人工侧柏在自然经营中的应用

自然经营注重保持和增加森林的生物多样性,提供适宜多种生物栖息和繁殖环境。在人工侧柏林经营中,可以选择性地保留和培育多种树种,如不同物种的常绿树和落叶树,以及野花和其他地被植物,这样可以增加森林的结构复杂度和生态功能。基于此,文章分析人工侧柏在自然经营中的应用,探讨点状除杂法、密度调整法、目标树经营法、转变经营法和收获性择伐法等具体自然经营方法的实际应用,提出对策。

北京十三陵林场人工侧柏林天然更新研究

【目的】分析北京十三陵林场人工侧柏林的天然更新情况,为北京人工侧柏林的天然更新研究提供依据。【方法】采用标准地调查法,对北京十三陵林场人工侧柏林林分的天然更新状况进行调查,并运用灰色关联法对影响天然更新的8个因子进行定性和定量分析。【结果】人工侧柏林林分中,各树种更新幼苗在≤30cm和>30～≤50cm高度级的更新等级均为不良,在>50cm高度级的更新等级为中等;林分中阔叶树种的更新能力强于针叶树种,优势树种侧柏幼苗更新密度和频度分别为538株/hm2和13.8%;影响侧柏林更新的8个因子的关联度排序为:海拔>坡向>土壤厚度>坡位>林分密度>坡度>灌草盖度>枯落物厚度。【结论】北京十三陵林场人工侧柏林更新状况不佳,难以完成天然更新。在一定范围内,海拔越低,更新株数越多;在南和西南坡向上,光照条件较好,有利于林分的天然更新。

徐州市人工侧柏林的群落结构及物种多样性分析

以徐州周围山地人工侧柏林为研究对象,在全面勘察的基础上,建立了10块具有代表性的调查样地.通过对群落的生境条件、种类组成和结构等的调查,详细分析了徐州市现有侧柏林的群落结构和物种多样性.分析结果显示,徐州周围山地现有人工侧柏林群落结构简单,物种丰富度和多样性较低,生长更新缓慢.建议引种朴树、臭椿、黄连木、三角槭、梧桐、女贞等树种,以改造林相,促进地带性植被的恢复.

淮北相山人工侧柏林群落结构与物种多样性的初步研究

以淮北相山人工侧柏林为研究对象,选取15块具有代表性的调查样地,利用径级结构、重要值、物种多样性指数等3个指标,对其群落结构与物种多样性水平进行了初步研究。结果表明:(1)相山人工侧柏林中的侧柏胸径分布呈截尾正态分布,Ⅱ级和Ⅲ级个体占总株数的69.56%;(2)群落中侧柏的重要值远高于其他树种,占绝对优势;(3)群落物种丰富度低,群落结构比较简单。

北京人工侧柏林的化学元素含量特征

31年生人工侧柏(Platycladus orientalis)林内,侧柏各器官中以有机 C 含量最高,Ca 的浓度亦大,其次为 N、K、Mg。P 的浓度较低,Fe 的浓度相对较高。除 C 和 Al 外,大部分元素在侧柏叶中含量较多。各种灌木叶的元素浓度均高于茎,还明显地高于侧柏叶。侧柏乔木层元素积累量是以地上部分高于地下部分。51%的 C 被积累在树干内,其他元素在叶部最高。灌木层元素积累量除 N 以外,均以地下部分高于地上部分。人工林 C 的积累量为17000kg/ha,Ca 为400kg/ha,N 为104kg/ha,K 为87kg/ha,Mg 为30kg/ha,Al、P、Fe 为11—16kg/ha,Na 为2.5kg/ha,Mn、Cu、Zn 小于1kg/ha。乔木和灌木层化学元素存留量以 C 最高,在乔木层 Ca 的存留量次之,N、K 更次之。灌木层 N 的存留量高于 Ca 和 K。侧柏林的元素存留量 C 约2700kg/ha·a,Ca 为70kg/ha·a,N 和 K 为15—20kg/ha·a,P、Fe、Al、Mg 为2—5kg/ha·a.其他元素存留量不到1kg/ha·a。土壤中化学元素贮存量是 C>Ca>N>Fe>Mg>K>P>Na>Al、Mn>Cu>Zn。在相同土壤条件下,各种植物对土壤元素的富集系数不同,各种灌木的元素富集系数均高于侧柏。侧柏林元素积累量、存留量与土壤元素贮存量之间具极显著相关,它们的相关系数分别为 R=0.9723(P<0.001,n=11)和 R=0.9765(P<0.001,n=11)。侧柏林对元素的需要量是 C>Ca>N>K>Mg>Fe>P>Al>Na>Mn>Cu>Zn。

