中国水土保持科学
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2023年 21卷 3期
刊出日期 2023-06-30
1
王轶浩, 张佳怡, 王彦辉
重庆铁山坪马尾松树干液流变化规律及其个体差异
为精准测算马尾松林蒸腾耗水和准确量化评估马尾松林涵养水源服务功能,采用热扩散式探针对马尾松林的不同树木个体进行长期连续监测,研究马尾松树干液流不同时间尺度及径向的变化规律,分析其个体差异及影响因素。结果表明:1)不同季节、天气的马尾松液流速率日变化均有差异,各季节晴天的液流速率日变化均呈"单峰"型,春、夏季阴天也呈明显的"峰—谷"变化,雨天则均呈低水平直线(<0.10 g/(cm
2
·min));2)马尾松日液流速率年内变化总体呈"单峰"型,一般在7—8月达到峰值(> 0.15 kg/(cm
2
·d)),年际变化差异明显;液流速率具有明显的径向变化及个体差异,呈一元二次函数关系(
P
<0.01);3)马尾松个体的优势度、叶面积指数均对液流速率产生显著影响(
P
<0.01),其中叶面积指数是影响液流速率的重要冠层因素,但监测期内树种类型对液流速率的影响并不明显(
P
>0.05);4)多数马尾松个体的液流速率与气温、潜在蒸发、太阳辐射总量、最大太阳辐射强度、风速均呈正相关(
P
<0.01),与空气相对湿度、降雨量则呈负相关(
P
<0.01),且多数树木个体的液流速率与气象因子均呈多元函数关系(
P
<0.01),其中太阳辐射总量是影响液流速率的主要气象因子。综上,马尾松林树木个体的液流速率时空变异明显,且受优势度、叶面积指数及气象条件等多种因素综合影响,可为分布式测算三峡库区马尾松林的蒸腾耗水提供科学依据。
2023 Vol. 21 (3): 1-8 [
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9
王馨月, 王彬, 王云琦, 安昕, 王小平, 王晨沣
黄壤坡面土壤分离能力的坡度效应
陡坡土壤分离机制明显区别于缓坡,为揭示坡度对土壤分离能力的影响,采用放水冲刷的试验方法,分析黄壤坡面土壤分离能力的坡度效应。结果表明:1)表征能量指标的水流功率是描述土壤分离能力的最佳参数,表征力学指标的径流剪切力次之,水深和达西阻力系数的表现最差。2)基于WEPP土壤分离能力的计算方程,土壤可蚀性和临界径流剪切力对坡度的响应较为敏感,并非定值。3)利用径流剪切力和水流功率幂函数关系来表征土壤分离能力都存在明显的坡度效应。径流剪切力的系数
a
1
随坡度的增加由二次函数先增大后减小转变为指数减小的趋势,坡度在17.63%时达到最大值;指数
b
1
随坡度的增加呈先减小后增大的二次函数关系,坡度在26.71%时达到最小值。水流功率的系数
a
2
随坡度的增加呈幂函数减小的趋势;指数
b
2
则呈现先减小后增大的二次函数关系,在坡度为28.10%时指数
b
2
达到最小值。因此,缓坡的研究结果不能直接推广到陡坡上,揭示土壤分离能力存在的坡度效应和阈值。
2023 Vol. 21 (3): 9-16 [
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17
朱锦奇, 刘勇, 王丹, 郑博福, 王玉杰, 江旖慧, 王云琦
植被恢复初期的多重固土机制——以重庆缙云山地区2种植物为例
植物措施是水土保持措施的重要组成部分。植物被认为可以多角度加固土壤与边坡。以重庆缙云山地区的乔木种(四川山矾)和草本(狗牙根)作为研究对象,选择一片林窗裸地种植2种植物样本,对种植后3年的土壤抗剪强度、根系分布密度和根系强度等指标进行测定,评估不同植物种在不同种植时期、不同土层的固土效应,探讨不同植物种的土壤加固效应和作用机制,为以固土为主要指标的水土保持植物措施的植物选择提供理论依据。结果表明:1)2个物种都可以通过机械与化学固土作用加固土壤,其中机械加固作用为5~15 kPa,化学加固作用为0~7 kPa。狗牙根仅在种植的第2年,通过其较快生长的特性,在0~20 cm土层提供的土壤黏聚力增加值高于乔木12%,第3年后则高于乔木7%;2)2个植物种对土壤的加固效果都是机械加固作用高于化学加固作用,在0~20 cm土层,狗牙根的机械加固作用比化学加固作用约高52%,而四川山矾则高出26.2%。在20~40 cm土层,四川山矾的机械加固作用高于化学加固作用42.45%,狗牙根则不存在显著差别。不同类型的植物可能通过不同的方式加固土壤,有些可能有较多且强度较高的根系通过机械作用加固土壤;有些可能通过改变土壤本身的有效黏聚力和内摩擦角,通过化学作用加固土壤。寻找不同植物固土能力的特点,可为不同地区固土树种的选择提供理论依据。
