乐昌含笑人工林的土壤肥力和涵养水源功能研究

通过对乐昌含笑和杉木人工林生物量和土壤肥力的调查,进行乐昌含笑人工林培肥土壤和涵养水源功能的研究,结果表明:营造乐昌含笑人工林后林地土壤水稳性团聚体含量增加,团聚体的稳定性增强,容重降低,总孔隙度增加,林地土壤结构、孔隙和养分状况得到不同程度的改善,乐昌含笑人工林具有比杉木林更好的培肥土壤功能;乐昌含笑叶的最大持水率明显高于杉木叶,其林分地上部分最大持水量是杉木林的1.14倍,同时由于乐昌含笑林土壤结构及孔隙状况的改善,林地蓄水能力增强,使得乐昌含笑人工林表现出比杉木林更好的水源涵养功能。     

乐昌含笑造林试验及效果分析

对福建省邵武市桂林乡乐昌含笑人工林进行调查,结果表明:8年生乐昌含笑与杉木1∶1混交林的乐昌含笑和杉木胸径、树高年均生长量、单株材积及总蓄积量均大于各自纯林。不同坡位9年生乐昌含笑人工纯林的胸径、树高及蓄积生长量均以下坡林分为最高,表现为:下坡>中坡>上坡。8年生乐昌含笑和杉木人工纯林的平均木生物量分别为31.55 kg和33.74kg;乔木层生物量分别为41.73 t.hm-2和45.55 t.hm-2;地上部分生物量的比例分别为94.28%和96.85%,灌木层和草本层所占比例较少;乐昌含笑和杉木平均木生物量各器官的比例分别表现为:干>根>枝>叶>皮、干>根>叶>枝>皮。     

杉木纯林及杉木火力楠混交林林分结构及土壤养分分析

以广西南宁市郊杉木纯林和杉木+火力楠混交林为研究对象,分析杉木纯林与杉木+火力楠混交林的生长与土壤养分之间的关系差异,以期为杉木人工林的营造提供数据参考。结果表明:杉木+火力楠混交林的平均胸径、平均树高和单株材积等生长量显著高于杉木纯林;混交林的径阶集中分布范围为18~22 cm,纯林主要集中分布在12~20 cm径阶范围内;杉木混交林径级离散度为0.593 3,杉木纯林径级离散度为0.929 3,混交林分化不明显而纯林分化明显。杉木混交林与杉木纯林土壤养分含量差异显著,混交林土壤中全N、氨态N、全P、全K、速效P、速效K含量均显著多于杉木纯林,且随着土层深度的增加,土壤养分含量均逐渐减少。混交林林分结构比纯林稳定,养分含量较高。     

杉木木荷混交林生物量及营养元素积累的研究

在福建宁化国有林场开展了12年生杉木纯林和杉木木荷混交林生物量、不同组分营养元素含量及积累量的研究,结果表明,混交林乔木层生物量高于纯林,灌木层、草本层和凋落物层生物量两种林分接近,混交林总生物量比纯林增加32.8%;混交林中杉木各器官多数营养元素含量高于纯林,但没有一致性的变化规律;混交林N、P、K、Ca和Mg积累量均高于纯林,混交林中这五种元素的积累量分别比纯林增加11.5%、15.6%、19.7%、30.7%和6.2%;因此,杉木木荷混交林可以有效增加这五种营养元素的积累,混交林比纯林更有利于维持地力。     

不同林分下栽植南方红豆杉生长效果分析

在12a生密度为2505株/hm2杉木林和火力楠木下栽培红豆杉,经过6a的经营管理,其林木生长良好。调查结果显示:火力楠林下南方红豆杉平均树高、胸径、冠幅、枝条长度、枝下高,分别比杉木林下套种生长的南方红豆杉高6.70%、8.24%、10.11%、8.89%、19.35%;郁密度提高12.50%,单株材积增加25%;火力楠枝下枯枝落叶层比杉木林下厚,土壤养分含量火力楠林高于杉木林,有机质、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K,分别提高2.37%、2.72%、3.64%、5.71%、1.8%、2.32%、2.86%。     

