黄土丘陵区降雨、径流、土壤水分的时空分布与利用对策

基于黄土丘陵区的延安燕沟多年监测资料，通过对燕沟流域的降雨、径流、及其不同土地利用方式下土壤水分等时空分布特征分析，明确了黄土丘陵区降雨的时间、空间分布具有显著差异性。降雨量在6～9月相对集中，年际、月际变异大；同时次降雨量、月降雨量均存在显著空间异质性，如降雨量沿燕沟沟道变化及坡向分异。径流特征是降雨及其下垫面特征的综合反映，3月左右由于气温上升，河道解冻，径流量出现小高峰，雨季后2个月出现最大高峰水量。对径流的利用则由于供水／需水时间错位，利用主要集中在枯水季节（4-6月），土壤水资源由于地形、降雨、植被覆盖等的差异性，特别是植被差异性利用，则存在时空异质性。土壤水分在雨季后1-2月在0～150cm形成高值期，150cm以下的土壤恢复缓慢。植被差异利用形成了土壤水分剖面不同：梯田〉草地〉拧条林〉拧条＋五角枫林〉沙棘林〉刺槐林。根据对水资源系统分析，提出了流域水资源开发利用的对策：农作物适雨种植制度；植被空间合理布局；降雨、土壤水、径流三水联合御旱，提高水资源利用效率。     

森林土壤种子库研究进展

土壤种子库与物种多样性存在密切相关性,森林土壤种子库是植被天然更新的物质基础。文章阐述了森林土壤种子库的内涵、森林生态系统土壤种子库的基本特征及其主要研究方法,探讨了影响种子库的基本因素及当前极为关注的热点问题。在受损森林生态系统目标树种培养、植被群落快速恢复和生态系统科学管理等领域仍存在一些理论和实践急待解决的问题,如随着群落进展演替土壤种子库种子数量在增加而质量却在逐渐下降,面临如何解决生态系统健康稳定发育和物种多样性长期维持问题。文章认为今后应加强土壤种子库与生物多样性保护、防止外来物种入侵乡土物种利用及对全球变化的响应等领域的研究工作,以期为从事森林土壤种子库研究和退化森林植被群落恢复实践提供理论指导。     

基于森林清查和遥感的城市森林净初级生产力估算

城市森林作为陆地生态系统的组成成分之一,研究其在全球碳循环中的地位和作用有很重要的意义.文章以上海城市森林为研究对象,开展基于基于森林清查数据和遥感技术的城市森林净初级生产力(NPP)估算研究.首先,根据选取上海市典型的森林植被类型,设置森林植被样方,测量反映植被生物学特性的特征参数,包括林龄、胸径、树高和叶面积指数(LAI)等,采用能反映林龄和蓄积量共同影响的生产力回归模型估算了样方NPP,建立了基于LAI的样方NPP回归模型;其次,利用一景相近时相的SPOT5影像,经进行几何纠正和辐射定标后,计算出能较好地反映植被特征和消除土壤背景影响的修正土壤调节植被指数(MSAVI),建立了基于MSAVI的区域森林LAI遥感估测模型;最后,根据建立的样方NPP回归模型以及区域LAI遥感估测模型,进行尺度化转换,估算出区域尺度上的上海城市森林净初级生产力.通过比较与前人运用传统方法研究估算的NPP,精度可达到89%,且本模型简单可行.因此本研究可为快速定量评估城市森林碳储量提供依据.     

