青海湟水河流域退耕還地沙棘林生物量研究

青海湟水河流域退耕還地沙棘林生物量研究

生物量是指特定時(shí)間內(nèi)森林群落現(xiàn)有有機(jī)有機(jī)物質(zhì)的總質(zhì)量。生物量作為生態(tài)系統(tǒng)最基本的數(shù)量特征，反映了生態(tài)系統(tǒng)獲取能量的能力。這是研究生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和生產(chǎn)力的基礎(chǔ)。隨著全球溫室效應(yīng)的加劇,生物量的監(jiān)測(cè)研究已成為全球環(huán)境問(wèn)題新的研究熱點(diǎn)1青海湖流域5-3728n、1003213e湟水河是黃河上游最大的一級(jí)支流,36°02′-37°28′N(xiāo)、100°42′-103°01′E,地處黃土高原向青藏高原的過(guò)渡地帶,青海境內(nèi)干流長(zhǎng)335.4km,流域面積161萬(wàn)hm22.1造林密度的確定樣地布設(shè)遵循全面性、代表性、地域性和可達(dá)性原則,造林密度為2500株/hm2.2東峽林場(chǎng)鄉(xiāng)土母樹(shù)林種子2000年后退耕造林采用容器育苗,樹(shù)種為青海東峽林場(chǎng)鄉(xiāng)土母樹(shù)林種子,凈度95.1%、千粒重8.9g、發(fā)芽率96.3%、發(fā)芽勢(shì)49.8%,苗高15cm(2a生),魚(yú)鱗坑整地。2.3沙棘粘結(jié)性與經(jīng)濟(jì)系數(shù)的關(guān)系沙棘生物量和含水率在各器官的分布規(guī)律,不同立地條件、生長(zhǎng)因子、土壤類(lèi)型及水分含量、降雨因素等對(duì)沙棘生物量的影響,沙棘結(jié)實(shí)性與經(jīng)濟(jì)系數(shù)的關(guān)系。2.4土壤水分的測(cè)定將標(biāo)準(zhǔn)株整株伐倒,實(shí)測(cè)干、枝(包括果實(shí))、葉、根鮮重,當(dāng)樣品鮮重不足250.0g時(shí),取其全部作為實(shí)驗(yàn)樣品;當(dāng)樣品鮮重大于250.0g時(shí),混合均勻后取250.0g做為實(shí)驗(yàn)樣品。將樣品先置于105℃烘2h,再在85℃烘5~10h,冷卻至恒重稱(chēng)量,作為研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。土壤水分現(xiàn)場(chǎng)用水分速測(cè)儀測(cè)定。測(cè)量和稱(chēng)重時(shí)每次3個(gè)重復(fù),樣地信息和試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1-3。33.1不同樹(shù)齡沙棘的生長(zhǎng)特性由表3知,土壤類(lèi)型和立地條件不同導(dǎo)致了沙棘樣地生物量不同,生物量變幅在1895.94~17219.54kg/hm莖根比是地上部分與地下部分生物量的比值,沙棘莖根比變幅在1.28~3.82,平均2.37,其與生物量有著很好的協(xié)同性,隨樹(shù)齡的增大呈增大的趨勢(shì),這反映了沙棘生長(zhǎng)過(guò)程中地上部分較地下部分增長(zhǎng)更快的生長(zhǎng)特征。水肥條件較好時(shí)莖根比較高,主要投資地上部分尤其是枝干的生長(zhǎng),形成高大的樹(shù)體,根系發(fā)育相對(duì)較弱,傾向于對(duì)克隆器官的投資;水肥條件較差時(shí)莖根比較低,主要投資地下部分尤其對(duì)根系的投資,這是繁殖與生長(zhǎng)權(quán)衡及水分生態(tài)適應(yīng)策略。3.2坡向分類(lèi)樣地生物量按坡度分類(lèi)樣地,平坡3個(gè)樣本(序號(hào)2,11,15)、緩坡5個(gè)樣本(1,3,4,7,10)、斜坡6個(gè)樣本(5,6,8,9,12,14)、陡坡1個(gè)樣本(15),經(jīng)計(jì)算平均生物量依次為12373.60,5351.67,6414.69,7502.53kg/hm按坡向分類(lèi)樣地,陰坡3個(gè)樣本(序號(hào)1,3,11)、半陰坡1個(gè)樣本(15)、陽(yáng)坡6個(gè)樣本(2,5,6,10,12,13)、半陽(yáng)坡5個(gè)樣本(4,7,8,9,14),經(jīng)計(jì)算生物量依次為9008.24,12205.85,6077.33,6835.05kg/hm按坡位分類(lèi)樣地,脊部1個(gè)樣本(序號(hào)5)、上坡1個(gè)樣本(12)、中坡7個(gè)樣本(1,4,6,8,10,11,13)、下坡6個(gè)樣本(2,3,7,9,14,15),經(jīng)計(jì)算平均生物量依次為6338.67,5532.90,