宁夏六盘山地区华北落叶松水源涵养林生长及天然更新情况调查研究

通过对宁夏六盘山西麓营造的30多年的水源涵养林华北落叶松生长和天然更新情况调查研究,结果表明:在调查的林分中,随着华北落叶松单位面积数量的增加,平均树高和胸径均呈下降趋势,胸径的降幅高于树高;从决定系数看,平均胸径与单位面积株数关系的紧密程度高于平均树高;华北落叶松在宁夏的天然更新是可能的。天然更新可分为林间空地的天然更新、林缘边天然更新和林地旁撂荒农地天然更新3种。在无人为干预的情况下,林地旁撂荒农地天然更新的华北落叶松生长最好,其次是林缘边(林区道路两侧的),较差的是林间空地。研究结果为华北落叶松水源涵养林的经营、人工促进天然更新提供理论依据。

荒漠草原无林地PM_(2.5) 、PM_(10) 时间变化特征及与气象因素的关系

选取荒漠草原无林地的PM_(2.5)、PM_(10)浓度以及气象因子数据,对颗粒物浓度的时间变化特征及其与气象因子的关系进行分析。结果表明:①1月的PM_(2.5)、PM_(10)月平均浓度最高,7月的PM_(2.5)与PM_(10)达到最低。季节尺度上PM_(2.5)、PM_(10)浓度变化为由大到小顺序依次为冬季>秋季>春季>夏季。②风速≤4.0 m/s时,随着风速增加,PM_(2.5)、PM_(10)浓度不断降低;当风速>4.0 m/s时,PM_(2.5)、PM_(10)浓度随风速增加而增加。PM_(2.5)、PM_(10)浓度与温度负相关。相对湿度≤50%时,随着相对湿度增加,PM_(2.5)、PM_(10)浓度呈增加趋势;相对湿度>50%时,随着空气湿度增加,PM_(2.5)、PM_(10)浓度呈降低趋势。随着大气气压上升,PM_(2.5)与PM_(10)浓度随之增加。③不同季节的气象因子对PM_(2.5)、PM_(10)影响存在差异。

六盘山半干旱区华北落叶松人工林林下日蒸散特征及其影响因子

【目的】在半干旱的六盘山北侧叠叠沟小流域研究华北落叶松人工林的林下日蒸散变化特征,分析其对环境变化的响应规律,以期为准确计算和预测森林蒸散、实现森林精细化管理和缓解林水矛盾提供科学依据。【方法】选择华北落叶松人工林典型样地,在2013年8-10月,监测林内外气象条件,并选取能代表多种气象因子综合作用的潜在蒸散作为影响林下蒸散的气象指标;在样地内代表性地点布设11个微型蒸渗仪,其中5个保持自然状态,6个进行防雨处理,以加大土壤湿度变化范围和利于分析土壤湿度对林下蒸散的影响;逐日监测林下蒸散量和蒸渗仪内土壤湿度;分析林下蒸散对土壤湿度和气象因子的响应规律,在此基础上建立考虑二者综合影响的林下日蒸散模型。【结果】研究期间的林下日蒸散波动幅度较大,但随气温、太阳辐射、降雨量逐渐降低而逐渐减小;林下蒸散明显受到诸多气象因子影响,但主要气象因子存在月份和天气类型差异,从8月份的饱和水汽压差变为9月份的太阳辐射和10月份的日最高气温,多云天为潜在蒸散和太阳辐射,晴天为温度,阴雨天为潜在蒸散;除潜在蒸散这个体现多个气象因子综合影响的气象指标外,土壤湿度也是影响林下蒸散的重要因素,且其影响在防雨和自然处理下表现一致;林下日蒸散随潜在蒸散和土壤湿度增加均呈先快速升高、后缓慢升高、在达某个阈值5 mm·d^-1,土壤体积含水量35%或相对含水量056)后趋于平稳的变化趋势;建立了耦合日潜在蒸散(PET,mm·d-1)和土壤体积含水量(VSM,%)影响的林下日蒸散(ETU,mm·d^-1)模型,并基于实测数据拟合了模045PET2+1392PET)[1-EXP(-1292VSM)],精度较高(R2=080)。【结论】六盘山半干旱区华北落叶松人工林林下日蒸散量随潜在蒸散和土壤湿度增加而升高,后增速渐缓并在超过阈值后趋于平稳,综合考虑这二者影响的林下蒸散模型能准确计算和预测林地蒸散。

