宁夏六盘山3种针叶林蒸散及其组分特征研究*

为了揭示林分结构对蒸散组分的影响,在2012年5～10月,通过树干液流仪和传统水文学法,对宁夏六盘山华北落叶松人工林、油松人工林和华山松次生林的蒸散及其组分进行对比分析。结果表明:各林分的蒸散量和组分差异较大,华北落叶松林、华山松林、油松林生长季总蒸散量为568.2、413.2、377.6 mm,分别占同期降水量的112.0%、81.5%和74.5%。3种针叶林的林分蒸散在垂直层次上分配比例相似,但各分量所占比例明显不同。生长季内华北落叶松林、华山松林和油松林的林冠截留量分别为177.2、146.8和115.1 mm,占蒸散总量的31.19%、35.53%、30.48%,这主要是受叶面积指数影响(华山松5.16华北落叶松4.78油松3.66);受林分密度影响,林冠蒸腾量为华北落叶松林(209.8 mm)油松林(152.8 mm)华山松林(88.3 mm);灌木层蒸腾量以华山松林最大(106.9 mm),华北落叶松林次之(26.8 mm),油松林最小(24.7 mm),这与人工林林下灌木盖度较低紧密相关;华北落叶松林和油松林的林下蒸散量分别为154.4 mm、102.3 mm,是天然林的2.17倍和1.44倍,与人工林林下地被物接收到更多太阳辐射有关。可以认为,林分结构是导致人工林蒸散量高于天然林的重要因素,选择合理的树种和林分结构是保持区域水资源安全的关键。     

内蒙古大青山华北落叶松人工林蒸散特征及其影响因子

【目的】水分是半干旱区森林植被持续稳定的主要限制因子，通过对内蒙古大青山北侧华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林分蒸散及其组分的研究，分析山地人工林的蒸散耗水规律，为基于林水关系的森林植被精细化经营管理提供基础。【方法】利用热扩散探针等常规森林水文监测方法，同步监测树干液流、林冠截留、林地蒸散及气象因子和土壤体积含水量(土壤水分),分析林分蒸散及其组分的变化规律及与环境因子的关系。【结果】在季节尺度上，2016年、2017年华北落叶松林分蒸散量分别为522.57和583.67 mm,占同期降水量的120.13%、167.34%,年际差异主要受温度、土壤水分的影响；林冠蒸腾占林分总蒸散的比例平均为45.44%、林地蒸散占40.28%、林冠截留占14.28%。在月尺度上，林冠蒸腾占林分总蒸散的37.30%～52.43%,林冠截留占8.61%～21.81%,林地蒸散占31.52%～48.15%;林分蒸散和林冠蒸腾主要受温度、风速和水分条件的影响，林冠截留主要受降水和大气湿度的影响，而太阳辐射、饱和气压差和土壤水分是影响林地蒸散主要因素；2016年7月的林分蒸...     

小陇山东部山区油松、华山松人工林林分健康状况研究对比初探

对小陇山东部山区人工造林油松、华山松在不同区域的林分健康状况构建健康评估指标体系,通过计算林分综合健康指数,对不同区域的人工油松林、华山松林健康状况进行了比较分析和评估.结果表明:油松林分健康评估指数最大值为10.35,龙门>百花>党川;华山松林分健康评估指数最大值为10.15,党川>百花>龙门;油松林分健康指数平均值...     

黄前库区森林植被截持降雨的能力

研究黄前库区流域森林主要类型刺槐林和油松林对降雨的截留和分配作用,结果表明:林冠截留量表现为阳坡刺槐林最多,阳坡油松林次之,阴坡油松林最小,刺槐林的最大林冠截留量约11mm,而油松林的林冠截留量可达15mm;刺槐林枯枝落叶物对降水的截留明显优于油松林,其吸附比例可达自身重量的4.2～4.4倍,而油松林只有2.1～2.5倍;林下植被对降水的吸附量为阳坡刺槐林最大,阴坡油松林次之,阳坡油松林最少,但它们之间的吸附比率相差不大。     

六盘山华北落叶松林分蒸腾特征及其影响因素

[目的]林分蒸腾作为土壤-植物-大气连续体的关键过程,是森林生态系统中重要的水分输出项,可占森林总蒸散的50％以上,探究林分蒸腾对环境因子的响应规律可为科学指导造林及林水综合管理提供理论依据和数据支持.[方法]以国家林业和草原局宁夏六盘山定位站为依托,在2016年生长季(5—9月),对六盘山半湿润区的华北落叶松(Lar...     

