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大兴安岭多年冻土区流域春季冻融期氮湿沉降与水体氮输出特征

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应用生态学报 2023年第2期34卷 396-404页

作者：蔡玉山王雯倩肖湘郎明翰段亮亮东北林业大学林学院哈尔滨150040 东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040 辽宁章古台科尔沁沙地生态系统国家定位观测研究站辽宁阜新123000

氮(N)的输移过程是流域养分循环的重要组成部分,对全球氮循环有着极为重要的影响。本研究以大兴安岭多年冻土区典型小流域——老爷岭流域为对象,在2021年春季冻融期(4月9日—6月30日)对其降雨和逐日径流氮浓度进行观测,计算了氮湿沉降... 详细信息

氮(N)的输移过程是流域养分循环的重要组成部分,对全球氮循环有着极为重要的影响。本研究以大兴安岭多年冻土区典型小流域——老爷岭流域为对象,在2021年春季冻融期(4月9日—6月30日)对其降雨和逐日径流氮浓度进行观测,计算了氮湿沉降和径流氮输出通量。结果表明:在春季冻融期,流域铵态氮、硝态氮和全氮湿沉降通量分别为695.88、448.72和1947.35 g·hm^(-2);径流氮输出通量分别为86.37、186.87、1160.78 g·hm^(-2);降雨量为氮湿沉降的主要影响因素;冻融循环期(4月9—28日)径流量是河流氮输出通量的主导因素,土层温度主要作用于径流量进而影响氮输出通量;融化期(4月29日—6月30日)氮输出通量受到径流量和径流氮浓度的共同影响;研究期内流域径流全氮输出通量占湿沉降的59.6%,流域具有较强的固氮潜力。研究结果对理解气候变化对多年冻土区流域氮循环的影响有重要意义。

关键词：多年冻土区小流域氮湿沉降氮输出

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大兴安岭多年冻土区森林小流域基流分割

东北林业大学学报 2021年第5期49卷 90-96,104页

作者：郎明翰王希臣满秀玲段亮亮森林生态系统可持续经营教育部重点实验室(东北林业大学) 哈尔滨150040 黑龙江珍宝岛湿地国家级自然保护区管理局

为了解大兴安岭多年冻土区森林小流域基流特征及其与降水和土壤水分的关系,利用电导率质量平衡法(CBM)进行基流分割,利用双累积曲线法(DCM)分析降水对径流组分的影响,利用交叉相关分析法(CAM)研究土壤含水量和径流组分之间的因果和时间... 详细信息

为了解大兴安岭多年冻土区森林小流域基流特征及其与降水和土壤水分的关系,利用电导率质量平衡法(CBM)进行基流分割,利用双累积曲线法(DCM)分析降水对径流组分的影响,利用交叉相关分析法(CAM)研究土壤含水量和径流组分之间的因果和时间延滞关系。结果表明:研究期流域基流流量为123.93 mm、地表径流量为65.43 mm,总径流量为189.36 mm。基流是河川径流主要补给来源,对年径流量的贡献高达65%。径流组分存在显著的季节性变化特征,其中5月份融雪径流期基流指数最低,为23%,基流随着降雨历时的增加对总径流量的贡献逐渐减少,同时,基流和土壤含水量没有显著相关关系;在生长季(7—9月份),基流指数均大于50%,其中8月份最高,达91%,基流随降雨历时的增加对总径流量的贡献逐渐增加,基流与土壤含水量存在显著相关关系(P<0.05)和延滞效应,说明流域森林土壤有良好的水分入渗、储存和排泄的水文功能。这些研究结果表明,大兴安岭多年冻土区森林小流域径流以基流为主要来源,森林土壤具有良好的水源涵养功能,起到了消洪补枯的作用。

关键词：多年冻土区森林小流域基流径流组分电导率质量平衡法延滞效应

科尔沁沙地南缘樟子松人工林对土壤水盐的影响

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水土保持学报 2023年第5期37卷 370-376页

作者：郎明翰张日升韩辉王旭凡胜豪辽宁省沙地治理与利用研究所辽宁章古台科尔沁沙地生态系统国家定位观测研究站辽宁阜新123000 辽宁省水利事务服务中心沈阳110003

