杉木林的密度管理与长期生产力研究

198 7～ 1999年 ,在江西省分宜县中国林科院亚热带林业实验中心 ,对 9a生的杉木人工林 ,进行了不同保留密度的管理。设立 6个固定样地 ,对林下植被变化作了 13a的连续观测 ,土壤肥力变化作了 9a变化测定 ,并对水土流失、枯落物量及其分解速率进行了 8a的测定。结果表明 ,凡经间伐的林分 ,林下植被获得了良好发育 ,13a中林下植被种类达到了 30～ 36种 ,盖度达到 80 %～ 90 % ,而生物量达到 5t·hm- 2 以上。未经间伐密度较大的林分林下植被发育较迟 ,比间伐林分推迟 8～ 9a。适度间伐不会产生不利于地力维护的水土流失 ,合理的林分密度管理可提高微生物数量 ,达 2 .42倍。林分密度低而林下植被发育好的林分 ,枯落物分解速度快。杉木中龄林阶段 ,土壤有机质含量有所下降 ,特别是 16～ 30cm的土壤 ,水解N和速效P含量下降 ,速效N下降最明显。林分密度大 ,生长量大的林分 ,速效N、P下降幅度也大。因此 ,通过间伐适当降低林分密度 ,对维护土壤肥力有较大作用 ,因而有利于林地保持长期生产力     

不同保留密度对福建柏人工林生长的影响

在福建省安溪白濑国有林场对间伐(保留密度分别为425、725、825株·hm-2)后的27年生福建柏人工林的林分生长状况、林下植被生物多样性以及林下土壤的养分状况进行调查研究。结果表明:不同保留密度对福建柏林分生长影响显著,降低林分密度能促进福建柏个体粗生长,但林分密度过低单位面积产量下降。林分单位面积蓄积量,以密度725株·hm-2的林分最高,达211.42 m3·hm-2;密度425株·hm-2的林分最低,为134.02 m3·hm-2,二者蓄积量差异达77.4 m3·hm-2。间伐能有效提高林下植被的丰富度指数和多样性指数,间伐强度越大效果越明显,保留密度425、725、825株·hm-2林下灌木植被丰富度分别为17、10、7,生物多样性指数(Shannon-Wiener指数)分别为2.137、1.633、1.356。中度间伐(保留密度为725株·hm-2)的林分土壤的养分状况最好,对维持地力效果最佳。     

不同间伐强度对杉木人工林下植被发育及生物量影响

对江西分宜县山下林场 14、16地位指数级杉木林不同间伐强度固定样地林下植被作了研究。结果表明 ,植物种组成、重要值、结构、盖度及生物量均随间伐强度而不同。对照与弱度间伐的盖度与生物量均小于中度与强度间伐的 ,前者分别为 35 %～ 6 0 %与 15 0 0～ 3 0 0 0 kg·hm- 2 ,后者分别为 70 %～ 80 %与 5 0 0 0～ 70 0 0 kg·hm- 2。中度和强度间伐都可以促进林下植被良好发育。     

短期间伐对杉木人工林生态系碳储量的影响

间伐迫使林分环境改变,影响林分生长、生物量及碳储量,准确评估杉木人工林短期间伐后碳储量变化对碳汇林业的发展具有重要意义。在贵州榕江县开展了4种间伐处理{T00[未间伐(0.0%),1 800株·hm-2]、T11[轻度(16.7%),1 500株·hm-2]、T22[中度(33.3%),1 200株·hm-2]和T33[强度(50.0%),900株·hm-2]对18年生杉木人工林碳储量及其组分分配影响的研究。结果表明:经间伐3 a后杉木人工林乔木层碳储量随间伐强度增加而减小,T00、T11、T22和T33样地依次为194.32、174.39、153.74和125.12 t·hm-2,T33、T22和T11较T00降低了35.61%、20.88%和10.25%,T33间伐强度显著低于对照T00;杉木林下植被层碳储量随着间伐强度的增加而显著增加,占生态系统总碳储量的0.24%~1.98%;对其凋落物层碳储量无显著差异;杉木林地土壤有机碳储量随着间伐强度的增大也是逐渐增大,且有机碳储量在不同间伐处理间差异显著,除对照与轻度不显著外。间伐第三年杉木人工林生态系统总碳储量与凋落物现存量、土壤层和林下植被层碳储量呈负相关关系,且与林下植被层碳储量呈显著负相关;短期间伐后杉木人工林生态系统碳储量随着间伐强度的增加而逐渐降低,T00、T11、T22和T33样地分别为294.16、282.65、279.24和273.31 t·hm-2,T33与T00样地差异显著,表明间伐3 a样地仍处于恢复期,杉木人工林短期间伐试验会降低生态系统总碳储量。     