关帝山天然次生针叶林林隙大小模型研究

对关帝山3种天然林(华北落叶松、云杉、油松林)林隙大小进行实地调查,通过对实测数据的分析与研究可得：3种林分的林隙(冠层林隙CG、扩展林隙EG)大小都有差异,其中各种林分CG的大小主要集中在0～100 m2之间,以云杉林最大,其次是油松林,华北落叶松林最小。 EG的大小主要集中在50~100 m2之间,以油松林最大,其次是云杉林,华北落叶松最小;对林分CG及EG大小分布进行了拟合,结果发现正态分布模型、对数正态分布模型及Weibull分布模型都可以对3种林分CG、EG林隙大小进行拟合;最后通过复相关系数对3种分布拟合模型进行了优度比较,结果为对数正态分布的拟合精度更高。     

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。     

吕梁山天然林碳密度研究

森林在陆地生态系统碳循环中起着非常重要的作用，研究天然林碳密度可为森林碳汇的不确定性研究提供参考。本文分别运用生物量扩展因子法、区域类型参数换算法、Bemmelan系数法估算森林生态系统中天然林乔木层、林下各层及土壤碳密度；运用冗余分析、单因素方差分析和邓肯多重检验对碳密度及其影响因素进行分析。结果表明，吕梁山天然针叶林和阔叶林碳密度间无显著差异，寒温性针叶林的总碳密度(256.48 Mg·ha^-1)显著大于温性针叶林(112.23 Mg·ha^-1)；侧柏林、华北落叶松林、山杨林总碳密度增长指数较大，而华北落叶松林、云杉林、白桦林生物量碳密度增长指数较大；环境因子对总碳密度的解释率(44.26%)高于林分因子(8.56%)，土壤碳密度与总碳密度的主要影响因子为气温和海拔；生物量碳密度与年降水量无显著相关，其主要影响因素为林分年龄。随着森林管理策略实施和林分年龄增加，吕梁山森林生物量碳汇潜力会不断增加。     

华北落叶松人工林营养元素的生物循环

对秦岭南坡 2 3年生的华北落叶松人工林包括 0～ 60cm土层中N、P、K、Ca、Mg 5种大量营养元素的含量进行了测定 ,其总贮量达到 1 .38× 1 0 5kg hm2 ,土壤、乔木、灌木、草本和凋落物各层营养元素现存量分别为 1 .37× 1 0 5、837.85、1 71 .1 7、42 .86、348.90kg hm2 。各营养元素的积累量均为土壤库 >>植被 >枯落物层。在植被层中该林分营养元素的年吸收量、年存留量、年归还量分别为 92 .2 9、61 .93、30 .36kg (hm2 ·a)。N、P、K、Ca和Mg 5种元素的循环速率分别为 0 .82 5、0 .70 4、0 .5 0 1、0 .60 2、0 .689。与同一区域年龄相近的锐齿栎、油松、华山松林分的生物循环特征相比 ,华北落叶松人工林对土壤没有明显的不良影响。     