六盘山半干旱区华北落叶松林土壤水分时空变化与影响因素

分析森林土壤湿度时空变异规律,研究植被蒸腾、林地蒸散和气象因子对土壤湿度的影响,对干旱地区的植被恢复、林水协调管理和植被生态水文功能提升都有重要意义。在宁夏六盘山北侧半干旱的叠叠沟小流域,建立了华北落叶松人工林标准样地,利用气象站、热扩散探针、微型蒸渗仪、时域反射仪等设备,同步监测了2013年7—10月的气象条件、林木蒸腾、林地蒸散、土壤湿度的动态变化,并分层(0—20,20—40,40—60,60—80cm)探讨了土壤湿度的主要影响因子。结果表明:(1)受随机降雨事件影响,土壤湿度呈现相应的脉冲性变化;整体而言,表层(0—20cm)土壤湿度(32.69%)较低,以下各层较高(40.00%左右);土壤湿度的变异程度随土层加深和降雨增大而逐渐减弱。(2)影响土壤湿度的主要气象因子为温度、饱和水汽压差和气压;林木蒸腾和林地蒸散与整个研究期间主根系层(0—60cm)土壤湿度的相关性显著。(3)土壤湿度与各因子的相关系数随土层加深而变小,在主根系层明显,在以下土层(60—80cm)不明显。综上可知,森林土壤湿度同时受降水输入和蒸散输出影响,各土层湿度的时间变化规律相似;但表层土壤的湿度低、变幅大,土壤湿度对影响因子的响应敏感性和变幅随土层加深而逐步缩小。

宁南黄土区典型林地土壤抗冲性及相关物理性质

研究宁南黄土区典型林分类型土壤水文物理性质及抗冲性能,旨在从土壤抗冲性角度为该区域退耕还林工程的生态功能评价和树种配置提供科学依据。采用野外取样与室内试验相结合的方法,得到了4种林型(山杏纯林、山桃纯林、山杏×沙棘混交林、山杏×柠条混交林)的水文物理指标和土壤抗冲系数。结果表明:4种不同林型的土壤容重、总孔隙度、持水性能与抗冲系数存在显著差异。在0—30 cm土层,土壤容重随着土层深度的增加总体呈现递增的趋势,大小排序为山杏林×沙棘林>山杏林>山桃林>山杏×柠条林;土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土层的加深而减小,其中山杏×柠条混交林的含量最高;最大持水量为山杏×沙棘林>山杏林>山桃林>山杏×柠条林,毛管持水量和田间持水量大小均为山杏×柠条林>山杏林>山桃林>山杏×沙棘林;4种林型的土壤抗冲系数为山杏×柠条林>山杏×沙棘林>山杏林>山桃林。土壤容重与土壤总孔隙度、毛管持水量、田间持水量、抗冲系数均呈现极显著的负相关,土壤总孔隙度与土壤田间持水量、抗冲系数呈现极显著的正相关关系。其中以土壤总孔隙度与土壤田间持水量、抗冲系数的相关性最好。通过上述分析,总体表现出山杏×柠条混交林优于其他3种林型,能够有效改善土壤结构,提高土壤抗侵蚀性能。

宁南黄土丘陵区山桃树干液流速率及其与气象因子的关系

【目的】本文揭示了干旱缺水区林木的树干液流变化特征及其与主要气象因素的相关性。【方法】以宁南黄土丘陵区商讨人工林为研究对象,在2018年6-10月份,利用热扩散插针法对树干液流进行连续观测,同时结合HOB全自动气象站同步观测的气象因子,分析树干液流速率及其影响因素。【结果】①树干液流速率日变化特征在晴天呈单峰型曲线,阴雨天呈双峰或多峰型变化;日均树干液流速率的季节变化呈波浪状,但整体上有一个先升高后降低的变化趋势;液流启动时间在6月份为6:30,7-10月份为8:30。②各气象因子中太阳辐射和气温的日变化与树干液流相似,其他因子的相似度较低。③在生长季尺度上,太阳辐射和温度与液流速率呈极显著正相关(P<0.01),风速与液流速率呈极显著负相关(P<0.01),空气相对湿度不相关,不同月份影响树干液流的气象因子存在差异。④建立树干液流速率与主要气象因子的回归模型,预测山桃树干液流速率。【结论】本研究结果为宁南黄土丘陵区林木的生态水文过程和水资源综合管理提供科技支撑。

