基于结构方程模型的杉木林林分结构多样性评价

综合评价杉木林林分结构多样性,可为提高林分结构多样性和精准制定森林经营措施提供理论依据。以湖南省平江县福寿林场的杉木林为研究对象,利用4株邻近木构建林分空间结构单元,选取表征林分树种组成多样性的全混交度、Simpson多样性指数与Shannon-Wiener指数,表征林木大小分化多样性的大小变异系数、大小分化度均值指数与交角竞争指数和表征林木空间分布多样性的角尺度、林层指数与空间密度指数等9个指标,构建林分结构多样性评价结构方程模型,并确定各指标权重,对林分结构多样性进行综合评价。结果表明:(1)林分结构多样性评价结构方程模型的卡方自由度比值χ2/df为1.409,介于1—3之间,比较适配指数(CFI)、常规拟合指数(NFI)、增值适配指数(TLI)和拟合优度指数(GFI)的值分别为0.985、0.953、0.978和0.931,均大于0.9,近似误差均方根(RMSEA)为0.048,小于0.05,各指数的拟合效果良好,模型的适配度较好,满足研究的需要;(2)3个内生潜在变量林分树种组成多样性、林木大小分化多样性和林木空间分布多样性的权重分别为0.3518、0.3201和0.3281,对外生潜在变量林分结构多样性的影响大致一样,Shannon-Wiener指数是影响林分树种组成多样性的关键因素,交角竞争指数是影响林木大小分化多样性的关键因素,林层指数是影响林木空间分布多样性的最重要因素;(3)研究区3个龄组杉木林林分结构多样性的综合得分分别为0.3364、0.4396和0.4588,评价等级处于Ⅱ、Ⅲ等级,林分结构多样性较低,未达到理想的状态。评价结果较客观地表征了研究区杉木林林分结构多样性的现状,表明利用结构方程模型来评价林分结构多样性是科学、可行的,可为林分结构多样性评价提供一个全新的思路。

间伐对杉木林枯落物和土壤水源涵养能力的动态变化分析

探讨不同间伐年限对杉木林枯落物层和土壤层持水能力的影响,为评估杉木林水源涵养功能对间伐的响应提供科学依据。以浙西南景宁县间伐1年、间伐3年、间伐8年和未间伐的杉木林为对象,采集枯落物与土壤样品,分析测定枯落物含水率、持水能力、土壤容重、非毛孔隙度并计算相关指标。结果表明:杉木林枯落物现存量在不同间伐年限间的差异并不显著(P>0.05);枯落物持水量、持水速率与浸水时间的关系分别符合对数函数和幂函数;间伐8年的杉木林枯落物层的最大持水率、最大拦蓄率和有效拦蓄率均显著高于未间伐林分(P<0.05);间伐3年、间伐8年的杉木林枯落物最大持水量和有效拦蓄量均显著高于未间伐林分;间伐8年杉木林地0~10 cm土层土壤容重显著降低(P<0.05),非毛管孔隙度显著增大,非毛管持水量显著增加了22.4%(P<0.05),而对10~30 cm土层土壤储水性能相关指标的影响不显著(P>0.05)。综上,杉木林枯落物层和土壤层的水源涵养功能随着间伐年限的延长而增强。

