杉木人工林间伐后套种阔叶树种的生长动态

15年生杉木人工林采用4个强度进行间伐，保留密度分别为375（Ⅰ）、488（Ⅱ）、594（Ⅲ）和732（Ⅳ）株·hm^-2，于林下均匀套种大叶栎、红椎、灰木莲、香梓楠、格木等5个乡土阔叶树种，2008年底调查套种阔叶树的胸径、树高和冠幅等生长指标，此后至2016年每2 a测定1次，应用方差分析和Duncan多重比较分析这些生长指标对不同强度间伐的动态响应。结果表明:1)杉木林下套种第3年，大叶栎的胸径、树高和冠幅以及灰木莲的树高和冠幅、红椎的树高出现生长高峰；第5年，红椎、灰木莲、香梓楠的胸径出现生长高峰；第9年，格木的胸径、树高和冠幅以及香梓楠的树高和冠幅、红椎的冠幅增长量最大。2)套种5个阔叶树的3个方面（胸径、树高和冠幅）生长总体表现看，其生长速度最快为大叶栎，其次为红椎、灰木莲，再次为香梓楠，最慢为格木。3)杉木间伐强度对套种阔叶树的生长大多表现为中度间伐强度优于强度和弱度处理，但并未呈现明显规律。香梓楠的胸径、树高、枝下高和冠幅生长最慢，大叶栎则生长最快；大叶栎在间伐处理Ⅱ(488株·hm^-2)下套种优于其余3个间伐处理，格木则适合在间伐处理Ⅰ(375株·hm^-2)下套种，红椎、灰木莲和香梓楠适合在间伐处理Ⅲ(594株·hm^-2)下套种。大叶栎、红椎和灰木莲适合在间伐处理Ⅰ和Ⅱ下套种；香梓楠和格木适合在间伐处理Ⅲ和Ⅳ下套种。     

马尾松人工林近自然化改造对植物自然更新及物种多样性的影响

中国人工林面积居世界第一位,而马尾松是中国人工林面积较大的树种之一,广泛分布于中国的亚热带区域。马尾松适应能力强,耐干旱、瘠薄,是南方低山丘陵区群落演替的先锋树种,也是荒山绿化造林的主要树种,马尾松人工林对生态防护、生态治理有着重大的意义。但是,绝大部分马尾松人工林为人工纯林,生态系统比较脆弱,生态服务功能较差。人工林的近自然改造对于增加林地生物多样性,提升人工林的生态服务功能具有重要意义。2005年,对中国林业科学院热带林业试验中心1993年造林的马尾松人工林进行4种不同强度(50%、40%、30%、20%)间伐后,套种大叶栎(Castanopsis fissa)、米老排(Mytilaria laosensis)、润楠(Machilus pingii)、红锥(C. hystrix)4个乡土阔叶树种,各种套种密度皆为120株/hm²。分别于间伐前(2004年)及2010年对群落生物多样性及人工套种树种生态情况进行调查,结果表明:(1)间伐处理后,自然更新至乔木层的物种种类和数量都有显著的增加,600 m²的样方中,物种数由(2.75±2.56)种增加到(11.17±4.32)种,个体数由(5.75±4.31)株增加到(32.17±19.09)株,群落中乔木亚层的优势种变化不大,主要有南酸枣(Choerospondias axillaris)、水锦树(Wendlandia uvariifolia),枫香(Liquidambar formosana)、破布木(Cordia dichotoma)、白背桐(Mallotus paniculatus)等。新增加到乔木层的物种大都为之前群落中灌木层的种类,主要有三桠苦(Evodia lepta)、鸭脚木(Schefflera minutistellata)、白花龙(Styrax faberi)、中平树(Macaranga denticulata)、黄毛榕(Ficus esquiroliana)、华南毛柃(Eurya ciliata)、罗浮柿(Diospyros morrisiana)、猴耳环(Pithecellobium clypearia)、木姜子(Litsea pungens)、毛黄肉楠(Actinodaphne pilosa)等。(2)间伐处理前,600 m²样方中出现的灌草种类数量为(24.63±4.24)种,间伐处理后,600 m²样方中出现的灌草种类数量为(27.58±3.80)种,不同间伐强度处理后林下灌草的优势种与间伐前大致相同,灌木层优势种为三桠苦,草本层优势种为弓果黍(Cyrtococcum patens)。不同间伐强度处理林分间,灌木层和草本层的物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均无显著差异,且与间伐前林分也无显著差异。(3)间伐促进了4个乡土树种幼树的生长,随着间伐强度的增加,大叶栎、红锥幼树的高度和胸径显著增长;50%的间伐强度的林分中,阔叶树种幼树的长势要显著好于其他间伐强度,50%的间伐强度最有利于马尾松林下套种的阔叶树种生长。(4)在马尾松林下套种的4个阔叶树种幼树的初期生长有明显差异。总体而言,大叶栎与米老排幼树的早期生长速率要明显高于红锥和润楠。     

