高立地指数下杉木生长量及材种结构的立地及密度效应

[目的]探讨立地质量和林分密度对杉木人工林生长量及材种结构的影响,为杉木大径材培育提供理论依据。[方法]以林龄28~36年生的杉木人工林为研究对象,按上、中、下不同坡位以及不同坡向设置63块标准样地,调查林分生长量及林分基本情况,通过相关性分析和回归拟合分析进行数据处理和分析。[结果]当林分密度相近时,立地指数越高,培育相同年限所获得的单株材积、蓄积量和大径材出材率越高;同一立地条件下,在一定的密度范围内林分树高、胸径、单株材积和大径材出材率随密度增加而减小,蓄积量随密度增加而增大;立地指数相同时,密度对胸径生长分化的影响大于树高,立地指数不同时林分密度对树高和胸径生长分化的影响程度也不同。[结论]在立地指数达22及以上的立地条件下培育杉木大径材,可通过3次间伐进行密度控制,林分最终保留密度宜为650~1000株·hm^(−2)。

不同林龄阶段秃杉人工林养分元素分布及其生物循环特征

2018年3—4月份,在广西南丹县地理位置毗邻、立地条件相似的区域,以9、17、25、37年生秃杉(Taiwania flousiana)林为研究对象,在不同林龄的秃杉人工林中分别设置3个样地(20 m×30 m),测定样地林冠郁闭度、林分密度,林木胸径、树高、冠幅、枝下高等;在每个林龄阶段样地外选择3株平均木并伐倒,分别测定树叶、树枝、干皮、干材、根系鲜质量,并按灌木层、草本层、凋落物层测定生物量鲜质量,计算林分各结构层次生物量;在每个样地内随机设置5个1 m×1 m木框架尼龙网收集器,按凋落叶、凋落枝、杂物等组分分别测定年凋落物归还量;选取不同结构层次植物各组分样品,分别测定N、P、K、Ca、Mg质量分数;以养分贮存量与分配、养分年净积累量、养分利用系数、养分循环系数、养分周转期为评价指标,采用单因素方差分析法(ANOVA)、邓肯(Duncan)多重比较法,分析不同林龄阶段秃杉人工林养分积累、分布及其生物循环特征。结果表明:①林木各器官5种养分元素质量分数均以树叶最高,其次是干皮、树枝和树根,干材最低;各器官中不同养分元素质量分数,由大到小依次为N、Ca、K、P、Mg。②乔木层中,各器官养分元素积累量占总累积量比例随林龄的增长发生变化,树叶养分元素占总累积量比例随林龄增加而逐渐下降,干材和树皮养分元素占总累积量比例表现出相反的变化趋势。③9、17、25、37年生秃杉人工林养分元素总贮存量,分别为775.91、1120.41、1320.50、1570.39 kg·hm^(-2);其中,乔木层养分元素贮存量,分别占总贮存量的89.30%、86.66%、83.62%、82.04%,随林龄增加而下降;灌草层养分元素贮存量,分别占总贮存量的5.01%、5.93%、6.55%6.43%、5.69%;凋落物层养分元素贮存量,分别占总贮存量的5.69%、7.42%、9.83、11.53%,均随林龄的增加而增加。④9、17、25、37年生秃杉人工林,养分元素年积累量分别为76.99、57.10、44.18、33.90 kg·hm^(-2)·a^(-1),随林龄的增加而减少,不同养分元素年净积累量以N最高,其次是K、Ca,P、Mg较低。⑤9、17、25、37年生秃杉人工林养分元素,年吸收量分别为114.57、135.39、142.66、118.67 kg·hm^(-2)·a^(-1),年归还量分别为37.58、78.29、98.48、85.52 kg·hm^(-2)·a^(-1),养分元素利用系数分别为0.17、0.14、0.13、0.09,养分元素循环系数分别为0.34、0.58、0.69、0.72,养分元素周转期分别为18.44、12.40、11.21、15.20 a。秃杉人工林,9年生以前自身养分积累速率较快,但养分利用率较低,归还速率较慢,周转时间较长;25年生后养分积累速率减慢,归还速率加快,有利于促进生态系统养分元素生物循环,恢复和维持林地持久生产力。

