黄土高原区典型植被枯落物蓄积量空间变化特征

为探讨区域尺度上枯落物蓄积量的空间分布特征及其影响因素,在黄土丘陵区按照年降水量梯度,从南到北依次选择7个调查样点,对典型乔木群落、灌木群落和草本群落枯落物蓄积量进行了系统调查。结果表明：3种植被群落枯落物蓄积量差异显著（P〈0.05）,且乔木群落（440.5-840.1 g/m^2）〉灌木群落（105.9-217.9 g/m^2）〉草本群落（12.2-67.6 g/m^2）;在坡面尺度上,枯落物蓄积量受地形条件影响显著,乔木群落、灌木群落和草本群落阴坡的枯落物比阳坡分别多14.9%,39.3%和27.5%,且坡下大于坡中、大于坡顶;在区域尺度上,从南到北,枯落物蓄积量表现出减小趋势,乔木、灌木和草本群落分别从808.6、145.1、67.6 g/m^2减少到478.7、118.6、12.2 g/m^2,枯落物蓄积量随年均降水量的增加而增大,且与温度、郁闭度、密度、地上生物量和海拔间存在显著相关关系,拟合的枯落物蓄积量方程效率系数〉0.61,能够较好地模拟黄土丘陵区典型植被枯落物蓄积量。

黄土高原不同立地条件下枯落物蓄积量及持水特征

枯落物具有重要的水源涵养和拦蓄径流的功能,研究不同立地条件对枯落物蓄积量及水文功能的影响对于评价黄土高原生态恢复过程中枯落物的水土保持功能具有重要的意义。选择黄土高原典型植被带为调查样点,以不同立地条件下草本群落枯落物为研究对象,对枯落物的蓄积量及水文特征进行了相关研究。结果表明:(1)不同植被带枯落物蓄积量表现为森林带(154.25~392.95 g/m^(2))>森林草原带(151.27~287.58 g/m^(2))>草原带(109.24~174.81 g/m^(2)),枯落物蓄积量总体表现为阴坡>阳坡,沟坡>梁坡;(2)不同立地条件下枯落物自然含水率、最大持水量、最大吸湿比均具有一定的差异性。森林带、森林草原带、草原带枯落物自然含水率的变化趋势分别为28%~54.5%,26.8%~41%和20.7%~31.3%,最大持水量分别为自身的3.26~3.64,2.94~3.2,1.63~1.92倍,最大吸湿比分别为3.26~3.64,2.94~3.21,2.63~2.92。(3)不同立地条件下枯落物持水量和浸水时间存在显著对数函数关系(R2>0.91),吸水速率和浸泡时间存在幂函数关系(R2>0.99);(4)枯落物有效拦蓄量表现为森林带(219.86~787.09 g/m^(2))>森林草原带(188.15~437.7 g/m^(2))>草原带(99.89~181.22 g/m^(2)),表明森林带对径流拦蓄的贡献率最大,其次为森林草原带和草原带。立地条件对枯落物蓄积量和持水性能影响显著,研究结果可为科学评价黄土高原生态恢复过程中枯落物水土保持效益提供一定的理论依据。

黄土丘陵区沟坡典型植物群落枯落物蓄积量及其持水性能

为探讨黄土丘陵区植被恢复后沟坡植物群落枯落物蓄积状况及其水文功能,以纸坊沟小流域沟坡7个典型植物群落为调查对象,采用野外调查、全收获法和室内浸泡的方法,对其枯落物蓄积量、盖度、持水性能进行系统研究。结果表明:枯落物盖度表现为草本群落均值(43. 1%)>灌木群落(39. 8%),且赖草群落显著大于其他植物群落(P <0. 05);枯落物蓄积量表现为灌木群落(486. 94 g/m^2)显著大于草本群落(230. 87 g/m^2)(P <0. 05);枯落物有效拦蓄量灌木群落均值(567. 40 g/m^2)显著大于草本群落(323. 90 g/m^2),柠条群落最大(685. 26 g/m^2),白羊草群落最小(149. 11 g/m^2)。通过对植物群落枯落物持水量与浸泡时间进行分析拟合,得到该时段二者之间的函数关系式U=alnt+b.

