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浙江重要竹种地下系统结构与生物力学研究

浙江重要竹种地下系统结构与生物力学研究

作者：安艳飞中国林业科学研究院

学位级别：硕士

竹林是我国森林资源的重要组成部分,浙江是我国竹林资源分布最丰富的省份之一其中,毛竹、雷竹和绿竹是该省最重要的经济、生态竹种。随着竹林林分面积的不断增加,对竹林经营管理技术的研究也越来越受到重视,特别是在经营管理过程中,如... 详细信息

竹林是我国森林资源的重要组成部分,浙江是我国竹林资源分布最丰富的省份之一其中,毛竹、雷竹和绿竹是该省最重要的经济、生态竹种。随着竹林林分面积的不断增加,对竹林经营管理技术的研究也越来越受到重视,特别是在经营管理过程中,如何在不断提高经济效益的同时,发挥竹林的护坡固土功能更是受到广泛关注。本文在浙江重要竹种地下系统结构分布及生物力学特性方面进行了研究探讨,研究结果表明:(1)对于所研究竹种来说,不论是竹根还是鞭根,在土层中都呈“V”字形分布,即随着土壤的加深,根系干质量、长度、体积及表面积减少,且0～40cm的土层是其分布和活动的主要区域。其中,绿竹竹根干质量、长度、体积及表面积四项指标就占到了总量的88.31%～93.81%,毛竹竹根四项指标占到了83.45%～85.38%,鞭根占到了82.66%～83.90%,雷竹竹根占到了100%,鞭根占到了81.73%～85.56%。(2)在各径级的分布方面,如按长度指标统计,2mm的根系占了优势。其中,绿竹>2mm的在体积上占了62.40%;毛竹竹根占78.73%,毛竹鞭根占79.23%;雷竹竹根占43.61%,但在雷竹竹鞭的体积上,1mm-2mm的根系却占了优势,占到了50.78%。(3)不论是饱和含水率条件时,还是12%含水率时,各径级根系的抗拉强度之间都表现出了差异,并且老龄鞭>幼龄鞭。其中毛竹壮龄鞭最大,为62.08MPa,雷竹幼龄鞭最小,为18.86MPa。但在差异水平上,毛竹和雷竹不同,毛竹各年龄之间差异均为极显著水平,而雷竹只有老、幼龄鞭差异极显著,老、壮龄鞭之间差异不显著。同时,毛竹各年龄竹鞭抗拉强度均大于雷竹对应竹鞭,且它们之间的差距均达到极显著水平。(5)毛竹竹鞭弹性模量最大的是幼龄鞭,最小的是壮龄鞭,老龄鞭居中,同时各年龄之间的差异均为极显著水平。雷竹竹鞭弹性模量最大的是老龄鞭,幼龄鞭居中,最小为壮龄鞭,其中差异水平老、幼之间不显著,而幼、壮之间极显著。最大的弹性模量是雷竹老龄鞭,为22452.83MPa,最小是毛竹壮龄鞭,为9266.67MPa。这就说明,雷竹竹鞭刚度较大,毛竹竹鞭刚度较小。同一竹种,老幼竹鞭刚度较大,壮龄鞭刚度较小。(6)土壤抗剪切强度是随着土壤层次的加深而逐渐加大的,根系抗剪切强度与土壤层次没有直接关系,而与土壤中根系的干质量呈正相关,即根系干质量越多,根系抗剪切强度大,且这种相关性在不同的竹种中表现不同。

关键词：浙江毛竹雷竹绿竹地下系统生物力学抗拉强度抗剪切强度

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竹林地下系统结构及其生物力学研究进展

中国农学通报 2009年第1期25卷 83-88页

作者：安艳飞周本智中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳311400

通过对竹林地下系统的结构,植物根系生物力学性质,植物根系与坡面稳定的关系以及今后竹林鞭根系统的研究重点等方面文献资料的检索,梳理了前人研究竹林地下系统结构及其生物力学研究的进展,提出了现有研究的不足以及今后的研究重点,以... 详细信息

