北京八达岭地区森林土壤理化特征及健康指数的研究

论文摘要

针对北京山地森林结构不合理、稳定性差、服务功能不高的状况,引进森林健康理念、实施森林生态系统管理是实现林业建设生态良性循环的尝试。土壤是林木生长的基质,对维持森林的健康具有重要的作用。以北京八达岭山地森林为研究对象,采用野外调查与室内分析、土壤特征单项因子比较与综合评价指数相结合的方法,对不同林分类型土壤的理化特征及健康指数进行了系统研究。这一工作可为该地区森林土壤健康管理及人工中幼林的健康经营提供理论与实践依据,也有利于中国北方山地森林健康监测评价指标体系的建立。本项研究获得的主要结果有:（1）79个小班森林土壤的枯枝落叶层平均厚度为2.57cm,44%小班集中在1-2cm的范围内;土壤腐殖质层平均厚度为4.44cm,94%小班属薄层水平;土层厚度平均为30.91cm,其中46%的小班属薄层,54%属中层厚度;80%的小班具有A/B/C正常发育的剖面。土壤颜色的黑化作用与土壤有机质含量呈显著的正相关关系。（2）不同林分类型土壤的物理性质存在一定的差异,表现为天然黑桦林、糠椴林、杂灌丛的土壤物理性质好于华北落叶松林,油松元宝枫和油松糠椴混交林优于油松纯林。阔叶树种有利于土壤物理性质的改善。（3）研究地区内土壤呈微酸性至中性,土壤阳离子以Ca2+为主,占阳离子交换量的76.37%-86.81%;K+和Na+含量之和为1.41%-3.87%;交换性H+含量低于0.5cmol?kg-1,盐基接近饱和状态。油松纯林pH显著低于油松混交林。土壤的阳离子交换量、有机质、全氮、水解性氮和速效钾含量在不同林分的表现为:华北落叶松林低于黑桦林、糠椴林以及杂灌丛,却高于小叶鼠李灌丛;油松纯林显著低于油松糠椴以及油松元宝枫混交林,与荆条灌丛却无显著差异。（4）土壤全P含量普遍低于1.00 g?kg-1,有可能出现缺磷现象。土壤磷形态的分组研究表明,中活性有机磷约占有机磷总量的50%,活性有机磷为29.32%-32.15%;无机磷形态以磷酸钙盐为主,占无机磷总量的70%-80%,但磷酸二钙仅占6%-11%。（5）研究区域大多数林分中,草本层的物种丰富度以及Shanon-Wiener指数高于灌木层,对林分物种多样性的贡献大,但也有少量林分具有灌木层高度发育的特征。丰富度指数R和Shanon-Wiener指数之间具有显著的相关性,可用多样性系数来反映植物物种多样性的变化规律。在系统调查和分析土壤形态、物理、化学、酶活性特征以及物种多样性的基础上,运用土壤学知识和专家经验,选择枯落物层厚度、灌木层及草本层的Margalef丰富度指