亚热带日本落叶松人工林生态系统碳密度及其分配特征

对亚热带日本落叶松人工林生态系统的有机碳密度进行了估算,结果表明:(1)乔木层平均含碳率为56.15%~64.51%,表现出树干树枝树皮树根树叶,灌木层、草本层以及凋落物层平均含碳率分别为53.79%、41.61%、54.98%,0~80 cm土壤层的平均含碳率为2.42%,且随着土层厚度的增加而减少;(2)日本落叶松人工林总碳密度为268.92 t/hm2,其中,植被层、凋落物层、土壤层分别占总碳密度的35.23%(94.74t/hm2)、0.72%(1.93 t/hm2)、64.05%(172.25 t/hm2)。土壤碳密度约为植被碳密度的1.81倍;(3)混交林生态系统碳密度略高于纯林;(4)中龄林(317.53 t/hm2)约为幼龄林(235.56 t/hm2)的1.35倍。乔木层、凋落物层碳密度在日本落叶松林生态系统的比重随着林龄的增长而升高,而土壤层所表现的趋势与之相反。(5)日本落叶松人工林生态系统各组分的有机碳密度均明显高于20年生的杉木人工林,从侧面也反映了同样作为亚热带地区的造林树种,日本落叶松林要优于杉木人工林。     

杉木火力楠混交林与杉木纯林土壤碳氮库研究

通过实地调查取样和室内C、N元素分析仪的测定,比较了杉木纯林与杉木火力楠混交林的土壤碳库及垂直分布差异,结果显示:混交林的土壤有机碳含量比纯林高,其有机碳贮量比杉木纯林大17.57%,主要差异在枯枝落叶层,分别为3.620 t.hm-2和12.610 t.hm-2。有机碳富集指数20~40 cm差异最大,混交林富集指数是纯林的1.18倍。混交林土壤有机碳贮量(79.460 t.hm-2)大于杉木纯林(67.583 t.hm-2),且均以表层(0~20 cm)碳贮量为主。混交林的全氮含量高于纯林,C/N则低于纯林。这些差异主要是由不同林分凋落物数量和性质上的差异引起的。杉木和火力楠混交林比杉木纯林更有利于碳的贮存,人工造林应多发展混交林。     

间伐对杉木人工林不同组分碳、氮、磷含量及其生态化学计量关系的影响

[目的]研究间伐后杉木人工林碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量关系变化,为杉木人工林养分循环研究提供参考。[方法]在浙江开化县林场17年生杉木人工纯林内,建立9块20 m×20 m的固定样地,测定分析了未间伐、中度间伐(20%间伐强度)和强度间伐(37%间伐强度)处理地表凋落物、林下植被、杉木细根和土壤C、N、P含量及其计量关系。[结果]间伐2 a后,强度间伐处理地表凋落物和杉木细根生物量显著降低,林下植被生物量显著增加。强度间伐处理下地表凋落物总氮(TN)含量显著降低,林下植被总氮(TN)含量则显著增加,土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)含量也显著增加,杉木细根C、N、P含量在未间伐、中度间伐和强度间伐之间无显著差异。地表凋落物C/N和C/P随着间伐强度增加而增大;林下植被C/N随着间伐强度增加而减小,N/P比随着间伐强度增加而增大;杉木细根和土壤C/N、C/P和N/P在不同间伐处理之间差异不显著。土壤与林下植被C、N、P含量及其比值具有显著相关性。[结论]间伐后短期内杉木人工林地表凋落物、林下植被和土壤C、N含量受间伐强度显著影响,间伐改变了地表凋落物和林下植被C、N、P生态化学计量关系,但对杉木细根和土壤C、N、P生态化学计量关系无显著影响。     

