温度对兰州市南北两山5种典型人工林土壤氮素硝化潜力的影响

【目的】旨在探究随着温度的变化,土壤氮素硝化量和硝化速率的变化机理。【方法】以兰州市南北两山5种典型人工林(新疆杨林、侧柏林、刺槐林、新疆杨-刺槐混交林、侧柏-刺槐混交林)土壤为研究对象,通过间歇性好氧淋洗法在室内培养,研究在不同温度(15、25、35℃)下,5种典型人工林土壤的氮素硝化特征。【结果】在前期培养内(0~7 d),在同一温度下(35℃),侧柏刺槐混交林的土壤氮素硝化速率最大,分别比新疆杨刺槐混交林、新疆杨林、侧柏林和刺槐林高8.8%、62.6%、64.8%、77.0%。在15~35℃温度范围内,随着温度的升高,5种林分的硝化速率和硝化量均增加;在整个培养期(84 d)内,5种林分的硝化量在35℃达到最大,在0~20 cm和20~40 cm土层,五种林分的硝化量均值表现为35℃>25℃>15℃,且侧柏刺槐混交林的土壤氮素硝化量最大,分别比新疆杨刺槐混交林、刺槐林、新疆杨林和侧柏林高2.5%、13.2%、28.7%、40.8%。【结论】在所有土层中新疆杨-刺槐混交林的土壤硝态氮含量最高,5种林分土壤硝态氮含量和硝化速率随着温度的增加而增加,随土层的加深而降低,且混交林的硝化量和硝化速率均显著高于纯林;各林分敏感性均表现为25℃/15℃>35℃/25℃。

黄土高原西部兰州市郊植被的水环境响应

通过调查兰州南北两山及周边地区的植被类型、生长状况以及土壤水分等因子,分析了植被的生长与气候环境的关系,对在兰州地区造林绿化的适应性以及各地植被分布的类型、特征进行了深入的分析。结果表明,年降水量是决定植被生长状况最关键的因子,兰州市周边地区的植被分布状况基本是东部稍好于南部,南部显著好于北部。东部和南部植被以乔木为主,北部以耐旱灌木为主。不论乔木和灌木,保障土壤含水量常年处于5%以上是人工造林可持续发展的底线。

黄土高原西部兰州市郊地貌驱动的土壤水分变化及对植物的影响分析

选择黄土高原造林的主要模式,即梯田、水平沟、鱼鳞坑和台地等,并按照阴阳坡向,栽植树种等的不同,采用中子水分仪每10d测定土壤水分一次,对各种造林模式下土壤水分进行了长期的监测研究,研究结果表明:在春季植物萌发之前,无植物生长影响的情况下,土壤水分含量阴坡高于阳坡,南山与北山同坡向相比,南山的水分条件要好于北山;4月中旬以后,受植物生长消耗的影响,北山的水分含量大于南山,南山的水分波动则大于北山;鱼鳞坑、水平沟都具有一定的集水保水作用,但这种集水的作用与降水量的大小有关,水平沟由于面积较大,表面覆膜集水效果更好;阴坡梯田由外向内随着距离的增加,水分呈现逐渐增加的趋势,梯田内侧达到最大。

黄土高原西部土壤蒸发实验研究

对兰州南北两山绿化区内的土壤蒸发状况,进行比较系统的试验研究。试验采用扰动土土柱内储存水分和人工模拟降雨的方法,对不覆盖/覆玉米秸秆/覆卵石三种处理的土壤蒸发情况进行了分析研究。结果表明,覆盖可有效地抑制土壤蒸发;不覆盖处理的土壤蒸发与土壤水分呈正相关,土壤水分越大,土壤表层保持湿润时间越长,蒸发量越大。在33d的试验观测期内,三种处理的蒸发动态不同,覆盖处理的土壤蒸发过程没有集中的蒸发高峰期,而不覆盖处理的土壤蒸发过程主要集中在前10d。土壤累计蒸发量与蒸发时间的回归分析说明,同一时间内各处理的累计蒸发量存在显著差异。

