祁连山鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛冠层降雨再分配特征

以祁连山排露沟小流域的鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛为研究对象,2014年6—9月观测了38场降雨的林外降雨量、穿透雨量和树干茎流量,分析了鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛冠层降水再分配特征及影响因素。结果表明:(1)鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛冠下的穿透雨量、树干茎流量、截留量分别为175.2,20.8,182.6mm和239.1,15.1,113.4 mm,分别占总降雨量的46.3%,5.5%,48.2%和65.0%,4.1%,30.9%;鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛群落截留量占年降水量的29.3%和18.6%。(2)穿透雨量、树干茎流量和截留量均与降雨量呈显著线性正相关(P0.01),穿透雨率和截留率均与降雨量呈对数函数关系(P0.05)。(3)鲜黄小檗和甘青锦鸡儿灌丛产生穿透雨的临界降雨量分别为1.2mm和0.9mm,2种灌丛产生树干茎流均需要2.0mm的前期降雨量。(4)灌丛截留率9月份最大,其次是7月份,6,8月份最小;树干茎流率6—8月份变化平缓,9月份明显减小。     

祁连山青海云杉林土壤有效微量元素含量特征

以建立在祁连山西水林区大野口流域的1 hm2青海云杉林样地为研究对象,采用剖面取样与室内分析相结合的方法,分析了土壤锌、锰、铜、铁、硼等有效微量元素的含量、密度大小和有效性指数、与有机质和p H值及速效磷之间的相关性。结果表明:(1)不同土层有效微量元素锌、锰、铜、铁、硼的平均含量大小顺序均为:铁锰铜硼锌,有效微量元素均具有明显的"表聚效应"。0~60 cm土层有效锌、锰、铜、铁、硼均值大小分别为:(0.52±0.27)mg kg-1、(6.26±1.76)mg kg-1、(2.44±0.98)mg kg-1、(94.69±25.48)mg kg-1、(2.19±0.70)mg kg-1。(2)0~60 cm土层中,锌、锰、铜、铁、硼密度大小分别为:(2.21±1.27)mg m-2、(26.24±7.64)mg m-2、(11.50±6.41)mg m-2、(447.78±178.04)mg m-2、(9.76±3.32)mg m-2,有效性指数大小为:铁硼铜锰锌,其中:铁、硼、铜有效性指数大于1,而锌、锰有效性指数小于1。(3)不同土层有机质与锌、锰、铜、铁、硼等均呈显著或极显著正相关,p H值与锌、锰、铜、铁、硼等均呈显著或极显著负相关,速效磷仅与硼呈极显著正相关,有机质和p H值均对有效微量元素含量具有重要影响。     

祁连山青海云杉林土壤氮的含量特征

通过野外取样和实验室分析,研究了祁连山东、西段青海云杉林土壤全氮和有效氮(铵态氮和硝态氮)含量的特征.结果表明:①祁连山东、西段土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量变化范围分别为1.78 ～ 7.89 g/kg和1.50～4.39 g/kg,6.33 ～ 24.96 mg/kg和0.37～23.60 mg/kg,5.23～ 20.74 mg/kg和0.20 ～ 10.19 mg/kg,各氮素形态含量均是祁连山东段大于祁连山西段;在祁连山青海云杉林中土壤铵态氮为土壤有效氮的主要存在形式,其所占比例在祁连山东、西段分别为70.58％和87.58％.②在祁连山东、西段0～ 10、10～ 20、20 ～ 40 cm土层中,土壤全氮和铵态氮含量均随土层深度的增加呈减小趋势;不同土层土壤全氮平均含量均是祁连山东段显著高于祁连山西段(P＜0.05);祁连山东、西段土壤铵态氮含量在0～10 cm和10～20 cm土层中差异均不显著(P＞0.05),仅在20～40 cm土层中差异显著(P＜0.05);硝态氮含量在祁连山东段随土层的加深并没有明显的变化规律,在西段随土层深度的增加呈减小趋势,东、西段土壤硝态氮含量在0～ 10cm土层差异不显著(P＞0.05),在10 ～ 20 cm和20 ～ 40 cm差异显著(P＜0.05).③祁连山东、西段土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量在不同土层深度的变异系数均没有明显的变化规律,除土壤硝态氮在祁连山西段不同土层深度的变异为强变异性外,土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量在祁连山东、西段不同土层深度的变异均为中等变异.④祁连山东、西段土壤全氮和铵态氮含量之间均呈显著相关性,但全氮和硝态氮含量及铵态氮和硝态氮含量之间均无显著相关性.     