为掌握科尔沁沙地南缘樟子松造林40多年对土壤水分、盐度的影响。以科尔沁沙地樟子松林地、草地2020年3月至2021年11月土壤、气象数据为基础,采用双累积曲线法(DCM)验证样地选取的合理性,利用空间代替时间法(STM)研究樟子松林地、草地... 详细信息

为掌握科尔沁沙地南缘樟子松造林40多年对土壤水分、盐度的影响。以科尔沁沙地樟子松林地、草地2020年3月至2021年11月土壤、气象数据为基础,采用双累积曲线法(DCM)验证样地选取的合理性,利用空间代替时间法(STM)研究樟子松林地、草地土壤含水量、盐度的变化规律,以及与气象因子关系的差异。樟子松林地改变了土壤纵向剖面水分、盐度分布规律,二者均趋于正“S”形分布;林地有效提高土壤储水量(p0.05);林地的气象因子与土壤水分、盐度指标各分项之间关联程度与草地不同,减弱与降雨的相关性,增加与水汽压亏缺的相关系数。樟子松林生态系统具有较强的涵养水源、抑制土壤盐渍化的功能。

关键词：科尔沁沙地樟子松人工林土壤含水量土壤盐度

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寒温带兴安落叶松和白桦生长季水分利用特征

生态学报 2023年第24期43卷 10142-10155页

作者：葛照欣蔡体久段北星徐志鹏郎明翰满秀玲东北林业大学林学院哈尔滨150040 东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040 辽宁章古台科尔沁沙地生态系统国家定位观测研究站阜新123000

植物水分利用在生态系统水文循环及其生产力中起着重要作用。气候变化下寒温带森林水分胁迫逐渐加剧,对其典型树种水分利用特征的研究有助于理解寒温带森林生态系统的稳定性及可持续性。以大兴安岭北部典型树种兴安落叶松(Larix gmelini... 详细信息

植物水分利用在生态系统水文循环及其生产力中起着重要作用。气候变化下寒温带森林水分胁迫逐渐加剧,对其典型树种水分利用特征的研究有助于理解寒温带森林生态系统的稳定性及可持续性。以大兴安岭北部典型树种兴安落叶松(Larix gmelinii)(L)和白桦(Betula platyphylla)(B)为研究对象,利用稳定同位素技术测定降雨、木质部水和土壤水中氢氧稳定同位素值(δD和δ18O),揭示不同水源δD和δ18O值的分布特征,并利用多源线性混合模型及树干边材液流通量,分析不同水源对2树种的利用率和利用量,揭示生长季兴安落叶松和白桦生长季水分利用特征变化。结果表明:(1)研究区的大气降雨和土壤水同位素均受蒸发的影响发生了一定程度的分馏,且土壤水同位素分馏程度存在树种间的差异,兴安落叶松分馏程度大于白桦。(2)降雨和蒸发对2个林分土壤含水率和土壤水稳定同位素值在上层土壤(0—10cm)影响强烈,而对中下层影响较小,且各层土壤水稳定同位素值表现出显著差异(P<0.05)。(3)在5月和9月兴安落叶松和白桦主要利用上层土壤水分,对上层土壤水分的利用率分别为64.7%、61.3%(L);61.5%、66.0%(B),日均利用量分别为2.00kg/d、1.10kg/d(L);6.74kg/d、2.75kg/d(B)。在6—8月兴安落叶松和白桦主要利用下层(20—40cm)土壤水分,对下层土壤水分的利用率分别为44.5%、48.1%、70.3%(L);49.3%、63.6%、74.7%(B),日均利用量分别为2.58kg/d、2.76kg/d、3.89kg/d(L);12.69kg/d、14.77kg/d、14.19kg/d(B)。生长季两树种表现出相似的水分来源,但对各土层土壤水的利用率存在差异,这种差异主要表现在6—8月白桦对下层土壤水的利用率显著大于兴安落叶松。这些发现说明在未来水分胁迫加剧的情况下,兴安落叶松比白桦具有更高的环境适应性。