兰州市南北两山水热条件对侧柏根系分布的影响

根系是植物与外界环境进行物质和能量交换的主要场所之一，其分布特征反映了植物对环境的利用程度和适应性。试验采用土钻法研究了兰州地区的主要造林树种——侧柏的根系分布特性。结果表明：不同立地条件对侧柏根系分布特征有显著影响。阴坡根系分布比阳坡深，根系生长量比阳坡大，灌溉区根系分布比无灌溉区深；在无灌溉条件下向阳立地的根系集中分布在20～30cm土层，向阴立地的根系集中分布在10～30cm土层；在灌溉条件下向阳立地的根系集中分布在10～40cm土层，向阴立地的根系集中分布在20～50cm土层；向阳立地根系生长以Ф〈1mm为主，占所有根量的61．5％。向阴立地根系生长主要以Ф≥3mm为主，占所有根量的68．5％。

兰州南北两山绿化区植物与植被类型初查

通过对兰州南北两山环境绿化工程区进行植物、植被类型调查,结果表明:该项目区内植物资源相对丰富,有植物185种,分属于56科;区内植物生长状况良好,植物群落趋向多元化,且稳定性增加;按照植物群落学—生态学原则,并参考中国植被分类系统,将工程区内植被类型划分为9种类型,即2种天然植被类型和7种人工植被类型。根据当前所造林分多为结构单一的纯林的现状,认为今后在南北两山进行植树造林应考虑营造混交林,以提高林分稳定性和抵御病虫害的能力,并积极采用人工措施促进森林更新。

兰州市南北两山绿地景观格局分析

将景观生态学的理论与兰州南北两山环境绿化工程的实际相结合，运用景观格局分析方法、GIS（ARC／INFO）和数理统计等多种方法，在绿化工程景观评价指标研究的基础上，研究了兰州南北两山环境绿化工程区域按坡度分布的景观格局特征。结果表明：兰州市南北两山各个分级坡度上景观多样性均不高，除0°～9°上的大于1外，其余的均小于1。各个分级坡度上景观格局指数、各指标的组合状况值、景观格局综合指标值总体上符合随坡度增加而减小的趋势。但40°～49°的景观格局指数、各指标的组合状况值、景观格局综合指标值比30°～39°的景观格局指数、各指标的组合状况值、景观格局综合指标值稍大，这是因为40°～49°上的林地和农地的斑块数较30°～39°的多，且占本坡度所有土地面积的比例也大于30°～39°的。兰州市南北两山各个分级坡度上景观格局指数、各指标的组合状况值、景观格局综合指标值在0°～9°上均明显高于其他坡度地区的。

兰州市南北两山人工灌木林地土壤水分动态

通过定位监测与对比分析,对兰州市南北两山不同生境下柠条和柽柳林地的土壤水分变化情况及土壤水分亏缺状况进行了研究。结果表明:水分亏缺程度、耗水量、耗水强度、吸水能力、根系周围土壤深层水分下降速度,都表现为:柠条>柽柳。据此认为,在兰州市南北两山这种较干旱地区,如果立地条件允许,更适宜种植柽柳。土壤水分的季节性变化是降水和植物生长综合作用的结果,降水和植物生长对土壤表层的含水量影响较为显著,而对深层土壤水分的作用不明显。土壤水分的季节变化与降水和植物生长的季节性变化相似,可分为三个时期:春季水分消耗期、夏季水分补给期、秋末冬季土壤水分平稳期。