黄土高原千阳人工侧柏林有机碳的研究

采取分级调查的方法对黄土高原侧柏人工林碳汇进行研究,对比侧柏不同林龄生态系统及邻近荒地生态系统碳汇情况,分析造林对当地碳储量影响。研究结果表明:幼龄林有机碳比例较大的部分,均在树体的末端部位,其后,逐渐向树干、三级根、三级枝中转移。侧柏的叶、果等碳氮比低,凋落后易于分解,且有机碳含量比例较大,有利于补充土壤有机碳库。侧柏林下土壤0～30 cm含碳量较高,与其下土层相比差异显著。造林前期,因人工整地造成水土流失,有机碳有降低趋势,但随着人工林的生长郁闭,土壤中的有机碳逐步增加,对土壤总碳库补充增加明显,改善了土壤有机碳储量。且随着地上部分的增长,人工林生态系统总体含碳量较荒地大为提升。通过拟合,得到侧柏生态系统有机碳密度与林龄的拟合方程:,拟合结果说明:随着林龄的增长侧柏人工林碳吸收呈上升趋势。

人工侧柏幼林地侵蚀特性研究——以鹫峰为例

以鹫峰山区侧柏[Platycladus orientalis(L.)France]人工林为对象,采用槽式人工模拟降雨机,建立面积为9.45 m2(2.1 m×4.5 m)的坡面人工径流小区,运用人工模拟降雨方法进行产流产沙试验,分析不同降雨强度下侧柏林与荒坡对照区产流、产沙的规律。结果表明,不同降雨强度下,侧柏地开始、结束产流时间均大于荒坡;当降雨强度为0.42 mm/min时,1.0 m×1.0 m侧柏地开始、结束产流时间与荒坡差异明显,最大差值分别为67、58 s;3种降雨强度下,侧柏地的产流率、产沙率均小于荒坡;1.0 m×1.0 m侧柏人工林产流率、产沙率均小于1.5 m×1.5 m侧柏地,产流率差异较小,产沙初期产沙率差异明显,最大值为200 g/min。说明侧柏可作为坡面防止水土流失的可育树种。

不同类型侧柏人工林下优势草本生态位及种间关系研究

探究北京山区不同类型侧柏人工林下优势草本的生态位和种间关联性,为京津风沙源工程人工林营造与管理提供参考,本研究以侧柏(Platycladus orientalis)纯林(C1)、侧柏-油松(Pinus tabuliformis)混交林(C2)和侧柏-黄栌(Cotinus coggygria var.cinereus)混交林(C3)为研究对象,对不同类型林下优势草本生态位宽度、生态位重叠度、总体关联性和种间联结性进行研究。结果表明:生态位宽度排序与重要值排序无显著定性关系;茜草(Rubia cordifolia)是3种林分类型共有的优势草本,与其他草本的生态位重叠程度大于0.90;总体关联性检验表明,C2为显著正关联,C3为显著负关联,C1为不显著正关联;此外,C2林下优势草本种间正联结性强,而C3林下优势草本种间负联结强。黄花蒿(Artemisia annua)-唐松草(Thalictrum aquilegiifolium var.sibiricum)、茜草-萝藦(Cynanchum rostellatum)等种对联结性强、生态位重叠值大,在北京山区侧柏人工林下具有较强的生境适应性。