冀北山地3种森林植被恢复类型对土壤质量的影响

森林植被恢复对土壤质量的改善是森林可持续经营的重要条件。为研究冀北不同森林植被恢复类型对土壤质量的影响差异,以小五台山自然保护区46年生华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtii)、白桦(Betulaplatyphylla)、华北落叶松-白桦混交林为研究对象,分层测定了3种植被类型的土壤物理性状、持水能力和养分特征,采用土壤质量指数评价法对3种植被恢复类型土壤质量进行了综合评价。结果表明,(1)华北落叶松-白桦混交林对中下层(20～60 cm)土壤物理性状的改善作用较大,其浅层土壤(0～20cm)物理性质与华北落叶松和白桦纯林差异不明显。(2)华北落叶松-白桦混交林对土壤持水能力的改善作用较大,特别是对最大持水量和田间持水量的改善作用明显大于华北落叶松和白桦纯林;对20 cm以下土层毛管持水量和土壤含水量有明显的改善作用。(3)3种植被恢复类型中,土壤养分状况表现为华北落叶松-白桦混交林华北落叶松林白桦林。(4)土壤质量综合评价结果表明,不同植被恢复类型对土壤质量的改善作用表现为华北落叶松-白桦混交林华北落叶松林白桦林,改善作用最明显的是中下层土壤(20 cm以下)。综上,森林植被恢复对土壤质量的改善作用是由浅及深的过程,随着林龄增大,其对土壤质量的改善作用逐渐深入到土壤中下层。     

东北北部温带森林和干草地土壤养分分布及影响因素

土壤是陆地生态系统碳储存的重要场所,其养分变化与全球陆地碳循环密切相关。土壤养分是植物生长的重要保证,而土壤各养分之间是紧密联系的。理解土壤养分变化与环境因素的关系有助于更好地了解陆地生态系统碳、氮、磷循环。本研究以东北北部自东向西沿降水量梯度变化纬度带上的温带森林与干草地生态系统为研究对象,利用气象数据和野外土壤实测数据,分析了纬度带上不同植被类型土壤的有机碳、全氮、碳氮比、速效磷的空间分布格局及其与环境因子（年降水量、年均温、土壤pH值）的关系。研究纬度带上降水量自东向西逐渐减少,植被类型从温带森林过渡到干草原,与降水量和植被类型对应,植被生物量也自东向西呈现从高到低的分布梯度。研究结果表明：从整个研究带上来说,降水量与土壤pH值是土壤养分空间分布的决定因素,沿纬度带从东到西,随着降水量逐渐减少,土壤pH值逐渐增加,而土壤有机碳、全氮、碳氮比、速效磷含量逐渐减少。但如果将森林和草地分别讨论则发现,森林和草地生态系统的土壤养分环境控制因素有较大差别。对于草地生态系统而言,降水量和土壤pH值仍然是其土壤养分含量的控制因子,但森林生态系统由于所处区域降水量充足,降水量不再是其土壤养分的控制因子,降水量只与森林土壤碳氮比呈显著正相关。研究还发现森林土壤的速效磷含量与温度呈正相关,与土壤pH值呈负相关,说明温度对东北北部温带森林的土壤养分含量具有一定的控制作用。     

森林生态系统土壤真菌群落及其影响因素研究进展

真菌是全球生物多样性的重要组成部分,在森林生态系统功能中发挥着重要作用,通过共生-寄生的相互作用影响着动植物的群落结构。高通量测序技术(Roche FLX 454,Illumina MiSeq)的兴起,使得研究人员能够仔细构建真菌群落的生物地理格局和生态效应,极大地促进了人们对真菌功能特征、多样性的理解。文章综述了森林生态系统真菌群落的最新研究进展,分析了真菌群落多样性地理尺度上的变化趋势与驱动因素,并重点关注植被类型与真菌多样性的关系。研究结果发现,地理距离引起的森林类型的变化是影响真菌群落的主要因素之一。在森林生态系统中,海拔梯度的真菌群落多样性存在上升、下降、"单峰"、无显著变化4种模式,且不同森林类型的驱动因素也存在差异。森林土壤真菌群落组成和多样性受到各种土壤特征(pH、C/N)的影响,植被类型对真菌群落的影响方式也存在不确定性。在今后的研究过程中,有必要对较小尺度上真菌群落的分类和功能结构进行更多分析,探讨海拔梯度下优势植被多样性与真菌群落的关系。在植被类型复杂多样的森林生态系统中,对特异性树种、混交林以及林区(从土壤到植物圈)真菌群落的分类和功能结构进行进一步研究。此外,了解驱动元素循环的生物(人类、植物和土壤生物)以及调节其活动的环境条件(气候、土壤理化特性和地形),从而提高我们对真菌群落与生态系统功能的认识,利用功能基因探索真菌群落组成并探索生态系统功能之间的联系。     

