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黑龙江省冻融侵蚀强度分级评价及空间分布特征

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农业工程学报 2024年第5期40卷 168-176页

作者：王景萍张学霞古丽米热·甫拉提王紫薇北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

黑龙江省肩负维护国家生态安全、保障国家粮食安全的重任,近年来因冻融侵蚀影响,自然环境和黑土资源受到严重威胁。为了定量揭示黑龙江省冻融侵蚀强度的空间异质性及其影响因素,该研究选取10个冻融侵蚀强度评价指标,并确定其权重。通过... 详细信息

黑龙江省肩负维护国家生态安全、保障国家粮食安全的重任,近年来因冻融侵蚀影响,自然环境和黑土资源受到严重威胁。为了定量揭示黑龙江省冻融侵蚀强度的空间异质性及其影响因素,该研究选取10个冻融侵蚀强度评价指标,并确定其权重。通过构建多元回归模型得到冻融侵蚀下限,将权重和赋值结果代入综合评价指数模型,利用自然断点法对冻融侵蚀强度进行分级。研究结果表明:1)黑龙江省冻融侵蚀总面积为1.917×10~5 km^(2),占全省面积的40.53%,其中强烈和极强烈侵蚀分别占冻融侵蚀总面积的20.66%和10.54%。2)黑龙江省中度冻融侵蚀以上的区域呈现三区一带的特征。三区分别为大兴安岭地区、小兴安岭地区和张广才岭地区;一带为西北—东南走向的“三岭一平原”廊道。3)黑龙江省冻融侵蚀强度在空间上表现出明显的正相关和集聚性特征,强度相近的冻融侵蚀区在空间上积聚,高强度和低强度的冻融侵蚀区在空间上分异,产生了多个高强度和低强度的冻融侵蚀区。4)植被覆盖度的增加可以降低冻融侵蚀强度,在植被覆盖度小于20%的地方,冻融侵蚀尤为剧烈;冻融侵蚀主要发生在土壤含水量为0.2~0.3 m^(3)/m^(3)的区域,而极少发生在土壤水分含量小于0.2 m^(3)/m^(3)的区域。研究结果通过对比验证显示出较高的可靠性,可为该地区冻融侵蚀的防护和管理提供依据,并为类似区域提供借鉴方法和技术参考。

关键词：土壤冻融侵蚀层次分析法优序图法综合指数评价模型空间异质性

祁连山东部地区不同林分水源涵养能力综合评估

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生态学报 2024年第17期44卷 7662-7672页

作者：王作枭贺康宁北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室北京100083

研究对比祁连山东部地区典型林分水源涵养能力变化规律及差异,以期为区域森林水源涵养能力提升和管理提供科学依据。以青海互助北山国家森林公园内的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林、云杉青杨混交林、白桦青杨混交林和白桦落叶松... 详细信息

研究对比祁连山东部地区典型林分水源涵养能力变化规律及差异,以期为区域森林水源涵养能力提升和管理提供科学依据。以青海互助北山国家森林公园内的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林、云杉青杨混交林、白桦青杨混交林和白桦落叶松混交林为研究对象,采用野外实测、称量、室内浸泡等方法对林地林冠层、枯落物层和土壤层的水文效应进行测定分析,通过敏感性分析和相关性分析选取林冠截留率、未分解层厚度、饱和导水率和土壤蓄水能力等8个指标,并采用熵权法和综合指数法对林地水源涵养能力进行评估。研究结果表明:祁连山东部地区6种典型林分林冠层、枯落物层和土壤层的水源涵养能力都受到林分类型的影响。(1)不同林分类型林冠层植被截留能力表现为针叶林>阔叶林,混交林>阔叶纯林;(2)枯落物的厚度和储量变化趋势一致,云杉纯林(针叶纯林)表现为未分解层>半分解层,其他林分类型(针阔混交林、阔叶混交林和阔叶纯林)均表现为未分解层白桦落叶松混交林(0.547)>云杉青杨混交林(0.504)>白桦青杨混交林(0.480)>白桦纯林(0.467)>云杉纯林(0.244)。综合来看,针阔混交林可以作为区域林分结构调整和营造新林的目标林分类型,特别是云杉白桦混交林和白桦落叶松混交林,同时,在新造林时,应避免直接营造云杉纯林。