我国人工林林下灌木层植物多样性空间变异及影响要素

【目的】灌木层是森林生态系统的重要组成部分,建立我国人工林林下灌木层植物多样性数据库,为森林群落结构维持、生物多样性保护提供技术支撑。【方法】采用结构方程模型(SEM)揭示我国人工林林下灌木层植物多样性空间变异和影响要素。【结果】①林下灌木层植物多样性从南到北逐渐减小;②随着乔木胸径的增大,林下灌木层植物多样性逐渐增大,但分布均匀度有降低趋势;③随着人工林郁闭度的增加,植物多样性呈现先增大后减小趋势,郁闭度约为65.8%时Shannon-Wiener多样性指数达到峰值;④随着林分密度的增大,林下灌木层植物多样性逐渐减小;⑤温度、降水、郁闭度、林分胸径、树高和林分密度因子均对林下灌木层植物多样性具有直接或间接的作用,其中郁闭度对其影响存在阈值(65.8%),当郁闭度超过此阈值,温度和降水为主导因子,而郁闭度低于此阈值,温度的影响权重降低,林下光照的主导作用增强。【结论】在探究人工林林下灌木层植物多样性空间变异及影响要素的过程中,需要综合考虑各种影响因子,并借助多种多样性指数,综合评判林下植物多样性变化情况。本研究结果可为调控人工林林下灌木层植物多样性及林下植物恢复提供参考依据。     

自然保护区落叶松人工林物种多样性保护与经营模式

自然保护区内人工林的经营问题关系到自然保护区生物多样性保护与生态系统稳定性。针对我国东北林区保护区中占较大比重的落叶松人工林,研究了东折棱河自然保护区,不同经营方式和针阔混交比例的人工兴安落叶松林下生物多样性指数的变化规律。采用Simpsonindex(DS和E)和Shannon-Weinerindex(H)参数进行了计算分析。结果表明,加大阔叶树的比例,有利于提高其林下生物多样性指数。在物种多样性研究的基础上,从恢复生物多样性的角度提出了人工落叶松林的“栽针保阔”经营方式,给出了保阔的树种,可以选择水曲柳、黄檗、色木和春榆与兴安落叶松混交。混交造林时,可以通过调节树种种间关系,形成良好的林分结构,发挥其生态功能。     

八角林分水源涵养功能的研究

选择邻近分布、母岩一致、立地条件及林龄相近且均为成熟林(40a)的八角、灰木莲和马尾松林分标准地，对3种不同人工林的林冠层、林下植被层、枯枝落叶层和林地土壤贮水性能进行比较分析。结果表明，林分地上部分持水量大小顺序为灰木莲、八角林、马尾松林；八角林地土壤(0～100cm)持水量与灰木莲林基本一致，均明显高于马尾松林；林地表层土壤(0～20cm)的初渗值和稳渗值均为八角林最高，马尾松林最低。若以林分的总持水量即地上部分与林地土壤的持水能力总量为指标，则灰木莲林分的总持水量最大(765．04t／hm^2)，其次为八角林分(713．35t／hm^2)，最小为马尾松林分(573．30t／hm^2)。因此，八角林兼有经济林和生态林的功能，除了经济效益外，对改善土壤结构、提高水源涵养功能等都有良好的生态作用。     

神农架巴山冷杉林凋落物量养分归还及分解特征

【目的】掌握森林凋落物产量及组成的动态变化、凋落物养分归还量及凋落物分解特征,了解凋落物在森林生态系统养分循环中的作用。【方法】选择神农架巴山冷杉天然林和人工林,在样地内布置凋落物收集框和凋落物分解袋,通过1 a的连续观测,比较天然林和人工林凋落物产量及分解速率的差异。【结果】巴山冷杉天然林和人工林年凋落物总量分别为6 217.44和4 833.46 kg/hm²,天然林比人工林年凋落物总量高28.63%。凋落物中以落叶为主,天然林和人工林落叶产量分别占凋落物总量的55.24%和54.76%; 其次是落枝,分别占总量的22.18%和19.66%; 树皮及花果等其他组分含量相对较少,分别占总量的22.58%和25.58%。巴山冷杉林凋落模式为双峰型,分别在10月和次年6月具有明显高峰期,而在次年2月凋落量最小。天然林和人工林凋落物养分年归还量分别为77.84和54.47 kg/hm²,天然林比人工林凋落物年养分归还量高42.91%,5种大量元素年归还量大小顺序均为N＞K＞Ca＞P＞Mg。凋落物在初始阶段分解较快,天然林和人工林凋落物在最初2个月失重率分别达18.70%和11.35%。天然林和人工林凋落物分解常数分别为0.303和0.241,凋落物半衰期分别为1.70 a和2.57 a,而凋落物周转期分别为9.30 a和12.12 a。【结论】神农架巴山冷杉林凋落物产量较高,分解速率较慢,天然林凋落物对土壤的改良效果更好。     