黄土高原西部兰州市郊人工林地水分亏缺与调控研究

通过定位监测与对比分析，对兰州市南北两山不同水分管理人工林地植物水分亏缺度及植物水分亏缺补偿度的时空分布进行了研究。结果表明：灌溉林地的植物水分亏缺度最小，亏缺度大部分时间都在20％以下，有自然坡面集雨的林地植物水分亏缺状况好于不灌溉的林地，侧柏林地喷灌、自然坡面集雨和不灌三种处理方式下的植物水分亏缺度虽然稍有差异，但都处于水分极度亏缺的状况。补充灌溉除满足林地正常生长所需要的水分外，对土壤水分也有一定的补偿，补偿度在70％左右。其他不灌溉地块补偿度都为负值，说明这些地块整个雨季没有对水分进行补偿，还将土壤以前贮藏的部分土壤水分利用。植物水分亏缺度在空间上的变化与植物根系的分布相一致。既在水平方向上，随着离树干距离的加大，植物水分亏缺度依次降低。在垂直方向上，表层植物水分的亏缺度最低，随着深度的增加，亏缺度逐渐增大，100～120cm深达到最大，以后又缓慢降低。植物水分补偿度是降雨与植物水分亏缺程度的反映，植物水分亏缺度越高，补偿度越大。

兰州市南北两山典型灌丛土壤理化性质

采用野外实地观测和室内测定相结合的方法,以兰州市南北两山4种典型灌丛(红花锦鸡儿、柽柳、红砂、千头柏)0~80 cm土壤层为研究对象,探讨不同灌丛土壤理化性质的变化规律,为该地区今后灌丛营造中树种选择提供理论依据。研究表明:1)红花锦鸡儿灌丛的土壤容重、持水量、孔隙度、渗透速率均好于其他灌丛类型;各灌丛的土壤pH在7.63~8.19之间;红花锦鸡儿灌丛的土壤有机质、全氮、无机氮含量均大于其他灌丛,柽柳次之;各灌丛土壤磷素和钾素变化各不相同。2)在0~80 cm土壤层,随着土壤深度的增加,土壤容重逐渐增加,土壤持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、渗透速率、土壤有机质、全氮、无机氮、全磷、速效磷、速效钾逐渐降低;土壤pH和全钾在土壤层之间差异不显著。3)土壤理化性质相关性分析发现,土壤有机质与土壤全氮、持水量、毛管孔隙度、总孔隙度呈极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关;土壤容重与持水量、毛管孔隙度、总孔隙度呈极显著负相关。本研究结果表明红花锦鸡儿灌丛在改善土壤理化性质,增加土壤持水量和渗透能力等方面有更好的效果。因此该区域在今后的灌丛营造中考虑以红花锦鸡儿为主,能更好地发挥其保持水土的作用。

兰州市南北两山5种典型人工林土壤的渗透特性

[目的]探讨不同树种组成的人工纯林和混交林在生长过程中对土壤渗透特性的改良程度,为该区域人工林营建过程中树种选择及现有林分的抚育管理提供科学依据。[方法]采用双环渗透法对甘肃省兰州市南北两山5种典型人工林分类型(侧柏林、新疆杨林、刺槐林、侧柏+刺槐混交林和新疆杨+刺槐混交林)的土壤渗透特性(土壤初渗速率、稳渗速率、平均渗透速率和渗透总量)进行了研究。[结果]随土层深度(0—80 cm)的增加,土壤渗透性逐渐降低。不同林分类型土壤渗透性均表现为:新疆杨+刺槐混交林>侧柏+刺槐混交林>刺槐林>侧柏林>新疆杨林,混交林大于纯林;通用经验方程对各林分土壤渗透性的拟合效果最好,比较适合于描述研究区5种人工林土壤水分入渗过程,Horton方程次之,Kostiakov方程最差。土壤渗透性与土壤初始含水率、总孔隙度、有机质含量、全氮、无机氮呈极显著正相关,与毛管孔隙度、非毛管孔隙度呈显著或极显著正相关,与土壤容重呈极显著负相关。[结论]在今后兰州市南北两山植被重建过程中,应营造不同树种所组成的混交林人工植被,不宜大面积营造人工纯林植被类型。

