晋西黄土区不同林地植物多样性研究

目的探索不同林地林下植物多样性特征及其与环境因子的相关性, 为黄土高原地区植被恢复与重建工作提供科学依据。方法以山西吉县蔡家川流域3种人工林(油松林、刺槐林和油松×刺槐混交林)和2种天然次生林(山杨次生林、辽东栎次生林)为研究对象, 采用标准样地调查法进行植被调查。结果结果表明:5种林地类型共出现林下植物52种(灌木植物17种, 草本植物35种), 且不同林地类型林下植物物种组成及分布差异较大, 天然次生林的灌木物种数量明显多于人工林, 而草本物种数量却要少于人工林。5种林地类型的灌木层均匀度指数无显著差异, 物种丰富度指数和多样性指数表现为天然次生林>人工林, 而草本层物种丰富度指数、均匀度指数及多样性指数均表现为人工林>天然次生林。环境因素对林下植物多样性的影响较大, 尤其是郁闭度、土壤含水量及毛管孔隙度对林下植物多样性的影响较为显著。结论不同林地林下植物多样性差异显著, 综合考虑灌木及草本层植物组成及多样性特征, 油松×刺槐混交造林方式优于纯林造林方式, 应该在该地区合理扩大油松×刺槐混交造林的面积; 郁闭度是影响林下植物多样性的主要环境因子, 因此可以通过适当开窗疏林来提高林下植物多样性。      

晋西黄土区不同密度刺槐林土壤抗蚀性关键指标及特征研究

  目的  研究晋西黄土区16年生刺槐林土壤抗蚀性的关键评价指标,探讨林分密度对土壤抗蚀性的影响,为实现功能导向型林分结构定向调控提供参考依据。  方法  以5个密度梯度（1 025、1 300、1 575、1 800、2 150 株/hm2）刺槐林为研究对象,基于野外采样和室内试验,选取5大类、12个土壤抗蚀性指标进行单独分析与综合评价。  结果  （1）应用主成分分析对12个土壤抗蚀性指标进行筛选,可知土壤密度（因子载荷量为?0.776）、有机质含量（0.864）、 > 0.25 mm水稳性团聚体质量分数（0.747）、平均质量直径（0.960）、几何平均直径（0.779）、土壤分形维数（?0.736）和分散系数（?0.873）是评价晋西黄土区刺槐林（16年生）土壤抗蚀性强弱的关键指标;（2）同一林分密度下,刺槐林表层土壤抗蚀性优于深层土壤,土壤抗蚀性综合指数为0 ~ 10 cm（0.548） > 10 ~ 20 cm（?0.070） > 20 ~ 30 cm（?0.477）;同一土层内,刺槐林土壤抗蚀性随林分密度的增大（1 025 ~ 1 575 株/hm2）逐渐增强,在密度大于1 575 株/hm2后逐渐减弱;（3）以刺槐林分密度为x轴,以土壤抗蚀性综合指数为y轴建立了开口向下的抛物线函数关系:y = ?2.683 × 10?6x2 + 0.009x ? 6.375（R2 = 0.77）,据此预测刺槐林分密度为1 590 株/hm2时,土壤抗蚀性最强,综合指数为0.403。  结论  研究区中密度刺槐林分的土壤抗蚀性较强,从土壤抗蚀性角度,建议刺槐林（16年生）的经营密度以1 590 株/hm2为宜,对于密度过低或过高的林分,在满足林业生产的同时及时进行科学补植或间伐,还应注意保护表层土壤,以充分发挥林地的水土保持功能,有效控制土壤侵蚀。      

晋西黄土区不同林分类型和密度条件下林下灌草组成及多样性特征

【目的】研究晋西黄土区刺槐Robinia pseudoacacia人工林、油松Pinus tabulaeformis人工林、刺槐-油松人工混交林、山杨Populus davidiana-栎类Quercus spp.天然次生林的植物组成及植物多样性指标,探讨不同林分类型、不同密度条件下灌草植物多样性,为晋西黄土区植被建设和功能提升提供理论基础。【方法】通过野外调查,对低密度(800～1 200株·hm-²)、中密度(1 200～1 600株·hm-2)、高密度(1 600～2 000株·hm-2)条件下22～25年生的4种林分林下灌草植物组成与植物多样性进行分析。【结果】①4种林分灌草植物共87种,隶属36科69属,其中灌木植物46种,隶属22科36属,草本植物41种,隶属17科33属。4种林分林下灌木和草本植物种数均在中密度时最多,表现为山杨-栎类天然次生林最多,油松人工林最少,刺槐-油松人工混交林的灌木层植物种数处于较高水平,刺槐人工林草本层植物种数较刺槐-油松人工混交林丰富。②4种林分灌草植物随林分密度增大呈现由阳生向中生、阴生植物过渡的变化规律。主要优势灌木...     