祁连山青海云杉林土壤理化性质和酶活性海拔分布特征

选取祁连山排露沟流域海拔2 900～3 300 m的青海云杉林为研究对象,通过野外采样和室内分析,研究了不同海拔梯度青海云杉林土壤理化性质和酶活性的分布特征,并探讨二者之间的关系。结果表明:(1)随着海拔的升高,土壤含水量、有机质、全氮、速效钾含量逐渐增大;而土壤容重、pH、全钾含量逐渐减小;土壤全磷含量先减小后增大,速效磷含量没有明显的变化规律。(2)随着海拔的升高,土壤蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性总体上呈增强趋势;脲酶活性总体上呈先减弱后增强趋势,蛋白酶活性变化幅度较小且差异不显著(P0.05)。(3)土壤酶活性和土壤有机质、氮、磷、钾等密切相关,其中蔗糖酶、脲酶、蛋白酶与土壤全氮、全钾、速效钾具有显著相关性(P0.05)。(4)4种土壤酶活性间呈显著或极显著相关,酶促反应具专一性和共同性特点。     

杨树与小麦间作系统林冠层降雨再分配对地表径流和淋溶的影响

[目的]探讨杨树林冠层降雨再分配对地表径流量、侵蚀量和淋溶量的影响,为农林间作系统削减水土流失提供理论依据。[方法]以太湖流域杨树与小麦作系统为研究对象,通过对2013年全年101场降雨的降雨量、林内穿透雨量、树干径流量的野外观测及对地表径流量、侵蚀量和淋溶量的样品收集进行测定分析。[结果]①总降雨量为943.5 mm,林内总穿透雨量、树干径流量及截留量分别为796.2,7.3和140.0 mm,分别占总降雨量的84.4%,0.8%和14.8%。其中,降雨量10 mm的中、小降雨发生最频繁,占总降雨场次的80.2%;②穿透雨量(R~2=0.993)和树干径流量(R~2=0.748 4)与林外降雨量呈线性正相关关系;当降雨量大于5.5 mm时,树干开始产生径流;林冠截留率与降雨量呈负幂函数相关关系(R~2=0.414 7);除了降雨量外,林冠截留率还与林冠叶面积指数有关;③间作系统林分密度越大,冠层叶面积指数越大,林冠层对径流量和侵蚀量的削减作用就越强。④单株杨树距离树干1.5 m处平均穿透雨量较0.5 m,7.5 m处分别减少了3.2%,9.3%,淋溶水量分别减少了3.5%,10.8%;就单株林木而言,除降雨量外,林冠结构特征对淋溶流失起着重要作用。[结论]①间作系统中杨树林冠层对降雨的再分配作用主要取决于降雨量,降雨量越大林冠层截留效果越不显著;②杨树密度的增大能显著减少系统内地表径流量和侵蚀量;③单株杨树在距离树干1.5 m处的冠层对降雨的削减作用最大,淋溶水量亦最少。     

祁连山东段青海云杉林土壤有效氮研究

通过野外取样和实验室分析,对祁连山东段青海云杉林的土壤有效氮状况进行了研究。结果表明:(1)青海云杉林0—40 cm土层土壤总有效氮(铵态氮+硝态氮)的变化范围为17.26~20.76 mg/kg,铵态氮是土壤有效氮的主要存在形态,其含量占到总有效氮的66.72%以上;(2)土壤铵态氮含量随土层深度的增加而较少,硝态氮则无明显的变化规律,而且土壤硝态氮较土壤铵态氮对土壤微环境敏感;(3)土壤铵态氮与有机质相关关系显著(p<0.05),土壤硝态氮与有机质无显著相关性。研究区铵态氮为土壤有效氮的主要赋存形式,它在很大程度上取决于该区土壤pH中性值,较低温度和较高的水分含量。     