5755.76,9617.99kg/hm3.3不同土壤水分對(duì)植物生長(zhǎng)的影響按土壤類(lèi)型分類(lèi)樣地,黑鈣土1個(gè)樣本(序號(hào)14)、棕鈣土3個(gè)樣本(11,13,15)、其余11個(gè)樣本為栗鈣土,經(jīng)計(jì)算平均生物量依次為17219.54,10787.12,5480.81kg/hm黃丘區(qū)蒸發(fā)量大于降水量,土壤水分處于虧缺狀態(tài),出現(xiàn)土壤干層現(xiàn)象,土壤侵蝕主要發(fā)生在表層干旱半干旱地區(qū),土壤水分是影響植物生長(zhǎng)的主導(dǎo)因子,植物生長(zhǎng)通過(guò)表型可塑性對(duì)土壤水分條件做出響應(yīng)3.4原地區(qū)超滲產(chǎn)流黃土高原地區(qū)多為超滲產(chǎn)流3.5不同徑級(jí)沙棘生物量分布及根系生長(zhǎng)規(guī)律由圖1知,沙棘生物量與地徑、樹(shù)高和冠幅具有協(xié)同現(xiàn)象,隨著林齡的增加而增加。年高生長(zhǎng)量為當(dāng)年新生枝條的長(zhǎng)度,幼齡時(shí)隨著林齡的增加而增加,隨著資源競(jìng)爭(zhēng)劇烈,至8a左右年高生長(zhǎng)量呈逐漸減小趨勢(shì)。沙棘萌蘗能力強(qiáng),通過(guò)林窗更新、林緣擴(kuò)散等克隆可塑性調(diào)節(jié),對(duì)生境異質(zhì)性或資源供應(yīng)水平做出響應(yīng),進(jìn)而來(lái)維持種群的穩(wěn)定性和有效性。土壤水分有效性高的種群,其地上生物量所占比例大,萌蘗分枝強(qiáng)度高、間隔短、角度大,單軸型個(gè)體多,以環(huán)狀鏈形式密集分布在生境中,覓養(yǎng)生長(zhǎng)格局傾向于聚集型,具有進(jìn)化和競(jìng)爭(zhēng)上的優(yōu)勢(shì)。土壤水分有效性低的種群,地下生物量所占比例大,萌蘗分枝強(qiáng)度低、間隔長(zhǎng)、角度小,合軸型個(gè)體多,以直線鏈形式稀疏分布在生境中,覓養(yǎng)生長(zhǎng)格局傾向于游擊型,利于占據(jù)生境空間及資源。不同徑級(jí)根系干重和長(zhǎng)度的分配并不同步,根徑增粗根長(zhǎng)則降低,1~2cm徑級(jí)的根系生物量占根系總量的50%以上,小于0.5cm徑級(jí)的毛細(xì)根長(zhǎng)度占根系總長(zhǎng)的72%以上,有效根密度(徑級(jí)小于0.1cm的根系)與土壤抗沖性關(guān)系密切按林齡分類(lèi)樣地,3齡1個(gè)樣本(序號(hào)6)、4齡2個(gè)樣本(7、8)、5齡2個(gè)樣本(4,10)、6齡2個(gè)樣本(5,9)、7齡2個(gè)樣本(12,15)、9齡2個(gè)樣本(1、2)、11齡4個(gè)樣本(3,11,13,14)。沙棘生物量隨樹(shù)齡的增長(zhǎng)符合Logistic生長(zhǎng)模型,開(kāi)始隨著樹(shù)齡逐漸增加,沙棘生物量增大很快,8a后增長(zhǎng)減慢,最后生物量不再增大而趨于平穩(wěn),見(jiàn)圖2。研究表明枝和干所占的比率隨樹(shù)齡的增長(zhǎng)而增大,隨著枯落物的增加,葉子所占比率隨樹(shù)齡增大而減小。3.6盛果期經(jīng)濟(jì)系數(shù)和產(chǎn)量增長(zhǎng)情況為探究退耕還沙棘林的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,引入經(jīng)濟(jì)系數(shù)參數(shù),所謂經(jīng)濟(jì)系數(shù)就是指沙棘單株產(chǎn)果量與其地上部分總鮮重的百分比。Ⅱ齡級(jí)(3~4a)為沙棘結(jié)果初期,產(chǎn)果量為0.0042kg,經(jīng)濟(jì)系數(shù)僅為1.79;盛果期從Ⅲ齡級(jí)(5~6a)開(kāi)始,產(chǎn)果量0.039kg,經(jīng)濟(jì)系數(shù)猛增為12.78;Ⅳ齡級(jí)(7~8a)產(chǎn)果量增至0.157kg,經(jīng)濟(jì)系數(shù)最大,達(dá)30.42;Ⅴ齡級(jí)(9~10a)產(chǎn)果量最高,達(dá)0.201kg,由于同期枝干生物量增長(zhǎng)迅速,導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)系數(shù)降至23.89,Ⅵ齡級(jí)(11~12a)后轉(zhuǎn)入衰果期,產(chǎn)量減至0.196kg,經(jīng)濟(jì)系數(shù)減為20.12。見(jiàn)表4果實(shí)大小隨樹(shù)齡的變化差異很大,Ⅱ齡級(jí)果型小,百果重14.4g;Ⅲ齡級(jí)進(jìn)入盛果期,果型大,百果重猛