在杉木伴生下的闽楠人工林生产力研究

对杉木伴生下的28年生闽楠人工林生产力研究结果表明:在杉木伴生下的闽楠人工林林分总生物量为171.87 t.hm-2,乔木层153.31 t.hm-2,分别比楠木纯林提高了62.79%、59.2%,平均年净生产量5.475 t.hm-2.a-1。乔木层楠木树干117.427 t.hm-2,分配比例为76.6%,比闽楠纯林干材生物量的分配比例68.2%提高了8.4%,以杉木为伴生树种的楠木林叶面积指数6.03,低于楠木纯林,但叶净同化率4 193.82 kg.hm-2.a-1,却高于楠木纯林,分别增加了78.8%。以杉木为伴生树种的楠木林林分生产力高于楠木纯林。这与闽楠的生物学特性及林分经营方式有关。     

福建柏混交林凋落物持水特性及碳氮磷生态化学计量特征

以福建柏纯林、福建柏与杉木、马尾松、木荷混交的4种福建柏人工林为研究对象，通过典型样地调查和样品测定，分析不同福建柏混交林凋落物蓄积量、持水量和碳、氮、磷含量及化学计量特征。结果表明：（1）凋落物现存蓄积量及持水量分别表现为福建柏马尾松混交林>福建柏杉木混交林>福建柏纯林>福建柏木荷混交林，福建柏马尾松混交林>福建柏纯林>福建柏木荷混交林>福建柏杉木混交林，凋落物现存蓄积量和持水量在4种福建柏混交林类型间均存在显著差异。（2）随着浸水时间的变化，前2 min内，4种福建柏混交林的凋落物吸水均最快，福建柏杉木混交林达到51.07 g/min，吸水最快；福建柏木荷混交林达到34.25 g/min，吸水最慢。在整个吸水过程中，凋落物持水量及饱和时最大持水量为福建柏杉木混交林>福建柏马尾松混交林>福建柏纯林>福建柏木荷混交林。（3）凋落物全碳、全氮、全磷含量均为福建柏杉木混交林>福建柏马尾松混交林>福建柏纯林>福建柏木荷混交林，C/N、C/P、N/P值均为福建柏木荷混交林>福建柏纯林>福建柏马尾松混交林>...     

杉木火力楠混交林和杉木纯林的生物量及分布格局研究

分析比较了16年生杉木火力楠混交林以及杉木纯林生物量及其分布格局。结果表明:杉木火力楠混交林乔木层生物量为189.35 t·hm-2,高出杉木纯林49.3%;其凋落物层生物量则为纯林的3.48倍。混交林中火力楠枝叶生物量分布高度高于杉木,有利于提高光能利用率;火力楠根系分布深度低于杉木,有利于提高土壤养分利用率。因而,杉木和火力楠混交林能形成较好的林分结构,可促进林分生产力的提高和地力改善,是值得推广的杉阔混交林模式。     

Nutrient cycling and distribution in different-aged plantations of Chinese fir in southern China

The distribution in tree biomass and understorey vegetation and annual biological and geochemical cycling of total nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca) and magnesium (Mg) were measured in young, middle-aged and mature plantations (8-, 14- and 24-years old) of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) in southern China. Although >98% of nutrients occurred in the soil, soil nutrient content decreased with plantation age. Nutrient outputs from the soil exceeded inputs in stands of all ages but the net soil nutrient loss increased significantly for N, P and Ca with plantation age. Comparison of nutrient fluxes showed that the smallest (and hence limiting for nutrient cycling) fluxes were litter decomposition in the young plantation in contrast to canopy fluxes (apart from for Mg) in the middle-aged and mature plantations. Nutrient use efficiency, release of nutrients from litter decomposition and nutrient return, particularly in litterfall, increased significantly with plantation age. These results suggest that, as stand age increases, nutrient cycling in Chinese fir plantations is increasingly dominated by biological processes and becomes less dependent on external nutrient sources in rainfall and the soil. It therefore appears that prolonging the rotation length of Chinese fir plantations by approximately 5 years could be beneficial for maintaining the soil nutrient status for successive plantings.     