晋西黄土区不同森林群落类型植物多样性研究

为了揭示晋西黄土区不同森林群落类型对生物多样性的保持作用,对晋西黄土区人工油松林、人工刺槐林及天然次生林林下植物组成及土壤化学性质进行了调查研究,并对3种林分进行对比分析,研究晋西黄土区不同森林群落类型林下植物多样性特征。结果表明:1)研究区内共出现40个植物种,灌木6种,草本34种。3种森林群落类型林下植物种数为人工刺槐林＞人工油松林＞天然次生林;2)3种森林群落类型林下物种丰富度指数(Margalef指数)、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和物种均匀度指数(Pielou指数)表现为草本层＞灌木层,人工林＞天然林。人工刺槐林林下Margalef指数、Shannon-Wiener指数小于人工油松林,而Simpson指数和Pielou指数大于人工油松林;3)与2006年相比,2012年研究区内植被种类增加,人工林内植物种的增加要比天然次生林内明显;4)3种森林群落类型林下Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数与土壤化学性质的关联大小为土壤养分＞有机质＞pH值。      

晋西黄土区刺槐林地土壤水分对降雨的响应

通过野外坡面降雨试验,对晋西黄土区刺槐林地内土壤水分进行连续定位观测,以揭示晋西黄土区坡面土壤水分对降雨的响应,旨在为黄土高原区水土流失治理提供一定的理论依据。结果表明:1）坡面土壤含水率受植被密度影响较明显,密度较高的刺槐林地相对于密度较低的林地或裸地而言,其林地内坡面土壤水分对降雨的响应较平缓。2）垂直方向上,0~20 cm土层土壤含水率对降雨的响应最为直接和迅速。植被密度不同,各测点次表层（10~20 cm土层）土壤含水率的上升有先后之分,与表层（0~10 cm土层）相比,次表层的土壤含水率变化有一定的滞后和延长,体现出土壤水分入渗的先后过程。深层（20~150 cm土层）土壤含水率对降雨几乎无响应过程。3）坡面上表层土壤含水率对降雨的响应受降雨强度和植被密度影响,当降雨强度较小时,土壤含水率变化会出现上升期和退水期;当降雨强度较大时,土壤含水率变化则分为上升期、平台期和退水期,各期到达时间会因植被密度增加而出现相应的滞后现象。      

晋西刺槐和油松人工林密度效应规律

根据刺槐和油松人工林59株解析木资料,分析林分密度效应随年龄变化特征,拟合了单株胸径生长模型和密度效应模型.研究表明,随林龄增长,林木胸径生长与密度负相关系数增大,密度影响逐渐显著.但达一定林龄后,相关系数增幅变小,位于方山县阳坡刺槐林林龄为13 a,半阳坡为10a;位于吉县半阳坡刺槐林林龄为8a;位于方山县半阳坡和阴...     

晋西黄土区不同密度林分的水土保持作用研究

利用小型人工降雨器,以渗透量、稳渗速率、初损雨量、初损历时、产流量、产沙量等为指标,对不同密度林地的水土保持作用进行了对比分析.研究得出,刺槐林地、油松林地的稳渗速率随林分密度的增加而增大,产流量和产沙量随密度的增加大幅度减少.在该地区利用刺槐和油松营造水土保持林时密度应该以3 000 株/hm2为宜.     