兰州市南北两山不同灌丛土壤渗透特性

为了探讨不同灌丛类型对土壤渗透特性的影响,通过双环渗透法对兰州市南北两山4种灌木类型(千头柏、红砂、红花锦鸡儿、柽柳)的土壤渗透特性(土壤初渗率、稳渗率、平均渗透速率和渗透总量)进行了研究。结果表明:(1)随着土层深度(0-80 cm)的增加,土壤的渗透性逐渐降低。(2)不同灌丛类型间土壤渗透性表现为红花锦鸡儿>红砂>千头柏>柽柳,主成分分析评价土壤的渗透能力,排序为红花锦鸡儿>红砂>千头柏>柽柳;(3)Horton模型方程对各灌丛类型土壤渗透性的拟合效果最好,比较适合于描述本研究区4种灌丛土壤水分入渗过程。(4)土壤渗透性和土壤理化性质的相关性分析表明,土壤渗透性与总孔隙度、土壤有机质含量、土壤全氮、土壤无机氮、土壤速效磷、土壤速效钾之间分别呈极显著正相关;与土壤初始含水率、土壤非毛管孔隙度之间分别呈显著或极显著正相关;与土壤容重呈极显著负相关。(5)结合相关性分析,筛选出9个极显著或显著影响土壤渗透性的土壤理化性质因子,综上,结果为今后该区域在人工林营建过程中树种的选择及现有林分抚育管理提供一定的理论依据。

兰州市南北两山主要灌丛凋落物持水特性

为探讨兰州市南北两山不同人工灌丛凋落物累积量及其持水特性,本研究采用野外实地观测和室内浸水相结合的方法,对兰州市南北两山4种主要灌丛类型[千头柏(Platycladus orientalis)、柽柳(Tamarix chinensis)、红砂(Reaumuria soongorica)和红花锦鸡儿(Caragana rosea)]凋落物的累积量和持水特性进行了研究。结果表明,不同灌丛凋落物总蓄积量在0.44~48.51 t·hm^(-2),表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂。除红花锦鸡儿灌丛外,其他灌丛未分解层累积量所占比例高于半分解层。凋落物最大持水率为175.20%~323.73%,柽柳最大,红花锦鸡儿最小,未分解层凋落物的持水率小于半分解层。凋落物最大持水量在0.85~84.81 t·hm^(-2),表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂,红花锦鸡儿和千头柏灌丛凋落物持水量表现为未分解层小于半分解层,而柽柳灌丛相反。凋落物的吸水速率在浸水0~1 h直线下降,1 h后吸水速率下降幅度逐渐减小,未分解层凋落物的吸水速率小于半分解层。凋落物的有效拦蓄量在0.70~54.49 t·hm^(-2),表现为红花锦鸡儿>千头柏>柽柳>红砂。因此,红花锦鸡儿灌丛在兰州市北山有较好的保持水土和涵养水源的能力。

西宁市南北山主要乔木树种的生长量调查

对西宁市南北山主要乔木树种青海云杉、油松、青杨、白榆的年高生长量和年地径生长量进行调查,结果表明青海云杉、油松、青杨、白榆的年高生长量、年地径生长量均达到该树种的生长指标,但以青杨的长势最好,提示出这4种乔木树种均适于在西宁市南北山种植。

兰州市南北两山草本植物多样性研究

以兰州市南北两山面山草本植物为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究了兰州市南北两山面山草本植物优势种组成、物种多样性。结果表明:调查区域有野生草本植物23科50属64种,优势科主要集中在禾本科、菊科、豆科、藜科、蒺藜科等;优势种为冰草和铺散亚菊,其中冰草在4个区均有生长,生长范围广,适应性强;铺散亚菊在3个区出现,适应性弱于冰草;七里河区野生草本植物的Margalef丰富度、Simpson多样性以及生态优势度均最高,安宁区野生草本植物的均匀度最高。建议在南北两山面山绿化时应不断优化植物群落空间结构,增加植物多样性和群落的稳定性。