兰州北山人工侧柏林地土壤渗透性研究

侧柏(Platycladus orientalis)人工林是兰州南北两山的主要人工林类型,具有良好的水土保持和水源涵养功能。本文对北山不同灌溉方式、不同栽植年限人工侧柏林地和荒坡地土壤渗透特征进行了研究。结果表明:不同灌溉方式林地的土壤渗透性能存在显著差异,土壤入渗过程符合对数曲线;林地土壤渗透性能随着栽植年限延长呈增大趋势,其土壤入渗过程符合Horton方程,相关系数达到显著水平。与荒坡地相比,人工侧柏林地的入渗速率显著高于荒坡地。

北京地区侧柏人工林密度效应

密度是影响森林尤其是人工林生长的重要因素,林冠层是森林生态系统与其他系统进行能量和物质交换的重要场所,树木及树冠生长对林分密度的响应关系可以看作是生物对环境变化产生的适应性现象。林分密度效应是生态学和森林培育学的重要研究内容之一。以23块8种不同密度梯度的北京山区侧柏人工幼龄林林分为研究对象分析其树木生长及树冠生长对密度的响应关系,其中树冠指标使用了参照了美国林务局(USDA)的树冠调查指标。研究结果表明:(1)林分平均胸径、平均树高和平均冠幅生长均随密度增大而减小,林分密度大于3000株/hm2时各指标减小的趋势变缓,使用异速生长模型可以很好地拟合这种变化关系;(2)随密度增加,树冠水平方向和垂直方向生长均到显著地抑制作用,树冠外形表现出由饱满冠型向狭长冠型变化的适应性现象;(3)使用树冠二维、三维指标与密度进行相关性分析可知树冠长度、树冠率等指标与林分密度呈负相关关系,树冠圆满度及树冠生产效率与密度表现出极显著正相关关系;(4)采用枝解析的方法研究了树枝长度、材积的平均生长量、连年生长量与密度的关系,结果表明幼龄期各生长量差异不大;(5)在建立冠幅模型时考虑了自变量间的多重共线性问题,所建的胸径单自变量二次方模型能够很好地预测侧柏人工幼龄林冠幅生长过程,模型相关系数R2为0.961。

华北石质山地侧柏人工林C、N、P生态化学计量特征的季节变化

以北京九龙山自然保护区幼龄侧柏人工林为研究对象,对其不同生长季节叶、枝、根(0—10 cm、10—20 cm土层)的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征进行了分析,深入探讨了生长季节与器官以及两因素交互作用对以上特征的影响,研究有助于理解植物各性状之间的相互作用以及植物生长过程中资源的利用和分配状况。结果表明:1)不同器官间C含量为414.97—461.58 g/kg,枝最大,根(0—10 cm)最小;N含量为6.57—14.28 g/kg,叶最大,枝最小;P含量为0.39—1.28 g/kg,叶最大,根(10—20 cm)最小;C∶N为31.76—70.98,枝最大,叶最小;C∶P为369.93—1099.20,根(10—20 cm)最大,叶最小;N∶P为9.21—23.81,根(0—10 cm)最大,枝最小。整个生长季节中侧柏各器官C含量最稳定,变异系数均小于7%;P含量变异性最大,变异系数均超过15%,N含量变异性介于两者之间;各器官中C∶N和N∶P较C∶P更为稳定,C、N与P具有较好的耦合协同性,C∶P和N∶P的变化主要取决于P的变化。2)器官对C、N、P含量及其化学计量关系均存在显著影响,生长季节对N和P含量存在显著影响,两者交互作用只对P含量存在显著影响,器官对侧柏C、N、P含量及其化学计量变异的贡献大于生长季节。3)侧柏各器官间C、N、P含量及其化学计量比相关性多数未达到显著性水平,仅有叶与枝中的P及C∶P显著相关,说明侧柏器官分化过程中各器官对元素的吸收利用具有特异性。侧柏叶片N∶P<14,说明生长季节里幼龄侧柏人工林更多受到N限制。