2023 Vol. 21 (3): 17-24 [
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25
王琳涛, 王云琦, 王玉杰, 张建聪, 尹乐, 张洪珊
火干扰对缙云山土壤团聚体稳定性的影响
为探究土壤团聚体稳定性在火干扰下的变化特征,以近期发生森林火灾的重庆缙云山典型林种针阔混交林为研究对象,采用Le Bissonnais(LB)法中快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和湿润振荡(WS)3种不同的破碎机制,模拟不同强度降雨条件对土壤团聚体的破坏,分析其在轻度(S)、中度(M)和重度(L)3种火干扰下团聚体破碎机制。结果表明:1)在火干扰下土壤团聚体均表现出FW处理下破坏程度最大,WS次之,SW处理下破坏程度最小;在FW处理下,>0.50 mm水稳性团聚体比例均表现出S＜M＜L＜CK;SW处理下,S、M、L相对于CK表层土壤分别降低了2.94%、1.51%、1.59%;WS处理下,S表层土壤降幅最大,为18.87%。2)火干扰下林地土壤整体上表现出MWD
FW
WS
SW的特征,不同火烧程度下土壤团聚体MWD值除在FW处理下的下层土壤表现为MWD
S
M
L外,其余均表现出MWD
S
L
M的特征。3)火干扰下表层土壤的相对消散指数、相对机械破碎指数和团聚体特征参数均大于下层土壤,表明针阔混交林火烧迹地土壤团聚体稳定性受不同火强度干扰的响应均有所不同,且火干扰下表层土壤的团聚体稳定性均大于下层土壤,以期为火烧迹地水土流失防治提供参考。
2023 Vol. 21 (3): 25-33 [
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34
李克文, 王云琦, 祁子寒, 王太强, 刘玉芳, 何相昌
森林火灾对浅层含根土力学特性的影响
根系对土体的力学特性有显著影响,可以对土壤侵蚀和浅层滑坡起到作用。森林火灾发生后,对表层土壤产生影响,植物根系的固坡作用明显减弱,然而对灾后根土复合体力学特性的影响及根系腐败研究尚不充分。为揭示火灾对根系固土能力的弱化机理,对2022年8月21日发生山火的重庆市缙云山国家级自然保护区开展调查,从不同火烧程度的区域采集土样,采用电子万能试验机测得根系抗拉强度、ZJ型应变控制式直剪仪测定含根土体抗剪强度。结果表明:1)轻度火烧区与未被火烧区的细根数量差异较小,而中等火烧区与重度火烧区明显减少,对直径＜2 mm的根系,针阔混交林在轻度、中度与重度火烧地区分别比未被火烧地区减少16%、28%和44%,竹林分别减少17%、25%和50%;2)根系抗拉强度随直径整体呈幂函数下降,对比火灾前后根系的抗拉强度,其值随火烧程度的增加而降低;当法向应力相同时,针阔混交林和竹林的未火烧区根土复合体的抗剪强度均明显大于火烧区,中度火烧区与重度火烧区下降较为明显;3)火烧等级对土壤黏聚力显著影响,针阔混交林重度火烧区0~10 cm土壤黏聚力较未火烧区域降低86%,竹林重度火烧区20~30 cm下降72%。结果可为研究森林火灾对根土复合体力学特性的影响及其相关机制提供依据,为灾后浅层滑坡等地质灾害易发性评价和防灾减灾提供数据支撑。
2023 Vol. 21 (3): 34-41 [
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42
闫相君, 王云琦, 祁子寒, 何相昌, 李克文, 骆丕昭
火烧迹地根系分布对浅层含根土土水特征及渗透特性的影响