川中丘陵区典型林分枯落物层蓄积量及持水特性

为定量评价森林枯落物蓄积量和持水特征,结合野外分层采样法和室内浸泡法对川中丘陵区的5种典型林分类型45组枯落物样品分别进行持水试验。结果表明:柏木林的枯落物蓄积量最大为10.07t/hm2,分别为马尾松林、针阔混交林、慈竹林和川杨林的1.13,1.14,1.37,3.00倍,其中各分解层含量表现为半分解层>已分解层>未分解层。半分解和已分解层吸持水能力相当,均小于未分解层,未分解层中慈竹林的持水率和吸水速率最大,浸水15min的值分别为8.58g/g和92.37g/(g·h)。持水率和吸水速率随浸水时间均呈幂函数变化,2h后吸持水幅度减缓并趋于稳定。枯落物持水深和拦蓄深从大到小依次为柏木林、马尾松林、慈竹林、针阔混交林和川杨林,其中柏木林枯落物层的最大持水深和有效拦蓄深分别为3.61mm和2.23mm,5min持水深约占最大持水的50%。故针叶林枯落物层的生态水文功能较显著,应加强管理和保护。

小兴安岭不同森林类型枯落物储量及其持水特性比较

[目的]对小兴安岭主要森林类型林下枯落物蓄积量进行调查分析和持水特性研究,为该区森林生态服务功能评价提供重要依据和理论基础。[方法]选择6种典型森林类型设置样地测定枯落物现储量,并采用浸水法对枯落物持水特性进行测定,计算其最大拦蓄量和有效拦蓄量。[结果]主要森林类型枯落物蓄积量介于13.53-29.48t/hm^2,大多是半分解层蓄积量高于未分解层。不同森林类型最大持水率与最大持水量表现不一致,其中最大持水率为243.19%-524.0%,最大持水量为56.81-106.90t/hm^2。不同森林类型的最大拦蓄量与有效拦蓄量的表现也略有差异,最大拦蓄量为33.43-64.42t/hm^2,有效拦蓄量为24.91-48.38t/hm^2。枯落物层的持水率与浸泡时间呈显著对数关系,而吸水速率与浸泡时间呈显著幂函数关系。[结论]受树种特性、枯落物储量、分解速率及林龄的影响,该区不同森林类型林下枯落物储量及其持水特性差异显著。

岷江上游主要森林群落枯落物量及其持水特性

在四川卧龙森林生态定位研究站，通过野外收集与室内浸泡法，研究岷江冷杉林、川滇高山栎林及灌竹林3种典型亚高山森林群落类型的枯落物量及其持水特性的动态变化，目的在于为岷江地区天然林保护与林分经营管理提供理论依据。结果表明：1）一年中，3种森林群落类型枯落物蓄积量在不同生长时期差异明显，变化范围为10.00-25.20t／hm^2，在生长初期（5月份）和生长盛期（7月份），其顺序为岷江冷杉林〉川滇高山栎林〉灌竹林，在生长末期（9月份），其顺序为川滇高山栎林〉岷江冷杉林〉灌竹林。2）3种森林群落类型不同时期枯落物最大持水量均表现出分解层〉半分解层〉未分解层；3种森林群落类型枯落物最大饱和持水能力均较强，表现为岷江冷杉林〉川滇高山栎林〉灌竹林。3）3种森林群落类型枯落物持水量、吸水速率与浸水时间之间分别呈对数和幂函数关系，浸水前期的枯落物吸水速度变化最快，在0-5min达最大值，随时间推移逐渐降低，24h后吸水基本停止。