渭北黄土区不同立地条件下刺槐人工林群落生物量结构特征

根据黄土区刺槐人工林群落生物量实测资料,比较了不同立地条件下各个径级的林分密度变化状况,分析了 生物量在刺槐乔木层、灌木层、草本层和枯落物层的分配特征。结果表明:30 年撂荒地、35 年坡耕地和30 年荒坡 地林分密度分别为1 050、950 和1 410 株/ hm2 ,在不同的径级分配上各样地均以 20 cm 为主,分别占总株数的 77.62%、85.79%和81.70%。撂荒地、坡耕地和荒坡地的造林,刺槐群落总生物量分别为146.58、165.76 和160.97 t/ hm2 ;乔木层生物量占群落总生物量的比例的变化趋势为:撂荒地(78.94%) 坡耕地(79.57%) 荒坡地 (83.47%);林下灌草和枯落物生物量占总生物量的16.53 ~21.07%。3 个研究区刺槐人工林林分生长高度、胸径 和生物量等综合指标的排序为:坡耕地 撂荒地 荒坡地。根据刺槐林植被生长的变化特征,可以判断在黄土区 30 年左右人工刺槐林群落生长基本达到数量稳定和林分成熟阶段,在该区应进行合理的间伐利用,可获得较高的 生物产量,促进林木的生长。      

晋西黄土区不同坡向刺槐林下植物种间关联及群落稳定性

为了解人工林群落内物种的种间关系及群落稳定性,以晋西黄土区人工刺槐(Robinia pseudoacacia)林为研究对象,在样地调查的基础上,采用方差比率法、χ²检验、戈登·摩尔稳定性等方法,对林下植物的种间关系及群落稳定性进行分析。结果表明：(1)调查样地内共有植物30科56属62种。其中,灌木层植物10科18属19种,杠柳(Periploca sepium)为优势种;草本层植物22科38属43种,虉草(Phalaris arundinacea)为优势种。阳坡有14种灌木,阴坡有7种;阴坡有28种草本植物,阳坡有24种。(2)不同坡向刺槐人工林内植物种的关联性不同,阳坡黑麦草(Lolium perenne)和白首乌(Cynanchum bungei)的关联性极显著(P<0.01);半阳坡茜草(Rubia cordifolia)、虉草(Phalaris arundinacea)和北柴胡(Bupleurum chinense)的关联性极显著(P<0.01);阴坡蛇莓(Duchesnea indica)和芦苇(Phragmites australis)的...     

晋西黄土区林草复合系统草本植物多样性特征

以晋西黄土区刺槐-草地复合系统为研究对象,用移动窗口法判定复合系统边界,采用α多样性和β多样性分析复合系统草本植物多样性特征.结果表明:1)移动窗口法分析显示,在最小窗体单位(1m)为8时能够清晰地判定刺槐-草地复合系统边界,其影响域从林内4m到草地4m,总宽度为8m,草本植物样方间相似性的聚类分析结果与此一致;2)α...     

小陇山林区不同密度油松人工林林下物种多样性研究

【目的】研究油松人工林密度对林下植物多样性的影响及二者的关系,提出维持植物多样性、人工林生态系统稳定性及其健康状况的合理林分密度。【方法】以小陇山林区5种不同密度30年生油松人工林为研究对象,分析油松人工林林下物种的重要值、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数和相似系数随林分密度的变化规律。【结果】①油松人工林林下共出现植物23科38属50种。随着林分密度的增大,林下物种数逐渐减少,灌木、草本层物种组成发生变化。②不同密度油松林林下灌木层和草本层植物丰富度指数、多样性指数,随林分密度的增加基本表现出减小趋势。③各指数与林分密度的相关性分析表明,灌木层和草本层的丰富度指数、草本层的均匀度指数与林分密度均表现出较高的相关性,其中草本层均匀度指数与密度呈显著负相关关系。④随着林分密度的增大,林下共有物种减少,相似系数逐渐降低。【结论】密度对人工油松林林下植物多样性有一定影响,但未达到显著水平;密度为1717～1867株/hm2时,林下物种丰富度指数、多样性指数、Alatalo指数均达到最高,表明此密度是林下植被生长发育较为合适的密度,能够保障林下植物多样性的维持。     