关键词：人工林林分结构林冠层水源涵养能力

基于土地利用变化的陕北多沙粗沙区生境质量演变及响应分析

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干旱区地理 2024年第3期47卷 474-484页

作者：安文举鱼亦凡郝姗姗王英弟李小兵麦旭东黄河水土保持绥德治理监督局陕西榆林718000 黄土高原水土保持与生态修复国家林业和草原局重点实验室陕西榆林718000

针对目前陕北多沙粗沙区长时序土地利用变化下生境质量演变研究不充分的问题,通过2000、2005、2010、2015、2020年陕北土地利用类型变化、转移矩阵分析该区域土地利用变化,并基于InVEST模型对4个年周期生境质量及退化度进行评价。结果表... 详细信息

针对目前陕北多沙粗沙区长时序土地利用变化下生境质量演变研究不充分的问题,通过2000、2005、2010、2015、2020年陕北土地利用类型变化、转移矩阵分析该区域土地利用变化,并基于InVEST模型对4个年周期生境质量及退化度进行评价。结果表明:(1)陕北多沙粗沙区土地利用主要以旱地、有林地、草地、建设用地和裸土地为主。(2)2000—2020年,裸地转出面积最大,总降幅达57.11%,主要转为草地和耕地;建设用地总增幅达272.69%,草地转出与转入面积基本持平,主要与耕地相互转换;综合土地利用动态度从1.32%降至0.61%。(3)生境质量指数呈先增后减趋势,峰值达0.43,整体偏低,耕地扩张对生境恢复造成威胁。区域西南部生境质量较高,中部地带主要是中等级和较低等级,北部神木、府谷矿区生境质量出现高等级。2000、2020年生境退化指数均值分别为0.41和0.43,未来生境有恶化趋势,后续生态治理政策应主要从防治耕地、建设用地扩张,保护林草地类入手。研究结果可为陕北多沙粗沙区生态恢复提供数据参考。

关键词：土地利用转移矩阵 InVEST模型生境质量

不同退化程度小叶杨人工林冠层气孔导度特征及其环境响应

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植物生态学报 2024年

作者：张小雨贾国栋余新晓孙立博蒋涛北京林业大学水土保持学院北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室山西大学黄土高原研究所

冠层气孔导度（gs）是衡量冠层-大气水汽交换的重要指标,研究其特征及对环境因子的响应,有助于深入了解冠层水汽交换的过程及环境因子对林木冠层控制的综合机制,目前针对不同退化程度的同一树种冠层气孔导度特征及对环境因子响应的差异... 详细信息

