秦岭火地塘林区土壤剖面碳氮垂直分布规律的研究

采用野外采样、室内分析并结合相关的方法,探讨了火地塘林区土壤碳、氮的垂直分布规律。结果表明:供试土壤碳、氮含量随深度的增加而减少;A层的碳、氮含量比B、C层高,且差异显著,A层有机碳含量最高可达68.10 g.kg-1,而C层最低,只有2.61 g.kg-1;同一剖面随着深度的增加,A层碳、氮含量最高,而B、C层之间含量变化不大,差异性明显减小;土壤碳氮比均小于25∶1,随着海拔升高先增加后减少,在土壤剖面中的分布随海拔不同而有所差异。因气候特征、林分类型和土壤类型的不同,土壤碳氮、含量垂直分布差异较大。层间差异显著,显著性沿剖面减小。

秦岭火地塘林区油松群落乔木层的碳密度

为精确估计秦岭火地塘林区油松群落乔木层的碳储量,在外业调查的基础上,采用TOC-VTH-2000A型TOC分析仪测定了油松(Pinus tabulaeformis)、华山松(Pinus armandi)、锐齿栎(Quercus alienavar.acuteserrata)、华北落叶松(Larixprincipis)干、皮、枝、叶、根的含碳率,结合已建立的乔木不同器官生物量模型,计算了不同树种各器官的碳储量和乔木层的碳密度,分析了不同含碳率下各树种各器官碳储量的差异。结果表明:不同树种各器官含碳率明显不同;在相同生物量下,以实测含碳率、0.45和0.50作为植物的平均含碳率计算的油松的干、皮、枝、叶、根,锐齿栎的枝,华北落叶松的皮、枝、叶、根的碳储量有显著差异;油松群落乔木层碳密度为6.594 Mg.hm-2。

秦岭火地塘林区景观格局破碎度分析

秦岭火地塘林区原生森林景观曾因森林主伐遭到严重破环,经过20多年的恢复,到1988年该地区基本形成以次生天然林和人工林为主的森林景观格局。利用该地区1988年森林资源二类调查资料,对天然及人工干预形成的火地塘林区景观格局破碎化程度进行了分析。结果表明:天然林的破碎化程度比人工林低,并且主要林分破碎度明显低于其它林分,同样外界干扰下,树种的生长习性决定其破碎化程度。

基于马尔柯夫模型的火地塘林区景观格局变化研究

利用火地塘林区1958、1988年两期森林资源二类调查资料,获取该地区景观格局转化数据,应用马尔柯夫转移矩阵模拟该地区景观的动态变化过程。结果显示:火地塘土地利用格局变化和主要林分的土地利用格局变化与实际值均无明显差异(p>0.05),可以用该模型模拟火地塘景观未来的变化情况,但是对火地塘土地利用格局变化的模拟结果要明显好于对主要林分的土地利用格局变化的模拟。

秦岭火地塘林区油松和华山松林的空间分布格局及碳储量与碳密度研究

利用火地塘林区森林资源清查资料估算油松和华山松林的C储量和C密度,并用GIS软件Citystar 4.0对这两种森林类型的空间分布特性进行分析。结果表明,油松和华山松林的总C储量分别为0.0018 TgC和0.0510 TgC,且人工林的C储量和C密度均大于天然次生林。在森林空间分布上,油松林主要分布在海拔1800m以下,华山松在林区中部的整个海拔范围内均有分布,人工林主要分布在沿公路一侧的地段。

秦岭火地塘林区不同林分类型生态系统服务功能评价与分析

根据森林生态系统结构与功能特征,探讨森林资源二类调查资料与定位观测资料相结合的森林生态系统服务功能评价方法,并以秦岭火地塘林区为例,将有林地小班按优势树种划分为12个林分类型,并对各林分的供给功能、调节功能、文化功能和支持功能进行评价。研究结果表明:(1)1990年火地塘林区森林生态系统服务功能价值总量为877.28万元·a^(-1),单位面积价值量为469 1元·hm^(-2)·a^(-1),其中产品服务价值为613元·hm^(-2)·a^(-1),调节功能价值为103 8元·hm^(-2)·a^(-1),文化功能价值为52元·hm^(-2)·a^(-1),支持功能价值为298 8元·hm^(-2)·a^(-1),总的生态效益是经济效益的6.65倍。(2)不同林分类型之间以及生态系统的不同服务功能之间,功能与价值均存在较大差异,阔叶树种的服务功能要高于针叶树种,其中杨类总的生态系统服务功能价值最高(809 9元·hm^(-2)·a^(-1)),冷杉林总的生态系统服务功能价值最低(264 8元·hm^(-2)·a^(-1)),并且生态系统的支持功能明显高于其它服务功能。