秃杉林与杉木连栽林的土壤理化性质及林木生长量比较

选择在杉木1代林采伐迹地上营造的8,11和14年生秃杉林及8,11和14年生杉木连栽2代林进行土壤理化性质及林木生长量对比试验。结果表明:8,11和14年生秃杉林地土壤密度依次为0.893～1.112,0.797～1.256和0.598～1.211g.cm-3,比杉木林下降0.9%～6.9%;3个林龄秃杉林地土壤总孔隙度依次为45.69%～65.33%,46.45%～68.74%和39.82%～68.26%,比杉木林提高6.6%～8.7%;3个林龄秃杉林地土壤通气度依次为3.43%～11.43%,4.15%～19.73%和2.28%～12.23%,比杉木林提高14.2%～24.4%;3个林龄秃杉林地土壤饱和持水量依次为46.89%～66.50%,40.90%～68.09%和42.36%～98.15%,比杉木林提高12.4%～14.9%;3个林龄秃杉林地土壤pH值依次为4.30～5.10,4.40～4.80和4.13～4.55,比杉木林降低1.3%～6.3%;3个林龄秃杉林地土壤有机质含量依次为46.03～71.45,34.96～68.67和25.59～79.38g·kg-1,8年生比杉木林略低,11和14年生比杉木林提高23.4%～77.1%;3个林龄秃杉林地土壤全氮含量依次为1.78～3.55,1.97～3.04和2.01～3.12g·kg-1,水解氮含量依次为146.9～355.3,185.0～370.5和136.6～365.9mg·kg-1,均表现为8年生秃杉林比杉木林略低,11和14年生秃杉林比杉木林提高20.1%～35.6%;3个林龄秃杉林地土壤速效磷含量依次为0.5～2.7,0.6～1.5和0.6～2.8mg·kg-1,比杉木林提高11.1%～54.5%;3个林龄秃杉林地土壤速效钾含量依次为15.4～137.5,34.5～115.5和18.7～89.1mg·kg-1,比杉木林降低23.6%～47.6%;3个林龄秃杉林分平均胸径依次为10.70,12.67和14.13cm,比杉木林提高12.4%～36.7%;3个林龄秃杉林分平均树高依次为8.63,11.47和13.33m,比杉木林提高11.7%～30.2%;3个林龄秃杉林分平均蓄积量依次为93.308,153.418和203.824m3.hm-2,比杉木林提高37.7%～117.5%。

杉木大径材高效培育技术探讨

【目的】探讨杉木大径材培育技术,促进杉木大径材科学经营。【方法】调查南丹县山口林场杉木大径材示范林,分析不同种质来源、立地条件和保留密度对培育大径材杉木效果的影响。【结果】良种林分的杉木年均生长量、生长量及大径材比率均极显著（P〈0.01,下同）或显著（P〈0.05,下同）高于对照（普通种）;在21年生时,良种林分杉木大径材株数比率和单位面积蓄积量分别比对照高5.4和7.4倍。立地指数对杉木大径材林分生长具有极显著或显著影响,保留密度对林分生长的影响在不同立地条件下表现不同。立地指数在20以上（含20）适宜培育大径材杉木,其最佳保留密度为800-900株/ha;立地指数为18适宜培育大、中径材杉木,其最佳保留密度为800-1100株/ha;立地指数为16适宜培育中径材杉木,其最佳保留密度为800-1200株/ha。【结论】采用杉木良种,在立地指数20以上、保留密度800-900株/ha条件下,可高效培育大径材杉木。

不同林龄秃杉人工林凋落物储量及其持水特性

对广西南丹山口林场不同林龄(8、14和28年生)秃杉(Taiwania flousiana)人工林凋落物的储量及其最大持水量、持水率和吸水速率等水分特征参数进行了测定研究。结果表明,秃杉人工林凋落物储量为1.31～7.39t.hm-2,随林龄的增长而增大。各林分凋落物的最大持水量大小依次为28年生(22.35t.hm-2)>14年生(11.83t.hm-2)>8年生(3.54t.hm-2)。8、14和28年生秃杉人工林凋落物的最大持水率分别为270.2%、292.8%和302.4%。3个林分凋落物的吸水速率均随浸泡时间的增长按方程W=a+b.t-1下降。

第2代杉木人工林营养元素积累的动态特征

对第2代杉木人工林N、P、K、Ca和Mg等5种营养元素含量、积累量、年净积累量与分配及其随林分年龄的变化趋势进行了研究.结果表明:8年生、11年生和14年生林分营养元素积累量依次为325.18、343.55和482.61 kg/hm2,其中乔木层分别占78.31%、89.15%和85.64%,灌草层分别占10.90%、2.77%和5.28%,地表现存凋落物层分别占10.79%、12.13%和9.08%;乔木层均以N或Ca积累量最多,其次是K和P,Mg最小;不同组分营养元素积累量的分配随林分年龄的增长发生变化,由8年生和11年生以树叶和树枝为主,逐渐转移到14年生以干材、树根和树皮为主;林分营养元素年净积累量分别为31.83、27.84和29.52 kg/(hm2.a),林木中同一组分各营养元素年净积累量与各组分营养元素积累量变化顺序一致,即为N、K或Ca>P>Mg,3个林分年龄杉木林每积累1 t干物质需要的营养元素总量分别为7.12、5.56和5.45 kg,其中对N或Ca的需求量最大,其次是K和P,Mg最小.因此,在杉木林的经营管理中,保护和恢复林下植被将有利于维持林地持久生产力.