关键词：寒温带大兴安岭北部兴安落叶松白桦稳定同位素水分利用特征

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章古台地区松毒蛾幼虫秋末生活习性研究

辽宁林业科技 2022年第6期 13-16页

作者：郎明翰张日升辽宁章古台科尔沁沙地生态系统国家定位观测研究站辽宁阜新123000 辽宁省沙地治理与利用研究所辽宁阜新123000

为研究章古台地区人工林松毒蛾第二代老熟幼虫空间分布特征、形态特征和食物偏爱,2021年9月末对当地人工林松毒蛾幼虫进行调查。结果表明,第2代松毒蛾老熟幼虫主要集中在树下部,喜食樟子松和彰武松针叶;彰武松上幼虫体型最细长,幼虫在... 详细信息

为研究章古台地区人工林松毒蛾第二代老熟幼虫空间分布特征、形态特征和食物偏爱,2021年9月末对当地人工林松毒蛾幼虫进行调查。结果表明,第2代松毒蛾老熟幼虫主要集中在树下部,喜食樟子松和彰武松针叶;彰武松上幼虫体型最细长,幼虫在越冬前体长分布主要集中在4~4.5 cm,体重分布主要集中在1~1.2 g,且符合正态分布。

关键词：松毒蛾生活习性分布特征

科尔沁沙地南缘樟子松人工林碳汇及对气候因子的响应

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水土保持学报 2024年第4期38卷 236-245页

作者：郎明翰张日升凡胜豪肖巍姜涛卢元李书杨刘思琪辽宁省沙地治理与利用研究所辽宁章古台科尔沁沙地生态系统国家定位观测研究站辽宁阜新123000 辽宁省水利事务服务中心沈阳110003 辽宁省沙地治理与利用研究所国家农业环境彰武观测实验站辽宁阜新123000 辽宁省林业调查规划监测院沈阳110122 内蒙古兴安盟林业科学研究所内蒙古兴安盟137400 敖汉旗林业和草原局内蒙古赤峰024399

[目的]以科尔沁沙地南缘不同初植密度沙地樟子松人工林为研究对象,旨在明晰不同初植密度林分碳储量、碳汇功能及其对气候的响应机制,以便于评估森林生态系统的固碳功能及其适应性管理。[方法]利用林分胸高断面积估算樟子松人工林碳储量... 详细信息

[目的]以科尔沁沙地南缘不同初植密度沙地樟子松人工林为研究对象,旨在明晰不同初植密度林分碳储量、碳汇功能及其对气候的响应机制,以便于评估森林生态系统的固碳功能及其适应性管理。[方法]利用林分胸高断面积估算樟子松人工林碳储量及固碳速率,结合气象因子分析其对温度、降水及蒸发的响应,利用GM(1,1)灰色预测模型对2030年林分碳储量进行预测。[结果]不同初植密度樟子松人工林碳储量和固碳速率年际波动趋势基本一致,碳储量逐年增加,固碳速率曲线呈“U”形。初植密度过低或者过高均降低樟子松人工林碳汇能力;在林龄29年之前,碳汇强度最高林分初植密度为1500~2000株/hm^(2),31~42年林龄的林分最优密度为1000~1200株/hm^(2)。林分碳储量随林分密度增加而增加,且二者拟合公式符合Logarithm方程。樟子松人工林固碳速率对降雨无响应。不同初植密度林分的气温对固碳速率响应模式不同,前一年8月及当年3,5,6,7月平均气温是限制高密度、极高密度樟子松人工林碳汇的主要气候因子;前一年8月及当年3,10月平均气温是限制低密度、中密度樟子松人工林碳汇的主要气候因子。由蒸发和密度林固碳速率相关分析可知,低密度樟子松人工林碳汇对蒸发的响应更为敏感。基于GM(1,1)灰色模型可知,过高或者过低初植密度均降低未来樟子松人工林固碳潜力,固碳速率最优初植林分密度为1772株/hm^(2)。[结论]林分初植密度对沙地樟子松林的碳储量和碳汇及其对气候响应存在明显影响,初植密度调整可能是气候变化下樟子松人工林适应管理的关键措施之一。

关键词：碳储量碳汇 GM(1 1)模型初植密度人工林

不同土地利用方式土壤的钾素形态及有效性——以科尔沁沙地南缘为例

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中国水土保持科学 2024年第1期22卷 122-130页

作者：曹怡立吕刚张学利安宇宁刘亚萍马骏卢志朋郎明翰辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁省沙地治理与利用研究所辽宁阜新123000