杉木林下植被生物量与土壤容重关系的研究

对福建南平峡阳国有林场 2 9年生的一代杉木人工林林下植被生物量与土壤容重的关系进行了研究 ,结果表明 ,立地条件愈好 ,林下植被生长愈好 ;较低的林分密度和郁闭度 ,有利于林下植被的发育 ,尤其是有利于灌木种类的生长 ;林下植被具有降低土壤容重的作用 ,其中灌木对降低土壤容重的作用最大     

不同抚育方式对油松人工林生态效益的影响

为探索抚育方式对油松人工林生长和生态效益的影响,选取经不同程度抚育间伐后的4种林分密度下的油松人工林标准样地,并对样地及样方内的林木生长、林下生物多样性及土壤有机质等进行调查和测定,结果表明:油松人工林油松胸径、树高和冠幅均随着林分密度的增加而减少,以抚育间伐后林分密度为2 280～2 660株·hm-2的油松生长最好...     

吉安县松人工林林下灌木生物多样性探讨

选取江西省吉安县人工林中31个样地。通过比较这些样地的林下植被丰富度,多样性指数,以及林分因子的差异,揭示了南方松人工林林下植被的多样性总体状况以及南方松人工林林下植被的多样性。研究结果表明：（1）郁闭度对林下植被生物量影响较大。（2）吉安县人工林各样地多样性总体状况无明显差异,受林分因子影响不显著,可能与当地土壤理化性状有关系。（3）南方松人工林林下植被生物多样性在20年以前与20年以后有个突然增高的现象,上层林木只有在20年以后其林下植被才能够发育得良好。     

杉木人工林抚育间伐成效分析

以17年生杉木人工林为研究对象,分别设置3块抚育间伐样地和3块对照样地,并于试验前(2013年9月)和试验4年后(2017年9月)对样地进行调查。结果表明:抚育间伐在一定程度上促进了杉木人工林胸径、树高的生长,但在短期内对林分蓄积量的促增效果不明显;抚育间伐促进了杉木人工林林下植被的更新生长,抚育间伐样地灌木和草本的种类、高度和盖度的变化量均大于对照样地,抚育间伐样地物种多样性指数Simpson指数、Shannon-Weiner指数的变化量大于对照样地,且Shannon-Weiner指数的变化量抚育间伐与对照间差异达到了显著水平(P<0.05)。     

抚育间伐对杉木和林下草珊瑚生长的影响

对林下套种有草珊瑚的杉木林分进行不同强度的抚育间伐,调查分析抚育间伐后杉木和草珊瑚的生长情况,结果表明,不同强度的抚育间伐对杉木和林下草珊瑚生长产生显著的影响。采取强度间伐,即间伐后林分郁闭度0. 5～0. 7,可促进杉木和林下套种的草珊瑚生长,获得较高的杉木立木材积和草珊瑚干产量。3年后,经过强度间伐处理的杉木单株立木材积增加最多,达0. 44 m3·株~(-1),林下套种的草珊瑚平均单株干重最高,达312. 46 g·株~(-1)。     

福建柏人工林不同间伐强度效果分析

通过对不同间伐强度的福建柏人工林(32a)的林分生长状况,林下植被生物多样性进行调查研究。结果表明:极强度间伐、强度间伐能有效提高林分直径生长量,增加大径材的出材量,缩短培育大径材的时间。强度间伐有效提高林下植被的丰富度指数和多样性指数,植被状况良好。强度间伐保留735株·hm-2的林分蓄积量最大,高于其他间伐强度,其差异显著,单株材积增幅达7.8%~34.8%。由此可见,强度间伐即保留735株·hm-2是福建柏培育中大径材合理的保留密度,其生长量最大,效益最好。     

