帽儿山地区主要林分类型土壤水分物理性质研究

通过对东北东部山地主要林分类型土壤水分及物理性质进行研究,结果表明:不同林分类型土壤自然含水率均值大小表现为:天然次生林(63．48％)>落叶松人工林(48．18％)>红松人工林(40．41％)>针阔人天混交林(40．3％)．土壤总孔隙度从大到小的顺序为:落叶松人工林>天然次生林>红松人工林>针阔人天混交林．土壤容重为:针阔人天混交林>天然次生林>红松人工林>落叶松人工林．土壤持水能力表现为:落叶松人工林>天然次生林>红松人工林>针阔人天混交林．落叶松人工林的持水能力最强,针阔人天混交林的持水能力最低,且二者差异极显著(p<0．01)．     

兴安落叶松林降雨再分配及其穿透雨的空间异质性

【目的】探究大兴安岭北部兴安落叶松林对降雨的截留再分配及树冠下穿透雨空间分布规律,了解兴安落叶松林生态水文过程。【方法】通过长期定位观测研究的方法,获取了2013年兴安落叶松林19场降雨事件的林外降雨、穿透雨和树干径流的观测数据,采用相关分析,总结了兴安落叶松林降雨再分配规律,比较了树冠下不同位置处穿透雨的变异性。【结果】观测期内兴安落叶松林的林冠截留量、穿透雨量和树干径流量依次为35.14、148.61和0.250 7 mm,分别占大气降雨量的19.10%、80.77%和0.14%; 不同降雨事件中,树冠不同位置处的穿透雨具有空间异质性; 当降雨量、温度等气象因子一致时,3/4树冠半径处的穿透雨变异最小,树冠外缘(4/4树冠半径处)变异最大; 当冠层结构稳定时,穿透雨的变异程度均随降雨量的增加而减小,二者呈一定的负相关性(P<0.01)。【结论】穿透雨是兴安落叶松林降雨再分配的主要水文分量(约占降雨量的81%),选择变异最小、最接近林分穿透雨率(误差约1%)的3/4树冠半径处布设穿透雨收集装置,能够适当减少野外工作量,提高科研观测效率,可为落叶松林区森林水文模型的参数化提供依据。     

不同尺度林木蒸腾耗水测算方法述评

阐述了林木蒸腾耗水的概念及其研究意义,通过回顾林木蒸发散方面的研究成果,梳理了树木蒸腾耗水研究的发展进程,并从枝叶、单木、林分和区域(流域)4个尺度上,综合评述了当前国内外关于林木蒸腾耗水量的测算方法,对比分析了不同测算方法的测定对象、适用条件及优缺点等。在此基础上,对树木蒸腾耗水研究的重点进行了分析,认为:①不同区域、不同尺度、不同树种的林木蒸腾耗水量的测算,要选择最适合的测算方法及估算模型,并充分考虑模型参数的本地化。②不同尺度运用不同测算方法,需要寻找尺度转换的误差所在,提高林木蒸腾耗水量测算的精度。③通过长期定位观测,将实测数据与遥感技术、遥感影像相结合,解决遥感影像的不连续问题,建立测定林木蒸发散的普适模型。④对植物蒸散的过程和机理展开更深层次的研究,需要气象学、水文学、植物生理学、土壤物理学、微气象学、遥感技术等多学科、多部门的联合; 作为非均一的下垫面,林木层内植被与环境、植被间的相互作用,以及理论假设等问题是未来蒸散研究的热点。     

寒温带4种森林类型土壤团聚体有机碳氮特征

【目的】 大兴安岭是我国唯一的寒温带地区,森林资源丰富,但大兴安岭地区土层较薄,且存在永冻层,对于该地区土壤结构、养分循环存在巨大影响。探讨该地区土壤团聚体的结构组成和有机碳、氮的含量与分布规律,了解不同粒径团聚体对土壤有机碳、氮的固存与保护作用,为深入研究我国寒温带地区土壤结构与碳氮循环提供依据。【方法】 在黑龙江大兴安岭地区,以我国寒温带4种主要森林类型(兴安落叶松林、樟子松林、山杨林、白桦林)为研究对象,测定生长季林地0~5、≥5~10和≥10~20 cm土层粒径<0.053、≥0.053~0.250、≥0.250~0.500、≥0.500~1.000和>1.000 mm水稳性团聚体的分配比例并结合有机碳、氮含量,分析各粒径团聚体有机碳、氮对土壤总有机碳、全氮的贡献率,进行多因素方差分析。【结果】 ①樟子松林、山杨林和白桦林0~10 cm土层和兴安落叶松林0~5 cm土层以大团聚体(粒径≥0.250 mm)为主,占50%以上,随着土层的加深,大团聚体质量分数下降,各个林型生长季中期大团聚体质量分数均高于初期和末期,且阔叶林大团聚体质量分数高于针叶林。②团聚体有机碳含量与全氮含量呈现出大致相同的变化规律,4种森林类型以粒径≥0.500 mm团聚体有机碳、全氮含量较高,大致表现为随粒径的减小含量递减。阔叶林团聚体有机碳、全氮含量比针叶林的高,且阔叶林的在生长季中后期含量相对较高,而兴安落叶松林的呈波动式变化趋势,樟子松林的则以生长季前期含量较高。③4种森林类型0~10 cm土层,团聚体有机碳、全氮以粒径≥0.500 mm团聚体贡献率较高,最高达到90%;随着土层的加深,≥0.250 mm的大团聚体的贡献率下降,≥10~20 cm土层以粒径<0.250 mm的微团聚体贡献率最高。④森林类型、土层和月份对土壤团聚体组成和团聚体有机碳、全氮含量均具有显著影响,且粒径≥0.500 mm团聚体有机碳、全氮含量与对应粒径团聚体含量呈正相关,粒径>1.000 mm团聚体有机碳、全氮含量与该粒径团聚体含量呈极显著正相关。【结论】 森林类型、土层和月份的变化均对土壤团聚体组成及其结合的有机碳、全氮含量产生影响,阔叶林大团聚体含量以及团聚体结合的有机碳氮含量均高于针叶林。4种森林类型以生长季中期大团聚体含量更高,阔叶林团聚体有机碳、全氮含量在生长季中后期较高,针叶林则在生长季内呈波动式变化趋势。随着土层的加深,大团聚体含量、团聚体有机碳、全氮含量以及大团聚体贡献率均逐渐降低。本研究区粒径≥0.500~1.000 m和>1.000 mm团聚体是有机碳和全氮的主要载体。由此可见,寒温带4种森林类型团聚体组成及其结合的有机碳、全氮特征各异,在一定程度上反映了寒温带主要森林类型下的土壤结构与碳氮固存特征。     

