祁连山大野口流域森林空间结构及水源涵养功能

林分空间结构及其水源涵养功能关系一直是森林生态水文学研究的热点.我们在祁连山大野口流域选取林分空间结构、林冠截留和河川径流等监测样地,采用特征参数统计分析、多度分析和相关系数分析等方法,研究了林分空间结构因子及其水源涵养功能之间的关系.结果表明:(1)祁连山大野口流域49块样地的2 819株青海云杉(Picea crassifolia)的胸径、树高、冠长、冠幅、冠幅面积的分布曲线比正态分布平缓,树龄、胸径断面的分布曲线比正态分布剧烈;径级从1～5 cm到26～30 cm、高度级从2～4 m到18～20 m、冠长级从2～4 m到12～14 m、冠幅级从2～4 m到4～6 m,其多度分别为89.4%、94.4%、77.8%和82.7%.(2)林冠截留年总量和平均截留率分别为139.1 mm和35.28％;(3)从相关系数分析来看,海拔对树高影响较大,对冠长影响较小,与其他因子不相关;坡向对冠幅影响最大,对冠长、树高影响较小;坡度对这些因子几乎没有影响.径级与多度、冠长与多度均符合三次多项式关系;胸径与树高、冠长、冠幅、树龄符合线性多元回归函数;雨量级与林冠截留率呈反比.本文可为流域林分空间结构特征与水源涵养功能之间的机理研究提供基础数据和参考资料.     

祁连山北坡垂直带土壤碳氮分布特征

对祁连山北坡垂直带山地草原、森林、高山灌丛土壤有机碳和全氮的分布特征进行了研究,结果表明:土壤有机碳和全氮含量山地草原<青海云杉林<高山灌丛,表现为随海拔升高呈现上升趋势,且海拔3 100 m以上土壤碳、氮含量显著高于3 100 m以下土壤碳、氮含量;土壤有机碳和全氮在土壤剖面中的垂直分布大多表现为0~10 cm含量高于10 cm以下各层次的含量。土壤有机碳和全氮含量与土壤水分含量呈显著正相关(r=0.913,0.874,n=117,p=0.001),和年平均气温呈显著负相关(r=-0.883,-0.869,n=10,p=0.001),表明了气候因子对有机碳和全氮在垂直带上的空间分布起决定作用。整个垂直带土壤碳氮比在7.8~24.7间,有利于有机质矿化过程中养分的释放。作为祁连山北坡垂直带乔木林主体部分,青海云杉(Picea crassifolia)林土壤碳密度为18.13kg/m2,与一般常绿针叶林土壤碳密度相当,但远小于针叶林中的云冷杉林土壤碳密度。     

基于SHAP值方法的乌拉特梭梭(Haloxylon ammodendron)林保护区土壤表层碳氮储量及其影响因素研究北大核心CSCD

土壤碳氮储量对陆地生态系统碳氮循环及全球变化研究具有重要意义。为了阐明乌拉特梭梭(Haloxylon ammodendron)林国家级自然保护区土壤碳氮储量分布与变化规律,利用相关性分析、随机森林与SHAP解释方法确定影响土壤碳氮储量的关键因子。本研究采用可通行路线网格布点法,在保护区内布设61个调查点,采集表层土壤(0~20 cm),测定土壤碳氮储量,分析其主要影响因素。结果表明:乌拉特梭梭林保护区内土壤全碳和全氮储量在空间上均呈现西高东低、北高南低的特点,其中核心区的全碳储量(1429.91 g·m^(-2))显著高于缓冲区(1194.09 g·m^(-2))和试验区(986.36 g·m^(-2));不同区域的全氮储量差异不显著(P>0.05),核心区、缓冲区、试验区分别为76.79、62.39、51.28 g·m^(-2);pH、电导率、梭梭树高度、物种丰富度、植被盖度和草本生物量在3个区域差异显著(P<0.05)。影响梭梭林保护区表层土壤全碳储量的关键因子为土壤全碳、土壤全氮、土壤含水率、电导率、容重、梭梭树高度、植物密度和pH,SHAP分析表明土壤容重、pH与土壤全碳储量呈负相关,其余因子与土壤全碳储量均呈显著性正相关;影响土壤全氮储量的关键因子为土壤全氮、土壤全碳、电导率、容重、土壤含水率、梭梭树高度、植被盖度、碳氮比和植物密度,SHAP分析表明土壤容重、碳氮比与土壤全氮储量呈负相关,其余因子与土壤全氮储量均呈显著性正相关;基于SHAP值计算的平均因子贡献率表明,保护区内较低的植物密度是限制土壤碳氮储量的关键因素。本研究同时发现,当梭梭树的平均高度高于2 m时对土壤碳氮储量的贡献有显著提升,因此加强对保护区内梭梭林的管理对提升土壤质量具有积极作用。     