第1代与第2代9年生杉木林分生产力及土壤肥力比较

在杉木中心产区福建省南平市峡阳镇采用以空间换时间的方法,对第1代与第2代杉木林分生产力及土壤肥力进行长期定位研究。结果表明,9年生第2代杉木林分的平均密度、平均胸径、平均树高、平均立木蓄积量和地位指数分别为2132株.hm-2、13.85 cm、9.91 m、168.94 m3.hm-2、19.54,同龄的第1代杉木林分的平均密度、平均胸径、平均树高、平均立木蓄积量和地位指数分别为1667株.hm-2、14.78 cm、10.88 m、163.53 m3.hm-2、20.86;第2代杉木林分平均树高和地位指数显著低于第1代,但蓄积量没有显著差异。第2代杉木林分的地位指数与同龄的第1代杉木林分相比下降了1.32,而与前茬(第1代)杉木林相比仅下降了0.59,第2代杉木林地土壤性质与第1代相比没有显著差异;采用杉木良种造林可延缓第2代杉木林生产力下降。     

人工诱导的杉木苦竹混交林林分生产力研究

对福建省沙县官庄国有林场10年生杉木纯林,通过间伐人工诱导营建杉木苦竹混交林的林分生产力进行研究。结果表明:杉木苦竹混交林林分结构合理,层次明显,呈复层林分。混交林中杉木平均木树干生物量分别是高密度杉木纯林(2500株.hm-2)、低密度杉木纯林(1125株.hm-2)的122.7%、107.9%,净生产量分别是高密度杉木纯林、低密度杉木纯林的122.6%、104.0%;叶对树干的净同化率为5.75 kg.kg-1.a-1,比低密度杉木纯林提高5.7%。混交林中苦竹立竹数6000株.hm-2,现存生物量9.43 t.hm-2,年平均净生产量为1.2 t.hm-2.a-1;8 a间伐竹材和竹笋年平均产量分别达到9.608 t.hm-2和7.587 t.hm-2,取得了一定收益,达到了长短结合,以短养长的目的,是较好的经营模式。人工诱导构建杉木苦竹混交林具有较高生产力。     

南亚热带杉木林分蓄积量生长立地与密度效应

目的 揭示南亚热带不同密度和立地条件下杉木人工林蓄积量发育规律。 方法 以广西大青山36 a生杉木密度试验林为研究对象,分析A（1 667株·hm-2）、B（3 333株·hm-2）、C（5 000株·hm-2）、D（6 667株·hm-2）、E（10 000株·hm-2）5种初植密度杉木人工林总蓄积、活立木蓄积动态变化。 结果 初植密度与立地对林分活立木蓄积生长的影响与总蓄积一致。中幼龄阶段林分总蓄积与初植密度和立地正相关,初植密度愈高,立地指数愈大,林分蓄积生长量愈大;但15 a后中等密度林分总蓄积最大。林分蓄积连年生长高峰随密度增大而愈早;平均生长达高峰后下降,密度越大下降越早、下降趋势越明显;林分蓄积连年生长量、平均生长量大多分别在10、14 a达到高峰,林分蓄积生长率降到3%时林龄为19~25 a。 结论 随初植密度增大,立地指数对林分总蓄积的影响程度减弱。若以蓄积生长量最大为培育目标,16指数级以C密度为最适宜造林密度。南亚热带杉木林首次间伐、最后间伐、主伐时间分别为10、14、25 a;主伐林龄不宜早于19 a,且初植密度愈低主伐林龄更晚,A、B密度林分的主伐林龄可推迟到25 a。     

