低效柏木纯林不同改造措施对水土保持功能的影响

川中丘陵区是四川乃至长江上游水土流失最为严重的区域之一。为水分涵养和遏制土壤流失,20世纪60年代开始,该区域内营建了大量以桤柏混交为主的人工林。随着桤木的消退,桤柏混交林林快速发展为柏木纯林;林分树种单一、结构不合理,天然更新不良、稳定性差,水源涵养、水土保持等生态服务功能降低等问题突显;严重威胁着长江下游生态安全,亟需进行林分改造。为了寻求有效的林分改造措施,从2005年开始,课题组在川中丘陵区开展了以不同带宽强度的带状采伐和采伐带补阔的林分改造试验。以2005年改造林分为对象,研究不同改造措施对林分水土保持功能的影响,为下一步大面积林分改造提供依据。研究结果表明:(1)林分改造总体降低了林分的林冠截留,截留量大小表现为:对照>10m带宽改造林分>8m带宽改造林分>6m带宽改造林分>4m带宽改造林分。(2)林下灌草生物量鲜重和截留量8m改造林分最大,其次6m改造林分>10m改造林分>4m改造林分>对照林分。(3)枯落物量和持水均以对照高于改造林分,但总体数值较小;各改造林分间无显著性差异。(4)改造林分土壤孔隙度与贮水量均显著性高于对照林分;并以8m和10m改造强度林分数值最大。(5)照林分地表总径流深极显著性低于各带宽改造强度林分;总产沙量则对照(产沙总量达1262.52kg/hm2)极显著性高于改造林分(499.25—484.95 kg/hm2),不同改造强度林分间的产沙量没有显著性差异。从改造林分水土保持综合功能看,8m改造林分最好。

抚育间伐对川中丘陵区柏木人工林生长和植物多样性的影响

为探索适宜间伐强度的抚育措施,在川中丘陵区高密度的柏木人工纯林中,选择抚育间伐形成的不同柏木密度样地36个,采用样方法,调查光热环境、植物生长和多样性随间伐强度的变化规律。结果表明：间伐后,林内光合有效辐射和气温显著（P〈0.05,下同）升高,空气湿度和土壤相对含水量显著降低,间伐强度越大变化幅度越大。间伐后,林下更新层乔木胸径、冠幅和郁闭度,灌木层盖度和高度,草本层盖度,枯落物层厚度较非间伐样地均显著增加,且随间伐强度增加增值越大;更新层乔木高度在各间伐和对照样地之间差异不显著;间伐显著提高了单株柏木材积,但单位面积内柏木蓄积量显著降低。间伐后,林内植物种数、属数和科数增多,乔木、灌木和草本种数增加;间伐林内植物物种丰富度和多样性Shannon-Wiener指数显著提高,均匀度Pielou指数和优势度Simpson指数变化不明显。间伐和非间伐样地之间共有种为4~9种,相似系数介于16.67%~50.00%。抚育间伐改变了林内光热环境,促进了林下植物的生长更新,丰富了林内植物多样性,强度间伐影响效果更为明显。

不同林龄段桤柏混交林生态系统的水源涵养功能

2005年对川中丘陵区的10、15、20和25a的桤（Alnus cremastogyne）柏（Cupressus funebris）混交林和30a纯柏林的水源涵养功能及其变化趋势进行研究。结果表明：1）凋落物的蓄积量、饱和持水量与最大持水量均以20a的最大，30a纯柏林的最低，凋落物的持水量与蓄积量、含水率有显著正相关关系；2）表层土壤密度在10～20a间显著下降，20a的最低（1．20g／crn3），在20～30a间显著增加；非毛管孔隙度和总孔隙度在10～20a间显著增加，25和30a时显著下降；毛管孔隙度在各林龄段间呈波动性变化；土壤最小持水量和毛管持水量在10～15a间显著增加，20～30a间相对稳定，最大持水量在10～20a间显著增加，25和30a的显著降低；3）桤柏混交林的综合水源涵养功能，15a时达到最大值1446．06t／hm^2，30a时显著下降到1331．60t／hm^2，各林龄段桤柏混交林根系土壤层的水源涵养能力占98％以上。认为应对25a后的桤柏混交林及纯柏林进行结构调整，以提高桤柏混交林的水源涵养功能。