基于近自然改造的马尾松林分竞争强度研究

为了揭示马尾松人工近自然改造作业下树种间的关系,本文主要分析了近自然改造林分内马尾松的种内种间竞争强度,以期为营造近自然混交林和人工林近自然作业法提供参考和理论基础。基于广西热带林业实验中心人工马尾松近自然5种改造实验林20个固定样地的2014年复测数据(A1~A4:不同采伐强度补植树种的改造混交林,A5:未改造马尾松对照纯林,每种改造模式各4个固定样地),利用Voronoi图确定了林木的生长空间和竞争邻木,运用Hegyi单木竞争模型对改造混交林总体竞争强度、改造混交林和对照纯林中马尾松种内种间竞争强度进行了数量分析。结果表明:1)改造混交林中马尾松和主要补植树种竞争排序为:红锥灰木莲大叶栎马尾松香梓楠格木,不同改造模式平均竞争指数排序为:A1A3A4A2。2)改造混交林对象木马尾松共计212株,其他竞争木336株;对照纯林马尾松共计190株。对照马尾松纯林竞争指数为359.51,远大于改造混交林中马尾松竞争指数(166.98),适当强度的采伐有效地降低了林分内马尾松的竞争压力,马尾松纯林中只存在种内竞争,改造混交林中马尾松种内竞争指数大于种间,各占54.65%和45.35%。3)混交林与纯林中马尾松种内竞争差异显著,竞争指数随胸径增大而逐渐减小;各径级内平均竞争指数,改造混交林均小于对照纯林。4)速生树种对马尾松最先产生种间竞争压力,马尾松与主要竞争木竞争关系(CI1)排序为:大叶栎灰木莲红锥香梓楠鸭脚木山油麻安息香格木黄毛榕,改造混交林各模式间马尾松种间竞争差异不显著。5)马尾松竞争指数随胸径的增大不断变小,改造混交林总竞争指数、种内竞争指数以及对照纯林总竞争指数与马尾松胸径分别符合幂函数、双曲线函数和对数函数的关系;当马尾松胸径大于25 cm时,混交林与纯林内马尾松受到的竞争压力均逐渐减小趋于平缓;小于25 cm时,马尾松受到的竞争压力较大。通过分析马尾松近自然改造林分内树种竞争关系可知,基于近自然经营理论的人工纯林改造利用有效的干扰木采伐和合理的树种补植,能够有效降低马尾松的竞争压力,同时促进补植树种的生长和天然更新,引导林分的正向演替,形成复层异龄混交林,证明了近自然改造的合理性与可行性。      

大径杉木人工复层林的经营模式

对29 a生杉木林下进行不同强度间伐后套种阔叶树种营造人工复层林,以探索人工林经营新模式。结果表明:当间伐后林分郁闭度降至0.4-0.5时,可满足喜光阔叶树幼树生长;当郁闭度降至0.6时,耐荫阔叶树幼树能正常生长。观光木和火力楠是理想的杉木林下套种树种,枫香不宜在林下套种。29 a生杉木近熟林林分间伐后4 a,胸径生长与密度呈反比关系,不同密度下的杉木胸径生长差异达到极显著水平。     