冠层气孔导度（gs）是衡量冠层-大气水汽交换的重要指标,研究其特征及对环境因子的响应,有助于深入了解冠层水汽交换的过程及环境因子对林木冠层控制的综合机制,目前针对不同退化程度的同一树种冠层气孔导度特征及对环境因子响应的差异性仍不清楚。该研究于2019年生长季（5–9月）以坝上张北县4种退化程度（无退化、轻度退化、中度退化、重度退化）小叶杨（Populus simonii）人工林为研究对象,利用热扩散技术对林中小叶杨树干液流进行连续监测,同步监测气温（T）、光合有效辐射（PAR）、饱和水汽压差（VPD）、空气相对湿度（RH）、土壤含水率（SWC）等环境因子,分析小叶杨的液流速率、gs特征及其对环境因子的响应。结果显示:（1）小叶杨液流速率日变化总体呈单峰曲线,gs呈双峰曲线,月尺度上两者均呈先升高后降低趋势,7月两者值最大,在5月和9月4种退化程度人工林中小叶杨液流速率及gs均差异显著。（2） 4种退化程度人工林中小叶杨gs均受T、VPD及SWC的影响,但由于退化有一定的差异性,无退化人工林中小叶杨gs主要受T、VPD和80–160 cm SWC影响,轻度退化人工林中小叶杨gs主要受T、0–80 cm SWC和VPD影响,中度退化人工林中小叶杨gs主要受0–80 cm SWC、T、VPD影响,重度退化人工林中小叶杨gs主要受T、PAR、VPD的影响。（3）对于4种退化程度人工林中小叶杨,T在18℃以上时gs与其呈正相关关系,VPD在0.6–2.2 kPa时gs与其呈正相关关系,gs与SWC呈负相关关系;当PAR小于250μmol·m–2·s–1时,重度退化小叶杨gs与其呈正相关关系。（4）重度退化程度人工林中小叶杨与另3种退化程度人工林中小叶杨相比,对T变化的响应更积极,对其他环境因子响应的敏感性降低,且因形态学上的退化,其对冠层蒸腾的控制会更加严格,以避免进一步退化或死亡。

关键词：冠层气孔导度小叶杨退化环境响应液流

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北川县典型林分根-土复合体抗剪强度

水土保持研究 2024年第5期31卷 93-101页

作者：李佳静杨建英王新杨欣蕊杨春艳北京林业大学水土保持学院

[目的]探讨不同林分根—土复合体的抗剪强度特征和其差异性，为更好地解决当地的水土流失问题提供理论依据。[方法]以四川省北川县为研究区，对当地几种典型林分的原状根—土复合体进行直剪试验，测量其抗剪强度、土壤性质及根系特性等... 详细信息

[目的]探讨不同林分根—土复合体的抗剪强度特征和其差异性，为更好地解决当地的水土流失问题提供理论依据。[方法]以四川省北川县为研究区，对当地几种典型林分的原状根—土复合体进行直剪试验，测量其抗剪强度、土壤性质及根系特性等相关指标，并利用主成分法进行抗剪强度影响因素的分析。[结果](1)不同林分根—土复合体抗剪强度差异明显。30年辛夷林(XY)抗剪强度最大，斑竹林(BZ)抗剪强度次之，5年柳杉林抗剪强度最小；(2)植物根系固土效果显著，根—土复合体的抗剪强度较素土增加值为0.13～0.99 kPa,平均增幅为350.0%;同时，根—土复合体的峰值点位移、软化段长度、残余剪切强度均得到增强，平均增幅分别为75.0%,66.7%,262.5%;不同林分类型根—土复合体的能量消耗总值出现不同程度的差异，但与其抗剪强度的大小变化基本保持一致；(3)通过主成分分析法对抗剪强度影响因素进行综合分析得出，除土壤容重与5～8 mm根系的干湿重外，其余指标均与之密切相关。[结论]植物根系可以很好地发挥固土效果，不同林分之间根—土复合体抗剪强度差异明显。

关键词：抗剪强度能量消耗原状根—土复合体影响因素

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祁连山东部地区不同林分密度白桦天然林土壤理化性质特征

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生态学报 2024年

作者：彭小静黄海山严芝银邹星晨贺康宁程唱王作枭李睿刘婧雯石正阳刘仟仟北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室北京市水土保持工程技术研究中心林业生态工程教育部工程研究中心大通回族土族自治县宝库林场

研究不同林分密度对白桦天然林土壤理化性质的影响，分析不同林分密度下白桦天然林土壤理化性质的变化规律，为白桦天然林的保护提供合理的密度参考。以青海省西宁市大通县宝库林区白桦天然次生林为研究对象，通过采集土壤样品，调查并... 详细信息