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 北京森林健康问题的提出
• 1.2 土壤在森林健康中的重要性
• 1.3 研究目的和意义
• 2 文献综述
• 2.1 土壤健康概念的研究进展
• 2.1.1 土壤健康概念的形成与发展
• 2.1.2 国外土壤健康概念的研究现状
• 2.1.3 国内土壤健康概念的研究现状
• 2.1.4 土壤健康与土壤质量的区别
• 2.2 土壤健康指标的研究进展
• 2.2.1 土壤描述性指标
• 2.2.2 土壤分析性指标
• 2.2.3 植物对土壤健康指示的研究进展
• 2.2.4 土壤健康评价的最小数据集
• 2.3 土壤健康的评价方法
• 2.3.1 定性评价方法
• 2.3.2 定量评价方法
• 2.4 森林土壤健康的研究现状
• 2.4.1 国外森林土壤健康的研究
• 2.4.2 国内对森林土壤健康的研究
• 2.5 森林土壤健康研究的发展方向
• 2.6 本研究要解决的问题
• 3 研究地区概况
• 3.1 地理位置
• 3.2 地质地貌
• 3.3 气候
• 3.4 水文
• 3.5 植被
• 3.6 土壤
• 3.7 土地资源利用情况
• 4 研究内容与方法
• 4.1 研究内容
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 研究样地基本情况
• 4.2.2 外业土壤调查与样本采集
• 4.2.3 土壤物理性质指标的测定
• 4.2.4 土壤化学性质指标的测定
• 4.2.5 土壤酶活性指标的测定
• 4.2.6 物种多样性指标的研究
• 4.2.7 森林土壤健康指数的研究
• 4.3 技术路线
• 5 土壤形态特征指标的研究
• 5.1 枯落物层的形态特征
• 5.1.1 林地枯枝落叶层的构造特征
• 5.1.2 林地枯枝落叶层的厚度特征
• 5.1.3 枯枝落叶层特征对水源涵养作用的影响
• 5.2 土壤腐殖质层的厚度
• 5.2.1 土壤腐殖质层厚度的空间变异特征
• 5.2.2 影响土壤腐殖质层厚度的因素
• 5.2.3 土壤腐殖质层厚度的特征
• 5.3 土层厚度
• 5.3.1 土层厚度的空间变异特征
• 5.3.2 土壤剖面的构造类型
• 5.4 土壤颜色的定量指示意义
• 5.4.1 土壤颜色指标的数量化
• 5.4.2 土壤红化作用指标
• 5.4.3 土壤黑化作用指标
• 5.5 小结
• 6 土壤物理性质指标的研究
• 6.1 土壤的颗粒组成指标
• 6.1.1 土壤各粒级组成的空间变异性
• 6.1.2 不同林分类型土壤颗粒组成的比较
• 6.2 土壤容重指标
• 6.2.1 土壤容重的空间变异性
• 6.2.2 不同林分对土壤容重的影响
• 6.3 土壤孔隙度指标
• 6.3.1 土壤孔隙度的空间变异性
• 6.3.2 不同林分土壤孔隙状况的特征
• 6.4 小结
• 7 土壤化学性质指标的研究
• 7.1 枯落物层的养分贮量
• 7.1.1 几种森林枯落物的养分贮量
• 7.1.2 不同枯枝落叶亚层的 C/N
• 7.1.3 凋落物与土壤界面土壤pH 值的变化
• 7.2 土壤的pH 值指标
• 7.3 土壤阳离子交换量指标
• 7.3.1 土壤阳离子的组成
• 7.3.2 不同林分的土壤阳离子交换量
• 7.4 土壤有机质含量指标
• 7.4.1 土壤有机质的空间变异性
• 7.4.2 不同林分土壤有机质含量的研究
• 7.4.3 不同林分土壤腐殖质的研究
• 7.5 土壤N 素含量指标
• 7.5.1 土壤 N 素的空间变异性
• 7.5.2 不同林分土壤 N 素的比较
• 7.5.3 土壤全 N 与水解性 N 的关系
• 7.5.4 土壤有机质与水解性 N 的关系
• 7.6 土壤P 素含量指标
• 7.6.1 土壤 P 素的空间变异
• 7.6.2 土壤 P 形态的研究
• 7.7 土壤K 素含量指标
• 7.7.1 土壤 K 素的空间变异
• 7.7.2 不同林分速效 K 含量的比较
• 7.8 小结
• 8 土壤酶活性指标的研究
• 8.1 土壤过氧化氢酶活性指标
• 8.2 土壤脲酶活性指标
• 8.3 土壤磷酸酶活性指标
• 8.4 土壤酶活性与肥力因子的相关性
• 8.5 小结
• 9 植物物种多样性指标的研究
• 9.1 物种多样性指标的空间变异特征
• 9.1.1 物种丰富度指标
• 9.1.2 Shannon-Wiener 多样性指标
• 9.1.3 物种多样性系数指标
• 9.1.4 优势度和均匀度指标
• 9.1.5 物种丰富度与多样性指数的关系
• 9.2 油松林的物种多样性
• 9.2.1 油松纯林物种多样性的研究
• 9.2.2 坡向对油松林物种多样性的影响
• 9.2.3 油松纯林与混交林物种多样性的比较
• 9.3 物种多样性指数与土壤因子的关系
• 9.4 小结
• 10 森林土壤健康指数的研究
• 10.1 评价森林土壤健康指标的选取
• 10.1.1 指标选取的原则
• 10.1.2 研究区域评价指标的选择
• 10.1.3 评价指标权重系数的确定
• 10.2 森林土壤健康评价的方法
• 10.2.1 评价指标隶属度的计算
• 10.2.2 森林土壤健康指数的计算
• 10.3 不同林分类型的土壤健康评价
• 10.4 小结
• 11 森林土壤健康管理措施
• 11.1 土壤管理措施
• 11.2 凋落物管理措施
• 11.3 森林植被结构管理
• 11.4 小结
• 12 结论与建议
• 12.1 结论
• 12.2 建议
• 参考文献
• 个人简历
• 孙向阳教授简介
• 余新晓教授简介
• 致谢
• 博硕士学位论文同意发表声明