马尾松不同间伐强度林冠下套种细柄阿丁枫试验研究

针对马尾松人工纯林存在着树种单纯、林分质量低、生物多样性下降、美学效果差、森林火灾风险大、生态功能低等系列问题,开展了马尾松林冠下套种细柄阿丁枫试验研究,结果表明,间伐马尾松后在林冠下套种细柄阿丁枫,把马尾松纯林改造培育为异龄复层针阔混交林,林木生长良好,林分结构稳定,生态功能增强,取得了较好的经济和生态效益。不同间伐强度套种对细柄阿丁枫生长有较大的影响,强度间伐更有利于细柄阿丁枫的生长,其中强度间伐套种的细柄阿丁枫的胸径和单株蓄积与中、轻度间伐套种的达到显著差异。     

马尾松林下套种阔叶树对马尾松林分生长及土壤改良的影响

马尾松是我国南方传统主要造林树种之一。以马尾松纯林为对照,研究了马尾松成熟林林下套种阔叶树经营模式对马尾松林分生长以及林地土壤物理性质和化学特性的影响。结果表明,与马尾松纯林相比,马尾松成熟林林下套种阔叶树经营模式能提高马尾松人工林的生长量,在一定程度上能改善土壤的物理性质和化学性质;林下套种阔叶树经营模式对上坡位土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质、水解性氮和速效钾等指标的改良效果要优于下坡位,而对毛管孔隙度、全氮及有效磷则表现为下坡位的改良效果优于上坡位。     

马尾松细柄阿丁枫混交林胸径生长研究

针对以马尾松纯林存在的树种单纯、林分质量低、生物多样性下降、美学效果差、森林火灾风险大、生态功能等级及经济效益低等系列问题,采用间伐套种阔叶树的培育改造试验,把马尾松纯林培育改造为异龄复层的针阔混交林,结果表明:改造10年后混交林的马尾松胸径生长均高于马尾松纯林,细柄阿丁枫生长良好,显示出较好的生长效益。     

马尾松套种黄花倒水莲复合经营效应分析

研究马尾松林下套种黄花倒水莲的复合经营效果,以马尾松纯林(CK)为对照,在马尾松林下进行套种黄花倒水莲的对比试验,分析比较马尾松套种黄花倒水莲的林分结构、生长状况以及生长环境变化。结果表明:马尾松林下套种黄花倒水莲可以形成复层林分,黄花倒水莲生长状况良好,黄花倒水莲5年生时,叶、茎、根鲜重平均为1 504. 34 kg·hm-2;套种(FH)处理与不套种(CK)处理相比马尾松冠幅、冠状平均胸径、平均树高、单株立木材积增长量分别增加30. 8%、68. 0%、44. 0%、4. 3%和75. 0%;两个处理马尾松平均胸径和单株立木材积增长量间存在极显著差异,套种(FH)处理保留马尾松的单株材积得到大幅度提高,林分生长环境得到改善,趋于友好型。说明马尾松林经间伐后套种黄花倒水莲经营效果较好。     

间伐对马尾松人工林植被物种多样性的影响

【目的】探讨不同间伐强度对马尾松(Pinus massoniana)人工林植被物种多样性的影响,为确定合理的间伐强度提供理论依据。【方法】以马尾松人工林为对象,设间伐强度分别为弱度(间伐株数比例为20%)、中度(间伐株数比例为40%)和强度(间伐株数比例为60%),以未间伐为对照,间伐5年后对马尾松人工林植被的物种多样性进行调查和分析。【结果】与对照相比,强度、中度和弱度间伐林分的植物种类分别增加15,17和15种,其中灌木种类增加14,13和12种,草本种类增加1,4和3种。强度与中度间伐林分的共有种最多,为23种,相似系数最大,为0.657 1;中度间伐林分与对照的共有种最少,为11种,相似系数最小,为0.343 8。间伐显著提高了林下植物的Margalef物种丰富度、Simpson指数和Shannon-Wiener指数(P<0.05),生态优势度指数则呈相反变化趋势(P<0.05);均匀度Pielou指数(Jsi)仅在强度间伐林分的灌木层和草本层得到显著提高(P<0.05)。【结论】间伐对马尾松人工林植被物种多样性的影响显著,中度间伐最有利于林下物种多样性的提高。马尾松人工林经营密度宜为1 410株/hm2。     