毛竹入侵杉木林对土壤真菌群落多样性的影响

为揭示凤阳山毛竹入侵杉木林后土壤真菌群落结构组成和多样性的变化,采用Illumina Miseq测序技术,分析杉木纯林、毛竹纯林及毛竹入侵后的杉木林真菌群落结构特征。结果表明:3种林型的土壤真菌类群为26门60纲113属415 OTU,子囊菌门和担子菌门是绝对优势的两个菌门。两者的丰度占真菌总量80.80%~83.92%,在3种林型间均不存在显著差异。识别出的1%以上的优势菌纲有8个,为古根菌纲、伞菌纲、粪壳菌纲、锤舌菌纲、银耳纲、球囊菌纲、散囊菌纲和酵母菌纲。古根菌纲和伞菌纲占真菌总量的50.82%~75.40%。古根菌纲在毛杉混交林的相对丰度显著高于毛竹纯林(P<0.05),与杉木纯林无显著差异。Archaeorhizomyces为优势菌属(20.07%~51.51%)且在毛杉混交林中最高、在毛竹纯林最低,毛杉混交林中全氮、碱解氮和速效钾含量均显著低于杉木纯林和毛竹纯林。土壤真菌优势菌属水平丰度与土壤环境因子的斯皮尔曼相关性分析表明,全磷与Meliniomyces、毛壳菌属、Hodophilus、瓶霉属、Heterocephalacria呈显著正相关(P<0.05),与Wickerhamomyces呈极显著正相关(P<0.01)。毛竹入侵杉木林后土壤理化性质变化显著,全磷、有效磷、pH、速效钾和碳磷比是影响土壤真菌群落结构的主要环境因子,研究结果可为控制毛竹扩张,维护生态稳定和多样性提供科学依据。

不同抚育间伐强度对杉木林生长的影响

在杉木林种植过程中,不同的抚育间伐强度对于杉木林生长具有较大的影响。为了解不同抚育间伐强度对杉木林生长的影响,主要通过开展有效的试验,设定不同的间伐强度来加强3次重复抚育管理。通过分析胸径、蓄积、树高和单株材积等因素对杉木林生长的影响,提升杉木的合理抚育间伐水平,促进林分生长,为后续的林木质量提升提供保障。

抚育间伐强度对杉木林生长的影响

为探究不同间伐强度对杉木林生长的影响,以广西桂北地区为研究地点,以杉木的树高、胸径、材积和生物量为研究对象,考察不同间伐强度下杉木林树高、胸径、材积和生物量的生长情况。结果表明:20%、30%、40%3个间伐强度均对杉木树高、胸径、材积和生物量的增长有显著影响,30%间伐强度下杉木树高、胸径、材积和生物量的增长最明显,树高、胸径和材积较抚育前分别提高了6.50%、11.84%、23.34%,根部、叶部、枝部和整株的生物量较抚育前分别提高了19.53%、17.82%、16.54%、27.69%。指出了杉木林间伐抚育过程中,选择30%的间伐强度有利于杉木林的生长。本研究为杉木林的科学间伐抚育提供了理论依据。

采伐剩余物处理方式对杉木林土壤温室气体通量的影响

森林作为CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O的重要源或汇,其经营管理方式直接或间接地影响土壤温室气体通量,以往研究主要集中在火烧管理对森林土壤CO_(2)排放的影响,且少有研究评估不同营林措施对3种温室气体的增温潜势的影响。为研究采伐剩余物不同处理方式对杉木幼林土壤温室气体通量的影响,本研究以福建三明格氏栲自然保护区内的杉木人工林为研究对象,在2018年7月—2019年7月采用静态箱-气相色谱法对保留(CT)、火烧(RB)、清除(R)3种采伐剩余物处理方式下土壤温室气体通量进行为期1年的监测。结果显示:1)CT处理下土壤CO_(2)、N_(2)O累积排放通量显著高于R、RB处理,而土壤CH_(4)累积吸收通量CT处理显著低于R、RB处理,3种温室气体在R、RB处理间通量差异不显著;2)土壤温度和体积含水量在不同处理间并不存在显著差异,然而,采用不同采伐剩余物处理方式会改变土壤温室气体与土壤温度、土壤体积含水量的相关关系;3)冗余分析结果显示土壤生物化学性质中对土壤温室气体解释度最高的指标为土壤微生物生物量碳,其与土壤CO_(2)、N_(2)O是正相关关系,与土壤CH_(4)是负相关关系。结果表明,清除与火烧采伐剩余物通过降低土壤微生物生物量含量进而减少土壤温室气体通量。