气温变化对西南山区流域森林水文效应影响的模拟

为了揭示气温变化对西南山区流域森林水文效应的影响,用生物物理/动态植被模型SSiB4/TRIFFID与流域地形指数水文模型TOPMODEL的耦合模型SSiB4T/TRIFFID模拟了西南山区长江上游梭磨河流域森林水文效应对气温变化的响应,分析了气温变化对植被不同演替阶段的流域总径流和总蒸发以及冠层截流蒸发、植被蒸腾和土壤蒸发的影响。结果表明,（1）梭磨河流域森林（常绿针叶林）蒸腾与草和灌木差异小,森林蒸腾潜热比草和灌木仅高1~4 W.m-2,森林冠层截留蒸发高于草和灌木,但土壤蒸发明显低于草和灌木覆盖,森林覆盖流域总蒸发低于草和灌木覆盖甚至低于裸土蒸发,因此增加了流域总径流量,但森林增加径流的作用随土壤蒸发的减小而减小。（2）气温减小1℃将通过减小森林冠层截留蒸发和蒸腾而使森林增加流域总径流量的作用增加;相反,气温增加将增加森林冠层截留蒸发和蒸腾而使森林增加总径流量的作用减小。（3）当温度增加4℃,由于森林总蒸发较草和灌木明显增加,对于较高的土壤蒸发,森林增加总径流量的作用已不明显;对于较低的土壤蒸发,森林减小了流域总径流量。     

云南元谋干热河谷区不同岩土类型荒山植被恢复研究

云南元谋干热河谷周低山区不同岩土组成的坡地的土壤水份环境差异较大，因而植被恢复模式应有区别，砾石层阶地丘陵坡地壤水分环境最为湿润，适宜恢复较完密的森林植被；片岩和半成岩砂砾岩低山坡地次之，适宜恢复疏林灌草植被；泥岩低山坡地最差，适宜恢复稀树灌草植被。     

漓江流域红壤侵蚀区植被演替与复合农林试验

漓江季节性的干旱和洪涝并存成为地方政府、有关专家和旅游行业密切关注的环境问题,漓江流域的环境建设尤其是上游森林植被恢复,成为生态治理重点内容。漓江上游红壤区植被类型主要包括针叶林、阔叶林、竹林、灌丛和草丛,植被的水分特征差异较大,植被的生态调节、水源涵养功能各异。在漓江上游红壤区开展4种模式的植被恢复和复合农林试验示范,3年的试验表明,乡土常绿阔叶树适应性强、有效保持水土,果林经济效益显著、但生态功能较差,木本药材林具有较好的生态功能和潜在的经济效益。通过调查和试验示范,提出亚热带红壤退化山地农林经营的植物种类和复合模式,对漓江流域水资源调控和水土流失治理提出建议和对策。     

冀西北3种植被恢复类型土壤理化性质差异及肥力评价

森林植被恢复对土壤肥力的改善是森林可持续经营的重要条件。为研究冀西北3种森林植被恢复类型对土壤肥力的影响,以张家口市崇礼区清水河流域恢复年限40年的落叶松(Larix principis-rupprechtii)、油松(Pinus tabulaeformis)乔木林和虎榛子(Ostryopsis davidiana)灌木林土壤为研究对象,分层测定了3种植被类型的土壤物理性状和养分特征,采用土壤肥力指数评价法对3种植被恢复类型土壤肥力进行了综合评价。结果表明,(1)3种植被恢复类型中,落叶松林与虎榛子灌木林土壤容重明显低于油松林,土壤总孔隙度和毛管孔隙度大于油松林。(2)虎榛子灌木林的土壤水分自然储量明显大于油松林和落叶松林。最大持水量、田间持水量和毛管持水量均表现为落叶松林虎榛子灌木林油松林。(3)3种植被恢复类型中,落叶松林土壤有机质、全氮、碱解氮和全钾储量高,虎榛子灌木林有机质、全氮、速效钾储量高,油松林全磷、全钾、速效磷、速效钾储量高。(4)经土壤肥力指数综合评价,3种植被类型对土壤肥力的改善作用落叶松林虎榛子灌木林油松林。油松林土壤肥力与其他两种林分差距较大,主要由于其枯落物难于分解,上中层土壤(0—40 cm)有机质得不到及时补充。     