通过对竹林地下系统的结构,植物根系生物力学性质,植物根系与坡面稳定的关系以及今后竹林鞭根系统的研究重点等方面文献资料的检索,梳理了前人研究竹林地下系统结构及其生物力学研究的进展,提出了现有研究的不足以及今后的研究重点,以期为从事该项研究工作的人员提供较为全面的信息和参考。

关键词：竹林地下系统结构生物力学坡面稳定

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绿竹根系分布及生物力学性质

应用生态学报 2014年第5期25卷 1319-1326页

作者：李谦周本智安艳飞徐升华中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400 富阳市林业局浙江富阳311400

为探讨绿竹根系固土力学机制，研究了绿竹根系在土壤中的垂直分布状况，以及绿竹单根抗拉强度和林地土壤抗剪切强度．结果表明绿竹根系干质量、长度、表面积和体积均随土层深度增加而减小，0～40 cm土层集中了90％以上的根系．径级D≤1m... 详细信息

为探讨绿竹根系固土力学机制，研究了绿竹根系在土壤中的垂直分布状况，以及绿竹单根抗拉强度和林地土壤抗剪切强度．结果表明绿竹根系干质量、长度、表面积和体积均随土层深度增加而减小，0～40 cm土层集中了90％以上的根系．径级D≤1mm根系占全部根系长度的比例最大，为79.6％，占全部根系体积的比例最小，为8．2％；而D≥2 mm根系则相反，D≥2 mm根系居于二者中间．12％含水率和饱和含水率下，绿竹根系最大抗拉力与直径呈幂函数正相关，而根系抗拉强度与直径呈幂函数负相关；不同径级根系的抗拉强度存在显著差异，D≤1 mm根系抗拉强度最大，而D≥2 mm最小．12％含水率下根系抗拉强度显著高于饱和含水率下根系抗拉强度，含水率对根系抗拉强度的影响随根系径级增大而减小．绿竹林地土壤抗剪切强度和裸地土壤抗剪切强度均随土壤深度增加而增大．绿竹林地土壤抗剪切强度与根系含量呈线性正相关，且显著大于裸地土壤抗剪切强度，其增加值与根系含量呈指数正相关，而与土壤深度关系不大．

关键词：绿竹根系生物力学抗拉强度抗剪切强度

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人工毛竹林水文生态功能的初步研究

林业科学研究 2010年第5期23卷 713-718页

作者：孔维健周本智安艳飞王刚王小明徐升华中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400 浙江省富阳市林业局浙江富阳311400

在2009年3—10月对浙江庙山坞自然保护区人工毛竹林的水文生态特征进行了定位样地和径流场观测研究,以探讨其林内降水分配规律和水土保持功能。结果表明：（1）观测期内,林外总降水量达1 220.8 mm,穿透雨量、茎流量、林冠截留量分别占... 详细信息

在2009年3—10月对浙江庙山坞自然保护区人工毛竹林的水文生态特征进行了定位样地和径流场观测研究,以探讨其林内降水分配规律和水土保持功能。结果表明：（1）观测期内,林外总降水量达1 220.8 mm,穿透雨量、茎流量、林冠截留量分别占总降水量的78.2%、7.3%和14.5%。随着林外降水量的增加,穿透雨量、茎流量呈线性增加,而林冠截留量先是迅速增加,当林外降水量达10 mm后增速减缓,并趋于稳定（5~6 mm）。（2）人工毛竹林林地凋落物现存量平均为4.37 ***-2,最大持水率为223%,在1次降水中最大的蓄水潜力为0.975 mm。（3）径流场的地表径流量为2.41 mm,仅占总降水量的0.20%,径流泥沙量为126.3 ***-2,平均1.034 ***-1。表明本试验地人工毛竹林水土流失较少,水土保持效应较好。

关键词：水文生态特征毛竹林林冠截留茎流穿透雨地表径流土壤侵蚀

北亚热带天然次生林群落演替对土壤有机碳的影响

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林业科学研究 2010年第6期23卷 845-849页

作者：马少杰李正才周本智格日乐图孔维健安艳飞中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400

以北亚热带受损天然次生林为研究对象,探讨了植被演替对土壤有机碳的影响。结果表明:(1)不同演替年限常绿阔叶林,土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而减少并最终趋于稳定;土壤有机碳含量均随着演替年限的增加而不断增大,增加幅度在土壤... 详细信息