黄土丘陵区不同植被类型枯落物持水效能研究

选择陕北绥德县王茂沟流域5种不同退耕还林植物枯落物进行浸水试验,对其枯落物蓄积量、持水量与吸水速率进行了分析。结果表明：（1）5种植被类型枯落物贮量大小排序为苹果林〉油松林〉白羊草草地〉杏树林〉榆树林;枯落物层厚度与枯落物贮量存在对数关系：y=4.55ln（x）-8.74（R2=0.8）;枯落物层贮量与枯落物水储量存在指数关系y=0.69e0.22x（R2=0.7）;（2）枯落物层的最大持水量变化范围为1.57~5.79mm,有效拦蓄量变化范围为0.89~3.02mm,枯落物有效拦量表现为苹果林〉油松林〉白羊草草地〉榆树林〉杏树林;（3）不同植被枯落物吸水速率随时间的变化过程较为相似,在2h内吸水速率呈直线下降,24h各植被枯落物吸水速率基本为0,达到最大持水量。对不同植被类型枯落物持水效能的研究,可以为解决黄土高原生态水资源短缺及水土流失治理提供理论基础及科技支撑。

黄土丘陵区典型植被枯落物持水性能空间变化特征

为探讨黄土高原退耕还林还草后植被枯落物层的水土保持和水源涵养功能,在黄土丘陵区以多年平均降雨量梯度为样线,从南到北依次选择了7个调查点,研究了黄土丘陵区典型乔木、灌木和草本群落枯落物蓄积量、持水量、吸水速率和有效拦蓄量变化情况.结果表明：（1）各植物群落枯落物蓄积量从南到北逐渐减少,且乔木（440.54～840.07 g/m2）＞灌木（105.94～217.88 g/m2）＞草本（12.23～67.64 g/m2）;（2）从南到北,乔木、灌木和草本枯落物最大持水量分别从3 151.09 g/m2,557.13 g/m2和152.62 g/m2减小到1 710.88 g/m2,290.34 g/m2和44.31 g/m2;而乔木、草本和灌木的最大吸湿比分别为4.57,4.49和3.75,受植被物种的影响枯落物最大吸湿比无显著的空间变化特征;（3）不同植被枯落物吸水速率随时间的变化过程比较相似,在0～0.25 h内吸水速率最大,0.25～0.5 h迅速降低,6h后变化较小,乔木和灌木枯落物持水量6h后基本达到最大持水量,草本群落12 h后达到最大值,24 h时各群落枯落物吸水速率基本为0,持水量达到饱和,枯落物持水量和持水速率受植被类型影响显著,但空间变化规律不明显;（4）枯落物有效拦蓄量表现为乔木（15.79 t/hm2）＞灌木（2.86 t/hm2）＞草本（0.72 t/hm2）,且从南到北呈减小趋势.

内蒙古典型草原枯落物的生态水文效应

枯落物是影响干旱和半干旱地区草原生态系统水文过程中重要的因素。本研究利用野外监测和室内试验结合的方法探究内蒙古典型草原枯落物的生态水文效应。结果表明:大针茅(Stipagrandis)群落的枯落物蓄积量显著高于羊草(Leymus chinensis)群落和克氏针茅(S.krylovii)群落的。糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)的枯落物最大持水量最高,羊草的最低,均与大针茅的和克氏针茅的有显著差异;羊草群落的枯落物最大持水量显著低于克氏针茅群落的和大针茅群落的。3种群落保留枯落物的土壤水分含量高于去除枯落物的,在春季和夏季尤为明显,但在秋季具有趋同化的特征。降雨时,枯落物会降低小雨对2.5cm处土壤水分的补充,但对中雨和大雨无显著影响。降雨后,枯落物可使土壤保持较高水分。综合枯落物的截留作用与保水效应,枯落物可以间接增加降雨的有效性。