香叶树和杉木人工林生态功能的比较

通过对28年生香叶树和杉木人工林生物量和土壤肥力的测定,进行香叶树和杉木人工林培肥土壤和涵养水源功能的比较研究,结果表明:与杉木人工林相比,营造香叶树人工林后林地土壤水稳性团聚体含量增加,团聚体稳定性增强,土壤密度降低,总孔隙度增加,林地土壤结构状况、孔隙和水分状况得到不同程度的改善,表层土壤养分得到富集,香叶树具有比杉木林更好的培肥土壤功能;香叶树叶的最大持水率高于杉木叶,其林分地上部分持水量是杉木纯林的1.21倍,同时由于香叶树人工林土壤结构及孔隙状况的改善,林地的蓄水能力增强,使得香叶树人工林表现出比杉木林更好的涵养水源功能.     

亚热带地区杉木人工林和阔叶林土壤活性有机质研究(英文)

土壤活性有机质对土壤养分如氮、磷、硫的生物化学循环具有作用,其含量和质量影响土壤的初级生产力。本试验在中国科学院会同森林生态实验站通过对第一代、第二代杉木纯林和地带性阔叶林土壤活性有机质组分的对比研究,发现杉木纯林土壤活性有机质的含量低于地带性阔叶林。第一代杉木纯林易氧化有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳和水溶性碳水化合物的含量分别比第二代杉木纯林高35.9%、13.7%、87.8%和50.9%,比地带性阔叶林的低15.8%、47.3%、38.1%和30.2%。在调查的三种林地内,土壤微生物生物量碳和水溶性有机碳含量下降幅度较大,其次为水溶性碳水化合物,而易氧化有机碳的变化最小。同时,杉木纯林土壤养分等理化性质也比地带性阔叶林低。这表明在杉木纯林取代地带性阔叶林以及杉木纯林连栽后林地的土壤肥力降低。图3 表2参26。     

南亚热带桉树林和针阔混交林土壤及凋落物持水能力比较

以桉树林（第2代和第1代）和杉木针阔混交林（10～11 a和5～7 a生）为研究对象,探讨南亚热带4种试验林0～100 cm土层土壤及凋落物持水能力。结果表明,在0～100 cm土层,针阔混交林土壤总孔隙度和毛管孔隙度均高于桉树林,而土壤非毛管孔隙度却显著低于桉树林（P＜0．05）,表明针阔混交林土壤中有效水的贮存容量高于桉树林。受土壤总孔隙度和毛管孔隙度的影响,针阔混交林土壤最大持水量和毛管持水量显著高于桉树林（P＜0．05）。4种试验林田间持水量的差异不显著（P＞0．05）,说明4种试验林土壤保水能力基本一致。4种林分凋落物量表现为桉树林Ⅳ＞桉树林Ⅱ＞针阔混交林Ⅰ＞针阔混交林Ⅲ,桉树林凋落物最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量显著高于针阔混交林（P＜0．05）。     

不同栽植代数杉木林林下植被发育的比较研究

在全国杉木中心产区，选择不同栽植代数（1、2、3代）、不同发育阶段（5、10、15、20a)、不同立地（14、16、18地位指数）的杉木人工林，进行不同栽植代数杉木林林下植被变化的比较研究，结果表明：栽植代数对杉木林林下植被发育有较大影响，不同栽植代数杉木林林下植被种类、频度及生物量均存在明显差异。1、2、3代杉木林林下植被物种丰富度分别为69、54、59种，并未出现不同代数杉木林的特有种，但不同代数杉木林林下植被物种出现的频度不同；随栽植代数增加，杉木林林下植被生物量及其分积累均呈递增趋势，其养分浓度高于杉木凋落物，2、3代杉木林林下植被的养分积累分别比1代增加16．90％和37．49％，杉木林林下植被具有较好的养分富集能力。     