火灾会造成森林浅层土水力特性发生改变,植物根系可以改变土壤土水特征和渗透特性。以重庆市北碚区缙云山虎头村的火烧迹地为研究对象,采用平衡锥仪法、烘干法等测定不同火灾程度下马尾松林和毛竹林土壤的液限、密度、饱和含水率等基本物理性质,通过变水头渗透试验测定浅层含根土的饱和渗透系数
k
s
,采用激光粒度仪法测定颗粒级配曲线并基于van-Genuchten(VG)模型拟合土-水特征曲线。结果表明:1)森林火灾导致其浅层土壤密度降低,饱和含水率、液限、孔隙度等显著升高;2)火烧迹地根系数量减少,其中0~<2 mm径级的细根数量变化最大,减少约30%~50%;3)对于轻、中和重3种火烧程度,马尾松林火烧后其饱和渗透系数升高,尤其在重度火烧区表层土相比未遭受火烧浅层土的渗透系数提高58.26倍,毛竹林导水率变化规律与马尾松林相似且渗透系数的改变程度更大,其重度火烧区表层土的渗透系数提高162.24倍;4)火烧迹地浅表层含根土土-水特征曲线进气值参数
α
随火烧程度的加剧而降低3.0%~6.8%,其孔径分布参数
n
随火烧程度的加剧而增加6%~30%。研究结果进一步量化森林火灾对浅表层含根土饱和渗透特性和土水特征的影响,为火烧迹地边坡水力特性研究及边坡稳定分析提供科学依据。
2023 Vol. 21 (3): 42-51 [
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申航, 王云琦, 王玉杰, 刘晓东, 郑永林, 郑一凡, 王太强, 刘玉芳
火烧对重庆缙云山土壤化学性质的影响
探究不同强度火烧对不同林分林下土壤化学性质的影响,以期为火灾发生后森林生态系统功能的恢复及利用火烧促进林分更新提供参考。在2022年8月重庆市缙云山山火发生1周内,在火烧区针阔混交林和竹林的不同强度火烧及不同深度的土壤取样,测定土壤pH、有机质含量等化学指标。通过描述性统计分析、单因素方差分析和Fisher LSD检验研究土壤化学性质在同一林分不同强度火烧间,以及同一强度火烧下不同林分间的显著性差异和变化趋势。结果表明:1)2种林分内土壤pH、速效钾含量都随火烧强度增大表现出上升趋势,而土壤有机质、全磷含量随火烧强度增大表现出下降趋势,全氮、碱解氮、有效磷含量、阳离子交换量(CEC)随火烧强度增大没有明显变化;2)在相同火烧强度下,2种林分之间的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和CEC存在显著差异(
P
＜0.05),而pH、全磷无显著差异;3)总体来说,火烧后表层土化学性质变化强烈,短期内土壤养分含量降低,不利于植物生长。因此灾后植被恢复工作要以土壤肥力的改善为主,同时不同林分受灾后土壤化学性质变化具有较大差异,要针对其具体变化实行因地制宜的恢复措施。
2023 Vol. 21 (3): 52-59 [
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兰越, 王云琦, 王玉杰, 崔芯蕊, 郑永林, 申航, 姚璐, 司洪涛, 李满意
林火对重庆缙云山典型林分土壤细菌群落及酶活性的短期影响
森林火灾是森林土壤及生物多样性产生的一个驱动因素。特别是在容易发生火灾的生态系统中,火灾对土壤微生物群落以及酶活性的影响复杂,在很大程度上仍然是未知的。因此,分析火灾后短期土壤细菌以及酶活性的变化动态对理解森林群落的重建过程具有重要的生物学意义。以重庆缙云山火灾后针阔混交林和竹林的土壤为研究对象,在火灾发生的1个月内,对不同火烧强度下针阔混交林和竹林0~10 cm和10~20 cm土层进行采样,测定土壤中蔗糖酶、纤维素酶和脲酶的活性以及土壤养分及pH的变化情况,采用高通量测序测定技术分析土壤中细菌群落结构变化。结果表明:1)在林火发生后短期内土壤细菌多样性、丰富度、土壤有机质以及土壤酶活性都有所下降,土壤pH、速效钾、有效氮、有效磷都不同程度的上升,尤其在0~10 cm土层受林火的影响更强。2)土壤中变形菌门、放线菌门和绿弯菌门的相对丰度在遭受中度和重度林火后最高;酸杆菌门的相对丰度在未遭受林火时最高;厚壁菌门的相对丰度在轻度火烧后最高。3)在土壤细菌结构与土壤化学因子的冗余分析中发现,火灾后土壤化学性质的改变也会影响土壤细菌群落和土壤酶活性。森林火灾会导致土壤细菌群落多样性下降,土壤酶活性显著下降。中度和重度火灾对土壤细菌多样性和酶活性的影响最大,通过冗余分析得知变形菌门与土壤养分呈正相关,酸杆菌门与土壤养分和pH值呈负相关。
