上部生物量、地上部生物量与土壤水分消耗的关系;并采用FAO法和水量平衡法分别计算出了苜蓿地土壤水分的承载力。结果表明:苜蓿地土壤水分补给量与地上部生物量呈线性关系,地上部生物量与土壤水分消耗量呈二次函数关系。用FAO法估算可得陕北黄土区土壤水分可承载的苜蓿最大产量为3992.2～4173.7kg/hm2;而根据水量平衡原理计算可得陕北黄土区苜蓿地可承载的地上部生物量为2600～3500kg/hm2,比FAO法低16.07%～33.52%。坡向、坡位相同时,坡度增大,承载力降低;坡向、坡度相同时,下坡承载力大于上坡;坡度、坡位相同时,南坡承载力小于北坡。

土壤水分植被承载力数学模型的初步研究

本文通过对不同密度林地根层土壤水分补给和消耗量的分析,提出确定土壤水分植被承载力的概念模型。通过对不同密度人工林地根层土壤水分补给和消耗的定位监测资料分析,建立了土壤水分植被承载力的数学模型。通过实例分析可以看出,该方法是简便易行。

陕北黄土丘陵沟壑区杏林地土壤水分植被承载力

根据台地和26°坡地杏林地连续3年的降雨、冠层截留、地表径流、土壤水分和生物量的定位观测结果,研究分析陕北黄土区自然降水与土壤水分补给、土壤水分补给与生物量、土壤水分消耗与生物量的关系。提出台地土壤水分可承载的杏树生物量为3728kg·hm-2,坡地为2423kg·hm-2,台地杏林地适宜的果实产量为4714kg·hm-2,坡地杏林地适宜的产量为3064kg·hm-2。建议综合应用水保工程、修剪、保墒、花果控制、生长激素等措施,平衡利用雨水资源,实现杏产业的可持续发展。

晋西黄土残塬沟壑区刺槐人工林土壤水分植被承载力研究

为明确在干旱缺水地区,植被对深层土壤水分的过度消耗以及水资源的承载能力,在晋西黄土残塬沟壑区选取林分密度1 300株/hm^2的刺槐人工林为研究对象,以裸地为对照,利用Enviro-SMART土壤水分监测系统(FDR)和热扩散探针(TDP)技术对当地刺槐人工林地0—150 cm范围内各土层体积含水量与树干液流量进行长期连续定位观测,采用土壤有效水与单株刺槐耗水量的比值来衡量研究区刺槐人工林土壤水分植被承载力。结果表明:(1)月降水量和月土壤储水量是决定刺槐人工林土壤水分植被承载力的主要环境因子,且二者与土壤水分植被承载力之间均呈现显著的正比例关系(P<0.05)。(2)根据构建的刺槐人工林土壤水分植被承载力模型,计算出当地林龄为19年的刺槐人工林0—150 cm土层深度的土壤水分植被承载力为1 224株/hm^2,稍小于研究区实际林分密度(1 300株/hm^2),为保证当地刺槐人工林分耗水深度控制在0—150 cm土层范围内,同时也为促进当地林分生产力处于最优水平,建议在今后的营林造林过程中将刺槐人工林密度控制在当地土壤水分植被承载力范围之内,在减少林地深层水分消耗、调整林地土壤水资源平衡的同时,促进当地林业产业的合理发展。

土壤水分植被承载力初步研究

土壤水分植被承载力是干旱、半干旱和半湿润易旱地区土壤水分与植物生长关系调控、合理利用水土资源和林草植被的核心科学问题之一。定位研究密度与植物生长、土壤水分补给和消耗的关系是确定土壤水分植被承载力的实验基础。我们以黄土高原半干旱区16年生人工柠条林为例,进行了实验研究,实验密度包括8700、7100、5100、3200、1600丛/hm2。研究结果如下:土壤水分植被承载力为土壤水分承载植物的最大负荷,它是指在较长时期和特定条件下,土壤水分所能维持相应植物群落健康生长的最大密度;多年生柠条根系虽然可分布到500cm以下土层,但是大部分根量分布在0～150cm土层,根系随深度分布可用指数方程描述;降水最大入渗深度为170～270cm。柠条主要吸收利用0～270cm土层的土壤水分;一年内植物生长与土壤水分的关系可分为4个阶段;柠条密度与生产力或土壤水分补给量为线形关系,与土壤水分消耗量为二次抛物线关系,研究区柠条林地土壤水分承载力为8115丛/hm2,柠条林合理利用方向为保持水土和改善环境质量。