不同林龄杉木人工林土壤微生物群落代谢功能差异

【目的】研究不同林龄杉木人工林土壤理化性质以及微生物对碳源利用的差异,明确林龄对土壤微生物功能多样性的影响,为杉木人工林可持续经营管理提供理论依据。【方法】在福建武夷山脉选择3、12和38年生的杉木人工林,采用Biolog-ECO法研究不同林龄杉木人工林表土层(0~20cm)土壤微生物对碳源的利用特征,并对土壤微生物利用各类碳源的特性进行热图分析、主成分分析(PCA)和相关性分析,揭示利用碳源的差异及导致差异的主要影响因素。【结果】不同林龄杉木人工林土壤微生物群落的代谢活性、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、McIntosh多样性指数和McIntosh均匀度指数均随林龄的增加而增加。在96~168h培养时间内,38年生杉木人工林土壤微生物群落的代谢活性显著高于12年生和3年生(P<0.05)。38年生对酚酸类、胺类和氨基酸的利用强度较大,12年生对酚酸类、多聚物和氨基酸的利用强度较大,3年生对多聚物、羧酸和碳水化合物的利用强度较大,并且38年生土壤微生物群落代谢碳水化合物、氨基酸、羧酸和胺类的强度显著高于3年生,而12年生和3年生土壤微生物群落对6类碳源的利用率差异不显著(P>0.05)。热图分析结果表明:38年生和12年生杉木人工林土壤微生物群落能够代谢31种碳源底物,而3年生杉木人工林土壤微生物群落仅能代谢19种碳源底物。环境因子中,土壤pH、全氮、速效钾和碳氮比能够显著影响微生物群落的代谢功能。【结论】38年生杉木人工林表土层(0~20cm)土壤微生物群落代谢活性和多样性最高,3年生最低,pH、全氮含量随林龄的增加而上升,碳氮比则随林龄增加而下降,因此林龄是驱动杉木人工林土壤生物学和非生物性质变化的重要因素。     

不同发育阶段杉木人工林土壤肥力分析

[目的]研究不同发育阶段(幼龄林、中龄林、成熟林)对杉木人工林土壤肥力的影响,为揭示杉木地力衰退的原因提供依据。[方法]通过对南方杉木中心产区不同发育阶段杉木人工林土壤理化性质的测定,利用数学模糊评价和主成分分析2种方法,综合比较不同发育阶段杉木人工林土壤肥力。[结果]不同发育阶段对人工林土壤物理、化学性质均有显著影响。在同一发育阶段中,杉木人工林表层土与底层土之间存在差异(p0.001);土壤质量含水量对土壤物理性质具有显著指示作用,有机质、p H值与土壤养分指标呈显著相关;主成分分析和模糊评价方法均得出不同发育阶段杉木林土壤肥力呈现幼龄林成熟林中龄林的规律。[结论]随着杉木栽植时间的增长,需要采取施肥、间伐等人工干预恢复地力,进而满足杉木速生需求。     

人工林采伐系统的生物质流分析

针对伐区作业系统层面的人工林采伐作业,确定生物质流的分析方法和分析模型。分别研究南方常见的3种人工林即马尾松林、桉树林和杉木林的采伐系统,利用跟踪观察法进行试验分析,建立相应的生物质材料流动图和跟踪模型。分析结果表明:每公顷获得原木的干物质量以桉树林最大,占立木干物质量的59.16%,达到68 927.05 kg/hm2。在杉木林和马尾松林伐区,原木干物质量分别占立木干物质量的53.35%和53.14%,原木干物质量分别为53 685.05 kg/hm2和50 916.44 kg/hm2。