抚育间伐对北京山区侧柏人工林林下植物多样性的短期影响

侧柏人工林是北京山区主要生态公益林,由于林分密度普遍偏大,树木长势弱,林下植被稀疏,生物多样性锐减,林分质量普遍较差,难以全面发挥生态功能.抚育间伐作为森林经营中一项基础性措施,对于提高侧柏人工林质量,恢复林下植物多样性,加速退化生态系统的重建具有重要意义.研究抚育后侧柏林下植物多样性的动态变化,为合理的抚育技术提供依据,2004年在北京山区分别选择低山阳坡薄土、阳坡厚土、半阳坡厚土3种立地类型的侧柏人工林进行弱度、中度、强度间伐(修枝、割灌试验),共设置样地41块.2005和2006年夏季对林下植物多样性变化情况进行了调查研究,结果表明:抚育后第1年和第2年的林下植物种类、数量、Simpson多样性指数(D)、Shannon--Wiener多样性指数(H′)和林下植物总生物量都随着抚育强度的增大而增加,林下植物垂直结构也随抚育强度增大而分布明显;强度抚育2年后,阳坡薄土、阳坡厚土和半阳坡厚土侧柏林下灌木分别增加4、5、5种,草本增加13、108、种,并促使侧柏林下植物向旱中生、中旱生转变;中度、强度抚育后各立地条件的侧柏林下植物生物量均可达到5 t/hm2以上.从短期影响效果看,中、强度抚育有利于植物多样性的提高.

北京山地不同密度侧柏人工林枯落物及土壤水文效应

以北京市八达岭石佛寺浅石山区5种密度(1 500,2 000,2 550,2 700,2 900株/hm2)侧柏人工纯林为对象,对其枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究。结果表明:枯落物总储量变化范围在22.94～34.35t/hm2之间,且随林分密度增加枯落物储量增加,最大持水量的变化范围为13.37～56.47t/hm2,有效拦蓄能力在26.97～52.02t/hm2之间,2 700株/hm2有效拦蓄能力最强,为52.02t/hm2;枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系(R>0.88),枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R>0.99);土壤容重均值变化范围为1.09～1.37g/cm3,总孔隙度的变化范围为38.66%～54.30%;土壤层有效持水能力以密度为1 500株/hm2的最强,为157.27t/hm2;土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系(R>0.94)。综合分析得出,密度为2 000株/hm2的侧柏林水源涵养能力最强。

林龄对侧柏人工林碳储量以及细根形态和生物量的影响

以徐州侧柏人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据分析了3种林龄下(40、48和55 a)生态系统碳储量的变化及其机制。结果表明:(1)乔木层碳储量在系统碳储量中所占比例随林龄增加呈上升趋势,土壤层碳储量比例呈下降趋势,灌草层和枯落物层碳储量随林龄增加无明显变化。整个系统的碳储量随着林龄增加而增加,其中55年生侧柏人工林生态系统碳储量为109.55 t/hm2,分别是40和48年生的1.22倍和1.09倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起。(2)细根生物量方面,细根中低级根(1～3级根)生物量在不同林龄林分中无显著差异,高级根(4、5级根)和总生物量随林龄的增大而明显减少。细根形态方面,与40 a的相比,在表层土壤中,48年生林5级根的直径显著降低,5级根的根长和1级根的比根长显著提高;55年生林4级根的直径和根长以及1级根的比根长显著提高。在亚表层土壤,48年生林3级根的直径和4级根的根长显著增加,1级和2级根的比根长显著降低;55年生林3～5级根的直径和5级根的根长显著提高,3级根的根长以及1级和5级根的比根长显著降低。(3)3级根的直径与土壤层碳储量显著负相关,5级根与生态系统总碳储量显著正相关。2级和3级根的比根长与土壤层碳储量显著正相关,而3级根的比根长与乔木层碳储量、枯落物层碳储量和生态系统总碳储量显著负相关。4级和5级根的生物量与枯落物层碳储量显著正相关,与土壤层碳储量极显著负相关;细根总生物量与乔木层碳储量和总碳储量极显著负相关,与灌木层和草本层碳储量显著负相关。因此,细根形态和生物量的变化可能是导致生态系统碳储量变化的因素之一。

