江西大岗山3种林型土壤水分物理性质研究

对江西大岗山林区常绿阔叶林、杉木人工林和毛竹林土壤的容重、孔隙度、持水量和贮水量等物理性质进行了研究。结果表明：（1）常绿阔叶林、毛竹林和杉木人工林的土壤容重均随深度的增加而增加。在0～80cm的土层中，杉木人工林、常绿阔叶林和毛竹林的土壤容重分别为1．29g／cm^3，1．24g／cm^3和1．20g／cm^3。（2）随土层深度的增加，3种林型土壤的总孔隙度、毛管孔隙度、饱和持水量和毛管持水量均逐渐降低。（3）在0～80cm的土层中，常绿阔叶林的土壤总孔隙度和非毛管孔隙度最大，毛竹林次之；而常绿阔叶林土壤的毛管孔隙度最小，毛竹林最大。（4）在0～80cm的土层中，3种林型土壤的饱和持水量、毛管持水量和非毛管持水量均为毛竹林〉常绿阔叶林〉杉木人工林。在0～80cm的土层中，3种林型土壤的现有贮水量和饱和贮水量均为常绿阔叶林〉杉木人工林〉毛竹林。（5）毛竹林在0～40cm土层中，土壤物理性质明显优于另外两种林分。

大岗山毛竹扩张对常绿阔叶林生态系统碳储特征的影响

采用时空替代法对江西大岗山毛竹(Phyllostachys edulis)扩张对常绿阔叶林生态系统碳储特征的影响进行了研究。结果表明:毛竹扩张导致常绿阔叶林逐渐演变成毛竹林,森林生态系统总的碳储量由267.94 t/hm2减少到226.75 t/hm2,减少了15.37%,其中植被碳储量由93.26 t/hm2减少到82.06 t/hm2,减少了12.01%;土壤碳储量由173.93 t/hm2减少到143.84 t/hm2,减少了17.30%;同时生态系统碳储格局发生明显变化,地上/地下碳储量比由1∶2.69变为1∶4.0。然而,森林生态系统的植被年固碳量却有所增加,由常绿阔叶林的4.15 t/(hm2.a)增加到毛竹林的4.76 t/(hm2.a),提高了14.18%,反映了森林演变过程中生态系统碳储特征的复杂性。

江西大岗山不同密度杉木林枯落物持水与土壤贮水能力研究

对江西大岗山地区不同密度杉木林枯落物层和土壤层水文功能进行研究,结果表明:(1)枯落物总厚度、蓄积量以及土壤总孔隙度、饱和蓄水量大小均表现为N3500>N4700>N2700>N1700>N900,土壤容重大小顺序与之相反。(2)N3500林分枯落物最大持水量最大,为12.60t/hm2;N1700林分枯落物最大持水率最高,为254.98%。N2700林分最大持水量、持水率均最小,分别为9.69t/hm2,229.07%。各林分枯落物层有效拦蓄量在5.18～6.35t/hm2之间,大小排序为N3500>N4700>N1700>N900>N2700。(3)不同密度杉木林未分解层和半分解层持水率同浸泡时间呈显著对数关系(Q=aln t+b),吸水速率与浸泡时间呈显著幂函数关系(V=ktn)。(4)N3500林分毛管孔隙度、毛管蓄水量均最大,分别为40.04%,3 153.16t/hm2,N900林分最小,分别为38.56%,3 059.76t/hm2;土壤非毛管孔隙度为N4700>N3500>N2700>N900>N1700,变化范围为9.42%～11.33%,有效蓄水量表现为N3500>N4700>N2700>N900>N1700,大小在721.93～894.70t/hm2之间。(5)不同密度杉木林土壤稳渗速率在1.34～3.52mm/min之间。综上,林分密度在3 500株/hm2左右表现出很好的水源涵养能力,建议在今后的森林经营中选择合理的造林密度,以便更好地发挥森林水源涵养功能。