火地塘林区华山松景观格局的人工神经网络模型研究

以火地塘林区森林资源二类调查资料为主要数据源,选取华山松林小班的面积、坡度、坡向、海拔、地形指数、灌丛盖度、草本盖度、土层厚度、小班蓄积和优势木年龄10个调查因子作为输入变量,以小班分维数作为输出变量,建立了火地塘林区华山松景观格局的BP神经网络模型,并应用该模型对部分华山松景观格局进行了预测。结果表明,该模型网络收敛效果理想,泛化能力强,为林区森林景观分析提供了一种新的研究方法。

人为干扰对秦岭火地塘林区景观格局的影响

以秦岭火地塘林区1958年、1988年和2004年森林资源二类调查资料为主要数据源,利用景观结构分析软件,分析比较该林区3个时期景观格局变化情况,探讨人为干扰对林区景观格局的影响。研究结果表明:火地塘林区高强度的外界干扰,增加了该地区的景观多样性和丰富度;干扰形成的次生森林景观比原生森林景观类型数增多,同时引起部分景观类型的消长变化;森林采伐后林区景观分维数降低,斑块形状变得规则,但随着植被的恢复,各景观类型的斑块形状逐渐复杂,景观的异质性增加。火地塘林区景观格局的变化充分反映了外界干扰对森林景观格局的影响,以及森林自主恢复的动态过程。

秦岭火地塘林区红桦林生物量和蓄积量变化研究

以秦岭火地塘林区红桦林为研究对象,设置20m×20m调查样地48块,获得地形和林分的相关数据。采用树木年轮学方法分析其生物量、蓄积量和生产力的动态变化,使用差异性分析研究不同海拔、坡度、坡向间红桦林生物量、蓄积量和生产力的变化,运用相关性分析和偏相关分析研究林龄和林分密度与红桦林生物量、蓄积量和生产力参数的关系,采用主成分分析和回归分析研究红桦林生物量和蓄积量的主要影响因子并得出回归模型。结果表明,红桦林生物量、蓄积量和生产力随海拔增大而减小,随坡度增大而增大,不同海拔、坡度间生物量和蓄积量差异性显著(p<0.05),生产力差异性不显著(p>0.05),不同坡向间,阳坡红桦林生物量、蓄积量和生产力均显著大于阴坡;相关性分析表明,红桦林生物量、蓄积量和生产力与林分年龄呈显著性正相关关系;偏相关分析表明生物量、蓄积量和生产力与林分密度呈显著性正相关关系;主成分分析表明,特征值>1的3个主成分对林分生物量和蓄积量的方差累积贡献率为79.95%;回归分析表明,海拔、坡度、坡向、林龄和林分密度是影响红桦林生物量和蓄积量的主要因子;估算红桦林生物量的模型为B=0.137fd+10.627sta-2.855sla+0.007g+0.002e-307.311,估算红桦林蓄积量的模型为V=0.125fd+12.308sta-10.174sla-0.320g+0.013e-369.848。

火地塘林区主要景观类型地形格局及其解释

运用典范对应分析(CCA)方法分析了地形对火地塘林区主要森林景观类型分布格局的影响;同时引入每个样本的空间坐标,定量分离了地形、空间及其交互作用等因素对景观格局总体变异的影响。研究结果表明,地形、空间及其交互作用解释的植被结构变异分别为4.465%,15.659%和3.78%,总共解释了全部植被结构变异的23.906%,尚有76.094%的变异不能得到解释。