分析不同土地利用方式对土壤各形态钾素含量和有效性的影响,能优化土地利用,并对科尔沁沙地土壤肥力的提升具有重要意义。通过化学分析方法测试土壤的各形态钾素含量,计算非交换性钾转换量、非交换性钾转换率,结果表明:研究区土壤整体... 详细信息

分析不同土地利用方式对土壤各形态钾素含量和有效性的影响,能优化土地利用,并对科尔沁沙地土壤肥力的提升具有重要意义。通过化学分析方法测试土壤的各形态钾素含量,计算非交换性钾转换量、非交换性钾转换率,结果表明:研究区土壤整体钾素质量分数为16.41~20.75 g/kg,但有效钾素质量分数仅占0.76%~2.62%,严重缺乏有效钾素,需要根据作物进行定期施肥。不同土地利用方式使土壤钾库储备显著提升(P旱田>针阔混交林>水田>针叶林>灌木>天然草地。在不添加钾素的情况下,营造阔叶林或针阔混交林是较好地维护提升风沙土钾素肥力水平的利用方式。

关键词：土壤肥力土壤钾素土地利用方式科尔沁沙地

章古台1954-2021年气象因子变化初步研究

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防护林科技 2023年第1期 39-41,68页

作者：韩辉郎明翰张亚伟宋鸽辽宁省沙地治理与利用研究所辽宁阜新123000 国家林业和草原局重点国有林区森林资源监测中心黑龙江大兴安岭165100

通过对章古台1954-2021年间气象因子数据的统计,分析了其气候变化情况。结果表明:章古台地区年均降水量488.3 mm,最大值1 010.7 mm,最小值262.3 mm, 68年间发生重涝、大涝、轻涝、正常和轻旱的年份比例分别为1.5%、2.9%、13.2%、64.7%和... 详细信息

通过对章古台1954-2021年间气象因子数据的统计,分析了其气候变化情况。结果表明:章古台地区年均降水量488.3 mm,最大值1 010.7 mm,最小值262.3 mm, 68年间发生重涝、大涝、轻涝、正常和轻旱的年份比例分别为1.5%、2.9%、13.2%、64.7%和17.9%。作物主要生长季的5月、6月、7月、8月、9月发生轻旱以上的比例分别为45%、32%、47%、42%和55%。人为把时间周期分为1954-1990年和1991-2021年2个时间段,降水量均值由482.1 mm上升到495.8 mm,变异系数由0.22上升为0.33,年际间降水量变率加大,蒸发量由1 576 mm下降到1 401 mm,空气温度由6.0℃上升到6.7℃,相对湿度由59%上升到62%,风速由3.8 m·s^(-1)下降到2.5 m·s^(-1)。地下水位年变化量(Gw)与年降水量(Pr)的关系式为Gw=0.186 4Pr-91.633 (R^(2)=0.75)。章古台地区降水量基本没有变化,但年际间降水变率在加大,生长季发生旱灾的概率还是很大,蒸发量在减小,空气温度在升高,相对湿度稍有增加,风速大幅度减小。年降水量达到500 mm以上时才对地下水起到补充作用。

关键词：章古台气象因子降水量气侯变化

樟子松人工林凋落物不同混合模式对地力维护的影响

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辽宁林业科技 2022年第3期 16-19页

作者：刘敏郎明翰杨树军曹怡立辽宁省沙地治理与利用研究所辽宁章古台科尔沁沙地生态系统国家定位观测研究站辽宁阜新123000

为解章古台沙地樟子松人工林不同混合模式下凋落物对地力的维护能力,采用埋藏分解法测定不同混交模式凋落物的失重率和养分释放率。结果表明,樟子松与阔叶树混交有利于林内凋落物的分解和养分的释放,樟子松与杨树混交的分解速率最快;樟... 详细信息

为解章古台沙地樟子松人工林不同混合模式下凋落物对地力的维护能力,采用埋藏分解法测定不同混交模式凋落物的失重率和养分释放率。结果表明,樟子松与阔叶树混交有利于林内凋落物的分解和养分的释放,樟子松与杨树混交的分解速率最快;樟子松与皂角混交的磷释放率最高;樟子松与胡枝子混交的氮释放率最高;樟子松与五角枫混交的有机质释放率最高。综上所述,4种养分中,钾归还的速率最快,归还量最大;各组合模式具有不同的优缺点,因此可根据林分经营需求进行合理搭配。

关键词：樟子松地力衰退地力维护