不同密度云杉林下草本植物多样性

为了解寒温性针叶林林分密度与林下草苓植物多样性的关联性,在山西省庞泉沟国家级自然保护区,选择以云杉Picea林为代表的寒温性针叶林,在不同密度的林分中设置样地,调查林下草苓植物的物种组成,分析林下草苓植物的多样性,并对林分密度和多样性指数进行相关分析。结果表明：①在研究区的云杉林中共调查到37种草苓植物,隶属于18个科35个属。②云杉林下草本植物多样性指数（Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数）随着林分密度的增加而减小。当林分密度为475株·hm^-2时,Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分别为0．82,1．97和0．71;当林分密度为1 000株·hm^-2时,Sirepson指数、Shannon-wiener多样性指数和Pielou均匀度指数分别为0．54,1．18和0．39。④不同密度的云杉林中,草苓植物丰富度指数没有明显的变化规律。研究认为：在以云杉为主要树种的寒温性针叶林中,林分密度对林下草苓植物的多样性指数有明显的影响,随着林分密度的增加多样性指数减小。图3表3参23     

黄土高原退耕区不同林龄刺槐林下草本植物的多样性

通过典型样地调查,以空间序列代替时间序列方法,对不同林龄刺槐林下草本层的物种组成、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数等进行分析。结果表明,刺槐林下草本植物科、属、种、株数、盖度及物种多样性均存在差异。林下植物种类丰富,群落整体更新情况良好,有草本植物67种,分属21科50属,以禾本科、菊科、豆科为主要科,用二次函数回归方程能较好地反映刺槐林龄与林下草本层多样性各指标间的关系。可见,不同林龄对刺槐林下草本植物多样性影响显著。     

晋西人工林综合密度效应分析

以晋西刺槐和油松人工林59块样地数据,拟合了其平均胸径、平均单株材积及平均单株地上生物量的密度效应模型,分析了林分密度的综合影响。结果表明:(1)处于初植密度的油松林无林下更新。油松间伐林更新较好,随林分密度增加,更新密度趋于减少。(2)林下死地被物厚度与辛普森、香农多样性指数显著负相关,与生态优势度显著正相关。(3)吉县阴坡油松林,随密度增加,辛普森、香农及均匀度指数均减小,生态优势度增加。间伐林多样性指数明显好于未间伐林。油松间伐林密度与其辛普森、香农多样性指数显著负相关,与生态优势度显著正相关。(4)探讨生态公益林密度效应时,除了用材林密度效应常规指标外,应增加林下更新、林下植物多样性及死地被物厚度等指标。     

晋西黄土残塬沟壑区刺槐林土壤入渗特征及影响因素分析

[目的]研究晋西黄土残塬沟壑区刺槐林在不同林龄和密度条件下土壤入渗特征及其影响因素,为林分结构精准提升提供功能导向的调控依据.[方法]在野外采用双环法测定不同林龄(15、25和35年)以及不同密度(800、1200、1600、1800和2200株/hm2)刺槐林的土壤入渗过程,并测定了土壤理化性质,分析了土壤孔隙度、土...     

川北白云山地区不同密度下亮叶桦人工林群落结构和物种多样性

【目的】对川北白云山地区20年生亮叶桦Betule luminifera不同密度人工林群落结构及物种多样性进行探究,以期为该区亮叶桦人工林可持续经营提供依据。【方法】采用典型样地法,分别选择川北白云山地区现存的低密度(1 050~1 150株·hm~(-2))、中密度(1 450~1 550株·hm~(-2))及高密度(2 150~2 250株·hm~(-2))亮叶桦人工林群落作为研究对象,研究川北白云山地区不同密度下亮叶桦人工林群落结构和物种多样性特征。【结果】共记录到植物110种,隶属于52科91属。高、中和低密度下群落的物种数依次为59、42和57种;从群落结构来看,中、高密度下群落物种多集中于中径级,即胸径为[5,11)cm,低密度下群落物种多集中于高径级,即胸径为[11,17)cm,3种密度下群落物种的高度级结构相似,物种多集中于中高度级,即高度为[9,13)m;不同密度下群落各层次物种丰富度指数(D)、Shannon-wiener指数(H)和Simpson优势度指数(H')等均表现为乔木层灌木层草本层;在乔木层中,群落各物种多样性指数在中密度下最高,低密度次之,高密度最低;草本、灌木层D和H均表现为:低密度中密度高密度。【结论】中等密度(1 450~1 550株·hm~(-2))更利于川北白云山地区亮叶桦人工林多样性的维持及树种的自然更新。     