以北亚热带受损天然次生林为研究对象,探讨了植被演替对土壤有机碳的影响。结果表明:(1)不同演替年限常绿阔叶林,土壤有机碳含量均随土壤深度的增加而减少并最终趋于稳定;土壤有机碳含量均随着演替年限的增加而不断增大,增加幅度在土壤剖面上呈现波动性;演替20 a到演替40 a群落土壤中的有机碳平均含量增加了56.30%(P<0.05)。(2)土壤有机碳储量随土层深度变化的趋势和土壤有机碳含量变化趋势基本一致:总体上随深度增加而减少,在60 70 cm土层出现波动;不同土壤层次土壤有机碳储量也随着演替年限增加,呈上升趋势,增加幅度在土壤剖面上也呈现出波动性,0 80 cm土层有机碳储量平均增加了56.01%。(3)该地区森林土壤碳储量总体上较低,平均为***-2,且0 40 cm土层贮存的碳量比例相对其它地区要大,达到70%以上。(4)两种演替阶段,土壤有机碳含量与全氮、水解氮、速效磷、速效钾、速效钙、速效镁离子的含量均极显著相关。因此,应该加强亚热带森林的保护,促进天然次生林的正向演替,增加森林生态系统有机碳等的截留。

关键词：北亚热带天然次生林群落演替土壤有机碳有机碳储量

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天然次生林和人工毛竹林水文生态特征比较

水土保持研究 2010年第1期17卷 113-116,139页

作者：孔维健周本智安艳飞王小明中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400

对浙江庙山坞自然保护区天然次生林和人工毛竹林的水文生态特征进行了定位观测研究。结果表明:天然次生林具有较高的林冠截留作用。总林冠截留是人工毛竹林的2.40倍,林冠截留率和产生穿透雨与茎流的最小次降雨量都大于人工毛竹林;天然... 详细信息

对浙江庙山坞自然保护区天然次生林和人工毛竹林的水文生态特征进行了定位观测研究。结果表明:天然次生林具有较高的林冠截留作用。总林冠截留是人工毛竹林的2.40倍,林冠截留率和产生穿透雨与茎流的最小次降雨量都大于人工毛竹林;天然次生林枯枝落叶层具有较高的截持水能力,其最大蓄水潜力是人工毛竹林的1.88倍;天然次生林的水土保持能力较好,其中人工毛竹林的地表径流是天然次生林的1.92倍,径流泥沙含量高达3.82倍;天然次生林和人工毛竹林降雨分配情况都可以用数学模型模拟,具有较高的相关性与显著性水平。

关键词：水文生态特征天然次生林人工毛竹林林冠截留地表径流和泥沙降雨分配

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毛竹和雷竹地下系统结构及生物力学性质

生态学报 2020年第7期40卷 2242-2251页

作者：童冉陈庆标周本智唐永强安艳飞葛晓改曹永慧杨振亚中国林业科学研究院亚热带林业研究所杭州311400 钱江源森林生态系统国家定位观测研究站杭州311400 浙江建德新安江林场建德311600

利用植物稳定山体边坡是一种环保、经济、可持续的生物工程措施,符合生态文明建设新理念。以亚热带典型散生竹种毛竹和雷竹地下系统结构为研究对象,描述毛竹和雷竹根系在土壤中的空间分布状况,探究影响毛竹和雷竹地下系统生物力学性质... 详细信息