26年生楠木人工林和杉木人工林C库及分配

对26年生楠木人工林和杉木人工林的乔木层+林下植被层C储量及其分配进行了研究,结果表明:楠木林乔木层C储量为61.7 t.hm-2,小于杉木林乔木层C储量(72.7 t.hm-2);而楠木林林下植被层C储量为1.5 t.hm-2,大于杉木林林下植被层C储量(1.0 t.hm-2)。楠木干材的C储量较小,仅为杉木干材C储量的71.1%;但26年生楠木人工林尚未达到蓄积生长的数量成熟阶段,因此仍具有较高的固C潜力。     

南方不同林龄杉木人工林林下物种多样性比较

在湖南株洲市攸县地区,选择4个不同年龄阶段的杉木人工林,采用空间代替时间的方法,研究林下植物组成及多样性变化。结果表明:不同年龄阶段的杉木人工林林下植被的物种丰富度差异不大,在2 700m2样地内有植物22～33种,但其优势物种的生物生态学特性差异较大,各年龄阶段的杉木人工林林下优势物种分别为,葛藤(Pueraria thunbergiana)和铁芒萁(Dicranopteris dichotoma);断肠草(Gelsemium elegans)和蕨(Pteridium aquilinum);圆锥山蚂蝗(Desmodium elegans)和蕨;六月雪(Serissa serissoides)和蕨。不同林龄林下植被的生物多样性差异不大,以广黄分场杉木人工林林下物种多样性指数最高,其灌、草层物种种数均值分别为18.3和11.3,物种多样性指数H均值分别为2.136 3和1.961 0。可见,人工林林分郁闭度和冠层结构左右着林下植物的组成及分布。     

四种人工林枯落物持水特性

为了解木荷等4种人工林的枯落物水文特性,在广东省佛山市云勇林场,以木荷、杉木、藜蒴和火力楠人工林为研究对象,通过枯落物储存量调查和浸泡实验,分析枯落物持水特性,建立了枯落物持水量、吸水速率与浸泡时间的相互关系。结果表明：4种人工林林分枯落物总储存量介于2．82～10．92t／hm2,杉木林最大（10．92t／hm2）,火力楠林最小（2．82t／hm2）;最大持水量依次为：杉木林〉藜蒴林〉木荷林〉火力楠林;最大拦蓄量介于4．16—12．93t／hm2;有效拦蓄量介于2．46～8．92t／hm2,依次是杉木林〉藜蒴林〉火力楠林〉木荷林。枯落物浸泡实验表明：枯落物持水量与浸泡时间存在对数曲线关系,而吸水速率与浸泡时间则是幂函数关系。4种人工林枯落物持水率和吸水速率随时间的动态变化规律基本相似。随浸泡时间的延长,枯落物持水率呈增加趋势,在浸泡10—12h后,持水率增幅趋于平缓;枯落物吸水速率在前2h内变化最快,之后逐渐变缓,24h时吸水基本停止。     

杉木及其人工林自身特性对长期立地生产力的影响

本文系统地研究并综合了有关杉木及其人工林自身特性对长期立地生产力的影响的研究资料,认为杉木及其人工林自身的特性存在许多对地力维护不利的因素：（1）杉木凋落物发生晚,大量凋落物发生在14－15a前后;（2）杉木枯死枝叶具宿存特性,10－15a期间大部分枯死枝叶在树上,影响枯死枝叶的分解;（3）杉木凋落物养分含量低,如N含量只有阔叶树的30％－50％,因此枯落物营养元素积累低;（4）凋落物分解速率慢,分解速度在45％以下,而宿存于树上的枯死枝叶分解速率更慢;（5）杉木为速生树种,尤其在15a年前生长量大,吸收养分多,而养分归还少,杉木人工林养分循环速率不及40％;（6）杉木人工林培育密度较大,在15a前很少有林下植物生长,在20a后才有较好的林下植被发育,人工林长期处在单一的群落结构,很难发挥林下植被对地力的维护和改良作用。从现有的研究资料看,杉木及其人工林自身对地力维护有不利影响,是引起杉木林地土壤肥力及长期生产力下降的重要因素之一。     