2023 Vol. 21 (3): 60-68 [
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69
王松年, 侯瑞萍, 冯印成, 毛维, 刘双楠, 孟祥江, 薛沛沛, 王云琦
重庆缙云山2种林分土壤呼吸对火干扰的响应
探讨火干扰对缙云山2种林地土壤呼吸速率的影响,明晰不同等级火干扰下不同林分土壤呼吸速率短期变化规律及其影响因子,从而为该地区火干扰后的植被恢复和土壤治理工作提供科学依据。利用无人机勘测结合实地踏查,根据熏黑高度和植被受损情况,划分并布设火干扰Ⅰ(轻度)、Ⅱ(中度、)Ⅲ(重度)级和对照样地,采用密闭式动态气室法测定不同样地的土壤呼吸速率,同时测定土壤环境及理化性质。结果表明:2种林地在不同等级火干扰下的土壤温度变化趋势相同,顺序为Ⅲ级样地＞Ⅱ级样地＞Ⅰ级样地＞对照样地,土壤湿度与土壤温度变化趋势相反;针阔叶混交林地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级火干扰下的土壤呼吸速率分别为1.81、1.5和1.38 μmol/(m
2
·s),与对照相比分别降低24.9%、37.8%和43.8%。毛竹纯林Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级火干扰下的土壤呼吸速率分别为2.78、2.34和1.65 μmol/(m
2
·s),与对照相比分别降低29.1%、51.4%和57.9%。针阔叶混交林和毛竹纯林细根生物量均随火烧等级的增加而减少;土壤pH和碳氮比随火烧等级的增加而增加。综上,火干扰使林地土壤温度升高,湿度降低;土壤呼吸速率随火干扰等级的增加受到显著抑制,同一林分不同等级火干扰下的土壤呼吸速率存在显著差异,相同等级火干扰下,针阔混交林土壤呼吸速率显著低于毛竹纯林;土壤呼吸速率与细根生物量呈显著正相关,与土壤pH呈显著负相关,二者是火干扰下土壤呼吸速率差异的主要影响因素,发展针阔叶混交林可有效降低火干扰的影响。
2023 Vol. 21 (3): 69-77 [
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姚璐, 侯瑞萍, 王云琦, 王玉杰, 崔芯蕊, 郑永林, 申航, 兰越, 李成, 马磊, 司洪涛
火烧对缙云山典型林分土壤水分物理特征的短期影响
为探讨不同林分和土层深度下火烧强度对土壤水分物理特征的影响,在缙云山火灾发生后短期内,以马尾松林和竹林为研究对象,分别采集火烧样地和对照样地0~10和10~20 cm土层的土壤,采用环刀法测定土壤密度和土壤孔隙度,烘干法测定土壤持水量,土壤入渗情况采用定水头法测定。结果表明:火烧发生后短期内,马尾松林和竹林土壤密度增加,孔隙度和持水性能下降;土壤的初渗速率、稳渗速率、入渗总量及饱和导水率随火烧强度的加强和土层深度的增加均呈递减趋势。火烧强度对土壤水分物理特征的影响表现为重度火烧＞中度火烧＞轻度火烧。土壤总孔隙度在不同林分中的表现为竹林＞马尾松林,土壤密度和饱和持水量表现为马尾松林＞竹林。不同林分土壤入渗速率的大小表现为竹林＞马尾松林。研究结果可为火烧迹地生态系统的恢复、改造及管理提供一定的理论基础。
2023 Vol. 21 (3): 78-85 [
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师雪淇, 付晓, 朱美菲, 史德威, 程金花
林分不同径级根系对土壤饱和导水率的影响