研究不同林分密度对白桦天然林土壤理化性质的影响，分析不同林分密度下白桦天然林土壤理化性质的变化规律，为白桦天然林的保护提供合理的密度参考。以青海省西宁市大通县宝库林区白桦天然次生林为研究对象，通过采集土壤样品，调查并测定了100—400、400—700、700—1000、1000—1500、1500—2100、2100—2500株/hm26种密度下林地的土壤容重、质量含水量、田间持水量、孔隙度、饱和导水率(Kst)、pH值、有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）含量和包括C∶N、C∶P、N∶P在内的共17个土壤属性指标，采用SPSS 22.0对数据进行显著性检验和相关性分析。结果表明：（1）在垂直分布特征上：土壤孔隙度，Kst和SOC、TN、TP、AN、AK的含量，以及C∶P、N∶P的比值均随土层深度增加而降低；而土壤容重和pH值则随土层深度增加而增大。（2）在密度分布特征上：土壤SOC、TN、AN含量，C∶P、N∶P的比值随密度增加呈缓慢降低的变化趋势，TP含量随密度增加无显著变化规律，以上这些指标均在密度为100—400株/hm2时达到最大。土壤质量含水量、田间持水量、Kst和孔隙度均随密度增大呈先增后减的变化趋势，且都在密度为400—700株/hm2时达到最大，土壤容重在该密度时达到最小。（3）在土壤化学计量特征上：研究区土壤C∶P、N∶P的平均值为97.32、7.36，高于中国土壤平均值，表明土壤P有效性较低。综上所述，研究区白桦林在低密度（100—700株/hm2）时，土壤理化性质的改良作用相对较好，会更有利于土壤物理结构的稳定和养分积累。

关键词：白桦天然林林分密度土壤理化性质土壤生态化学计量

施肥措施对滇中植烟土壤细菌群落结构和功能的影响

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烟草科技 2024年第7期57卷 65-74页

作者：张晓花温昌焘王克勤宋娅丽杨昕陈炳绅西南林业大学水土保持学院昆明市650224 云南省玉溪市红塔区水土保持工作站云南省玉溪市653100 云南省玉溪市水利局云南省玉溪市653199

为明确施肥措施对植烟土壤细菌群落结构和功能的影响,应用MiSeq高通量测序技术研究了烟田不同施肥措施[不施肥(CK)、有机肥(OM)、有机肥和化肥(OM+NPK)、化肥(NPK)]条件下土壤细菌群落多样性和组成的变化,并结合PICRUSt分析了土壤细菌... 详细信息

为明确施肥措施对植烟土壤细菌群落结构和功能的影响,应用MiSeq高通量测序技术研究了烟田不同施肥措施[不施肥(CK)、有机肥(OM)、有机肥和化肥(OM+NPK)、化肥(NPK)]条件下土壤细菌群落多样性和组成的变化,并结合PICRUSt分析了土壤细菌功能基因相对丰度的变化特征。结果表明:①不同施肥措施条件下土壤细菌群落多样性和丰富度差异不显著;优势菌门主要为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),约占总丰度的64.87%~68.51%;3种施肥处理土壤变形菌门、放线菌门的相对丰度均增加,酸杆菌门、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度降低。②共获得了6类一级功能和41类二级功能,一级功能中代谢为细菌群落最主要的功能;有机肥与化肥混施可显著降低细菌的膜运输、萜类化合物和聚酮化合物代谢的功能基因相对丰度,翻译、聚糖生物合成和代谢、复制和修复、细胞运动的功能基因相对丰度增加。③土壤细菌群落结构主要受有机碳、全磷、有效磷、碱解氮的影响。其中,碱解氮和有效磷是影响细菌功能的主要因子。因此,不同施肥措施条件对植烟土壤细菌α多样性无显著影响,但能显著改变细菌群落组成,进而影响土壤细菌功能基因的相对丰度。合理调控施肥种类、降低化肥施用比例有助于改善滇中植烟土壤的微生态环境。