两种不同起源华北落叶松林空间点格局及植物多样性

【目的】分析山西省黑茶山国家级自然保护区两种不同起源类型落叶松人工林和天然林径级和林层特征,并对落叶松种群空间分布点格局特征和种群对邻域物种多样性的影响效应进行研究。【方法】 采用g(r)函数点格局方法对优势种群落叶松不同生长阶段个体(小树、中树和大树)的空间分布点格局进行研究; 用单物种-面积关系模型(mISAR模型)分析样地中乔木树种对局域群落多样性的影响。【结果】两种不同起源的落叶松林内落叶松种群呈正态分布,根据林木胸径(DBH)将落叶松分为小(5 cm≤DBH<10 cm)、中(10 cm≤DBH<30 cm)、大(DBH≥30 cm)3个阶段。人工林和天然林小、中、大3个不同阶段的株数比分别为10:3:4和10:3:6,树种多样性分别为0.96、0.54、0.52和1.27、0.94、0.63。两种起源落叶松林空间点格局分布总体均表现为小尺度上的聚集分布和中大尺度上的随机分布。此外,两种起源的落叶松林内物种在调查尺度范围内均表现为单物种所有个体对邻域全部树种的丰富度起到促进作用。【结论】研究区长期的干扰使两种起源类型的落叶松林具有较为相似的水平结构和垂直结构,中径级林木个体多但小径级和大径级较少,种群难以实现世代交替。     

不同林龄飞播油松林林下植被多样性研究

采用空间代替时间的方法,选择林龄分别为10、17和25年生飞播油松林为研究对象,分析3种林分林下植被的组成、优势种、垂直结构和林下植被物种多样性的变化。结果表明：10、17、25年油松林下植被物种数分别为27、24和20种,差异较小;3种林龄林分林下植被的优势种均为土庄绣线菊+三裂绣线菊-披针叶苔草。灌木层高度随飞播油松林龄的增大而增大,而草本层高度以17年生林分林下最大。灌木层和草本层盖度都是随林龄增大呈现先减小后增大的趋势;10、17和25年生飞播油松林下植被的物种Shannon Wiener指数分别为2508、0824和0776,Pielow指数分别为0779、0256和0241,随林龄增大林下植被多样性下降,表明上层乔木对林下植被发育抑制程度加大。因此在适宜时期对飞播油松林进行抚育经营进而调控林分结构尤为必要。     

甘肃兴隆山主要森林类型凋落物及土壤层的蓄水功能

以甘肃兴隆山青杄林、青杄-白桦林、山杨-白桦林、灌丛林、落叶松林和油松林6种森林类型林下凋落物层和土壤层为研究对象,于2010年进行了不同森林类型蓄水功能的研究。结果表明:(1)凋落物累积量13.40～46.32 t/hm2,油松林是山杨-白桦林的2.71倍;凋落物最大持水量为39.38～85.91 t/hm2,油松林最大,山杨-白桦林最小;(2)土壤密度随土壤深度的加大而增大,毛管孔隙度、总孔隙度、饱和蓄水量、非毛管蓄水量均随土壤深度的加大而减小;6种森林0～60 cm土壤层非毛管蓄水量为413.38～771.71 t/hm2,青杄-白桦林最大,落叶松林最小;(3)6种森林类型总蓄水量为青杄-白桦林(849.76 t/hm2)>青杄林(778.48 t/hm2)>山杨-白桦林(623.24 t/hm2)>油松林(504.80 t/hm2)>落叶松林(492.02 t/hm2)>灌丛林(462.26 t/hm2),青杄-白桦林是灌丛林的1.84倍。因此,天然林随森林的正向演替其蓄水功能先增加后减少。     