水资源紧缺地区土壤水分植被承载力论述

在详细论述土壤水资源概念发展和土壤水分植被承载力研究尺度的基础上,介绍土壤水分植被承载力量化模型,包括经典的承载力模型、种群增长通用模型、密度-土壤水分模型和基于物理过程的土壤水分植被承载力模型,述评土壤水分植被承载力研究现状,提出今后应在完善土壤水分植被承载力理论的同时,加强水资源紧缺地区土壤水分与植物生长的野外长期定位研究,从不同时空尺度确定不同植物群落的土壤水分承载力。

若尔盖沙化草地土壤理化性质与植被承载力关系

为了探究若尔盖草原不同程度沙化地土壤水分有效性并确定其土壤水分植被承载力(SWCCV),选取若尔盖草原极重度沙地、重度沙地、中度沙地和轻度沙地为研究对象,基于野外调查、室内实验和模型模拟等方法,分析了土壤物理性质、持水量、土壤水分有效性并确定SWCCV。结果表明:(1)在0~60 cm土层,极重度沙地土壤容重最大(1.43±0.12 g·cm^(-3)),轻度沙地最小(1.30±0.20 g·cm^(-3)),其中>20~40 cm土层表现为轻度沙地土壤容重与极重度沙地和重度沙地差异显著(P<0.05)。在>0~20 cm、>20~40 cm、>20~40 cm三个土层内,四种沙化草地土壤剖面团聚体整体表现在>0.25~0.5 mm粒级的百分点占比最高,平均分别达到66.72±15.97%、56.28±14.44%和44.67±12.57%,随深度增加表现为降低的变化趋势。极重度沙地和中度沙地>0~20 cm土壤非毛管孔隙度和毛管孔隙度最大(4.68%和46.13),而>20~40 cm、>40~60 cm土层,主要表现为轻度沙地土壤孔隙特性最好,而极重度沙地土壤孔隙特性相对较差。(2)轻度沙地稳定土壤含水量为16.45%估和17.53%测,中度沙地稳定土壤含水量为13.74%估和15.62%测,重度沙地稳定土壤含水量为13.14%估和15.56%测,极重度沙地稳定土壤含水量为9.1%估和13.34%测。(3)轻度沙地土壤水分植被承载力为4 765沙、3 200高、4 507金株·hm^(-2),植被覆盖度为52%。中度沙地为7 668沙、5 255高、6 873金株·hm^(-2),植被覆盖度为76%。重度沙地为6 933沙、4 618高、5 980金株·hm^(-2),植被覆盖度为70%。极重度沙地为5 755沙、3 850高、5 165金株·hm^(-2),植被覆盖度为61%。研究结果为揭示若尔盖沙化草地的植被恢复机理和技术参考提供重要依据。