宁夏天然草地植被碳储量特征及构成

以宁夏广泛分布的温性草甸草原、温性草原、温性草原化荒漠和温性荒漠草原为研究对象,采用实地调查采样的方法,研究了宁夏天然草地植被总碳储量。结果表明:宁夏天然草地地上植被、地下根系及主要灌木平均含碳率为0.40,枯落物平均含碳率为0.39。草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原的植被总碳储量分别为470.26、192.23、117.17和83.36 g·m^(-2),其中,地上植被碳储量分别为87.35、68.50、59.32和40.05 g·m^(-2),地下根系碳储量分别为344.29、108.83、50.65和30.29 g·m^(-2),枯落物碳储量分别为38.62、14.91、7.19和13.03 g·m^(-2),且均表现为草甸草原>温性草原>草原化荒漠>荒漠草原。地下根系碳储量是构成草甸草原和温性草原植被总碳储量的主体,地上植被碳储量是构成草原化荒漠和荒漠草原植被总碳储量的主体,且地下根系碳储量均随土层深度加深而递减。宁夏天然草地植被总碳储量空间分布呈现草甸草原和温性草原分布的南部区域碳储量明显高于荒漠草原和草原化荒漠分布的中北部区域。

宁南山区不同年限撂荒梯田土壤碳氮磷化学计量特征

为了探究不同年限撂荒梯田对土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响,为宁南山区撂荒梯田的管理利用和植被恢复提供科学依据。选择宁南山区彭阳中庄示范区不同年限撂荒梯田(2,5,15,17,20 a)为研究对象,通过野外采样与室内测定相结合的方法,对研究区5个不同年限撂荒梯田0—60 cm土壤样品中的C,N,P元素含量及其化学计量比特征进行了分析。结果表明:在0—60 cm土层,不同年限撂荒梯田的土壤C,N分布规律一致,均随土层深度的增加而减小,表层0—10 cm出现了富集现象,且随着撂荒年限增加呈先降低后升高的趋势,其他4层呈波动式下降趋势,土壤全磷含量分布比较均匀。土壤C∶N随着不同撂荒年限的增加呈波动式升高趋势,撂荒20年0—40 cm土层土壤C∶N最高,并与其他各年呈显著性变化(p<0.05)。土壤C∶P和N∶P均表现为在表层0—10 cm随着撂荒年限的增加,总体呈现出先降低后升高的趋势,其他各层总体呈现下降的趋势。土壤C∶P和N∶P随土层增加呈减小趋势。土壤C∶N与全N和土壤C含量相关性不显著。土壤C∶P与土壤C含量呈极显著的正相关,与全磷含量呈显著的正相关。土壤N∶P与土壤全N含量呈极显著的正相关,与全磷含量呈显著的正相关。通过上述分析,总体反映出撂荒梯田土壤碳氮磷及其化学计量比受到不同年限和土层深度的双重影响,农地弃耕撂荒演替对土壤肥力有一定程度的改善。

宁南黄土丘陵区3种典型林分的结构与水文影响比较

为分析宁南黄土丘陵区林分结构的水文功能影响关系及差异,以彭阳县3种典型林分(山杏纯林、山杏柠条混交林、山杏沙棘混交林)为对象,在2017年生长季观测了林下草本生物量和生物多样性、冠层降雨再分配、林下蒸散、土壤湿度的变化特征。结果表明:(1)林分地表覆盖度大小顺序为山杏沙棘混交林(0.81)>山杏柠条混交林(0.71)>山杏纯林(0.67);草本植物地上生物量为山杏沙棘混交林(0.86)>山杏纯林(0.62)>山杏柠条混交林(0.41);草本植物生物多样性为山杏柠条混交林>山杏沙棘混交林>山杏纯林。(2)3种林分类型的冠层都相对稀疏,降雨穿透率均>90%,穿透雨量与林外降雨呈线性正相关;干流量和林冠截留量与林外降雨呈对数关系。(3)林下蒸散的季节变化呈"单峰型",研究期间林下蒸散表现为山杏沙棘混交林(245.0mm)>山杏纯林(227.7mm)>山杏柠条混交林(220.9mm),其中山杏柠条混交林的月际间差异最小。(4)生长季内土壤湿度在中上层(0—80cm)表现为逐渐降低趋势,在深层则相反;深层土壤水分的林分差异为山杏纯林>山杏沙棘混交林>山杏柠条混交林。在干旱缺水、侵蚀严重的黄土区,要恢复以水土保持为主要功能的稳定植被时,既要考虑植被配置模式对地表覆盖和草本生物量及物种多样性的影响,也要考虑对土壤湿度的影响,因此建议在植被恢复中尽量选择山杏沙棘混交林和山杏纯林。