关键词：植烟土壤施肥细菌群落细菌功能 PICRUSt分析

1990—2020年黄土高原典型县域植被覆盖变化及影响因素

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干旱区研究 2024年第1期41卷 147-156页

作者：赵雨琪魏天兴北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室林业生态工程教育部工程研究中心山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站北京100083

为探究吉县近30 a植被动态演变规律及其影响因素,本研究基于Landsat影像,结合气象、土地利用、夜间灯光等数据,采用趋势分析、偏相关分析、随机森林、残差分析等方法探究吉县植被覆盖度时空变化特征及气候和人为因素对植被变化的影响。... 详细信息

为探究吉县近30 a植被动态演变规律及其影响因素,本研究基于Landsat影像,结合气象、土地利用、夜间灯光等数据,采用趋势分析、偏相关分析、随机森林、残差分析等方法探究吉县植被覆盖度时空变化特征及气候和人为因素对植被变化的影响。结果显示:(1)1990—2020年研究区植被覆盖度(FVC)整体呈显著上升趋势,FVC年均增长速率约为0.49%,植被质量明显改善。(2)吉县FVC具有明显的“低值-高值”交错分布的空间特征。1990—2020年FVC显著增加区占51%,FVC显著减少区占7%。(3)气候因素对部分FVC高值区和建筑区植被生长起抑制作用,对其余地区植被覆盖起促进作用。将人类活动作为全域影响因素考虑时气候和人类活动对植被动态的贡献率分别为53.43%、46.57%,将其作为局域变量时相对贡献率减少至13.07%。人类活动在特定地区如吉县中部和东部是植被退化的重要影响因素,西侧和南部的植被恢复也与之相关。研究结果可为区域生态修复工作进一步开展提供科学依据。

关键词：植被覆盖度 Google Earth Engine 气候变化人类活动黄土高原

黑沙蒿应对降水变化的木质部与韧皮部协同响应机制

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植物生态学报 2024年第7期48卷 903-914页

作者：张富崇于明含张建玲王平丁国栋何莹莹孙慧媛北京林业大学水土保持学院北京100083 山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站山西临汾042200 宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站宁夏盐池751500 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

探究不同降水情景下荒漠植物茎干解剖学结构的适应性调节,可以更好地理解未来降水格局变化下荒漠植物水和碳运输间的协调机制。该研究以毛乌素沙地黑沙蒿(Artemisia ordosica)种群为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区... 详细信息

探究不同降水情景下荒漠植物茎干解剖学结构的适应性调节,可以更好地理解未来降水格局变化下荒漠植物水和碳运输间的协调机制。该研究以毛乌素沙地黑沙蒿(Artemisia ordosica)种群为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水变化趋势,设置3个降水量水平(减水30%、自然降水、增水30%)以及2个降水间隔水平(降水间隔5 d、降水间隔15d)开展双因素完全随机实验,测定了黑沙蒿茎木质部与韧皮部解剖结构在不同降水情境下的轴向与径向变异。结果表明:1)在降水改变的情况下,黑沙蒿并未产生更抗栓塞的轴向木质部结构及传导效率更高的轴向韧皮部结构来适应环境;2)降水变化通过改变40–60 cm土层含水率对黑沙蒿的木质部、韧皮部径向解剖性状产生影响。在低水分生境下,黑沙蒿减小导管直径和增大导管壁厚度以保证水分运输的安全性,并且通过增大韧皮部筛管面积来维持韧皮部导度保证碳的有效运输,以此保证黑沙蒿进行正常的生理活动;3)黑沙蒿木质部导管和韧皮部筛管具有等标度的轴向缩放规律,二者协同关联共同维持水力功能,且这种相关关系不受降水变化的影响。该研究表明,黑沙蒿通过改变径向茎干结构而不是轴向结构来适应降水的改变。

关键词：降水变化黑沙蒿木质部韧皮部异速生长

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