不同林龄樟子松林防护效益研究

发布时间：2020-09-03 19:27

　　为探究承德御道口地区不同林龄樟子松林的防护效益,以御道口地区16a、29a、40a樟子松林作为研究对象,结合野外调查、室内试验及风洞试验,对三种林龄樟子松林的防风效能、草本植物多样性以及土壤改良效应进行研究,主要研究结果如下:(1)3种林龄樟子松林防风效能差异显著,樟子松林带后风速分布呈现明显的规律性。各林龄条件下樟子松林的防风效能由高到低依次为:29a、40a、16a。29a樟子松防护林风速降低程度最大,防风效能最好,40a樟子松防护林防风效能次之,16a樟子松的防风效能比其他两个林龄要小。各垂直高度(30cm、50cm、100cm和200cm)的平均防风效能也存在显著差异,大小顺序为:30cm50cm100cm200cm,即距离地面30cm的樟子松防护林防风效能最佳,而距离地面200cm的防风效能较差。29a樟子松林后1H处风速和相对风速最小,分别为3.21m/s和0.57,防风效能最大,为44.36%。规律表现为:从林带后1H处开始,直到20H风速逐渐恢复至旷野风速,相对风速逐渐接近于1,防风效能逐渐下降,接近于0,其防护距离应小于20H。(2)3种林龄樟子松林内草本植物多样性有显著差异。40a樟子松林内的草本植物比29a、16a更为丰富,个体分布更为均匀。随着樟子松的不断生长发育,林下一年生草本植物逐渐被多年生草本取代,草本植物群落逐步形成较稳定的植物群落,并且菊科和禾本科是御道口坝上地区的优势科。随着林龄增加,樟子松林下草本植物群落的Patrick指数、Margalef指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数以及Pielou均匀度指数呈现逐渐增大的变化规律。其中,16a、29a和40a的Patrick丰富度指数分别为13、16和18,Margalef丰富度指数分别为1.47、1.88和2.02,Simpson多样性指数分别为0.70、0.75和0.76,Shannon-Wiener多样性指数分别为1.47、1.72、1.80,Pielou均匀度指数分别为0.71、0.72和0.73,而Alatalo均匀度指数分别为0.69、0.64和0.70,在40a时最大,16a到29a却有所降低。(3)3种林龄樟子松林均有明显的土壤改良作用,且改良效果差异显著。其中以29a樟子松林土壤改良效果最佳,40a樟子松林土壤改良效果次之,16a樟子松林土壤改良效果较差。各林龄樟子松林对表层土壤的改良效果更为显著,29a樟子松林的土壤含水量和土壤总孔隙度最高,并且在该林龄下土壤容重改良作用最佳,土壤pH大小依次为:CK、16a、40a、29a。随着樟子松林龄的增加,土壤各层养分含量(有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷和速效钾)均呈先增加后减小的变化趋势,29a养分含量最高。3种林龄条件下的樟子松防护林对土壤结构的改良效果显著。土壤粉粒和黏粒所占比例远远低于细砂粒、中砂粒和粗砂粒,但显著大于裸沙地;随着林龄的增加,土壤黏粒和粉粒含量呈现先增加后减少的变化趋势,粗砂粒含量呈现先减小后增加的变化规律,分别在29a时出现峰值和谷值。土壤理化性质的不同指标之间均存在明显的相关关系。土壤全氮、速效氮以及速效磷均与土壤有机质存在显著的正相关关系。土壤黏粒与有机质、全氮、全磷、全钾以及速效钾显著正相关,与速效氮和速效磷极显著正相关。
【学位单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S791.253
【部分图文】：

御道口,牧场,地理位置,承德市

Fig. 1-1 The technical route of the study2 研究区概况2.1 地理位置御道口牧场属于承德市最北部的坝上地区，其位置在河北省承德市满族蒙古族自治县的西北部，地理坐标（42°12′29″～42°19′27″N，116°58′52″～117°13′3″E），全场东西长 50 公里，南北宽 33 公里，距承德 260 公里，距离北京地区大约 400 多公里，位于内蒙古高原地区（东南部地区）的边缘，西部紧邻着内蒙古自治区的多伦县，与此同时，其南部紧挨御道口乡，而北部和东部则紧邻塞罕坝机械林场。

风洞模拟试验,洞体

样地布设樟子松不同龄组，在研究区内选择林龄分别为 16a、29a、40a（40a最大林龄）的樟子松防护林带（与主害风方向垂直），均为东北-西南，16a、29a、40a 的樟子松防护林带树高分别为 6.84m、10.54m、1一带，带宽分别为 8m、10m、12m。在 3 个林龄（16a、29a、40a林林带后以及不同高度处采用便携式手持气象站 Kestrel 5500 进行定风速范围在 0.6~40m/s，测定时间为 2017 年 12 月末-1 月初。测的单条样线法[76]，沿林带走向的中垂线布设测点（在背风面 0H、115H、20H 处），同时在 30 H 处设置对照，H 表示为林带的平均道口牧场地区樟子松防护林的主要防护对象为林带间的牧草，根据们在垂直高度上，分别在 30cm、50cm、100cm、200cm 处布设测点模拟试验模拟试验在北京林业大学风沙物理实验室完成，风洞主要由三部分洞的洞体、驱动系统和测量控制系统。

风速,林带,测点,试验段

系统占地面积 350m2，风洞总长约 24 m，风洞试验段长 12 m，试验段的积为 0.6 m×0.6 m，空风洞试验段的实用风速为 3 m/s～42 m/s。根据御道口风季节的风速情况，将轴心风速设定为 8 m/s。按照野外试验调查数据，以0 的模型实物比对 3 个林龄的樟子松防护林进行模拟，在林带的背风面处个风速测点（0H、1H、3H、5H、10H、15H、20H），其中 H 是林带的平均高后使用三维移测系统和 KIMO 热线风速仪观测风速，每个风速测点观测时 s，取观测的平均值为该测点最终风速。

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