不同密度侧柏人工林碳储量变化及其机理初探

以徐州侧柏Platycladus orientalis(Linn)Franco人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据探讨了1 679、2 250和3 074株.hm-2的3种密度对生态系统碳储量的影响及其机理。结果表明,①乔木层、土壤层和生态系统的碳储量均随林分密度的增加而明显减少,灌草层碳储量在低林分密度最大,而枯落物层碳储量在中林分密度最大。低林分密度生态系统的碳储量是94.11 t.hm-2,分别是中密度和高密度生态系统的碳储量1.19倍和1.28倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起的。②林分密度对细根生物量的影响不显著(P>0.05),而细根形态随林分密度的增加表现为低级根中1、2级根直径变粗,根长先变长后变短,比根长变短(P<0.05);而高级根中的5级根直径显著变细,根长和比根长变长(P>0.05)。③林分密度对细根生物量的影响与乔木层、土壤层和生态系统碳储量的变化规律具有较高的一致性,均为低密度下最大,高密度下最小。因此,细根生物量可能是导致系统碳储量变化的主要因素之一。

间伐对侧柏人工林碳储量以及细根生物量和形态的影响

以徐州侧柏人工林为研究对象,分析了未间伐(55年生)、1次间伐(1998年,强度11%)和2次间伐(2005年,强度43%)对其碳储量、细根生物量和形态的影响。结果表明:①侧柏人工林碳储量的变化规律为,2次间伐(76.36 t.hm-2)>1次间伐(73.30 t.hm-2)>未间伐(68.54 t.hm-2),其中乔木层碳储量1次间伐>2次间伐>未间伐,土壤层碳储量和枯落物层碳储量2次间伐>未间伐>1次间伐,灌木层和草本层碳储量与系统碳储量的变化一致。②与未间伐相比,1次间伐显著增加表层土壤中2级根的根长、显著减小亚表层1级根的根长、显著增加表层和亚表层土壤中2级根的比根长;2次间伐后表层和亚表层土壤中4、5级根的直径变粗、根长变长,表层土壤中2级根的比根长变短,亚表层土壤中2级根的比根长显著变长。③与未间伐相比,2次间伐显著增加了1级根和亚表层5级根生物量,而两种间伐显著减少了表层细根生物量,亚表层4级根生物量和细根总生物量。④生态系统各层次碳储量与1级根的直径、根长和生物量显著相关,土壤层碳储量与4级根的比根长显著正相关,而草本层碳储量与5级根的比根长显著负相关。

鲁中山地侧柏人工林土壤质量评价及林分密度的影响作用

为了解鲁中山地长期侧柏人工林土壤质量状况,研究不同林分密度对土壤质量的影响,为人工林的合理经营提供科学依据。以鲁中山地不同密度(1300~6400株/hm^2)侧柏人工林样地土壤为研究对象,通过野外调查和室内分析,采用因子分析法研究了长期侧柏林土壤的物理、化学、生物及综合质量,并探讨了林分密度对侧柏人工林土壤质量的影响。结果表明:供试侧柏林地土壤质量综合得分与土壤硬度、有机质含量、过氧化氢酶活性均呈显著正相关(p<0.05),与毛管孔隙度、水解氮含量、脲酶活性具有极显著的正相关关系(p<0.01)。相比之下,黑峪林场侧柏林土壤整体质量优于燕子山林场和原山林场,后两者相差不大。随林分密度增加,侧柏林土壤化学、生物和综合质量均表现出显著下降;林分密度增加会增加植物对养分的吸收,降低林内凋落物分解速率,不利于人工林系统内的养分再循环,从而导致林地土壤质量的下降。在林分密度较低(<2500株/hm^2)时,土壤质量平均得分分别是2500~3500株/hm^2,3500~4500株/hm^2和>4500株/hm^2密度组的2.11,2.02,2.27倍。鲁中山地侧柏林土壤质量受林分密度影响较大,在林分密度低于2500株/hm^2时具有较高的土壤化学、生物和综合质量。建议对鲁中山地侧柏人工林采取合理间伐措施,降低林分密度,提高林地土壤质量,以利于侧柏林可持续经营,从而更好地发挥生态效益。