吉林东部山地沼泽湿地土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征

湿地土壤有机碳、氮和磷含量变化显著影响着湿地生态系统的生产力。为阐明吉林东部山地沼泽湿地土壤养分的空间分布特征,以吉林省敦化市4种典型山地沼泽湿地：落叶松-苔草湿地(T1)、莎草湿地(T2)、小叶章-甜茅湿地(T3)和沼泽化草甸湿地(T4)为研究对象,研究了土壤有机碳、全氮和全磷含量及其化学计量比的空间分布特征及影响因素。结果表明：4种山地沼泽湿地类型土壤有机碳、全氮、全磷含量均值分别为343.11 mg/g、28.03 mg/g和4.00 mg/g,变异系数为有机碳(9.26%)<全氮(16.52%)<全磷(48.64%)。在0~40 cm土层内, T1、T2和T3土壤有机碳、全氮、全磷含量随土壤深度的增加呈先增加后减少的趋势,在10~20 cm土层出现累积峰; T4土壤有机碳、全氮、全磷含量随土壤深度的增加而减少。土壤有机碳、全氮含量的变化趋势为T1相似文献   

风沙活动对人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林土壤碳氮含量的影响

风沙活动及其物质输移是关键的陆地地表过程,对沙地生态系统影响显著.以石羊河下游民勤县不同林龄人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林为研究对象,研究了固沙造林对0-1m深度土壤碳氮含量的影响以及风蚀和降尘引起的碳氮含量变化特征,探讨了风沙活动对人工梭梭林土壤碳氮库的影响.结果 表明:35 a人工梭梭林0...     

中国南北过渡带土壤碳氮空间特征及暖温带与亚热带界限

秦巴山区是中国南北过渡带的主体,过渡带分界划分在学界一直存在争议,确定和改进划分指标对构建中国生态地理格局有重要作用。土壤作为过渡带的核心部分,其关键指标的空间分布及变异机制对识别过渡效应和区域特征有指示作用。本文基于土壤二普资料,采用空间模拟和地统计方法分析土壤有机碳/全氮空间特征及与主要自然地理要素的关系。结果显示,秦巴山区有机碳/全氮含量空间分布趋势一致,存在3个高值区、1个次高值区和1个低值区。高值区分布在秦岭、大巴山高海拔区域和嘉陵江以西山地,含量分别为15.03~71.04 g/kg、1782.61~7710.00 mg/kg;低值区沿秦岭北坡的渭河谷地、南五台山和伏牛山分布,含量分别为0.64~6.50 g/kg、110.00~885.96 mg/kg;次高值区主要在汉江两侧、秦巴山地之间海拔< 1000 m及嘉陵江两侧略高于1000 m的山体,含量介于以上二者之间,自西向东呈南北向宽幅逐渐增大的“喇叭状”趋势。综合考虑地形—植被—气候作用,发现秦岭南坡—大巴山北坡有机碳/全氮次高值区分布范围与1000 m等高线、暖温带落叶阔叶林带（含常绿成分）和亚热带常绿落叶阔叶混交林带上限、1月0 ℃等温线、7月24 ℃等温线较一致,区内1月、7月、季节和全年气温变化较小,各季降雨变幅大,该区是亚热带向暖温带过渡的主体,北界大致沿都江堰—茂县—平武—文县和秦岭南坡1000 m等高线分布,南以都江堰—北川—青川和大巴山北坡1000 m等高线为界。有机碳/全氮空间变化为亚热带—暖温带的划界提供一定依据,进一步识别典型区土壤过程及生态效应,将全面揭示土壤多维过渡特征及其变异机理。     