基于BP神经网络的马尾松人工林胸径-树高模型预测

  目的  马尾松Pinus massoniana是中国南方主要用材树种，建立高效的马尾松人工林胸径-树高预测模型，可为马尾松人工林经营提供理论指导。  方法  以贵州省黔中地区马尾松人工林为研究对象，基于82块样地(25 m×25 m)的4 284株马尾松单木数据，选取6个常用的广义非线性模型进行拟合，从中筛选出拟合效果最好的模型。使用相同的数据确定最佳隐层节点数量后，经过反复训练建立基于BP神经网络的马尾松胸径-树高预测模型。  结果  在6个广义非线性模型中，拟合效果最佳为Korf模型(R2=0.650)；马尾松适宜的隐藏层节点数为2，适宜的模型结构(输入层节点数∶隐藏层节点数∶输出层节点数)为1∶2∶1，模型预测精度达0.717。  结论  广义非线性模型能较好地拟合马尾松人工林胸径-树高关系，但与BP神经网络模型相比，BP神经网络不需要依赖经验模型，也不用模型筛选，而且BP神经网络模型具有较高的决定系数和较低的均方根误差，拟合精度优于广义非线性模型。图5表5参35     

红椎天然更新及其影响因子研究

目的开展基于近自然化森林经营技术的红椎人工林天然更新研究,为解决长期困扰红椎人工林的生长质量差、林分稳定性低及经营成本过高等问题提供依据。方法利用样地调查法对广西凭祥热林中心林区3种林分(红椎人工林、针阔人工混交林及马尾松人工林)中的红椎天然更新进行了调查,并采取室内试验方法对红椎种子萌发进行测定,通过多元回归统计及方差分析方法对数据进行分析。结果红椎在所有林分中更新频度及密度均超过其他树种,在针叶树人工林下红椎更新最差,更新密度为625株/hm2,而在针阔混交林下更新密度相对较低(3 673株/hm2),在红椎人工林下更新最好(21 231株/hm2);林分中凋落物层厚度与草本盖度是影响红椎更新的重要环境因子,红椎更新密度与两者呈明显负相关;当与母树的距离S≤5 m时红椎出现更新不良,周围仅出现7.5%的更新幼苗。经红椎种子萌发试验测定,马尾松未分解凋落叶水浸液质量比为1:10时,对红椎种子发芽产生明显抑制作用。结论试验结果说明草本盖度、凋落物层厚度和凋落叶中化感物质的抑制作用及母树的缺失可能是导致红椎在针叶树人工林下更新不良的主要原因。      

林下套种阔叶树的马尾松林凋落物生态学研究 Ⅰ.凋落物量及其动态

在马尾松成林下分别套种拉氏栲、青栲、闽粤栲、格氏栲和苦槠 ,形成针阔混交异龄林模式 .通过对森林凋落物的分析表明 ,上述 5个群落的年凋落物量分别为 61 49.1、 75 33.2、6741 .1、71 5 1 .5和 80 4 1 .7kg· hm-2 ,而马尾松纯林的年凋落物量为 3442 .8kg· hm-2 .各混交群落总凋落物量的季节动态呈双峰型 ,第 1次峰值出现在 2～ 4月份 ,第 2次峰值出现在 8、 9月份 .在 6个群落 (包括马尾松纯林 )的凋落物组成中 ,枯叶占绝对优势 ,在凋落物总量中占5 0 %～ 71 % ,其余依次为枯枝 ( 6%～ 2 6% )、其它组分 ( 5 %～ 1 7% )、树皮 ( 9%～ 1 9% )和繁殖器官 (≈ 1 % ) .各混交群落中来自马尾松的凋落物占 5 0 %～ 5 8% ,而来自阔叶树的凋落物占 42 %～5 0 % ,且两者的组成有明显差异     

