林龄和造林密度对塞罕坝华北落叶松纸浆林材性影响效应

【目的】探究林龄和造林密度对华北落叶松纸浆林材性的影响,为塞罕坝地区定向培育华北落叶松纸浆人工林提供理论和实践依据。【方法】以3种林龄(15、20、25 a)、3种造林密度(低密度2500株·hm^(-2)、中密度3300株·hm^(-2)、高密度4400株·hm^(-2))的华北落叶松人工林为研究对象,采用双因素完全随机区组法研究造林密度对于林木材性的影响。【结果】1)木材基本密度仅在高密度水平下20 a(0.439 g·cm^(-3))和25 a(0.387 g·cm^(-3))林分间差异显著(P<0.05),而不同林龄水平下造林密度对其无显著影响。2)晚材率在高密度时,随着林龄的增加先显著增大后显著减小(P<0.05),与木材基本密度的变化规律相似;15 a时,低密度(19%)林分显著小于其他两个林分(P<0.05)。3)年轮宽度在15和20 a时,随着造林密度的增大显著减小,且峰值及其出现峰值的轮龄逐渐变小;而在25 a不同造林密度间无明显差异,且峰值(5.9、6.1、6.2 mm)及其出现的轮龄(7、6、8 a)都相近,认为林分可能由25 a进入生长稳定期。4)年轮宽度在不同密度水平下,随着林龄的增长,林木形成层分蘖活动逐渐减弱,细胞间间隙变小,木材材质更加致密,不断变小。5)当林龄和造林密度较小时,林木生长速度较快,纤维细胞在横向和纵向方向上迅速且均匀生长、细胞壁较厚,纤维长宽比小、壁腔比大;待林龄和林分密度逐渐增大,纤维细胞横向生长减缓、细胞壁逐渐变薄,纤维长宽比增大(56.40~77.15)、壁腔比变小(0.48~0.25)、综纤维素含量不断减小(73.18%~53.09%),说明此时纤维细胞已经充分伸长。6)酸不溶木素含量在各林分间浮动范围不大(20.98%~29.74%),随着林龄的增长略有增高。1%NaOH抽出物、苯醇抽出物和灰分含量在林龄和造林密度水平上都无明显一致的变化规律。7)单位公顷纸浆产量在各林龄水平下仅在15 a不同造林密度间差异显著,且随着造林密度的增加都呈现出上升的趋势,所有林分中含量最高的为15 a高密度林分(68.47 t·hm^(-2))。低、中密度水平下的林分,林龄越大单位公顷纸浆产量显著增大,而高密度林分在不同林龄间差异不显著。【结论】根据主成分分析法和综合排名初步认为,15 a林分的2500株·hm^(-2)材性最好,可作为塞罕坝地区纸浆材定向培育的选择方向。

氮添加对华北落叶松树枝CO_(2)通量的影响

【目的】枝CO_(2)通量是林分碳释放的重要组成部分之一,研究模拟氮沉降下的华北落叶松枝CO_(2)通量变化,可以为氮沉降背景下的华北落叶松林分固碳增汇管理提供一定的理论依据。【方法】在2021年6-10月,以华北落叶松25年生中龄人工林和32年生近熟人工林为研究对象,设置对照(CK,0 kg/(hm^(2)·a))、低氮(N1,75 kg/(hm^(2)·a))、中氮(N2,150 kg/(hm^(2)·a))、高氮(N3,225 kg/(hm^(2)·a))4个强度的氮添加处理,并使用LI-8100A对枝CO_(2)通量进行原位监测,同时采集枝条样品以测定其氮含量。【结果】(1)华北落叶松枝CO_(2)通量与空气温度基本呈现出“单峰型”月变化,峰值出现在6-8月,空气温度可以分别解释2个林龄枝CO_(2)通量37%~82%、40%~70%的变化。(2)25年和32年生华北落叶松6-10月平均枝CO_(2)通量随氮添加处理强度增加都呈增大的趋势,但只在N3处理下与CK差异显著(P<0.05)。CK、N1、N2处理下,25年生枝CO_(2)通量均显著高于32年生(P<0.05)。除32年生的N1处理外,其余氮添加处理均降低了枝CO_(2)通量的温度敏感性(Q_(10))。(3)氮添加处理显著增加了25年生枝氮含量(P<0.05),32年生枝氮含量没有显著变化(P>0.05)。2个林龄的华北落叶松枝CO_(2)通量与枝氮含量均存在显著的负向线性关系(P<0.01),且氮含量分别可解释25和32年生华北落叶松16%和32%的枝CO_(2)通量变化。【结论】枝CO_(2)通量受空气温度、氮添加和林龄影响,在构建华北落叶松林木碳释放模型时应考虑这3个因素。

华北落叶松人工林间伐后9~10年林下天然更新研究

【目的】为进一步完备华北落叶松天然更新障碍的研究体系,本研究从幼苗更新特征方面,揭示或反映华北落叶松林天然更新影响因素。【方法】于2019−2020年,对不同强度间伐作业(于2010年6月完成)的27年、31年和47年共3个林龄的华北落叶松人工纯林林下幼苗群体展开调查研究。【结果】(1)塞罕坝地区华北落叶松林在经过35%极重度间伐、30%重度间伐、20%中度间伐和15%轻度间伐作业以及自然稀疏后的9~10年里,林下均存在着不同程度的天然更新,更新苗层次均为幼苗,无落叶松幼树存在。幼苗以1年生幼苗为主,多年生幼苗的年龄多为2年。在幼苗更新频率的表现上,更新能力与林龄间呈反比,以27年华北落叶松林的表现最好,47年人工林的最差。(2)幼苗苗龄分布中,1年生幼苗占比高,更高苗龄的幼苗占比极少,1年生和2年生幼苗的损失较大,在向多年生幼苗的过渡过程中存在更新断层。(3)幼苗地径和苗高在不同时期以及林分间的差异均较小(P>0.05)。经过一个生长季,幼苗地径明显减小(P<0.05),苗高则存在不显著增长(P>0.05)。(4)连续2年塞罕坝地区华北落叶松林天然更新等级的观测结果均为更新不良。林龄和林分密度对更新密度的影响较大(P<0.05),2年内均以31年落叶松林整体更新密度最大(P<0.05),更新密度则与林分密度间整体呈现正相关(P<0.05)。相较于2019年,绝大部分样地内更新密度在2020年的表现均存在一定程度地下降(P>0.05)。(5)连续2年生长季内幼苗密度的动态变化在3个人工林中相对一致,7月底为萌发高峰期,幼苗损失主要发生在冬季。(6)生长季成活率和越冬成活率在不同人工林间的差异较小(P>0.05)。2019年27年落叶松林中生长季成活率要显著优于2020年的(P<0.05);越冬成活率则在各人工林中均显著低于生长季成活率(P<0.05)。【结论】塞罕坝地区3个龄级的华北落叶松人工林,在经过4种强度间伐后的9~10年里,各人工林下存在不同程度的天然更新。林龄和林分密度主要通过影响林下幼苗的更新频率和更新密度影响到天然更新;而对于林下幼苗的年龄分布、生长状况、更新动态以及成活率等更新特征的影响则较小。即林龄和林分密度主要是通过影响幼苗数量来影响林下更新状态。相对而言,对结实能力更强的幼、中龄林,可通过间伐促进母树生长,提高林分整体的种子产量。并可能通过加大间伐强度和缩短轮伐期等方式,增加间伐对于林分的整体种苗品质、林下更新的环境因子和塞罕坝地区幼苗生长季期限等方面的正向影响。