冀北山地阔叶林对降雨再分配的影响

[目的]探讨冀北山地阔叶林林冠层的穿透降雨、冠层截留和树干径流对降雨再分配的影响,为该地区的森林建设、森林结构调整提供依据。[方法]利用SPSS专业统计分析软件对林地降雨的数据进行相关性分析和回归分析。[结果]林分的穿透雨占的比例是最大(占到总比例的70.22%),林冠截留其次(为28.20%),而树干径流占得比例最小(为1.58%);穿透雨量与林外降雨量有比较好的线性关系(R^2=0.997 9),林分在降雨比较小的时候是不会有穿透雨的,当林外降雨量达到0.78mm时开始出现穿透雨。林冠截留在降雨的再分配过程中占有很重要的作用,林冠截留量与林外降雨量有明显的幂函数关系,达到了极显著水平(p<0.01)。树干径流量与林外降雨量呈现正相关的关系(R^2=0.9703),阔叶树林在降雨达到4.88mm时才会出现树干径流,但是树干径流具有一定的时滞性,而时滞性的大小和林木本身及雨量的强弱都有很大的关系,当叶面积指数较小,并且枝干夹角成45%,林木表面光滑则形成比较容易。[结论]林冠层对降雨的再分配过程有重要影响,冀北山地阔叶林林冠层的水文效应与森林健康发展具有一定的关系。     

沿坝地区天然次生林对降雨再分配的影响

为了探究天然次生林对降雨再分配的过程,通过对沿坝地区的北沟林场内天然次生林进行穿透降雨、冠层截留和树干径流3个方面进行监测,结果表明:（1）穿透雨量和林冠截留占林外降雨量的比例比较大,树干径流量的比例则非常小,分别为59.46%,37.33%,3.21%。（2）穿透雨量和林外降雨呈现线性关系（R²=0.980 4）,林冠截留量与林外降雨量也具有明显的幂函数关系（R²=0.823 4）,树干径流与林外降雨量具有明显的线性相关关系（R²=0.909 8）,并且都达到了极显著水平（p < 0.01）。（3）根据穿透雨与林外降雨的方程y=0.8034x-1.7939,当林外降雨量高于2.23 mm时会产生穿透雨;依据林外降雨与树干径流的方程y=0.0552x-0.1981,当林外降雨高于3.58 mm时会产生树干径流;林冠在降雨再分配过程中起到了很重要的作用,形成了二次降雨。     

黄土丘陵区降雨坡面再分配规律研究

采用野外定位监测方法,以在安塞进行的降雨坡面再分配试验结果为依据,系统地分析了坡面降雨-径流－入渗的转化规律,降雨在坡面上的水文行为强度,方向等,研究结果表明,降雨的土壤入渗量受坡长,土地利用方式等因素影响,长坡能够接收较多雨量,试验年份（旱年）坡长每增加20m,草地约增加入渗0．77mm,灌木地增加0．92mm,不同土地利用方式下其降雨入渗量为灌木林地＞草地＞农地,长坡沙棘地较农坡地减少径流4．91mm,较长坡草地减少4．10mm,相当于灌木地减流56．52％,草地减流47．16％,雨水转化土壤水的转化系数K,随坡长增加而增加。     

大豆冠层对降雨再分配的影响

[目的]研究农作物冠层的降雨再分配特征,为区域水土流失治理和生态环境建设提供科学依据。[方法]以大豆作为研究对象,采取人工模拟降雨法以及喷雾法观测大豆不同生育期(幼苗期、始花期、盛花期、结荚期和始粒期)以及降雨强度(40,80 mm/h)下的茎秆流量、穿透雨量以及冠层截留量,探究大豆全生育期的冠层截留分异特征及叶面积指数和降雨强度对大豆降雨再分配的影响。[结果]大豆生育期内,茎秆流率平均值为15.02%,穿透雨率平均值为83.94%,冠层截留率平均值仅为1.04%。表明冠层截留所占降雨再分配的比例很小,其对降雨空间分异的影响所占比例较小。随着叶面积指数的增加,大豆的茎秆流量及茎秆流率,冠层截留量及冠层截留率均显著增加,然而穿透雨强度及穿透雨率显著减小。当降雨强度由40 mm/h增大到80 mm/h时,大豆的茎秆流量显著增加,但茎秆流率随雨强的变化并无显著差异;穿透雨量随着雨强的增大而增大,且随着雨强的变化存在显著性差异,但穿透雨率随降雨强度的变化并无显著差异。[结论]大豆冠层对降雨的再分配主要体现在茎秆流以及穿透雨,冠层截留所占比例很小,且叶面积指数与降雨强度均对降雨再分配有着重要的影响作用。     