鲁中山地不同密度侧柏人工林土壤质量特性

【目的】土壤质量是森林生态健康的重要组成部分。开展森林土壤质量研究,对于诊断林地土壤质量优劣具有重要意义,可为人工林的合理经营提供科学依据。【方法】以鲁中山地22块不同密度(1300~6400株·hm^-2)侧柏人工林样地土壤为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,取样测定17个土壤指标,研究林地土壤的理化性质、生物学特性;采用相关性分析,探讨林分密度对侧柏人工林土壤质量的影响。【结果】1)供试的侧柏林地有40.90%的土壤容重处于“适中”等级,多数处于“较低”水平,供试样地的土壤粘粒含量也普遍较低。由于总孔隙度、毛管孔隙度和毛管持水量较高,林地土壤的透气性和保水性较好。2)林地土壤电导率普遍很低,72.72%土壤的阳离子交换量(CEC)处于“很高”或“较高”等级。土壤碱解氮和有效磷含量较低,分别只有13.64%和36.36%的样地达到“适中”等级,而有效钾含量均处于较高水平。3)林分密度与总孔隙度、毛管持水量、CEC、碱解氮、有效钾、过氧化氢酶、脲酶之间的关系均为显著负相关(P<0.05);在林分密度较低(<2500株·hm^-2)时,土壤质量明显高于其它密度组。【结论】鲁中山地侧柏人工林土壤理化性质和生物学性质较为稳定,各指标在不同样地间的变异均为中、低强度。林地土壤质量受林分密度影响较大,密度较低时有利于林地土壤质量的提升。对密度过高的侧柏人工林应采取间伐抚育措施,控制在2500株·hm^-2左右,有利于提高林地土壤质量。

抚育间伐对侧柏人工林及林下植被生长的影响

抚育间伐是森林经营管理措施之一,是对森林生态系统的人为干扰。研究不同抚育方式、强度和频率对森林生态系统的干扰对重建、恢复森林生态系统固有功能及实现森林可持续经营管理有重要意义。以31块北京地区侧柏人工林样地对不同抚育强度后侧柏林生长、林下植被生长及林下植物多样性变化进行了研究。研究结果表明:侧柏林分经不同强度抚育后单木胸径、树高、冠幅和林分蓄积生长均增加,不同抚育强度下单木胸径、树高、冠幅生长量和林分蓄积生长量与立地条件有关,好的立地条件宜采取强度抚育,较差立地条件宜采取中弱度抚育;侧柏林分经弱度、中度抚育后林下植物种类增加,经强度抚育后减少;不同强度抚育后林下植物Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数随时间增大,后者对抚育强度更为敏感;林下灌草生物量随抚育强度增大而增加,并随时间增加;侧柏人工林生态系统种间竞争程度与立地条件有关,好的立地条件能够经受较强的人为干扰,差的立地条件受弱度干扰就会打破种间生长平衡。

北京地区侧柏人工林标准木生长过程研究

从北京地区的6个郊区县设置侧柏人工林样地17块,获取了34株标准木,进行树干解析,建立胸径和树高生长模型,对其生长过程进行分析研究。结果表明:所建立的北京侧柏人工林标准木的胸径和树高生长模型均具有较高的预估精度,其精度分别为98.992 1和93.073 4;胸径的最优生长模型为Gompertz模型,树高的最优生长模型为Richards模型,可用于北京地区侧柏人工林生长过程的预测。在树龄<48a时,胸径生长的增长速度较快,在48a<树龄<81a期间,胸径的生长维持在较高的水平;胸径连年生长量出现3次较明显的生长高峰,且每隔一定年限发生1次,可用于指导间伐抚育期。树高生长在24a以内都维持在一个较高的水平,连年生长量和平均生长量的最大值均出现在9～18a,第15年时,平均和连年生长量相等,在树龄大于24a后,平均和连年生长量一直处于下降水平,维持在0.04～0.16m。