马尾松人工林不同经营方式短期经济效益分析

  目的  明晰3种不同经营方式在不同规格径材出材量和经济效益方面的差异,为营林项目经济可行性和森林可持续发展提供参考。  方法  以中国林业科学研究院热带林业实验中心马尾松人工林为研究对象,选取近自然化改造、常规经营（轮伐期经营）和无经营活动3种经营方式下林分持续10年（2008—2018年）的观测数据,采用现金流和重置成本法分别计算大、中、小径材的木材价值和补植阔叶树种的苗木价值,通过财务静态、动态经济指标和敏感性分析法来评价3种经营方式的经济可行性与风险承受能力,综合比较3种经营方式的经济效益。  结果  （1）3种经营方式下马尾松材种结构动态变化存在明显不同:10年间,近自然化改造林分大径材出材量由1.22 m3增长至56.85 m3、中径材出材量由23.34 m3增长至79.57 m3、小径材出材量由69.79 m3减少至68.76 m3;常规经营林分大径材出材量由0.29 m3增长至38.97 m3、中径材出材量由22.51 m3增长至90.89 m3、小径材出材量由80.69 m3减少至78.83 m3;对照林分大径材出材量由0.25 m3增长至27.97 m3、中径材出材量由20.95 m3增长至93.69 m3、小径材出材量由189.39 m3减少至181.98 m3。（2）10年间,近自然化改造林分、常规经营林分和对照林分的净利润动态均呈单调递增趋势,投资利润率动态分别为单调递增、先增高再降低和单调递减趋势。在第10年,近自然化改造林分、常规经营林分和对照林的净现值分别为594、265、193,净利润分别为87 384.96、85 745.21和71 935.09元/hm2,投资利润率分别为8.02 %、7.92 %和5.95 %。10年间,近自然改造方式中冠下补植阔叶树种的苗木价值持续增加,苗木收益在营林总收益中的占比（W值）呈增高、降低、增高、降低的波浪动态,在第4 ~ 6年,大叶栎、灰木莲等乡土速生树种达到中、小径材标准,W值降低至11.26 %,在第8 ~ 10年,随着红锥、格木、香梓楠等珍贵树种达到小径材标准,W值再次降至11.93 %。  结论  3种经营方式的马尾松人工林都为经济可行性投资。近自然化改造初期营林成本较高,但更有利于培育大径材、促进乡土珍贵和速生树种资源后续的开发和利用,满足不同市场的需求;轮伐期经营倾向于单一树种的抚育经营,追求速生丰产和相对集约化管理;无经营措施林分大径材比例低,天然更新稀少,不利于森林资源的可持续利用。      

择伐对长白山云冷杉林生长优势和直径结构异质性的影响

  目的  择伐的促进效果常用伐后林分保留木的生长动态来评估。本文对择伐后的云冷杉林林分直径结构异质性及不同树种和径阶的生长动态进行研究，为帮助经营者调整择伐策略提供科学指导。  方法  基于吉林省金沟岭林场4块云冷杉林固定样地，其中对照样地1块、3块择伐样地，择伐强度分别为21%（轻度）、27%（中度）、36%（强度），采用普雷斯勒生长率以及基尼系数分析了林分伐后直径结构异质性和生长的动态，并采用了生长优势的概念分析了林分内不同耐荫程度的树种和径阶对择伐的生长响应。  结果  伐后5年，不同择伐强度（轻度、中度、强度）样地耐荫树种生长率分别为2.92%、2.73%、3.04%。择伐强度的增大对耐荫树种的促进作用不显著，但能显著促进林下不耐荫树种的生长（2.18%、2.91%、3.65%）；中低择伐强度能显著促进林分内中小径阶林木的生长，但对优势木的促进作用不明显。强度择伐对林分各径阶的生长均有较强的促进作用；不耐荫树种非优势木对择伐的响应更积极，伐后相比耐荫树种展现出更强的负生长优势；对中径阶林木的择伐能立即提高林分直径结构异质性。伐后样地的基尼系数呈现降低趋势，择伐能够通过降低林分不对称竞争，促进中小径阶林分生长，进而降低林分直径结构异质性水平。  结论  高强度择伐以及定期伐除生长贡献较低的耐荫树种优势木能够最大化林分生产力，轻度择伐能较好地促进云冷杉林林分的可持续发展，加速朝东北地区初级植被的正向演替。生长优势能够有效反映伐后各径阶林木的生长状态，为合理采伐林木提供参考。      