为研究重庆四面山根系分布对土壤饱和导水率的影响,选取四面山典型人工林,采用恒定水头法测定土壤饱和导水率,通过origin方差分析、相关系数分析探究不同林分类型、土壤深度、径级根系对饱和导水率的影响,旨为延缓地表径流和植物种植提供数据支撑及科学指导。结果表明:1)不同林分间径级根系所占比例存在差异,总体上根系所占比例呈现随垂直深度向下减少趋势,针叶纯林≤5 mm的根系比例最高,为71.00%~98.67%;针叶混交林中,不同径级根系分布均匀;针阔混交林根系径级分布呈现随土层垂直深度增加径级根系增大的规律;2)各林分随着土层深度的增加,其土壤饱和导水率呈现递减趋势,且在0~20 cm显著高于其他土层;相同土层深度的不同林分条件,土壤饱和导水率具有显著差异;另外,同一深度不同林分平均土壤饱和导水率从大到小依次是:针阔混交林＞阔叶混交林＞针叶混交林＞杉木纯林＞马尾松纯林;3)5种林分中,根系直径为＞1~3 mm与土壤饱和导水率有极强相关性,根系直径≤1 mm及＞3 mm与土壤饱和导水率的相关性较低。
2023 Vol. 21 (3): 86-93 [
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王太强, 邓洪平, 刘玉芳, 郑一凡, 崔芯蕊, 王云琦
缙云山国家级自然保护区植物物种多样性及地理分布特征
重庆市缙云山国家级自然保护区(简称缙云山)由于气候温湿,土壤肥沃,同时具有独特的地貌和水文特征,导致其植物繁茂,物种丰富。为探究缙云山的植物物种多样性,通过采用典型调查法开展野外调查,采用形态学解剖方法鉴别物种。经数据统计后得知:1)缙云山植物物种丰富,现有植物2 408种(含亚种、变种和变型及引种),包括藻类植物8门28科60属206种,大型真菌19目51科109属183种,苔藓植物55科112属244种,维管束植物204科890属1 774种;2)缙云山植物地理分布类型以热带分布为主,并有向温带分布过渡的趋势;3)缙云山植物中包含大量的稀有物种,其中国家重点保护植物55种(包括引种),中国特有属24属。以上数据说明了缙云山植物具有丰富的物种多样性,为开展缙云山生物多样性及其影响因子的研究工作提供了基础。
2023 Vol. 21 (3): 94-102 [
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欧阳雪, 杨永川, 黄力, 周礼华, 龙宇潇, 刘玉芳
缙云山常绿阔叶林栲种子产量及形态特征年际动态
种子产量和种子形态特征是反映植物繁殖潜力及适应能力的2个重要生物学指标。从种群尺度和个体尺度分析缙云山常绿阔叶林优势种栲种子产量及其形态特征的年际差异及个体差异,在此基础上进一步讨论栲的繁殖策略,以期为植物结实动态的大尺度研究提供数据支持。研究基于2013—2021年缙云山常绿阔叶林永久样地内23株母树种子的连续监测数据。结果表明:1)9年间共收集到栲成熟种子3万6 572颗,种子产量为98.30颗/(m
2
·a);种子产量的年际差异显著(
P
<0.05),其中2014、2018和2021年的产量明显大于其他年份;不同母树个体的种子产量年际差异显著(
P
<0.05),且明显大于种群尺度下的年际差异。2)栲种子平均质量为(0.50±0.19)g,平均变异系数为0.39,年际间差异较大,并与种子产量具有显著的负相关关系,种子高宽比在年际间较为稳定,且与种子产量没有明显的相关性,平均变异系数为0.04。栲种子质量和高宽比的变异主要来自于个体间,平均Gini系数分别为59.16%和69.77%。
2023 Vol. 21 (3): 103-109 [
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朱茵, 杨永川, 周礼华, 龙宇潇, 黄力, 陈华
缙云山常绿阔叶林凋落物量及动态特征
亚热带常绿阔叶林是中国森林的重要组成部分。从群落尺度探讨凋落物量、组成、动态及其气候影响因素,对了解森林生态系统的物质循环过程和群落构建机制等方面具有重要意义。基于缙云山常绿阔叶林永久样地2014—2021年的凋落物监测数据,分析该研究地凋落物量及其各组分之间的动态和组成特征,同时探讨温度和降水2类气候因子对凋落物量的影响。结果表明:1)缙云山亚热带常绿阔叶林年平均凋落物量为6.25 t/hm
2