互联网上的水土保持信息资源

互联网上有大量的水土保持信息资源,其内容极为丰富,但要从这大量的信息中快速获得所需要的信息却很困难。文章介绍了国内外主要水土保持信息资源的网址及有关水土保持电子论坛、水土保持专利等方面的信息交流与检索途径,并在此基础上对水土保持信息资源的应用及发展前景提出建议。     

渝北不同模式水源涵养林植物多样性及其与土壤特征的关系

以重庆缙云山8种不同构建模式的水源涵养林及林地土壤为研究对象,用物种多样性指数(simpson指数、Shannon-Wiener指数)、均匀度指数(Pieiou指数)和物种丰富度指数(Margalef指数)以及用土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、pH值、有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、有效磷、速效钾和阳离子交换量12个指标表征土壤的物理性状和养分特征,分析了8种群落的植物多样性、土壤特征及二者的相互关系.结果表明:物种多样性以广东山胡椒(Lindera kwangtungensis)×杉木((7unninghamia anceolata)混交林最高.马尾松(Pinus massoniana)×广东山胡椒混交林次之,马尾松×柳杉(Cryptomeria fortunei Hooibrenk)混交林和毛竹(Phyllostachys pubescens)纯林最低.各模式林地土壤特征差异显著,以毛竹纯林土壤质量最差.在该地区针阔混交林对提高物种多样性和改良土壤作用显著,针叶林及纯林则较差.物种多样性指数与土壤特征因子的相关性分析表明,不同模式水源林群落植物多样性与土壤特征因子存在一定相关性,其中与土壤物理性状特征关系不显著,与养分特征关系显著.全N与全K与四个多样性指数呈显著或极显著的正相关,Shannon-Wiener指数、Simpson指数和有机质、阳离子交换量、速效P呈显著的正相关,特别是有机质和全N两因子与物种多样性关系最密切.     

现代农业快速发展背景下的农业生产废弃物管理对策探析——政府与农户的动态博弈

随着农业集约化、规模化发展,农业生产废弃物的管理问题凸显。循环农业、低碳农业的发展,在一定程度上激励了农户对农业生产废弃物资源化管理,取得了一定的成绩,但是也存在一定的问题,严重制约了农业生产废弃物资源化管理。文章通过构建政府与农户的动态博弈模型,分析补贴政策对农户提高农业生产废弃物资源化管理效率的作用,并基于政府与农户的动态博弈分析提出了促进农业生产废弃物管理效率提升及其可持续发展的建议,即：（1）根据不同的资源化管理方式的差异制定并实施差别补贴政策;（2）实行区域差别补贴标准;（3）延长补贴期限,实行分年度对农户进行不同数量的补贴;（4）培养农户管理意识,加强农户技能培训。     

Ecological properties of soil water and effects on forest vegetation in the Loess Plateau

In the Loess Plateau of China, soil water has three ecological properties: high infiltration capacity, high storage capacity and availability to deep plant roots. Soil desiccation is the most serious problem for forest vegetation in the Loess Plateau. Arid soils are the result of intensified soil desiccation caused by disturbances in plant succession, which constitute the ecological foundation of soil water. The negative effects of the arid soil layer on surface water infiltration for recharging underground water are discussed in terms of ecological hydrology. The arid soil layer disrupts the link between surface water and underground water and prevents vertical precipitation infiltration from supplementing underground water. Forest vegetation has a significant runoff-retaining efficiency that reduces total runoff from forest areas leading to low surface and ground runoff which affect the water cycle on a watershed scale.     