赣中亚热带森林转换对土壤氮素矿化及有效性的影响

采用原位培养法和时空替代法,对江西中部亚热带常绿阔叶林、天然马尾松林、人工杉木林、人工马褂木林的土壤氮素矿化速率及其有效性进行了比较研究,以探讨森林转换对土壤氮素矿化作用的影响。结果表明:转换前后各森林土壤无机氮库(NH+4-N、NO-3-N)及氮素矿化速率(氨化速率、硝化速率)均呈现明显的季节动态,NH+4-N库冬春较大,NO-3-N库夏秋较大,氨化速率与硝化速率均以夏秋强烈。森林转换改变了土壤氮素矿化格局,常绿阔叶林转变成马尾松林、杉木林、马褂木林后,土壤年均氨化速率分别降低了110.67%、100.76%、96.20%,而硝化速率提高了54.92%、24.19%、24.46%;马尾松林年均总净矿化速率与常绿阔叶林相近,杉木林、马褂木林分别降低了24.68%、26.01%。另外,除常绿阔叶林外,马尾松林、杉木林、马褂木林的土壤氮素矿化量都小于植被吸收量。这些研究结果说明亚热带地区常绿阔叶林转换成其它次生林会增加氮素流失的危险性,氮素缺乏会成为这些森林生长的限制因子。

大岗山毛竹林与常绿阔叶林碳储量及分配格局

基于固定样地,对江西大岗山毛竹林与常绿阔叶林生态系统碳储量及分配格局进行了研究。结果表明：毛竹各器官碳含量介于42.22%~47.53%,其大小顺序依次为秆（47.53%）〉枝（46.49%）〉鞭（46.10%）〉根（45.30%）〉叶（42.22%）。丝栗栲不同器官碳含量介于43.09%~45.53%,其干、叶、枝、根的碳含量依次为45.53%、44.96%、43.63%和43.09%,其它植物各器官介于40.21%~49.54%之间。毛竹林与常绿阔叶林土壤从表层0至100 cm碳含量分别为3.62%~0.43%和4.15%~0.58%;从上到下依次降低,表层（0~20 cm）土壤碳素含量最高。两种森林生态系统碳储总量分别为226.75 tC.hm-2和267.94 tC.hm-2,前者低于后者,但其碳储量空间分布格局基本一致,土壤层占主要部分,分别为143.80 tC.hm-2和173.93 tC.hm-2,分别占63.42%和64.23%,其次为乔木层,分别占26.36%和33.12%,林下植被层和凋落物层所占比例最小,不足2%。毛竹林和常绿阔叶林植被年固定碳量分别为4.76 tC.hm-2.a-1和4.15 tC.hm-2.a-1,分别相当于17.45 tCO2.hm-2.a-1和15.22 tCO2.hm-2.a-1,毛竹林年固碳量高于常绿阔叶林。

江西大岗山毛竹林碳贮量及其分配特征

采用收获法研究了江西大岗山毛竹林生态系统的碳贮量及其分布特征。结果表明:毛竹各器官碳密度波动在0.4630～0.4917g/g,其大小顺序为竹枝>竹秆>蔸根>竹蔸>竹叶。随着毛竹年龄的增长,碳密度无明显的变化规律。在毛竹林植被层中,碳密度依次为:竹枝>竹秆>竹鞭>蔸根>鞭根>竹蔸>竹叶>林下植被>枯落物。毛竹林生态系统土壤层碳密度以0～20cm层最高,且各层次之间碳密度差异极显著。毛竹林生态系统碳贮量为243.22t/hm2,其中土壤层碳贮量占84.03%,植被层占15.97%。毛竹林生态系统年固碳量为12.15t/(hm2.a)。其中植被层年固碳量为11.36t/(hm2.a),土壤层年固碳量为0.79t/(hm2.a)。