,年际差异不显著(
P
>0.05);2)在凋落物组成上以叶片为主(占凋落物总量的72.50%);3)不同组分凋落物的凋落节律存在明显差异,其中叶片和繁殖体的凋落节律也与凋落物总量保持一致,均为双峰型,发生在4、5和11月,而枝条与其他残渣凋落物的凋落节律不明显;4)月平均气温、最湿月降水量和最干月降水量是影响凋落物量的主要气候因素,且月平均气温的影响更显著。其中月平均气温对凋落物总量、叶凋落物量、其他植物残渣影响显著,而繁殖体凋落物量主要受月平均气温、最湿月降水量和最干月降水量的影响。
2023 Vol. 21 (3): 110-118 [
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119
朱美菲, 程金花, 师雪淇, 史德威, 马思文
三峡库区典型人工防护林林分结构与固碳特征
人工植被建设是增加陆地碳汇、减缓大气CO
2
浓度的有效措施之一。为明确三峡库区人工防护林的固碳增汇作用,选取杉木纯林(L1)、马尾松纯林(L2)、针叶混交林(L3)、阔叶混交林(L4)、针阔混交林(L5) 5种典型林分类型为研究对象,采用基于林分蓄积量的生物量模型法,相关分析法对林分空间结构,碳密度特征及其影响因素进行分析。结果表明:1)研究区3种混交林均为中度混交及以上,林分胸径平均大小比数介于0.35~0.65之间,趋于中庸状态,阔叶混交林趋于亚优势生长,L2和L3呈随机分布,L1、L4、L5呈聚集分布;2)5种林分类型土壤有机碳为0.83~5.25 g/kg,L3和L4林地土壤有机碳含量较为丰富,碳密度(259.13 t/hm
2
)达全国平均水平,土壤层和植被层在碳库中所占比例较高。其中,L2和L5林分固碳能力显著,混交林在乔木层和枯落物层固碳方面明显优于纯林;3)土壤层碳密度受土壤密度和黏粒含量的影响,角尺度、聚集指数及大小比数对乔木层碳密度产生影响。研究区5种人工防护林有良好的固碳功能,林分结构对固碳功能具有调控作用。因此,通过调整林分空间结构实现对林地资源的调控,可以充分发挥人工防护林的固碳增汇功能。
2023 Vol. 21 (3): 119-127 [
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128
尹乐, 王云琦, 王松年, 王太强, 刘玉芳, 孟祥江, 薛沛沛, 张建聪, 王琳涛, 张洪珊
重庆缙云山马尾松针阔混交林火干扰下的碳损失估算
林火的发生会对森林生态系统的稳定性产生胁迫,导致气候变化,是森林碳库减少的主要干扰因子之一。为探究火干扰下森林的碳损失量,以重庆缙云山典型林种针阔混交林为研究对象,利用生物量法进行估算火干扰下的枯落物层及乔灌层的碳损失量。结果表明:1)相同火干扰程度下消耗的可燃物量表现为枯落物层(41.33 t/hm
2
)＞灌木层(1.28 t/hm
2
)＞乔木层(0.27 t/hm
2
),缙云山马尾松针阔混交林地表分布有大量的可燃物,导致燃烧物以枯落物及上层腐殖质为主;森林各部分可燃物的消耗量随着火干扰程度的增加而增加;2)针阔混交林枯落物层及乔木层可燃物载量主要随着熏黑高度和乔木死亡率的增加而增加,灌木层可燃物载量主要随着熏黑高度和乔木死亡率的增加而减少;3)不同程度火干扰下森林植被碳损失量有所差异,缙云山马尾松针阔混交林样地内碳损失量主要由重度火干扰提供,火干扰后造成的碳吸收损失总量为5.68 t/(km
2
·d)。综上,缙云山针阔混交林被轻度火干扰程度最大,且以地表火为主,燃烧物主要以枯落物及上层腐殖质为主,所消耗可燃物总量较多,碳损失量较大。
2023 Vol. 21 (3): 128-136 [
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张洪江, 付晓, 马思文, 程金花, 管凝
重庆四面山不同作物农田土壤根系分布与水分入渗特征