黄土高原典型植被枯落物坡面分布及持水特征

选取黄土高原丘陵沟壑区刺槐、柠条、铁杆蒿、白羊草4种典型植被样地,系统研究枯落物蓄积量、持水量和拦蓄量变化情况。结果表明:(1)枯落物地表蓄积量(0.14~0.83kg/m^2)和土壤中混入量(0.18~0.66kg/m^2)均表现为林地>灌木林地>草地,而土壤中枯落物所占比重(44.1%~73.5%)则表现为草地>灌木林地>林地;林地(刺槐和柠条)地表枯落物和土壤中枯落物沿坡长均表现为增加—减少交替的周期性变化,草地(白羊草和铁杆蒿)则随坡长的增大而增加。(2)枯落物持水量可表示为浸泡时间的对数函数(R2≥0.89,p<0.01);白羊草样地地表枯落物持水量最高,刺槐林地土壤中枯落物持水量最高;土壤中枯落物最大持水量均不同程度地高于地表枯落物(1.9~2.5倍)。(3)土壤中枯落物有效拦蓄量校正系数为0.34~0.48,普遍小于地表枯落物;地表和土壤中枯落物有效拦蓄量分别为2.4~12.5t/hm^2和1.6~5.8t/hm^2,其中林地土壤中枯落物有效拦蓄量低于地表枯落物,而草地则高于地表枯落物。总体而言,刺槐样地枯落物总有效拦蓄量最大(16.4t/hm^2),是其他样地的1.5~4.1倍。研究结果为评价黄土高原典型植被枯落物持水特征、深入理解植被恢复水文效应提供重要依据。

京西水源保护林枯落物持水特性研究

森林枯落物在水源涵养、水土保持和拦蓄径流等方面具有重要作用,研究枯落物的持水特性对评价不同林分的水文效应具有重要意义。采用样地调查法和室内浸泡法,对涿鹿林场4种不同类型林分枯落物持水特性进行研究。结果表明:(1)枯落物蓄积量排序为油松林>华北落叶松林>山杨林>白桦林,半分解层大于未分解层。(2)枯落物持水量随时间增加而增加,但速率趋于渐缓;枯落物吸水速率随时间增加而减小,呈指数关系;枯落物最大持水量排序为华北落叶松>油松>山杨>白桦,有效拦蓄量排序为华北落叶松>油松>山杨>白桦,有效拦蓄率排序为华北落叶松>白桦>油松>山杨。华北落叶松林枯落物水文效应最好,其次是油松林。

诱导改造对大兴安岭低质低效林枯落物水文效能的影响

2009年春季设置试验样地,分别进行带宽为6、10、14、18 m的带状改造。同时在改造带分别栽植3年生兴安落叶松(Larix gmelinii)、西伯利亚红松(Pinus sylvestris)、兴安樟子松(Pinus koraiensis)。2010—2018年实地测量,选取枯落物层蓄积量和有效拦蓄量水文指标,分析经诱导改造后枯落物分解速率和持水性能的变化,基于前人已验证的指数模型,判断诱导改造模式对森林中枯落物水文性能的影响。结果表明:枯落物蓄积量和有效拦蓄量均随时间呈指数函数变化,改造带宽对3种典型林分的枯落物分解速率未产生显著影响,带宽改造9 a后,枯落物的水文效能基本恢复到改造前状态。种植苗木的不同对枯落物分解模型造成一定的差异。未分解层蓄积量中,种植西伯利亚红松的样地A参数显著高于其他两个样地,种植兴安落叶松的样地B参数显著高于其他两个样地,种植兴安落叶松和种植樟子松的样地C参数差异性显著。半分解层蓄积量中,种植兴安落叶松的样地A参数显著高于其他两个样地,种植兴安落叶松和种植樟子松的样地B参数差异性显著。未分解层有效拦蓄量中,种植兴安落叶松的样地A、B、C参数均显著高于其他两个样地,且种植樟子松的样地B参数高于种植西伯利亚红松的样地。半分解层有效拦蓄量中,种植西伯利亚红松的样地A参数显著低于其他两个样地,B、C参数3种种植方式的差异性不显著(P<0.05)。带宽改造9 a后,枯落物的水文效能基本恢复到改造前状态,改造苗木的不同影响了原始林分中枯落物的分解过程,从而对枯落物的水文性能产生影响。