大岗山毛竹林中主要树种生态位及DCA排序分析

为探讨竹林中毛竹(Phyllostachys edulis)与木本植物间的生态位关系,主要采用Levins、MacArthur-Levins和Pearson等指数,对江西大岗山天然毛竹林中20个主要树种的生态位宽度、生态位重叠及种间相关性等生态特征进行了分析和DCA排序研究。结果表明:毛竹是竹林中最强的优势种,其生态位最宽(BA=0.711),且对其他树种生态位重叠度较大(Oij>0.30),而其他多数树种对毛竹生态位重叠度则较小(Oji<0.25),说明它对其他树种具有较明显竞争优势。同时,竹林内种间负关联种对数占67.89%,大多树种间存在较大的生态异质性与资源利用差异性,它们可长期共存,形成较为稳定的竹木混交林,尤其是毛竹与丝栗栲、山乌桕、杉木等树种更易形成竹阔(杉)混交林。

大岗山中亚热带常绿阔叶林物种多样性研究

对大岗山常绿阔叶林群落物种多样性进行了研究,结果表明,物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数在群落梯度上的分布趋势基本一致,较好地反映了不同植物群落类型在物种组成方面的差异。大岗山常绿阔叶林群落物种多样性的大小与立地条件、林分郁闭度及受干扰的状况有关。一般立地条件较好,林分郁闭度小或林分受强度干扰后正处于次生演替的恢复阶段,物种多样性较高。植物生长型与群落物种多样性指数的关系为:灌木层>乔木层>草本层,草本层与乔木层的物种多样性指数较小,灌木层种类丰富。随着海拔高度的增加,常绿阔叶林群落重要值先增后减,中海拔的丰富度最大,由此认为干扰严重低海拔重要值增加,而乔木层在低海拔丰富度最小,草本层丰富度较高。

江西大岗山常绿阔叶林群落特征研究

基于对25个样地,共计13.6 hm2面积调查资料的基础上,对江西大岗山常绿阔叶林群落的种类组成、外貌、水平结构、垂直结构和乔木层物种多样性进行分析。结果表明:群落内有维管植物273种,隶属于89科178属,其中单种属占总属数的76.4%;地理成分复杂,以热带、亚热带成分占优势;包括藤本在内的高位芽植物占总种数的86.29%。构成群落乔木层的22种主要树种都属聚集分布,群落层次结构比较复杂,分为乔木层、灌木层和草本层,乔木层可分为3个亚层。4种多样性指数在群落梯度上的分布趋势基本一致:常绿阔叶林>半常绿阔叶林>针阔混交林>毛竹林;物种多样性随海拔高度分布规律为中海拔最高,低海拔次之,高海拔最低;物种多样性指数在纬度梯度上符合从高纬度到低纬度升高的规律。

江西大岗山常绿阔叶林生态系统水量平衡的研究

采用水量平衡方法和集水区技术,利用2000年5月至2004年6月的观测资料,研究大岗山林区常绿阔叶林生态系统的水量平衡问题。结果表明:系统平均年输入降水1772.7mm,其中44%集中在4—6月,主要支出项为径流、蒸散及土壤蓄水,分别为854.3、852.5和65.9mm,占降水的48.2%、48.1%和3.7%;林冠对降水的分配具有明显的季节变化,2002年在降水量大、降水强度和降水频率高的雨季(4—9月),林冠截留率偏小(16.5%),而在干旱季(当年10月至次年3月),截留率相当大(22.2%);集水区平均年径流输出总量为854.3mm,径流系数为48.2%,其中地下径流为853.1mm,地表径流仅为1.2mm。