川中丘陵区人工柏木防护林适宜林分结构及水文效应

川中丘陵区是长江上游水土流失最严重地区之一,该区大面积柏木防护林林分结构不合理、天然更新不良、林分稳定性差、产品产量和水土保持功能低,急需进行结构调整。通过48个典型柏木纯林样地林分郁闭度与灌木、草本及枯落物盖度和生物量分析,提出了该区人工柏木防护林适宜林分郁闭度为0.6—0.7。根据林分结构,将柏木纯林林分结构划分为5种类型。对比分析结果表明:(1)5种林分类型枯落物最大持水量取决于林分枯落物存贮量,适宜结构型林分与其它4种林分类型枯落物最大持水量存在显著差异,排序结果为适宜结构型(4.038±0.497)t/hm2>中低密度型(3.583±0.521)t/hm2>中高密度型(3.243±0.455)t/hm2>低密度型(2.841±0.656)t/hm2>过密型(2.272±0.580)t/hm2。(2)土壤饱和贮水量排序为适宜结构型(180.59±14.83)mm>中低密度型(173.84±18.06)mm>中高密度型(169.27±13.20)mm>低密度型(162.57±8.79)mm>过密型(150.77±5.08)mm,适宜结构型林分与其余4种林分之间均存在显著差异。(3)6次典型降雨产沙量排序为适宜结构型(360.07 kg/hm2)<中低密度型(577.08 kg/hm2)<中高密度型(625.98 kg/hm2)<低密度型(878.51 kg/hm2)<过密型(1026.74 kg/hm2),5种柏木林分类型产沙量之间均存在显著或极显著差异。

带状改造对柏木人工林林下植被多样性和环境的影响

从生物多样性和林分环境的角度,探讨带状改造对柏木人工林的影响,分析不同带宽改造对林下植被生物多样性和空气温度、土壤温度的影响。结果表明:不同带宽改造对林下植被生物多样性的影响是不同的。6 m带宽改造后仅灌木层的Simpson指数D、Shannon-Wiener指数H有所增加,而灌木层物种丰富度S、草本层的D、H、S均没有显著影响;20 m带宽改造后,草本层D、H、S均有提高,而灌木层则影响不显著。在物种组成上20 m带宽改造没有变化,但重要值发生了变化,6 m改造带灌木层由鼠李科的马甲子取代了未改带的蔷薇科的优势种地位,灌木层多样性则因带宽不同而表现出不同的效果,带状改造宽度的不同,对林下植被的生活环境影响存在差异,使阳生、喜暖植物的比例增加,覆盖地表的草本植物由以单子叶为第一优势种逐渐过渡到以双子叶植物为第一优势种。不同带宽改造对林分小气候产生了不同的影响。6 m带宽的土壤温度差要比20 m的低,6 m带宽改造后空气温度差高于20 m带宽改造。

桤柏混交林的效益探讨

桤柏混交林是川中丘陵区的主要造林类型．本文对不同年龄阶段的桤柏混交林进行了对比研究，结果表明：２６年生的混交林中其柏木在单位面积上的蓄积量比纯柏木林大８０．６％，地上部分生物量比纯林高４７．２％；混交林柏木的Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ等营养元素合量分别比纯柏林高６５．４７％、５０．４３％、７．７０％和１７．９６％，混交林内空气相对湿度比纯柏木林大９．４～１０．５％，混交林能改善生态环境，提高土壤肥力。

柏木人工林生态系统养分循环研究──Ⅱ、乔木层营养元素积累、分配和利用

本文主要研究柏木人工林生态系统中Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ五种营养元素在柏木中的积累和分配，以及养分归还和利用效率，提出提高柏木生产力的措施。

柏木人工林立地质量与林分结构规律的研究

本文通过对柏木人工林林分结构时、空间变化规律的研究,发现林木株数按径级的分布在幼龄期呈倒“丁”型,在中龄前期低指数级呈倒“丁”型,高指数级近似正态分布,而中龄后期为近似正态和正态型,随年龄和指数级的增大其径级分布从倒“丁”型向正态分布里有序的过渡;分析了不同立地质量下林分(?)、(?)、(?)及生物量等生长指标的变化规律,并建立了指数级和各指标之间的函数回归式,以实现对不同立地质量林分的评价预测;分析探讨了不同经营目的下林分的合理密度,为柏木人工林经营提供了技术指标和依据。