哈巴湖国家级自然保护区固沙林地土壤颗粒分形特征

为科学评价植被恢复促进沙漠化逆转对土壤质地的影响,以流动沙地(CK)、黑沙蒿林地(AF)、杨树林地(PF)及沙柳林地(SF)荒漠生态系统为研究对象,分析不同固沙林地土壤颗粒组成、土壤养分特征及其相关性。结果表明:固沙林地土壤颗粒组成主要以50~250μm的细沙粒为主,AF显著提高了0~10 cm土层土壤黏粉粒含量和土壤颗粒体积分形维数(P<0.01),分形维数表现为AF>PF>CK>SF,各固沙林地间分形维数差异极显著(P<0.01);相关性分析表明,黏粉粒含量越高,分形维数越大,土壤物理稳定性越好;分形维数与土壤有机质、全氮和全磷含量极显著正相关,与细砂粒体积百分比极显著负相关,土壤颗粒分形维数D值每增加1,土壤有机质、全氮和全磷含量分别增加2.80、0.13 g·kg^-1和0.10 g·kg^-1。分形维数可以作为表征人工林固沙后沙丘土壤质地变化和沙丘土壤环境演变的敏感性综合指标。

柠条生长季平茬对根系贮藏营养物质的影响

为了研究不同月份平茬对柠条根系贮存常规性营养物质和可溶性性营养物质的影响。采用饲料监测方法测定常规营养物质,参考《植物生理学实验指导》和《植物生理生化实验原理和技术》方法测定可溶性营养物质。结果表明,随着平茬时间推迟,柠条根系蛋白质含量呈逐渐下降的趋势,淀粉与脂肪之间相互转化协调逆境变化维持生命或再生发挥作用;可溶性碳水化合物是柠条根系主要贮藏的营养物质,对柠条不同月份平茬逆境胁迫下反应比较敏感;可溶性糖类与可溶性淀粉的比例逐渐随着月份增加,有利于植株抗击冻害;萌动期、初霜期平茬对柠条根系营养物质影响较大。柠条生长季平茬建议在4—8月进行。

宁南黄土区典型人工林下草本植物群落多样性特征

以宁南黄土区4种典型人工林(山杏林、山桃林、山杏×沙棘混交林、山杏×柠条混交林)为研究对象,通过采用样方固定法和群落多样性指数计算,比较分析了宁南黄土区人工纯林和混交林林下草地物种组成、物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数等变异特征。结果表明:(1)草地群落种类组成在不同林分中总体呈现多年生草本与1年生草本伴生,且多年生草本优势较明显;(2)4种林分下重要值综合分析也表明不同人工林地植物群落发生了重要的变化,而且不同的林分类型对草本层植物群落的组成及其重要值变化差异明显;(3)4种林分下草地植物群落多样性变化规律,即生态优势度表现为山杏林>山杏×沙棘混交林>山桃林>山杏×柠条,均匀度表现为山杏×柠条>山杏×沙棘混交林>山杏林>山桃林,丰富度指数和多样性指数均表现为山杏×柠条>山桃林>山杏林>山杏×沙棘混交林;(4)4种林分下植被的总盖度和生物量均表现为2016年高于2017年,主要受区域降水量影响。

不同基质对欧李嫩枝扦插育苗生根的影响

分别以河沙、蛭石、蛭石+珍珠岩(9∶1)为基质,进行不同基质对欧李嫩枝扦插育苗生根的影响试验,结果表明:成活苗木中,蛭石+珍珠岩基质欧李生根效果最好,生根率为86.67%;河沙基质欧李新枝最长、最粗,分别为18.63 cm、1.81 mm;蛭石+珍珠岩基质苗木根最粗,为3.10 mm;河沙基质苗木生根数量最多、根长最长,为9.22条和25.40 cm。以生根率为主要指标,蛭石+珍珠岩为欧李嫩枝扦插最佳基质。考虑成苗后生长指标及成本因素,也可选用河沙作为欧李嫩枝扦插基质,河沙作基质时,在炼苗期管理中注意补充水分、控制插床温度。