不同林分密度杨树人工林的固碳释氧和积累营养物质研究

以江汉平原石首市6种不同密度(2 500,1 666,833,625,416,208株·hm^-2)6 a生的杨树人工林为研究对象,对其林木碳储量、固碳释氧和积累营养物质等生态功能进行研究。研究结果表明:不同密度6 a生杨树人工林林木碳储量变化范围为15.72～73.88 t·hm^-2,林木固碳量为2.33～10.94 t·hm^-2·a^-1,释氧量为6.24～29.30 t·hm^-2·a^-1,积累营养物质量为0.06～0.27 t·hm^-2·a^-1。随着林分密度的增加,6 a生的杨树人工林的林木碳储量、固碳释氧和积累营养物质均随之增加。对于生长早期的杨树林,较高的杨树林密度有利于林分尽快郁闭,林木生产力和生物量也较高,有利于其生态功能更好地发挥。     

华北沙地小黑杨林生物量及其与树冠关系的研究

应用相对生长法和典型样方调查法对华北沙地不同密度、不同年龄的小黑杨人工林生物量和生产力进行了估算,同时对树冠与生物量的关系进行了研究。结果表明:密度为1 000株· hm^-2、500株· hm^-2、250株· hm^-2的小黑杨林分(27年生)的生物量分别为85.31 t·hm^-2、102.60 t·hm^-2、86.74 t·hm^-2;生产力分别为3.16 t·hm^-2·a^-1、3.80 t·hm^-2·a^-1、3.21 t·hm^-2·a^-1,密度500株· hm^-2为华北沙地小黑杨的合理密度。不同密度小黑杨不同器官生物量所占的比例差异不明显,地上部分生物量在83% - 86%之间,其中干57% - 62%,枝11% - 16%,叶2% - 3%,皮8% - 10%;地下部分生物量在14% - 17%之间。对不同年龄小黑杨的生物量和生产力研究表明,27年生的比23年生的分别高59.74%和36.20%。同时,23年生小黑杨的根、叶所占比例明显高于27年生的根、叶比例,但是干生物量所占比例低于27年生小黑杨,反映了23年生小黑杨的生物量和生产力处在快速生长期,小黑杨的轮伐期应在27年以后。小黑杨生物量与树冠之间存在极显著的相关关系,其中树干生物量与树冠指数之间可以用线性模型y=ax+b描述,利用遥感技术可以反映小黑杨林树干生物量,为进一步利用遥感预测小黑杨木材材性提供了重要的基础数据。     

湖南会同不同林分类型杉木人工林凋落物水文效应

目的 以我国亚热带不同林分类型杉木人工林为研究对象,分析比较其凋落物层生态水文效应的差异,为杉木人工林林下生态管理和生态系统服务评估提供科学依据。 方法 采用野外调查和室内浸提试验相结合的方法,对湖南会同3种不同类型杉木人工林（杉木纯林、杉木-樟树混交林、杉木-桤木混交林）的各分解层凋落物储量、吸持水特性以及有效拦蓄能力进行测定分析。 结果 （1）不同林分类型杉木人工林凋落物现存量在7.94～8.88 t·hm−2,杉木-桤木混交林 > 杉木-樟树混交林 > 杉木纯林,半分解层现存量占总现存量的比例高于未分解层;（2）杉木人工林凋落物在浸水0～4 h内吸水速率增加较快,4～10 h内持水量增加速率减缓,并逐渐趋于饱和;最大持水率和最大持水量表现为半分解层大于未分解层,针阔混交林各分解层凋落物最大持水率和最大持水量高于杉木纯林;（3）3种类型杉木人工林最大拦蓄率变化范围为152.33%～229.55%,最大拦蓄量和有效拦蓄量分别在12.62～17.94 t·hm−2和10.26～14.75 t·hm−2,且均为杉木-樟树混交林和杉木-桤木混交林显著高于杉木纯林（P < 0.05）。 结论 湖南会同不同林分类型杉木人工林的水文效应存在一定差异,杉木-樟树混交林和杉木-桤木混交林的水文功能优于杉木纯林,建议今后该地区杉木人工林经营管理和植被恢复中优先考虑杉木与阔叶树种混交的模式。