Soil responses to management, increased precipitation, and added nitrogen in ponderosa pine forests.

Forest management, climatic change, and atmospheric N deposition can affect soil biogeochemistry, but their combined effects are not well understood. We examined the effects of water and N amendments and forest thinning and burning on soil N pools and fluxes in ponderosa pine forests near Flagstaff, Arizona (USA). Using a 15N-depleted fertilizer, we also documented the distribution of added N into soil N pools. Because thinning and burning can increase soil water content and N availability, we hypothesized that these changes would alleviate water and N limitation of soil processes, causing smaller responses to added N and water in the restored stand. We found little support for this hypothesis. Responses of fine root biomass, potential net N mineralization, and the soil microbial N to water and N amendments were mostly unaffected by stand management. Most of the soil processes we examined were limited by N and water, and the increased N and soil water availability caused by forest restoration was insufficient to alleviate these limitations. For example, N addition caused a larger increase in potential net nitrification in the restored stand, and at a given level of soil N availability, N addition had a larger effect on soil microbial N in the restored stand. Possibly, forest restoration increased the availability of some other limiting resource, amplifying responses to added N and water. Tracer N recoveries in roots and in the forest floor were lower in the restored stand. Natural abundance delta15N of labile soil N pools were higher in the restored stand, consistent with a more open N cycle. We conclude that thinning and burning open up the N cycle, at least in the short-term, and that these changes are amplified by enhanced precipitation and N additions. Our results suggest that thinning and burning in ponderosa pine forests will not increase their resistance to changes in soil N dynamics resulting from increased atmospheric N deposition or increased precipitation due to climatic change. Restoration plans should consider the potential impact on long-term forest productivity of greater N losses from a more open N cycle, especially during the period immediately after thinning and burning.     

西藏色季拉山川滇高山栎种群的空间格局与调节

川滇高山栎是青藏高原具有代表性的常绿阔叶树种,在藏东南林区大面积连续分布,对高山峡谷地带的水土保持和水源涵养具有重要的防护作用和较大的生态效益.采用聚集度指标、以空间推时间法的Logistic方程和种群调节的乘幂函数拟合分别对西藏色季拉山川滇高山栎种群的空间分布格局、增长与调节规律进行了研究.结果表明,川滇高山栎幼苗多呈聚集分布,随着演替的进展,川滇高山栎种群的聚集强度减小;川滇高山栎种群增长的环境容纳量为15.2085m2hm-2,内禀增长率为0.614;种群最大增长速率出现在胸断面积9.66m2hm-2处,种群在平均胸断面积46.23cm2(均胸径7cm)~198.723cm2(均胸径15.91cm)阶段自疏强度最大.川滇高山栎种群聚集强度随演替过程逐渐减弱,是种群在有限的环境容量中自疏和自我调节特征的明显表现.Logistic方程即反映了生物种群增长速度的变化和环境容量限制的时滞效应这一重要特征,种群调节的幂函数拟合则有效刻画了生物种群在大量繁殖之后,随着个体增大,个体间资源竞争增强,种群内部出现优胜劣汰的自我调节过程.图4表2参32     

Soil metabolic pulses: water, substrate, and biological regulation

Pulses of metabolic activity are a common ecological response to intermittently available resources, and in soils these pulses often occur in response to wetting. To better understand variation in soil pulses, we conducted a distributed field experiment at seven sites along a 2200-m elevation transect in southern California, USA. Treatments included both water and water + substrate additions and two measurements of soil respiration within one hour. These experiments were repeated 11 times throughout 2009-2010. Additions of substrate led to consistently higher pulse fluxes, exceeding 10 micromol CO2 x m(-2( x s(-1), than additions of water alone. These results support a sequential limitation by two resources where an initial limiting resource acts as a switch and, after activation, processes are regulated by a second resource. In contrast to general expectations of increasing pulses with higher soil organic matter (SOM), pulses exhibited strong scale dependencies. Pulses during the summer period and SOM were correlated positively within sites and negatively between sites. This cross-scale divergence implies that, at low elevations, the proportion of SOM available for pulse metabolism was a much larger fraction than at higher elevations. With expected climate changes leading to more frequent drying-wetting cycles, regulation of metabolic pulses will increasingly influence long-term biogeochemical dynamics.     