生长季平茬对梁地柠条林间植被群落多样性的影响

为了研究生长季不同月份平茬对梁地柠条林间植被群落多样性的影响,2017年4—8月每月中旬对柠条林采用隔带平茬方式进行齐地平茬,2018年4—8月对不同月份平茬处理的柠条林间植被群落组成和植被特征进行调查。结果表明:柠条林植被群落以多年生草本植物为主,占68%以上;一年生草本植物的重要值、频度、盖度等均较高,其中狗娃花、蒺藜、狗尾草、虫实等占地上部总生物量的比例较大;6月份平茬处理第2年柠条林间植被的地上部总生物量、重要值、密度、频度等的指标均较高,反映了植被生长较好,生长量较大。从多个植被群落组成和多样性指标来看,柠条生长季不同月份平茬处理对柠条林间植被恢复影响不大,物种组成之间基本相似,说明柠条在生长季各月均可平茬;7月份平茬处理的柠条林间植被丰富度指数、优势度指数、多样性指数、均匀度指数均较高,反映了7月平茬处理柠条林间植被最丰富,建议平茬时间以7月份为最佳。

宁南黄土区植被恢复方式对土壤粒度特征的影响

[目的]研究宁南黄土区不同植被恢复方式下的土壤粒度特征,旨在为更有效地指导该区域土壤资源的可持续发展和生态环境保护提供科学依据。[方法]采用野外标准化方法采集0—100 cm土壤样品,利用Mastersizer 3000型激光粒度仪测定了小流域9种不同植被恢复方式(山杏林、山桃林、沙棘林、柠条林、山杏柠条林、山杏沙棘林、坝地、苜蓿地、撂荒地)216件样品,通过福克和沃德公式计算出平均粒径、标准偏差、偏度、峰度等土壤粒度参数。[结果](1)不同植被恢复方式下的粒度组成均以粉粒和极细砂为主,以粉粒含量在各粒度分级中所占比例最大。黏粒、粗砂、极粗沙和中砂含量分层整体趋于稳定,随土层深度的增加变化不大。粉粒、极细砂和细砂含量均随土层深度增加变化起伏较大,各层段表现出不同的变化趋势。(2)不同植被恢复方式下各粒级变异系数的变化规律基本一致,黏粒的变异系数最高,其次为砂粒,粉粒最小。(3)土壤平均粒径表现为:山杏×柠条林>沙棘林>山桃林>柠条林>山杏林>苜蓿地>山杏×沙棘林>撂荒地>坝地。撂荒地、山桃林和柠条林的分选性明显优于其他立地,沙棘林的分选性最差。[结论]不同植被恢复方式的土壤粒度分布主要受到植被类型及人类活动扰动等主要因素的影响。

土地利用方式对表层土壤水稳性团聚体的影响

土壤团聚体是表征土壤结构稳定性和抗侵蚀能力的关键指标之一,是土地利用与土壤各因素相互作用的结果。为比较土地利用对土壤水稳性团聚体的影响,揭示不同土地利用方式下表层土壤结构的稳定性和抗侵蚀性规律,以黄土丘陵区五种土地利用类型为研究对象,采用湿筛法对土壤水稳性团聚体进行测定,使用平均重量直径、几何平均直径和分形维数等参数为指标,评价该区土壤的生态服务功能。研究结果表明:(1)表层土壤>0.106mm粒级的水稳性团聚体所占比例为53.83%;农地>1mm粒级所占比例最少,人工林所占比例最大;随着粒级减小水稳性团聚体变异系数呈现出逐渐变小的变化趋势。(2)土壤大团聚体所占比例的变化规律与>1mm的基本相同。(3)土壤水稳性团聚体的平均重量直径和几何平均直径的大小顺序都是人工林>撂荒地>人工草地>天然次生林>农地,且差异性显著;农地的质量分形维数值最大,人工林最小,且与其他三种土地利用方式差异性显著。(4)相关性分析表明:粒级>1mm的水稳性团聚体对土壤结构的稳定性起到很大作用。(5)综上所示:人工林的土壤结构最为良好,依次是撂荒地、人工草地和天然次生林,农地最差;粒级>1mm所占比例越高,土壤结构越稳定,抗侵蚀能力越强。