松材线虫病疫木卫生伐对马尾松纯林林分结构的影响

  目的  探讨松材线虫Bursaphelenchus xylophlius病疫木采伐对马尾松人工纯林林分结构的影响，对松材线虫病入侵后的马尾松林分的经营管理有理论和实践价值。  方法  在浙江省杭州市临安区，分别选择松材线虫病危害及周边未受害的马尾松Pinus massoniana人工纯林设置样地并进行调查。  结果  疫木卫生伐12 a后的结果表明:与马尾松纯林相比较，卫生伐之后马尾松重要值显著下降，从100.00%降至38.41%；胸径结构由正态分布变为反J型曲线；树高结构由单层林变为复层林；林木大小个体差异显著增加，两级分化显著加剧；林木分布从均匀分布变为随机分布；林木竞争压力增加，6 cm径阶林木竞争压力最大。  结论  卫生伐促使受害马尾松纯林向混交林演替的速度加快，多个林分结构指标发生了重大变化，单层马尾松同龄纯林演替为复层马尾松落叶阔叶树混交异龄林。图2表4参18     

马尾松闽粤栲异龄复层混交林的林分特征及涵养水源能力

为探讨马尾松林套种闽粤栲后形成的异龄复层混交林的林分特征和固土保水能力,恢复与建立针阔异龄复层混交林,培育马尾松大径材,揭示马尾松与闽粤栲异龄复层混交林的林分特征、土壤肥力、涵养水源功能及林内物种多样性,以闽粤栲、马尾松人工纯林为对照,测定了异龄复层混交林中各林木生长状况、林分各层的生物量、土壤的物理化学性质及涵养水源能力。结果表明:马尾松林内套种闽粤栲,上层林马尾松保留密度为450~600株/hm~2建立的异龄复层混交林林分各林木生长良好,提高了林木生长量得到提高,土壤肥力得到得以改善,林分的固土保水能力提高。总结出马尾松林套种闽粤栲的更新技术,为马尾松纯林改造与经营管理、指导针阔异龄复层混交林培育和马尾松大径材培育提供科学依据。     

杉木及其主要混交树种生态对策

依据树种的生物学特性和生态学特性对杉木及其主要混交树种的生态对策进行相对的定性划分和归类 .分析结果表明 :杉木和拟赤杨相对呈 r对策 ;丝栗栲、毛栲、苦槠、甜槠、罗浮栲、虎皮楠、上杭锥等树种相对呈 K对策 ;木荷、马尾松、黄山松、深山含笑则相对呈 r- K对策     

南亚热带典型人工林土壤饱和导水率特征及其影响因素研究

  目的  分析南亚热带典型人工林土壤饱和导水率的变化特征及其影响因素,了解水分在土壤中的运动规律,为进一步研究人工林土壤水分运动规律提供基础科学理论支持。  方法  以广西国有高峰林场内的马尾松、杉木、尾巨桉、米老排、红锥等人工林土壤为研究对象,采用恒定水头法测定5种人工林地的土壤饱和导水率,利用相关性分析和灰色关联分析法等数学分析方法,探讨南亚热带人工林土壤饱和导水率的变化特征及其影响因素。  结果  （1）杉木和马尾松2种人工林土壤的平均饱和导水率相对较高,尾巨桉人工林土壤的平均饱和导水率最低。不同人工林土壤饱和导水率随土壤深度均具有先减小后增加的变化规律,且土壤表层（0 ~ 10 cm）的饱和导水率均显著高于土壤下层（10 ~ 50 cm）。（2）相关性分析结果表明,有机质含量、大于0.2 mm的水稳性团聚体含量、总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量和黏粒含量均与饱和导水率呈正相关关系,土壤密度与饱和导水率呈显著的负相关关系。（3）灰色关联分析结果表明,有机质含量、大于0.2 mm的水稳性团聚体含量、土壤密度、总孔隙度、饱和含水量、非毛管孔隙度和毛管孔隙度是土壤饱和导水率的重要影响因素,砂粒含量、粉粒含量和黏粒含量是次重要因素。  结论  相比红锥、尾巨桉和米老排,杉木和马尾松可以显著提高土壤饱和导水率,延缓地表径流产生,减少土壤侵蚀。应注重科学的人工林经营措施,以便有效提高土壤的导水与贮水能力。