江西大岗山杉木人工林降雨截留特征及修正Gash模型的模拟

为研究杉木人工林降雨截留特征,选择江西大岗山国家森林生态系统定位研究站杉木人工林固定观测试验样地,对其大气降雨量、穿透雨量和树干茎流量进行定位观测,采用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明,研究期间观测到的林外降雨量、穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为1289.5,955.2,57.1,277.2mm,模拟的穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别为946.4,53.6,289.5mm,占降雨总量的73.4%,4.2%和22.4%,相对误差分别为1.0%,6.1%和4.4%。模拟结果和实测值具有很好的一致性,说明修正的Gash模型在江西大岗山杉木人工林降雨截留模拟应用中具有很好地适用性。

江西大岗山常绿阔叶林水文生态效应的研究

采用水量平衡方法和小集水区技术,利用2000年5月至2004年6月的观测资料,对大岗山林区常绿阔叶林生态系统的水文生态效应进行了研究。结果表明:(1)在林冠层水量平衡中,穿透水量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降水量的76.8%、5.4%和17.8%,单次降水过程中穿透水量、树干茎流和林冠截留量占降水的比例范围分别为0～80.1%、0～10.6%和9.4%～100%。(2)常绿阔叶林林地枯落物厚度约为3cm,现存量为17200kg/hm2,有效持水量为3.21mm,不同森林类型林地枯落物的最大持水量大小顺序为马尾松人工林>常绿阔叶林>杉木人工林>毛竹人工林。(3)常绿阔叶林具有良好涵蓄水源和保持水土的水文生态功能以及调蓄径流、抵御旱涝自然灾害的生态效应,其水文生态功能的综合调节能力达129.31mm。

大岗山林区水体、空气、噪声环境背景值研究

研究表明大岗山林区水体的微量元素环境背景值均不超过世界天然水的环境背景值，水理化性质及微量元素含量均达国内外规定的生活饮用水水质标准；ＳＯ２、ＮＯｘ、总悬浮颗粒物含量均达到《中国大气环境质量标准》一级标准；噪声也不超过国际国内标准，整个林区环境质量优良，生物与环境的生态关系协调并相互适应。

江西大岗山三种主要植被类型枯落物水文性能研究

对江西大岗山林区常绿阔叶林、毛竹林和杉木林枯落物的水文性能进行研究,结果表明:(1)常绿阔叶林、毛竹林和杉木人工林枯落物现存量分别为474.18,516.92和598.30 t/km2。(2)三者枯落物的持水量分别为吸水后10 h,20 h和20 h达到饱和稳定状态。(3)常绿阔叶林、毛竹林和杉木人工林枯落物的吸水速率均在0-6 h急剧减小。毛竹林枯落物的吸水速率随时间变化最为剧烈,而常绿阔叶林则较为平缓。(4)毛竹林枯落物对降水的有效拦蓄能力最强,水文生态效应显著。

大岗山森林生态系统优化管理模式研究

对大岗山森林生态站20年来所做的定位研究成果以及亚林中心1990～1999年的森林资源普查数据等相关资料进行了综合分析.结果表明,该区森林生态系统生物多样性在不断降低;林种、林龄、树种结构严重失调;活立木蓄积9年中从77.4 m3/hm2下降到63.4 m3/hm2,下降幅度为18.1%;森林的涵养水源、保持水土等生态效能下降;木材商品率不高,系统的综合潜力急待开发.依据该区社情、林情,提出了'三大效益兼顾,生态效益优先'的优化管理模式,进行合理的森林资源结构调整:扩大林业用地面积到9 197 hm2;减少用材林为25%,将生态公益林、经济林、薪炭林比例增加到35%、10%和5%;大力营造针、阔混交林等,并采取'仿自然经营技术体系'对森林生态系统进行管理.由效益分析法计算显示,优化后系统的生态、经济和社会综合效益为11.87亿元,比优化前的9.27亿元增加2.6亿元,提高了28.1%,系统的健康性和稳定性得到了极大的提高.