大兴安岭中部地区不同林分类型结构复杂性评价

【目的】通过对不同林分类型结构复杂性的评价来确定影响林分结构的主要因素，为后续森林结构经营的精准调整提供理论依据。【方法】以大兴安岭地区翠岗林场的不同林分类型(白桦林、兴安落叶松-白桦混交林和兴安落叶松林)为研究对象，基于不同林分类型的30块固定样地调查数据，从林分结构、林木大小多样性、林分活力和土壤状况4个方面选取13个指标，采用雷达图法对不同林分类型结构复杂性状况进行评价。【结果】3个林分类型林分直径分布均为倒“J”形；林分整体呈随机或轻微均匀分布；林木大小分化呈劣势和中庸分化状态；林分密集程度从中等状态向密集状态转变；林分混交度、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均在兴安落叶松-白桦混交林有最大值，而林分蓄积和健康木占比在兴安落叶松林有最大值；林下天然更新数量、土壤有机质含量、土壤腐殖质层厚度在不同林型间则无显著差异(P>0.05)。林分结构复杂性评价指数大小依次是兴安落叶松-白桦混交林(0.45)>兴安落叶松林(0.37)>白桦林(0.31),其中混交度、Simpson多样性指数、健康木占比是影响林分结构复杂性的...     

基于Gash修正模型的元宝槭林分结构对降雨分配的影响

林冠截留是森林生态系统降雨分配的起始点,准确模拟林冠截留是探究森林水文过程的基础。为了研究林分结构中林分密度对林冠截留的影响规律及Gash修正模型的适应性,以北京市八达岭森林公园2种林分密度的元宝槭纯林为研究对象,对其林冠截留过程进行了模拟分析,并针对元宝槭林分结构特征探讨了Gash修正模型的适应性。研究结果表明:(1) 2013年生长季内,元宝槭密林(3 665株/km~2)穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量实测值分别为365.50、38.19、69.82 mm,模拟值分别为386.45、33.86、53.21 mm,相对误差分别为5.73%、4.33%和23.80%;元宝槭疏林(1 090株/km~2)的穿透降雨量、树干茎流量和林冠截留量实测值分别为380.20、19.04、74.25 mm,模拟值分别为368.37、13.71、91.43 mm,相对误差分别为3.12%、27.99%和23.13%。疏林条件下,更多的降雨穿透林冠,进入了森林生态系统的下一水文效应层,Gash修正模型的模拟结果亦呈现基本一致的特征,模型对元宝槭林的模拟精度基本可以满足需要。(2)对Gash修正模型中的平均降雨强度(R)、树干茎流系数(Pt)、饱和林冠持水能力(S)、郁闭度(c)、饱和树干持水能力(St)、平均饱和林冠蒸发速率(E)共6个关键参数的进行敏感性分析,各参数对元宝槭密林林冠截留量模拟的影响程度大小依次为RSEStcPt,对于元宝槭疏林的影响程度大小依次为SREcStPt。通过分析可以得出,选择适宜的时间尺度计算平均降雨强度和饱和林冠持水能力,是提升Gash修正模型模拟精度的关键,适当疏伐可以为林分的生长提供更好的水分条件。     

秦岭西端小陇山林区华山松树高生长模型的研究

在不同立地条件、林分密度、林龄的华山松人工林中设立了12块标准地,依据标准地测定的数据,对小陇山华山松人工林林木高生长普遍规律进行了研究,建立实用树高生长模型,为林业工作者提供一个科学、实用的测树方法,以提高生产率和经济效益.     

嵩山国家森林公园侧柏人工林恢复过程中物种多样性和种间关系变化

通过样方调查,对侧柏人工林恢复过程中群落各层物种多样性变化以及物种种间关系进行了研究,进而探讨了不同阶段人工林林下物种多样性与林分密度的关系.结果表明,嵩山侧柏人工林不同恢复过程中物种的丰富度、多样性和均匀性指数都在波动中逐渐增加.在人工林不同恢复阶段,群落的乔木、灌木和草本物种的平均相关系数分别为92.78%,33.33%,28.07%,乔木种类具有较高的连续性和稳定性,灌木和草本植物则随着人工林环境条件的改变显示出较大的波动性.不同演替阶段侧柏人工林林分密度对乔木层物种多样性以及灌木层和草本层的物种丰富度指数都有一定影响作用,但对草本层物种多样性影响不大.