不同林龄刺槐人工林碳储量及分配规律

为研究林龄对刺槐林生态系统碳储量的影响,在样地调查与实测生物量的基础上,对河南省洛宁县灌木林人工改造的8、15和22年生刺槐人工林进行了研究,测定了刺槐林及同区域灌木林不同层次的的碳含量(乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层(0~50 cm)),结合生物量及土壤数据分析其生态系统的碳储量和层次分布特征。结果表明,刺槐各器官碳含量在42.60%~50.92%之间,大小顺序为:树干树皮树枝根桩树叶粗根小根大根中根细根;各林分的灌草层、枯落物层碳含量无显著差异;土壤层碳含量均表现为随土壤深度增加而降低,而随着种植年限的增加而增加;灌木林及8、15和22年生刺槐人工林生态系统碳储量分别为78.96、99.78、110.85和132.75 t·hm-2,对比灌木林,8、15和22年生刺槐林碳储量年均增长量分别为2.60、2.13和2.44 t·hm-2·a-1;乔木层及土壤层是刺槐人工林生态系统碳储量的主要来源,两者占生态系统碳储量85.14%~96.63%。随种植年限增加刺槐林土壤层碳储量所占比重下降而乔木层碳储量比重逐渐上升,灌草层、枯落物层碳储量无明显变化规律。     

黄石铁尾矿废弃地刺槐人工林土壤肥力研究

用常规方法测定了覆盖混合基质的黄石铁尾矿废弃地的刺槐Robinia pseudoacacia人工林土壤的pH以及有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量,用稀释平板法测定土壤固氮菌和解磷菌数量,分别用比色法、磷酸苯二钠比色法和高锰酸钾滴定法测定脲酶、磷酸酶及过氧化氢酶酶活性.结果表明,刺槐人工林下土壤pH比未种植植物的铁尾矿废弃地低4.7%,土壤的有机质、全氮、全磷质量分数分别为101.5、2.8和1.5 g.kg-1,碱解氮、速效磷和速效钾质量分数分别为、130.7、16.2和201.8 mg.kg-1,均极显著高于对照,而土壤的全钾含量比对照低13.7%.刺槐人工林土壤的自生固氮菌数量与解磷菌数量分别为75.0×105和85.7×105 cfu.g-1,土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性分别为2.7 g.kg-1.d-1、317.6 mg.kg-1.h-1和4.6 mL.g-1.h-1,均极显著高于对照.可见,覆盖混合基质能够提高养分含量,促进刺槐的定居,而刺槐的生长进一步改善了土壤性质,促进了铁尾矿废弃地的生态恢复.     

刺槐与其他树种枯落叶混合分解对微量元素释放的影响

【目的】检测刺槐分别与其他10个树种枯落叶混合分解后是否对Cu、Zn、Ni和Cd等微量元素的释放产生促进作用,从微量元素的角度研究刺槐与拟混交树种的种间养分关系,为刺槐混交林的树种选择提供科学依据。【方法】在黄土高原,于秋末冬初采集刺槐及其他10个树种的当年枯落叶,并剪成1 cm大小的碎片或长1 cm的短针叶,同时采集无林荒草地腐殖质层（0～20 cm）土壤作为介质,在室内相同温度和湿度条件下,以尼龙网袋埋土法连续345 d进行枯落叶混合分解培养试验,并用原子吸收光谱分析法（AAS）测定枯落叶分解前后微量元素Cu、Zn、Ni、Cd的含量。【结果】枯落叶分解过程中,Cu、Zn、Ni和Cd的释放速率均以柠条、小叶杨、沙棘、侧柏、辽东栎较快,周转期略大于1年。刺槐分别与小叶杨、白榆、沙棘枯落叶混合分解,对4种微量元素的释放均呈现出促进作用;而分别与樟子松、侧柏、白桦、柠条枯落叶混合分解,对4种微量元素的释放均呈现出抑制作用;刺槐分别与油松、华北落叶松枯落叶混合分解,对Cu的释放有一定的促进作用,而对Zn、Ni、Cd的释放呈现出抑制作用;刺槐与辽东栎枯落叶混合分解,对Zn、Cd的释放有促进作用,而对Cu、Ni的释放有抑制作用。【结论】选择与刺槐枯落叶混合分解后能促进多数微量元素释放的树种进行混交,将有利于林地微量元素的循环利用。