利用植物稳定山体边坡是一种环保、经济、可持续的生物工程措施,符合生态文明建设新理念。以亚热带典型散生竹种毛竹和雷竹地下系统结构为研究对象,描述毛竹和雷竹根系在土壤中的空间分布状况,探究影响毛竹和雷竹地下系统生物力学性质的因素。结果表明:随着土层的深入,3个径级的毛竹和雷竹根系长度和体积所占比重均表现出逐渐减少的趋势,0-40 cm土层中集中了80%以上的根系。毛竹和雷竹径级D≤1 mm根系占全部根系长度的比重均为最大,大小依次为雷竹鞭根(83.62%)>雷竹竹根(80.46%)>毛竹鞭根(75.70%)>毛竹竹根(70.45%),毛竹径级D≥2mm根系体积所占比重最大,分别为竹根78.73%和鞭根70.23%,雷竹径级D≥2mm(43.60%)和D=1-2mm(39.76%)竹根体积比例相当,径级D=1-2mm鞭根体积为最大(50.78%);毛竹和雷竹不同生长阶段竹鞭抗拉强度和弹性模量之间均存在显著差异,中龄竹鞭抗拉强度显著高于幼龄和老龄,而中龄竹鞭的弹性模量显著低于幼龄和老龄,说明生长阶段是影响竹鞭抗拉强度和弹性模量的因素;饱和含水率条件下,毛竹和雷竹根系抗拉强度与直径呈负幂函数关系,12%含水率条件下,毛竹鞭根和雷竹竹根抗拉强度和直径仍然呈负幂函数关系,毛竹竹根和雷竹鞭根抗拉强度和直径关系不显著。毛竹和雷竹地下系统抗剪切强度与干物质量均呈幂函数关系,毛竹抗剪切强度增加趋势高于雷竹。

关键词：毛竹雷竹地下系统生物力学性质

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大木竹和吊丝单竹热值分析

林业科学 2009年第8期45卷 108-112页

作者：孔维健周本智顾小平安艳飞温从辉卢小琴中国林业科学研究院亚热带林业研究所富阳311400 浙江省平阳县林业局平阳325400 浙江省平阳林场平阳325406

对浙江省平阳县大木竹及吊丝单竹1年生、3年生和5年生样竹的不同器官和不同生长部位的干质量热值进行研究。结果表明:1)大木竹、吊丝单竹各个器官的干质量热值存在较大差异,2个竹种地上部分均为竹秆>竹枝>竹叶,地下部分细根的干质量热... 详细信息

对浙江省平阳县大木竹及吊丝单竹1年生、3年生和5年生样竹的不同器官和不同生长部位的干质量热值进行研究。结果表明:1)大木竹、吊丝单竹各个器官的干质量热值存在较大差异,2个竹种地上部分均为竹秆>竹枝>竹叶,地下部分细根的干质量热值最小;2)大木竹、吊丝单竹各器官不同生长部位的平均干质量热值无显著差异,表明热值与植物器官生长部位没有显著关系;3)大木竹、吊丝单竹不同生长年龄竹株的各器官平均干质量热值差异不显著;4)大木竹与吊丝单竹相比较,秆、枝、叶、蔸、细根等各器官的干质量热值均是大木竹高于吊丝单竹。

关键词：干质量热值大木竹吊丝单竹器官生长部位年龄

庙山坞自然保护区次生常绿阔叶林水文生态特征

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南京林业大学学报（自然科学版） 2010年第4期34卷 87-92页

作者：孔维健周本智安艳飞王刚王小明徐升华中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400 浙江省富阳市林业局浙江富阳325400

对浙江庙山坞自然保护区天然次生常绿阔叶林的水文生态特征进行定位样地和径流场观测研究,以揭示其林内降雨分配规律及林分水土保持功能。结果表明:观测期内(2009年3—10月)林外总降雨量达1220.8mm,乔木层穿透雨量和树干茎流量分别为降... 详细信息

对浙江庙山坞自然保护区天然次生常绿阔叶林的水文生态特征进行定位样地和径流场观测研究,以揭示其林内降雨分配规律及林分水土保持功能。结果表明:观测期内(2009年3—10月)林外总降雨量达1220.8mm,乔木层穿透雨量和树干茎流量分别为降雨量的60.2%和6.0%,灌木层穿透雨量为降雨量的53.2%。林冠截留占总降雨量的40.8%,其中乔木层截留33.8%,灌木层截留7.0%。林地凋落物层现存量平均为5.31t/hm2,最大持水率为298%,最大蓄水潜力为1.58mm。观测期内径流场的地表径流1.25mm,占总降雨量的0.1%,泥沙总流失量31.99kg/hm2,庙山坞自然保护区天然次生常绿阔叶林水土保持效应较好。

关键词：水文生态特征常绿阔叶林庙山坞自然保护区