青海云杉林冠截留特征研究

运用统计建模的方法，系统研究了青海云杉（Picea crassifolia）林冠截留与降水、林分郁闭度间的关系。构建包含林分郁闭度因子的改进模型，通过模拟认为，复合模型I=a（1－e^-PC）＋bPC模拟精度高，参数物理意义较明确，其中参数a（1.3627）代表了林冠吸附容量系数，b（0.1835）代表了区域的降雨蒸发系数，较好地解释了青海云杉林冠截留吸附、湿润与蒸发物理过程的机理。分析表明，青海云杉林冠截留率随降水的变化曲线可分为快变期（完满郁闭度截留率大于36.1％，降水小于5mm）、渐变期（完满郁闭度截留率36.1％～20.40％，降水5～25mm）和稳定期（完满郁闭度截留率小于20.4％，降水大于25mm）3个阶段，完满郁闭度林冠稳定截留率为20.4％，反映了青海云杉树冠几何形态特征与截留特征间的关系。观测期间青海云杉现实林分林冠截留率平均值为19.36％～23.96％，完满郁闭度林分截留率的平均值为25.67％。青海云杉树干次茎流率均低于0.1％，平均为0.0182％，树冠的几何形态结构（枝叶的分布与排列）不利于形成树干茎流。     

祁连山西段青海云杉林土壤养分特征研究

通过野外取样和实验室分析,对祁连山西段青海云杉林的土壤养分进行了研究。结果表明：（1）土壤全氮、全磷、全钾和有机质的平均含量依次为（0.29±0.01）%、（0.051±0.001）%、（1.990±0.019）%和（7.96±0.40）%,空间变异程度均属中等变异。同时,10个样地单因素方差分析表明除土壤全磷含量总体均值为极显著外（F〉F0.01）,全氮、全钾和有机质含量在不同样地的总体均值差异均不显著（F〈F0.05）。（2）在土壤剖面上,随土层深度的增加,土壤全氮、有机质含量先增加后降低;土壤全磷含量逐渐增加,但其差异不大;土壤全钾含量呈现出先增加后降低;在剖面空间变异除土壤全钾含量为弱变异性,其他养分变异程度均属中等水平。（3）土壤表层（0-10 cm）土壤有机质含量与全氮含量呈极显著正相关,土壤有机质含量与土壤全磷呈显著正相关,与土壤全钾含量相关性不显著。     

祁连山东段青海云杉林土壤理化特性研究

采集祁连山东段青海云杉林林地0—10cm,10—20cm和20—40cm土层的土壤剖面样品,测定分析了其土壤物理性质、土壤水分状况、土壤全量养分和有机质含量。结果表明,不同土层的土壤容重值均低于1.00g/cm3,且随土层深度的增加呈增加趋势;土壤总孔隙度的变化规律和土壤容重的变化规律相似,不同土层的总孔隙度均在63%以上,通气状况良好;土壤水分含量随深度的增加呈减小趋势,不同土层土壤平均质量含水量最低为18.7%;土壤有机质和土壤全氮含量都达到养分1级;土壤全钾贮量级别为养分2级;土壤全磷含量缺乏,养分级别为4级或5级;土壤pH均值为7.5,表明林地土壤为中性土壤。建议继续加强祁连山东段青海云杉森林生态系统的有效保护和管理。     

祁连山东段青海云杉林区土壤氮矿化与土壤因子的相关性

以祁连山东段青海云杉(Picea crassifolia)林分布带土壤为研究对象,采用顶盖埋管的野外取样法和室内分析法,对海拔梯度上土壤铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)净矿化速率、氮净矿化量和净矿化速率进行测定分析,旨在探讨土壤净氮矿化量与气温降水和土壤理化性质的相关关系,以期建立环境变量与土壤氮矿化量和矿化速率模型,进而提高祁连山青海云杉林生产力及水源涵养能力。其结果表明:(1)土壤硝态氮、铵态氮净矿化速率、土壤净氮矿化量和矿化速率随海拔的升高差异性均极显著;土壤氮净矿化量和矿化速率随海拔梯度的升高呈W形变化,与硝态氮净矿化速率随海拔升高的变化规律一致,与铵态氮净矿化速率变化规律相反;在海拔2 800m处,硝态氮净矿化速率、土壤净氮矿化量和矿化速率均达到最大值,为0.372,160.3,0.44 mg/(kg·d),铵态氮净矿化速率出现最低值0.067 mg/(kg·d);在海拔2 900m处出现最低值,为0.155,94.7,0.26mg/(kg·d),在海拔3 100m处,铵态氮的净矿化速率出现最大值0.13mg/(kg·d);(2)回归分析表明,土壤净氮矿化量与年均气温呈极显著负相关(P0.01),R2=0.717 3;与年降水量呈极显著正相关(P0.01),R2=0.383 5;得出气候变化对土壤净氮矿化量的影响程度为:年均气温年降水量;(3)回归分析表明,土壤氮净矿化量与土壤全氮、有机质、含水量、pH值呈极显著正相关(P0.01),其R2依次为0.910 1,0.906 0,0.842 8,0.797 9;与土壤容重呈极显著负相关(P0.01),其R2为0.222 4;由R2值大小可知土壤养分对土壤净氮矿化量的影响程度为:土壤全氮土壤有机质土壤含水量土壤pH土壤容重。     