南方三种典型林分水源涵养价值个案分析——以江西大岗山毛竹林、常绿阔叶林及其混交林为例

以江西省大岗山森林生态定位站毛竹林向常绿阔叶林扩展过程中形成的3种典型林分水源涵养功能为研究对象,将支付意愿法和替代市场技术结合,对服务功能价值进行评价,比较毛竹林扩展对亚热带地区地带性植被涵养水源价值的影响。结果表明:3种典型林分的水源涵养价值都非常可观,最高的常绿阔叶林达到1513.14元/hm2,竹阔混交林次之1389.90元/hm2,毛竹林为1302.48元/hm2;由于植被演替是一个长期过程,研究也体现了水源涵养功能在演变中的复杂性。

毛竹扩张对常绿阔叶林土壤氮素矿化及有效性的影响

采用时空替代法和PVC顶盖原位培养法,分析了江西大岗山毛竹扩张形成的竹-阔混交林与邻近常绿阔叶林土壤中的无机氮含量、氮矿化速率和吸收速率等指标.结果表明:两种林分土壤总无机氮含量时空变化趋势相同;竹-阔混交林年均矿化速率低于常绿阔叶林,前者以氨化作用为主,后者氨化作用与硝化作用相当,但生长季硝化作用明显占优势.两林分全年都以吸收NH4+-N为主,但生长季常绿阔叶林对NO3--N的吸收明显占优势.说明毛竹向常绿阔叶林扩张会增强土壤氮素氨化作用、减弱硝化作用和总矿化作用,同时也会增加对NH4+-N的吸收,减少对NO3--N和总无机氮的吸收.

亚热带4种常绿阔叶林林分枯落物储量及持水功能研究

为分析我国亚热带地区毛竹林向常绿阔叶林扩张过程中形成的4种典型林分枯落物水文功能,以江西省大岗山森林生态定位站常绿阔叶林、2竹8阔混交林、8竹2阔混交林和毛竹纯林4种林分为研究对象,对其枯落物未分解层和半分解层的储量、最大持水量、最大持水率、吸水速率、有效拦蓄量等水文特性进行了研究。结果表明：1 4种林分枯落物储量为毛竹纯林〉8竹2阔混交林〉2竹8阔混交林〉常绿阔叶林,不同分解程度比较可知,半分解层储量高于未分解层;有效拦蓄率以2竹8阔混交林最高（0.78）,毛竹林次之（0.77）,最低的为常绿阔叶林（0.42）。2不同林分不同分解程度的枯落物持水能力表现基本一致,常绿阔叶林由于储量小,在未分解层和半分解层中均最小,仅为0.33 mm和0.44 mm。3 4种林分持水量与浸泡时间的关系为S=aln（t）＋b,在0~4 h内,枯落物持水量迅速增长,此后,增长速度变缓;其吸水速率与浸泡时间的关系为V=atn,在0~2 h内,枯落物吸水速率迅速下降,2 h后吸水速率平稳。综合分析枯落物储量、持水能力和有效拦蓄能力发现,4种林分枯落物水文作用很难明确排序;竹林在储量和持水能力方面均显著优于常绿阔叶林,在水源涵养能力方面,随着常绿落叶林逐步被毛竹林所取代,枯落物水文功能也随之增强。

山体地形与地质结构面对地下洞室地震响应的影响研究

以大岗山水电站大型地下洞室为例,分别构建了地下洞室体系简化模型和考虑山体地形与不利地质结构的复杂模型,利用显式有限差分方法分析了山体地形和大型地质结构面对洞室围岩地震响应的影响,研究地下洞室地震变形规律及响应特征。研究表明:山形地表的反射波主要表现为P波作用,地质结构面的反射、折射波主要表现为S波作用;山体地形对地下洞室上部迎波面的地震响应影响要大于下部,且上部围岩的位移与加速度响应均有一定程度的放大。地质结构面对于边墙部位洞周岩体的地震变形幅值有较大影响,对围岩加速度的放大效应也比较显著,但主要集中在距离结构面分布位置较近的有限范围内,并且地质结构面对不同频率成分的地震波的影响规律不同。