疏勒河源冻土区高寒草甸土壤碳氮含量特征

土壤碳氮是高寒植被响应多年冻土区生态环境变化的重要营养和能源物质,但对其调查仍以生长季的单次采样为主,缺乏对其他季节的研究,这对于准确把握多年冻土区土壤碳氮含量及储量评估存在明显局限性。为此,本研究以青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河源多年冻土区高寒草甸为对象,对0—50 cm土层土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）、全氮（Total Nitrogen, TN）含量及其比值（C/N）的剖面分布和季节变化及其影响因素进行分析。结果表明：（1）SOC、TN剖面分布规律一致,0—10 cm土层均显著高于10—50 cm各层（P<0.05）,0—50 cm深度仅秋季逐渐下降,而春夏冬季0—30 cm递减。（2）SOC、TN含量存在季节变化,SOC表现为夏季>冬季>春季>秋季,TN表现为春秋冬季含量一致,夏季略低。（3）C/N季节变化显著,夏季显著最高,秋季显著最低（P<0.05）。（4）土壤含水量和生物量是影响SOC、TN及C/N剖面分布和季节变化的关键因素。（5）夏季土壤碳氮密度均高于全年平均。可见,仅单一节点（生长季为主）调查以表征全年土壤碳氮储量存在高估趋势。     

杭州湾湿地土壤酶活性分布特征及其与活性有机碳组分的关系

选取了杭州湾滨海湿地芦苇Phragmites australis湿地、互花米草Spartina alterniflora湿地、海三棱藨草Scirpus mariqueter湿地以及光滩湿地,研究了土壤脲酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、磷酸酶活性及土壤溶解性碳(DOC)、土壤微生物量碳(MBC)在0～20cm土层的分布特征及其内在相关性,探讨酶活性与土壤有机碳及其组分的关系。结果表明,表层(0～5cm)土壤的酶活性和有机碳含量最高,随着土壤深度的增加,土壤酶活性和土壤有机碳含量呈下降趋势。相关分析表明,土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶与总有机碳呈显著正相关,土壤脲酶与土壤溶解性有机碳呈显著正相关,蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶以及碱性磷酸酶活性与土壤微生物量碳或溶解性碳呈负相关,表明不同的土壤酶对湿地土壤有机碳库组成的贡献不同。     

黑土区土壤有机质和全氮含量遥感反演研究

以东北典型黑土区耕地为研究区,以Sentinel-2A（全球环境与安全监测计划的第二颗卫星,于2015年6月23日发射）影像作为数据源,构建光谱指数,分别采用多元逐步线性回归（Multiple Stepwise Linear Regression, MSLR）和随机森林（Random Forest, RF）算法建立土壤有机质（SOM）和土壤全氮（STN）预测模型,并采用十折交叉验证方法评估模型的性能。研究对比分析了不同气候、土壤类型和地形下土壤有机质和全氮的空间分布差异。研究表明：① 海伦示范区的SOM和STN含量最高,其年均温最低,高程最高,年降水量多,SOM含量升高,其年均温最低,年降水量多,STN含量升高;② 与基于多元逐步线性回归算法建立的SOM和STN预测模型相比,随机森林算法建立的SOM和STN预测模型,有着更高的精度和稳定性;③ 运用RF算法建立的SOM反演模型的R²为0.96,均方根误差为5.49 g/kg,STN反演模型的R²为0.95,均方根误差为0.27 g/kg; ④ 不同示范区统一建立SOM和STN预测模型,有助于提高预测精度,实现跨区域建模与制图。     