基于Biome-BGC模型的若尔盖不同沙地类型土壤水分植被承载力对气候变化的响应

若尔盖地区是全球气候变化的敏感地区,同时也是我国黄河长江上游生态屏障的关键区域,然而目前针对全球气候变化背景下该地区的土壤水分植被承载力情况还不清楚。本文基于Biome-BGC模型,模拟了2007—2021年不同气候变化情景下若尔盖地区4种沙地类型(固定沙地、半固定沙地、流动沙地和露沙地)上典型植被沙棘的水分利用效率(WUE),再根据土壤水分植被承载力公式估算出不同沙地类型上沙棘的土壤水分植被承载力。结果表明:不同气候情景下,沙棘的WUE年均值均表现为露沙地>固定沙地>半固定沙地>流动沙地;与现行气候情景相比,未来气候变化情景下沙棘的WUE均有所下降,尤其在温度升高降水增加的情景下沙棘的WUE最低;不同气候情景下,沙棘的土壤水分植被承载力年均值均呈现固定沙地>半固定沙地>流动沙地>露沙地;与现行气候情景相比,未来气候变化情景下各类型沙地上的土壤水分植被承载力均有所下降;降水和气温对土壤水分植被承载力的影响存在耦合效应,其中降水对土壤水分植被承载力的影响大于气温。本研究揭示了若尔盖地区不同沙地类型上土壤水分植被承载力对气候变化的响应特征,对高寒沙地的生态治理与恢复具有一定的指导意义。

土壤水分植被承载力研究成果在实践中的应用

论文以黄土高原半干旱区柠条林为例,探讨了土壤水分植被承载力研究成果在生产中的应用。结果表明,土壤水分植被承载力不仅是确定森林植被恢复目标、调控植物水关系的理论基础,而且是确定森林植被合理经营方向和利用强度的理论基础。如果人工林密度大于土壤水分承载力,需要对人工林进行疏伐;如果人工林密度小于土壤水分承载力,需要增加密度或改换植被类型。当人工林密度等于土壤水分承载力时,人工林可持续利用土壤水资源。土壤水分承载力时的柠条林可以作为薪炭林和放牧林经营。单位面积结实量与密度关系可用正态分布曲线描述。承载力时的柠条林不仅能有效地保持水土,而且能生产较多的种子,又是良好的蜜源植物,宜作为水土保持林经营。该研究结果可为人工植被恢复和可持续经营提供科技支撑。

巴丹吉林沙漠南缘的植物固沙问题

在野外考察的基础上,选择13个典型样地,研究了巴丹吉林沙漠南缘植被组成、群落特征和植被格局。结果表明:调查的样地中有荒漠植物31种,其中灌木12种,多年生草本11种,一二年生草本8种。种群密度3 000—14 000株·hm^(-2),优势种在群落中地位显著,群落稳定性较差;植被斑块面积小、最大斑块指数低。沙漠南缘年降水量虽然仅100 mm左右,但有霸王(Zygophyllum xanthoxylon)、红砂(Reaumuria soongarica)和沙蒿(Artemisia desertorum)等灌木和半灌木天然植物群落分布,有白刺(Nitraria tangutorum)和膜果麻黄(Ephedra przewalskii)灌丛沙堆,沙丘上生长着沙拐枣(Calligonum mongolicum)、沙鞭(Psammochloa villosa)等种群生存,且在沙漠延伸带流动沙丘上已成功建立了梭梭(Haloxylon ammodendron)人工固沙植被,表明在巴丹吉林沙漠南缘建立以乡土植物为主的固沙植被是可行的。在未来研究中,应在山水林田湖草沙生命共同体理念下加强从区域尺度上解析水、植被和沙的关系,系统了解生态系统的原真性、完整性和连通性及生态系统稳定性维持等问题,优化生态景观格局,确定生态保护目标和建设规模,同时要加强对乡土植物适应干旱风沙机制和扩繁保育技术研究,以便为区域生态建设和生态保护提供科技支撑。

全球变化背景下碳汇林研究进展

回顾了碳汇林产生的背景和内涵。碳汇林生产力和碳密度等方面。结果表明:目前碳汇林研究取得了一些进展,但是目前研究结果还不能满足经济社会快速发展和人民生活水平提高对碳汇林发展的需要,急需加强碳汇林研究,确定不同立地条件和不同类型碳汇林的生产力和承载力,不同碳汇林类型及其各龄组的碳密度和碳汇能力。以便提高人们对碳汇林认识水平,提高碳汇林质量、碳汇林合理布局和扩大碳汇林面积,以满足经济社会快速发展和人民对美好生活的向往对改善大气环境质量的更高要求,最终实现建设美丽中国的目标。