退耕地青海云杉人工林土壤抗冲性试验研究

青海云杉为青海省大通县的顶极植物群落树种,是当地退耕还林的主要树种.通过研究退耕地青海云杉人工林的土壤抗冲性,对于科学指导当地生产实践、制定退耕还林方案等十分必要.三因素三水平的正交试验结果表明,土层、坡度、流量对抗冲性的影响依次增强,以流量对抗冲性的影响最大.＜1 mm根数是影响土壤抗冲性的主要生物因素,＜1 mm根数越多,土壤抗冲性越强.青海云杉人工林根系为表层聚积、下层骤减的分布类型.表土层(0～20 cm)为根系密集分布层,＜1 mm根数占98.88%,根长占91.37%,该层根系对土壤颗粒的网络粘结作用最好,抗冲性最强,其平均值达到0.830 min/g,为中层(0.201 min/g)抗冲性的4倍.退耕还林还草工作中,应重视对在表土层中密集分布须根类型植物的应用.     

辽河源3种林分降雨再分配特征及其影响因素

于2013和2014年5—9月对辽河源自然保护区油松林、山杨林和华北落叶松林的穿透雨、树干茎流和林冠截留进行了监测,分析森林冠层对降水再分配的影响。结果表明:(1)油松林、华北落叶松林和山杨林的穿透雨率分别为78.8%,81.1%和83.8%,3种林分穿透雨量与林外降雨量呈线性正相关,穿透雨月变化与林外降雨量月变化趋势一致,油松林、山杨林和华北落叶松林产生穿透雨的临界降雨量分别为1.5,0.9,1.2mm;3种林分的树干茎流率分别为油松林0.8%、华北落叶松林1.0%、山杨林3.7%,树干茎流量与降雨量成正比。(2)林冠截留能力为油松林(20.4%)华北落叶松(17.9%)山杨林(12.4%),油松林的林冠截流率显著高于山杨林,在降雨量较小时表现更加明显,降雨特征和冠层结构对林冠截流都产生影响。     

密云山区油松人工林内外降雨特性初步研究

采用先进的LNM激光雨滴谱探测仪,连续不问断观测北京密云水库周边山区2006年8月-2007年1月的降水过程;结合以往研究雨滴所采用的方法和成果,从降雨产生能量的机理入手,观测分析了北京密云水库周边人工林林内外降雨雨滴特性和降雨动能的变化.林外天然雨滴平均直径和雨滴中数直径都有随降雨强度的增加而增加的趋势;林外的雨滴直径较林内分布范围小,林外雨滴直径与累积雨量之间的关系曲线较林内平滑;小雨强(≤0.35 mm/h)气象条件下,林内降雨动能显著高于林外降雨动能,可初步认为在小雨强时林冠层对降雨能量有增大作用.     

黄土高原南部人工林林冠对降雨特征的影响分析

林冠降雨特征是森林水文作用的重要机制,同时也是植被在水土保持作用中的重要内容。以黄土高原南部常见乔木刺槐、元宝枫、桉树为研究对象,以滤纸色斑法为基本实验原理,观测了该地区天然降雨15场,分别取得3种乔木冠下雨滴谱200份。通过对比分析林冠内外降雨特征,得到以下结论:林冠降雨特征与林外降雨特征有显著区别;林下雨滴分布呈现近似的正态分布,大雨滴数量较林外明显增多;林冠下雨滴中数直径（D₅₀）受降雨强度的影响很小,且在降雨强度小于0.1 mm/min时,林冠下D₅₀大于林冠外,当雨强大于0.1 mm/min,林外D₅₀有大于林内的趋势;降雨动能与雨滴中数直径有着相似的变化趋势。