祁连山大野口流域青海云杉种群结构和空间分布格局

青海云杉（Picea crassifolia）是祁连山亚高寒山地森林植被的建群种之一。应用“相邻格子法”获得100 m×100 m样方内所有个体的调查资料,采用种群动态和胸径、树高和冠幅级频率分布及6种聚集强度指数分析了青海云杉的种群结构和空间分布格局。结果表明：（1）青海云杉种群动态分析表明,种群表现为增长型种群。（2）青海云杉种群胸径级频率分布呈“倒J”型,胸径级随个体数的变化符合对数方程y=-219.32ln(x)+482.67(R²=0.963 8,P＜0.01),胸径分异指数为0.48,种群个体胸径差异属明显分异;树高级频率分布呈“间歇”型,不同高度级与个体数之间可用二次方程y=0.795x²-31.23x+285.1(R²=0.603,P＜0.01)进行较好的描述,树高分异指数为0.55,高度差异属明显分异;胸径和树高两者之间符合对数方程y=5.912ln(x)-4.249 3(R²=0.603,P＜0.01);冠幅级与个体数之间可用三次方程y=5.317 6x³ -91.759x²+408.88x-173.87(R²=0.8355,P＜0.01)进行很好的拟合[WTBZ],冠幅分异指数为0.53,种群个体冠幅差异亦属明显分异。总体上看,青海云杉幼苗较为丰富,天然更新能力强,目前表现为成熟稳定型种群。（3）在空间分布格局上,青海云杉种群空间分布格局呈斑块状聚集分布,其扩散系数、丛生指标、聚块性指数、平均拥挤度指数、负二项式分布参数、Cassie指标分别为1.162、2.285、0.162、85.802、1.002和0.026。在不同发育阶段的分布格局有所差异,Ⅰ级幼苗和Ⅱ级幼苗为聚集分布,小树、中树和大树为均匀分布,随着龄级的增大,种群的聚集程度减小,即由聚集分布变为均匀分布,该种群表现出明显的扩散趋势。研究结果可为青海云杉的管理和经营提供理论依据。     

祁连山青海云杉林动态监测样地群落特征

依据中国森林生态系统动态监测样地设置方法,参照国际森林生态学大样地建设技术规范,于2010年和2011年在祁连山自然保护区青海云杉（Picea crassifolia kom.）林内建立了10.2 hm2动态监测样地,定位调查了样地内19 927株DBH≥1 cm活立木木本植物,完成了第一次群落特征调查和分析。调查结果表明：①青海云杉群落成层现象明显,可划分为乔木层、灌木层、草本层和苔藓层4个层次。乔木层是群落的最主要层,整体而言其垂直高度结构复杂性要大于灌木层和草本层,苔藓层较为发达。②青海云杉径级结构呈明显的倒“J”形,个体集中在径级1~5 cm至21~25 cm,其占到总个体数目的91.42%,青海云杉更新良好。③青海云杉DBH≥1 cm对应的树高结构呈“单峰”形,高度主要集中在小于6 m,占到总个体数目的60.00%,高度偏小,小树较多,中树占有一定的比例,大树较少。同时,树高和胸径二者之间显著符合二次函数关系（p＜0.05）,反映了青海云杉群落生物学特征。④从空间分布格局来看,青海云杉表现出明显的聚集性分布格局。对不同年龄段青海云杉小树、中树和大树点格局分析表明,随着龄级的增大,种群的聚集程度减小,即由聚集分布变为随机分布,表现出明显的扩散趋势。青海云杉个体分布没有明显的空间异质性,而且2 534株大树随机分布在该样地,表明该群落未受大范围的人为干扰。     