不同海拔油松和华山松林乔木层生物量与蓄积量的动态变化

【目的】探索秦岭火地塘林区不同海拔油松和华山松林林分生长变化趋势,为森林经营措施的制定提供理论依据。【方法】通过树木年轮学的方法,运用已有的生物量和材积回归方程,反演出1977-2011年秦岭火地塘林区不同海拔油松和华山松林乔木层生物量、生产力和蓄积量的动态变化特征。【结果】35年间不同海拔油松和华山松林乔木层生物量和蓄积量均增长迅速,且油松的增速一直快于华山松;油松林的生物量和蓄积量在海拔1 550~1 650m最大,生物量从1977年的44.40t/hm2增长到2011年的214.67t/hm2,蓄积量从54.98m3/hm2增长到237.50m3/hm2;华山松林的生物量和蓄积量在海拔1 850~2 000m最大,生物量从1977年的16.74t/hm2增长到2011年的182.75t/hm2,蓄积量从25.20m3/hm2增长到225.14m3/hm2;2种森林类型的生产力均随林龄的增大波动上升,在2001年左右达到最大值,随后生产力呈现下降趋势,同一树种不同海拔生产力波动趋势较一致。【结论】环境差异、人为干扰是造成不同海拔间林分生物量、蓄积量产生差异的主要因素;生物学特性和林分环境的共同作用导致了不同森林类型生物量和蓄积量的差异;不同海拔间生产力波动变化的一致性,在一定程度上反映了树木生长对气候因子的响应。

秦岭火地塘森林水质的季节性变化特征

在秦岭火地塘林区选择2个闭合小流域及2个支沟集水区,对流域出口径流及支沟集水区溪流水pH值及水化学成分进行了8 a的测试,采用机理分析方法,就森林水质的季节性变化特征进行了研究.结果表明,林区径流pH值在7.1～8.4之间,冬、春季较高,夏、秋季较低,总体上水呈弱碱性;NO3^-浓度春季和初夏较高,NH4^＋冬季和初春较高,PO4^3-冬季与夏季较高;K^＋浓度春、秋季较高,Na＋浓度则9月最大,8月最小;Ca^2＋浓度以6月和10月较高,年内变化范围19.4～44.3 mg·L^-1,Mg^2＋则3月较高,年内变化范围2.18～5.25 mg·L^-1;Cd浓度随季节的变化以1～4月较高,Pb浓度12、1月较高,但Cd、Pb均以秋季较低,年内变化范围分别为0.019～0.326 5μg·L^-1和0.217～3.886μg·L^-1;Mn浓度51、2月较高,Fe浓度春季较高,Zn则以3、8月较高.林区径流水质属Ⅰ类,相对而言,水质随季节的变化以秋季较好,冬、春季较差.

火地塘林区铁杉生长规律研究

【目的】探讨火地塘林区铁杉的生长规律,为合理保护和培育铁杉珍稀资源提供参考。【方法】以火地塘林区铁杉解析木资料为基础,运用SPSS软件进行回归分析,分别建立了铁杉胸径、树高、材积与树龄的数学模型,用标准地调查的实测值验证模型的精确性。用根据解析木得到的生长量实测值与模型预测的理论值分别绘制胸径、树高、材积平均生长量和连年生长量曲线,并对其生长规律进行分析。【结果】建立的生长模型拟合效果较好。铁杉胸径连年生长量的最大值出现在35-45年,105-115年仍保持较高的生长水平;平均生长量在45年以前逐年提高,45年后稳定在一个较高的水平。树高生长在10年以内生长缓慢,连年生长量最大值出现在35-45年和105-125年,平均生长量在树龄大于10年后一直维持在一个稳定的水平。材积连年生长量和平均生长量的最大值出现在105年以后。【结论】建立的生长模型准确性高,可用于铁杉生长规律的预测。铁杉是寿命较长、生长缓慢、但持续生长时间较长的树种,在其生命周期内有2个速生期,分别是在树龄35-45年和105-125年。

火地塘林区不同森林类型碳密度研究

利用火地塘林场1958年和1987年的森林资源调查资料,分析了这两个年代的火地塘林区森林植被的生物量、碳储量和碳密度的变化。结果显示,1958年原生森林植被的总生物量为2.4843×105t,1987年的总生物量比1958年的低1.0586×105t,为1.4257×105t,下降比率达42.61%。1958年和1987年的碳储量大小分别为0.1231TgC和0.1005TgC,变化幅度为18.37%。1958年各树种的碳密度均高于1987年的碳密度(华山松除外),其中冷杉的碳密度达到55.1438MgC/hm2,约是1987年的15.5倍。不同种群的分布具有地带性,且在不同的海拔高度,生物量、碳储量和碳密度也有一定的变化。