西部半干旱区兰州市南北两山森林生态效益评估

城市森林对城市的生态系统起着至关重要的作用,对城市森林生态效益评估有利于市民更直观的认识到城市森林的重要性,为城市生态保护与利用的制定提供参考。选择兰州市南北两山作为研究区,基于谷歌地球引擎云平台获取1994、2006和2017年的土地利用数据。引入资源稀缺性系数、支付意愿性系数和空间异质性系数,采用当量因子法评估生态系统服务价值(ESV),并以格网为研究单元对空间分布格局进行分析。研究结果表明,1994、2006和2017年南北两山的生态系统服务价值分别为2.80、3.33和3.36亿元。就生态系统而言,草地贡献率最高,达到65%左右,建设用地贡献率为负值。就生态系统服务类别而言,调节服务贡献率最高,达到71%左右。生态系统服务价值的空间格局存在明显的南山高北山低的空间分异特征。从损益矩阵看,生态用地ESV的流入是总的ESV增加的主要原因,水域ESV流出和建设用地ESV的流入减缓了总的ESV的增长速度。

兰州市南北两山种子植物区系特征分析

兰州市南北两山有大量的植物资源,是兰州市生态系统的重要组成部分,对兰州市的城市生态环境具有举足轻重的影响。植物区系研究对植物多样性的保护有着重要的意义。以兰州市南北两山作为独立的种子植物区系单元,分别从科、属、种三个不同层面对植物种类、组成及性质等进行了深入分析。分析的结果表明:.兰州市南北两山有种子植物73科249属421种;兰州市南北山植物区系在发生和地理分布上有明显的温带性质;兰州市南北两山种子植物区系成分比较年轻,但是在组成成分里,常绿和落叶乔木、灌木,半灌木,多年生、一年生草本全有覆盖,体现了丰富的植物多样性。

兰州市南北两山面山植物群落多样性及配置模式初探

掌握兰州市南北两山面山植物群落结构、优势种组成、物种多样性特征,探究适合在兰州市南北两山面山特定立地条件下生长的植物,为南北两山植被恢复与重建提供理论依据。选择兰州市4区(城关区、七里河区、安宁区、西固区)南北两山面山为调查区域,采用典型样地调查的方法对南北两山面山植物的植物群落结构、优势种组成、物种多样性特征等进行调查研究。兰州市近郊4区面山共有植物121种,分属42科91属,其中乔木14种,灌木48种,草本59种,优势科为禾本科、菊科、豆科、蔷薇科,所属的植物种占调查范围内所有种的10.74%、9.10%、9.90%、7.44%。刺槐、侧柏、柽柳、锦鸡儿、长芒草、束伞亚菊、冰草、中华隐子草、骆驼蓬、刺蓬、银灰旋花、狗尾草、猪毛菜在4区中均出现,并且重要值均较高,说明其对生境的适应性也较强;草本层的植物多样性均大于乔灌层,Margalef丰富度指数城关区最大,Simpson多样性指数安宁区最大,Pielou均匀度西固区最大,优势度七里河区最大。

兰州市南北两山红砂种群空间格局研究

通过对兰州市南北两山不同海拔、坡向天然生长的红砂种群进行样地调查,结果表明:各坡向的红砂种群空间分布格局从阳坡到阴坡呈现出均匀到聚集的变化趋势;红砂种群空间分布格局的海拔差异表现为山上的均匀分布的程度大于山下的均匀分布的程度;对红砂各年龄阶段的空间分布格局状态进行分析可知,随着年龄的增大,其均匀分布的强度逐渐增加。

兰州市南北两山川青锦鸡儿种群空间分布格局研究

本文运用聚集度指标I(丛生指数)、扩散系数C、扩散指数Iδ、Cassie.R.M.指标Ca、平均拥挤度m*、聚块性指标、负二项参数K,等计算方法对兰州市南北两山川青锦鸡儿种群空间分布格局进行研究。结果表明:聚集度指标I(丛生指数)、扩散系数C、扩散指数Iδ、Cassie.R.M.指标Ca、平均拥挤度m*、Lloyd聚块性指标、负二项参数K都表明兰州市南北两山川青锦鸡儿种群空间分布格局呈聚集分布,这与川青锦鸡儿种群自身的生物学习性和种间种内关系及其所处的环境条件相关。