黑河上游山地青海云杉林土壤有机碳特征及其影响因素

以黑河上游祁连山中段青海云杉林为研究对象,分析了不同林区云杉林表层(0~20 cm)土壤有机碳的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系。结果表明：祁连山中段3个林区青海云杉林表层土壤有机碳含量为寺大隆林区[(9.38±0.72)%]>西水林区[(7.81±0.43)%]>大河口林区[(6.06±0.30)%],土壤有机碳含量平均值为(7.41±0.28)%,变异系数为37.9%。土壤有机碳含量与海拔、土壤含水量、土壤全氮呈显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。经主成分分析表明,海拔和土壤pH值是影响土壤有机碳含量的第一主成分,土壤全氮是第二主成分,云杉林密度是第三主成分,累计解释率为72.47%。     

祁连山中段青海云杉林土壤肥力质量评价研究

以祁连山排露沟流域青海云杉林为研究对象,研究了海拔梯度上土壤肥力因子的分布特征及变化规律,并运用主成分分析法对青海云杉林土壤肥力状况进行了评价。结果表明：（1）研究区土壤呈碱性,pH值均大于8.0;高海拔地区（3 300 m）含水量达到过饱和状态,各土层含水量均大于100%;随海拔升高,全氮含量呈增大趋势,全钾含量呈减小趋势,而全磷含量呈先减小后增大趋势;不同海拔梯度速效磷含量差异不显著（P>0.05）,海拔3 300 m处速效钾含量显著高于其他海拔段（P<0.05）。（2） 不同海拔梯度下土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量都有明显的“表聚效应”,其中3 300 m处0~10 cm土层有机质含量高达325.93 g·kg^-1,是本海拔段其他土层的1.6~1.8倍,是同土层其他海拔段的1.3~2.0倍。（3） 土壤肥力因子间关系密切,土壤含水量与有机质、全氮呈极显著正相关关系,与土壤容重、pH和全钾呈极显著负相关关系,土壤养分含量之间存在不同程度的显著正相关关系。（4） 不同海拔梯度土壤肥力质量为：3 300 m>3 200 m>3 100 m>3 000 m>2 900 m。     

甘肃省南部两种云杉树种树木径向生长对气候因子的响应

利用采自甘肃省南部莲花山的青海云杉(Picea crassifolia Kom.)和紫果云杉(Picea purpurea Mast.)两组不同树种的树轮样芯共计113个样本,通过对两组树木年轮宽度标准年表的统计特征的分析得出: 两组树轮宽度年表的平均敏感度和标准差的变化基本相同,但是紫果云杉信噪比的值要高于青海云杉,说明不同树种包含的气候信息强度不同。两组树轮宽度指数与临洮气象站多年逐月降水量、平均气温和极端最高气温的相关性分析表明,两组树轮宽度指数对气象要素的响应并不完全一致,紫果云杉树轮宽度指数与逐月极端最高温度的相关系数值大于青海云杉,说明这一气候信号在紫果云杉上体现得更加显著。因此,在使用树木年轮进行古气候重建时,应当考虑树种对树轮宽度与气候要素之间相关关系的影响。两组树轮宽度指数与气候要素以及帕尔默干旱指数（The Palmer Drought Severity Index,PDSI）的季节组合和年均相关性都不显著,所以两组树轮年表不足以用于气候重建。通过与邻近区域的4条树轮年表对比,发现本文两条树轮年表的低值时段与邻近年表记录的20世纪20年代的干旱事件发生的年代一致。     