研究重庆四面山地区根系分布对农田土壤水分入渗的影响,对当地的农田植被管理具有重要意义。选取玉米地、茄子地和南瓜地3种典型农田,通过野外双环入渗实验测定土壤的水分入渗量和入渗率,并分层采集土壤中的植物根系,计算植物根系特征指标,采用灰色关联度分析土壤根系与水分入渗的关系。结果表明:1)玉米地、茄子地和南瓜地的初始入渗速率分别为258、213和285 mm/h,平均入渗速率分别为154.99、136.84和203.07 mm/h。南瓜地的水分入渗量和入渗率相对最大,茄子地相对最小;2)3种农田的根系主要为直径3 mm以下的细根,粗根数量较少,各径级根长密度、根质量密度和根孔数量的最大值均出现在0~20 cm土壤处,深层土壤的根系含量较少;3)土壤中的植物根系对水分入渗有着一定影响,各根系特征指标与各土壤水分入渗指标的灰色关联值均大于0.6,细根对入渗的影响大于粗根。根系与外部供水在土壤中的运动息息相关,在农田管理中,作物根系是不可忽略的影响因素。
2023 Vol. 21 (3): 137-144 [
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王卓勋, 王云琦, 王玉杰, 刘晓东, 王震, 李丹青, 阎祉祎, 常人方, 郭玉静
基于“星-机-地”技术的缙云山林火分析
森林林火调查分析是现代林火管理的重要环节。以2022年8月的重庆缙云山大火地点为试验区,实地选取轻度、中度、重度火烧样地,进行每木检尺处理和制图。基于调查区域的卫星遥感和无人机遥感影像,分别计算NDVI,并与实测样地的树高、胸径、熏黑高度、冠幅进行空间匹配,并进行灰色关联分析,分析不同火烧程度样地各项指标与NDVI值的相关性,进而通过NDVI值延伸到卫星影像。结果表明:1)根据地面调查数据,各火烧样地树木的熏黑高度随火烧程度的增加呈明显增加趋势,树高、胸径平均值的变化具有一致性,表现为中度火烧最大,轻度火烧其次,重度火烧最小。冠幅的均值变化趋势不同,表现为中度火烧最大,重度火烧次之,轻度火烧最小,大火主要发生在森林的下层区域。2)3块样地的4项指标与其NDVI的关系均超过0.55,中度火烧样地的熏黑高度、冠幅和重度火烧样地的冠幅指标与其NDVI为中等关联;轻度火烧样地的树高、胸径、熏黑高度与其NDVI的关联度均超过0.8,为极强关联;其余指标关联度在0.6~0.8之间,为较强关联。说明要素间相关性较强,NDVI能够作为林火火烧等级划分的依据。3)以无人机多光谱影像NDVI阈值为标准,确定重度、中度、轻度火烧的NDVI范围依次为0~0.245 6、＞0.245 6~0.347 1、＞0.347 1~0.690 0,对卫星遥感影像的NDVI进行重分类,实现该区域的火烧程度等级划分。为较大范围的林火调查提供了新的思路。
2023 Vol. 21 (3): 145-155 [
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张兴存, 程雨萌, 李通, 祁子寒, 何相昌, 骆丕昭, 王玉杰, 王云琦
河岸稳定性动态机理及生态支护方案分析
为研究降雨联合水位波动条件下的河岸稳定性动态机理,设计合理的生态护坡方案,采用实地勘察、力学试验、数值模拟相结合的方法揭示嘉陵江北碚段边坡稳定性随水位变动的特点及边坡失效机理,并对比传统护坡手段探讨"活木桩护坡"措施中的关键技术参数。结果表明:1)河岸滩涂边坡的稳定性随水位升降而波动,在水位消落阶段边坡稳定疾速下降,其原因为边坡外部静水压力随水位消落卸载,边坡内部指向坡外的渗透压力作用导致中坡位发生浅层破坏。在暴雨多发的夏秋季节,当江水位下降速率超过3 m/d应激发河岸滩涂的滑坡灾害预警;2)在活木桩的桩体直径和入桩角度固定的条件下,适当增加入桩长和减少桩间距有助于限制边坡水平位移,河岸滩涂缓坡的桩体配置建议为警戒水位和常水位之间的中上部,桩距2.3 m桩长3.3 m组合,且只有当桩长接近潜在滑动层时才会影响到表层土的稳定性;3)在优化参数配置下的活木桩配置初期,可在水位消落的极端条件下提高稳定系数 18.6%,是传统草灌木固坡效果的3.8倍。木桩根系充分生长后可提高边坡稳定系数22.3%,较同配置桩体增加3.7%。
2023 Vol. 21 (3): 156-164 [
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