地被物调控对川西亚高山次生林枯落物持水性能的影响

为弄清地被物调控对次生林地水源涵养能力的影响,对阿坝州米亚罗林区3个退化程度(轻度、中度、重度)的岷江冷杉次生林分别进行了7个地被物调控处理,其中移出3个梯度(10%-C1、30%-C2、50%-C3)、输入3个梯度(10%-R1、30%-R2、50%-R3)、对照-CK,监测其枯落物持水性能的变化,结果显示:次生林的枯落物蓄积量受林分密度和林分结构以及分解速率影响,表现为中度退化>重度退化>轻度退化,枯落物最大持水量与蓄积量呈正相关,也表现为中度退化>重度退化>轻度退化,且中度退化次生林枯落物最大持水量比重度退化次生林高出50.45%,比轻度退化次生林高出57.42%。地被物调控后不同次生林蓄积量、最大持水量和有效拦蓄量均是R2处理(移入30%)最高,其中轻度退化次生林R2的最大持水量比CK(对照)高出35.48%;中度退化次生林R2的最大持水量比CK高出312.24%;重度退化次生林R2的最大持水量比CK高出47.93%。不同次生林最大持水率与最大持水量、蓄积量没有相关性,其中中度退化次生林R3的最大持水率(移入30%)最高,比CK高71.66%。从监测数据来看,R2处理能较快地对提升枯落物持水性能作出响应,且在中度退化次生林的效果最好。

放牧对小针茅荒漠草原枯落物及植被生产力的影响

在内蒙古苏尼特右旗荒漠草原试验示范基地,设置不同放牧强度和围栏对照5个处理,于2014年的5~10月生长季测定不同放牧强度下小针茅草地枯落物的蓄积量、蓄积动态、地上生物量和地下生物量月动态,并探讨了小针茅荒漠草原枯落物蓄积量及地上、地下生物量对放牧强度的响应。研究结果表明:1)围封条件下小针茅群落枯落物蓄积量最大,平均值为29.22g/m^2;随着放牧强度的增加枯落物蓄积量减少;极重度放牧条件下小针茅群落枯落物蓄积量比围封对照区减少了57.77%。2)5-10月生长季,小针茅群落枯落物蓄积量在不同放牧强度下均随时间呈"V"型的变化规律。3)小针茅群落地上和地下生物量均随着放牧强度的增加而减少,地下根系主要分布在0~10cm深度土层中,占0-30cm地下生物量的57.23%~66.83%,该比例随着放牧强度的增加而减少。

黄土丘陵区典型植被枯落物坡面分布及混入土壤对土壤性状的影响

黄土丘陵区植被的恢复可能影响枯落物分布特征,进而对土壤性状产生影响。论文选取刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林、柠条(Caragana intermedia)人工林、铁杆蒿(Artemisia gmelini)群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)群落4种典型植被样地,研究其枯落物坡面(坡长40～80 m)分布特征及自然条件混入土壤中对土壤理化性状的影响。结果表明:1)4种典型植被样地地表枯落物蓄积量(143.89～833.04 g/m2)、盖度(0.36～0.63)和厚度(0.77～2.03 cm)均表现为刺槐人工林>柠条人工林>铁杆蒿群落>白羊草群落;土壤中枯落物混入量(178.80～657.21g/m2)和混入深度(1.33～2.29 cm)均表现为刺槐人工林>铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落;土壤中枯落物混入量占枯落物总蓄积量的比例(45.91%～74.02%)表现为铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落>刺槐人工林。2)4种典型植被样地地表枯落物蓄积量和土壤中枯落物混入量均为坡下高于坡上,受径流冲刷和泥沙分离—输移—沉积过程的影响,枯落物地表蓄积量和土壤混入量在坡中波动较大;随枯落物地表盖度的增加,地表枯落物蓄积量呈指数函数增加(P<0.01),且随地表枯落物蓄积量的增加,土壤中枯落物混入量呈对数函数增加(P<0.01)。3)土壤容重、粘结力和水稳性团聚体几何平均直径(WAS-GMD)随土壤中枯落物混入量的增大而线性降低(P<0.01),土壤有机碳和全氮含量在铁杆蒿群落和白羊草群落中均随土壤中枯落物混入量的增大而线性增加(P<0.05)。该研究将为评价黄土高原退耕还林还(草)工程生态成效、修正土壤侵蚀预报模型提供重要依据。