秃杉人工林经济效益分析

采用动态与静态相结合的经济评价指标,对主伐期秃杉人工林经济效益进行分析。结果表明,26年生秃杉人工林投资项目的总产值为631 860元/hm2,总利润为455 484元/hm2;项目的净现值为15 489.84元/hm2,财务内部收益率15.76%,项目年均利润为17 518.6元/hm2。秃杉人工用材林投资项目处于盈利状态,竞争力较强,并且具备较强抵抗风险的能力。

杉木与阔叶树混交林初期生长效应分析

在不同试验地开展杉木(Cunninghamia lanceolata)与红锥(Castanopsis hystrix)、闽楠(Phoebe bournei)、刨花润楠(Machilu spauhoi)和马褂木(Liriodendron chinense)混交林早期生长效应研究。结果表明,杉木生长量在贝江河林场和山口林场的不同混交模式间差异显著,在同一混交模式下不同试验地间亦有差异。初步筛选出红锥为适合与杉木混交的阔叶树种。在杉木+红锥混交模式中,杉木年均树高和胸径分别为1.33 m和2.06 cm,红锥年均树高和胸径分别为1.14 m和1.19 cm。

杉木连栽迹地改植秃杉的经济效益分析

以广西南丹县山口林场杉木连栽迹地改植的秃杉人工林为研究对象，探讨其经济收益与投资风险。结果表明：（1）改植秃杉人工林具有良好的经济潜力，在秃杉人工林8～28年经营期间任何时期采伐均可取得较高的经济效益，贴现值达到0．460593～1．146126万元／hm^2，经营利润1．321410～12．347804万元／hm^2，投资回收期介于10．8～19．3年，内部贴现率介于14．83％～23．30％，均优于同等立地的杉木二代林；（2）秃杉人工林经营具有较强的投资风险抵御能力，若营林成本支出和木材销售收入同时增加10％和20％，则8、11、14年生秃杉人工林的经营利润增加量均分别为14．9％～17．1％和29．8％～34．3％。

秃杉林和连栽杉木林生物生产力及其分配特征

对广西南丹县23年生秃杉(Taiwania flousiana)林和连栽杉木(Cunninghamia lanceolata)林生物量和生产力进行研究。结果表明:23年生秃杉林和连栽杉木林各器官生物量分配存在差异,秃杉林为干材>树根>树枝>树叶>树皮,连栽杉木林为干材>树根>树枝>树皮>树叶;23年生秃杉林和连栽杉木林乔木层生物量分别为195.21、136.32t/hm^2,其中干材生物量分别为118.32、87.91 t/hm^2;2种林分乔木层年净生产力分别为8.49、5.95 t/(hm^2·a),其中干材净生产力分别为5.14、3.82 t/(hm^2·a)。因此,秃杉林比连栽杉木林具有较高的生物量积累能力,可以作为杉木人工林采伐迹地更新的替代树种。

秃杉林和连栽杉木林生态系统C积累及其分布格局

通过野外调查和室内分析,对广西南丹县山口林场23年生秃杉林和连栽杉木林C储量及其分布特征进行了研究。结果表明:秃杉各器官中C含量为426.0~503.9 g·kg^(-1),不同器官C含量排序为:皮>干>根>枝>叶,草本层、灌木层和凋落物层平均C含量分别为452.7、408.0和428.9 g·kg^(-1),土壤(0~80 cm)C含量为16.59 g·kg^(-1)。杉木各器官中C含量为464.5~508.9 g·kg^(-1),不同器官C含量排序为:皮>干>枝>根>叶,草本层、灌木层和凋落物层平均C含量分别为456.2、416.3和468.1 g·kg^(-1),土壤(0~80 cm)C含量为15.77 g·kg^(-1)。秃杉林和连栽杉木林生态系统C储量分别为245.82、213.52 t·hm^(-2),不同层次C储量排序为:土壤层>乔木层>凋落物层或灌草层。秃杉林和连栽杉木林乔木层净生产力分别为10.75、7.14 t·hm^(-2)·a^(-1),C年净固定量分别为5.05、3.47 t·hm^(-2)·a^(-1),年净吸收CO2量分别为18.53、12.73 t·hm^(-2)·a^(-1)。

秃杉幼林不同间作模式对土壤酶活性的影响

采用标准样地法研究了广西南丹县山口林场秃杉幼林4种间作模式(秃杉-旱谷、秃杉-小米、秃杉-玉米和秃杉纯林)的土壤酶活性进行了对比分析。研究结果表明:秃杉幼林不同间作模式土壤(0~40 cm)酶活性存在明显差异,其中土壤过氧化氢酶活性为秃杉-玉米>秃杉-旱谷>秃杉-小米>秃杉纯林,土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性为秃杉-玉米>秃杉-旱谷>秃杉-小米>秃杉纯林,不同间作模式土壤酶活性与土壤主要养分存在密切的相关关系。可见,与秃杉纯林相比,3种间种模式土壤酶活性均呈现增大趋势。说明秃杉幼林间种农作物更有利于土壤有机质和氮、磷养分的转化,提高土壤的肥力水平。

秃杉引种育苗技术研究

秃杉(Taiwania flousiana)为国家一级保护植物,具有用材、绿化等多种用途,南丹县山口林场于1979年引种,现已有2000hm2相对连片的秃杉林分,经过多年的育苗试验,对秃杉种子贮藏和播种育苗等关键技术措施进行了研究。