大兴安岭北部森林小流域融雪径流特征

为了揭示森林小流域融雪径流特征及其影响因素,以大兴安岭北部老爷岭小流域为研究对象,对初春融雪径流进行野外定位观测,基于试验观测数据分析了融雪径流的变化特征,以及温度、降雨和冻土对融雪径流的影响。结果表明:2015年大兴安岭北部森林小流域融雪径流开始于4月17日,结束于5月7日,融雪径流历时21 d; 整个融雪径流过程呈先涨流、后回落、再稳定3个阶段,径流量介于0.08～1.09 m³/s; 5月11日后径流趋于稳定,径流量波动于0.46 m³/s。融雪径流前期和后期日径流存在明显昼夜流量差,而洪峰期差异不大,洪峰流量可持续24 h左右。融雪径流过程径流量受多重因子的影响,其中受温度影响较大,二者相关系数r在0.85以上; 径流量对气温的敏感性最大,敏感系数ε高达0.54; 土表的融化会相应加大融雪径流量,而下层土壤的融化会削减融雪径流量; 降雨可加大涨流期的径流量,延缓回落期径流量的回落速率,且降雨量越大对径流量的驱动力越强。     

修正Gash模型在兴安落叶松天然林林冠截留中的应用

为验证修正Gash模型在大兴安岭地区兴安落叶松天然林中的适用性,基于2014年4—10月56场降雨,评价兴安落叶松林冠对次降雨、周累积降雨、季节降雨及年降雨截留量的模拟效果。结果表明:观测期内总降雨量为(289.4±1.66)mm,穿透雨量、树干茎流量和林冠截留量分别占同期降雨总量的75.44%、2.60%和21.95%。林冠截留量的模拟值与实测值分别为65.17 mm和63.53 mm,相对误差为2.58%; 周累计林冠截留量与实测值的相对误差为2.59%; 春、夏、秋季模拟值与实测值相对误差分别为0.71%、3.62%和0.44%。单次降雨林冠截留量只有在降雨量较小情况下,模拟精度较高; 当降雨量增加到12.23 mm时,模拟精度显著降低。据此表明,修正Gash模型对兴安落叶松天然林林冠截留总量的模拟具有较好的适用性,可为研究该地区森林水分循环和利用提供科学简便的方法。     

兴安落叶松天然林新老枝叶光合能力及水分利用效率研究

【目的】兴安落叶松林是我国大兴安岭地区顶级植被,每年长出的新枝和老枝间有明显的特征差异,而这种差异可能会引起新枝叶和老枝叶光合能力及水分利用效率的差异。笔者探究新枝叶和老枝叶间光合能力的差异,分析兴安落叶松光合能力对环境变化的响应,以准确估算大兴安岭地区顶级群落的光合及水分利用情况。【方法】于2016年6—9月在黑龙江漠河森林生态系统定位研究站对不同分化等级的兴安落叶松新枝叶和老枝叶的光合能力(P_n,max)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(C_WUE)等指标进行测定。【结果】兴安落叶松新枝叶和老枝叶平均P_n,max分别为5.654和3.248 μmol/(m²·s),平均T_r分别为1.291和0.779 μmol/(m²·s),新枝叶P_n,max和T_r分别比老枝叶高74.1%和65.7%。新枝叶和老枝叶平均C_WUE分别为5.077 和4.762 μmol/mmol,新枝叶比老枝叶高6.61%。【结论】兴安落叶松林各分化等级间P_n,max、T_r和C_WUE均差异不显著(P>0.05); 但新枝叶及老枝叶的P_n,max和T_r均表现为差异极显著(P<0.01),新枝叶和老枝叶平均C_WUE则差异不显著(P>0.05),仅6月中旬与其他月份间C_WUE差异极显著(P<0.01)。因此,兴安落叶松新老枝叶在光合能力和蒸腾速率上存在较大差异,而水分利用效率的差异较小。