珠江三角洲区域一体化的水利政策法规体系研究

建立珠江三角洲区域一体化的水利政策法规体系是珠江三角洲国民经济社会发展和水利现代化建设的需要。从珠江三角洲地区现行水利政策法规存在的问题入手,开展珠江三角洲区域一体化的政策法规体系研究。结果表明：珠江三角洲地区现行水利政策法规体系仍很不完善,许多立、改、废工作亟待进行,2008年水政执法有效率总体较高,但很少在珠江三角洲层面开展区域一体化的联合执法,珠江三角洲水利政策法规体系建设应重点加强与水利现代化建设、水资源一体化配置、保护及管理相关的政策法规,进而建立统一协调、快速高效的区域一体化的联合执法体系。     

Short reviews by the Editor

Soil desiccation is a major issue limiting development and sustainability of forest vegetation in the Loess Plateau of China. Better understanding of the mechanisms of soil desiccation in the Loess Plateau can help scientists and forest managers improve vegetation management practices. The arid soil layer is the ecological aftermath of intense soil desiccation due to disturbed plant succession and soil water reduction. The formation and types of arid soil layer in the Loess Plateau were investigated to determine major causes of soil desiccation and its impact on forest vegetation. The negative effects of soil desiccation on the ecological environment and forest vegetation mainly include drying microclimate, degrading soil quality, poor vegetation growth, difficult forest renewal from natural seed banks, making it even more difficult to reforest forest lands and grasslands following plant senescence. Low precipitation, high evaporation, soil and water losses, improper selection of vegetation types, and too high population density of trees are probably the major reasons for the arid soil layer. Proper selection of vegetation types, adjusting tree density and other management practices can reduce the negative effects of the arid soil layer on forest vegetation.     

海岸景观防护林群落对堤岸土壤化学的生态效应

采用定位对比试验方法,连续2年按季节对比监测广州市南沙区沿海防护林（海岸防护林、河涌水网防护林、路网防护林）土壤与岸堤撂荒地土壤、土壤水分与林缘江水中K＋、Na＋、Mg、Cl-、SO42-、HCO3-、Pb、Cd的含量,研究海岸景观防护林群落对岸堤土壤盐分、重金属元素的生态修复作用。结果表明：①与林缘江水相比,防护林土壤水分中K＋、Na＋、Cl-、SO42-平均含量分别减小约66.2%、28.8%、34.9%、17.5%,有效地改善了土壤水体钠盐、钾盐的含量。②防护林群落土壤水、林缘江水中Pb与Cd的年均含量依次为：江水〉海岸防护林〉河涌水网防护林〉路网防护林;相对于林缘江水,防护林土壤水分中Pb、Cd平均含量分别减小约38.0%、68.2%。③相对于堤岸撂荒地土壤,防护林群落土壤中K＋、Na＋、Cl-、SO42-、HCO3-平均含量分别减小约66.5%、63.8%、63.9%、76.8%和11.2%;3种防护林群落间K＋、Na＋、Cl-、SO42-、HCO3-的含量差异显著,即路网防护林〉河涌水网防护林〉海岸防护林,且相对撂荒地土壤Cd的平均含量减小率分别达到72.8%、57.6%、77.5%,表现出显著的土壤化学生态修复效应。④3种防护林土壤的盐分离子含量在季节上、土壤层上未表现出显著差异;土壤Pb、Cd含量在土层间的差异也不显著,、但在年内季节上的差异极显著。总体来看,海岸景观防护林能够有效缓解珠江口土壤盐分和重金属的侵蚀,在沿海地区发挥着重要的生态修复作用。