新疆伊犁河谷新垦绿洲土壤主要养分含量特征

以长期定位试验点新疆伊犁河谷新垦绿洲灰钙土为研究对象,选择不同土地利用类型,采集上层(0～20 cm)、中层(20～40 cm)和下层土壤(40～60 cm)样品,分析土地利用类型对灰钙土土壤有机质、全氮和全磷的影响.研究结果表明:土壤有机质和全量氮磷含量表聚性特征明显;垂直分布总体变化趋势均为由上到下依次减少,且都以40 cm处为其变化转折点;从土壤有机质含量来看,以天然荒地最高,树上干杏林地和杨树林地次之,撂荒地和小麦-油葵轮作地较低;从土壤全氮含量来看,以天然荒地最高,树上干杏林地和撂荒地次之,杨树林地和小麦-油葵轮作地较低;从土壤全磷含量来看,树上干杏林地最高,天然荒地、撂荒地和杨树林地次之,小麦-油葵轮作地最低.植被类型对土壤质量影响显著,在今后的土地资源利用过程中,在施用无机化肥的同时也要注意推广秸秆还田,增加施用有机肥,做好土壤的培肥工作.     

祁连山北麓中段青海云杉林土壤水热时空变化特征

以祁连山北麓中段青海云杉林为研究对象,利用5套土壤温湿度自动监测系统对海拔2 500～3 300 m的青海云杉连续监测3 a,旨在探讨青海云杉林土壤水热的变化特征及土壤水热间的互作效应。结果表明:(1)7:00～19:00,土壤温度整体上呈升高趋势,8:00土壤均温最低,为1.03℃,18:00土壤均温最高,为1.32℃;土壤湿度的变化幅度较小,且差异不显著(P>0.05)。(2)冷期(1～4月、11～12月)、暖期(5～10月),各占全年的50%;8月前随月份增大土壤温湿度增大,月份增大1月,土壤均温增大2.21℃,湿度增大0.021 m3·m-3,8月后随月份增大逐渐减小,月份增大1月,土壤均温减小3.12℃,湿度减小0.017 m3·m-3。(3)土壤温度与海拔之间有负相关关系(R2=0.81,P<0.05);土壤湿度与海拔之间存在二项式相关关系(R2=0.95,P <0.05)。(4)土壤温度与土层深度间呈负相关关系(P <0.05),而土壤湿度与土层深度呈线性正相关关系(P <0.05),土层每增加一层,土壤均温减小0.142℃,湿度约增加0.0...     

灌溉和施氮对甜叶菊(Stievia rebaudiana)光合作用和产量的影响

为了解水、氮供应水平对河西绿洲灌区甜叶菊(Stievia rebaudiana)光合作用和产量的调控效应,研究了灌溉量(常规灌溉,320mm;节水20%,灌溉256mm;节水40%,灌溉192mm)和施氮量(0、100、200、300kg·hm-2)对甜叶菊光合特性和产量的影响。结果表明:与不施氮相比,施氮可显著提高甜叶菊不同生育期光合速率和产量,施氮处理间光合速率和产量差异均不显著;灌溉量从192mm增加到320mm,甜叶菊产量随灌溉量的增加先增加后降低。施氮100、200、300kg·hm-2下甜叶菊产量分别较不施氮增产6.00%、9.17%、9.76%,256mm灌溉量和300kg·hm-2施氮量为甜叶菊高产的最优组合,产量达到4 177.50kg·hm-2。     

荒漠草原2种植物群落土壤微生物及土壤酶特征

测定和分析了甘肃省金昌市金川区荒漠草原土壤微生物数量、微生物生物量和土壤酶活性。结果表明：同层土壤3大类微生物（真菌、细菌和放线菌）数量、土壤微生物量碳和氮含量及4类土壤酶（蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶）活性均表现为盐爪爪（Kalidium foliatum）群落大于骆驼刺（Alhagi sparsifolia）群落,而土壤微生物量磷含量相反;同一植物群落,不同层土壤微生物数量（除骆驼刺群落中的真菌亚表层最高外）、土壤微生物量碳、氮、磷含量及土壤酶活性（除骆驼刺群落中脲酶呈现高-低-高-低趋势外）均呈现随土层的加深而降低的趋势;金川区荒漠草原不同植物群落不同空间层次土壤微生物数量、微生物生物量和各种酶之间有不同程度的相关性。