毛竹扩张对杉木林土壤微生物残体碳积累的影响

亚热带毛竹扩张对杉木林土壤微生物残体碳积累的影响及机制尚不清楚。以毛竹向杉木林扩张带(包括杉木林、杉木-毛竹混交林和毛竹林)的凋落物(O层)和不同发生层土壤(A层、B层和BC层)为研究对象,通过分析凋落物和土壤样品中的氨基糖含量来表征微生物残体碳累积效应,并进一步评价微生物在土壤有机碳(SOC)形成过程中的作用。结果表明:毛竹扩张使杉木林凋落物数量和碳含量显著降低,但是凋落物中真菌残体碳(MRC-f)、细菌残体碳(MRC-b)和微生物残体碳(MRC)含量均显著增加;毛竹扩张显著提高了杉木林SOC、MRC-f、MRC-b和MRC含量,而且在毛竹扩张初期(杉木林演替为杉木-毛竹混交林)MRC-f、MRC-b和MRC在SOC中的比例也显著增加,说明毛竹扩张增强杉木林土壤MRC累积效应的同时,也提高了微生物对有机碳的贡献。而毛竹扩张后期MRC-f、MRC-b和MRC占SOC比例并没有显著变化,意味着毛竹扩张后期MRC和植物源残体碳对SOC含量的提升均有贡献,且两者贡献的相对比例保持不变。土壤MRC含量随着剖面深度的加深逐渐下降,而MRC占SOC比值却随着土壤深度的增加而逐渐升高,说明深层土壤中微生物对有机碳贡献高于表层土壤。研究结果对于理解微生物在亚热带森林SOC形成过程中的作用,科学评估毛竹扩张对亚热带森林生态系统及气候变化的影响,并采取合理的营林措施提升亚热带森林土壤碳汇功能具有重要理论意义。

毛竹林和杉木林对亚热带典型植被土壤微生物的影响

人工林长期连续栽种会出现“连栽障碍”现象,会导致地力衰退和生产力下降等问题产生。与杉木、杨树和落叶松等人工林相比,毛竹林在长期连栽时并未产生“连栽障碍”问题。本文旨在分析人工林对亚热带典型植被土壤微生物影响。以浙江省天目山为研究区域,选取发育于同一母岩的毛竹林和杉木林土壤为研究对象,以阔木林土壤为研究对照开展土壤理化性质分析、土壤DNA测定、PCR扩增和Illumina高通量测序分析。研究发现,毛竹林土壤内细菌和真菌群落具有较高的多样性和丰富度,分布比较均匀。而杉木林土壤内细菌和真菌群落具有多样性较低、存在单一优势物种,分布不太均匀。毛竹林土壤内丰富的有效磷、速效钾和pH值是土壤微生物丰富的主要原因。而杉木林土壤内碱解氮和有机质影响了土壤的健康土,是形成有害土壤微生物的主要原因。

不同杉木林分凋落物对酸雨的缓冲作用

[目的]探究不同杉木林分凋落物对酸雨的缓冲作用。[方法]将4种林分(天然常绿阔叶林、老龄杉木林、杉木萌芽林和1993年二代杉木林)作为研究样地,分析4种林分凋落物对酸雨的缓冲作用,运用浸提法研究4种林分对模拟酸雨的缓冲能力。[结果]各林分pH在4.23~4.49,杉木萌芽林和老龄杉木林相对于其他林分显现出较高的pH,在模拟酸雨pH小于5.00时,不同林分凋落物对酸雨有明显的缓冲效果,无机离子总含量、电导率、Na^(+)、K^(+)浸提量最大的为天然常绿阔叶林。[结论]4种林分凋落物pH在4.23~4.49,不同林分凋落物对酸雨的缓冲能力与其自身的pH有关,酸度较低时,凋落物的pH越高,缓冲能力越强。

不同抚育间伐强度对杉木林生长的影响

森林抚育间伐强度对于杉木林生长结构的优化具有积极作用,合理的抚育间阀强度能够促进林分生长,提高杉木林种植经济效益,全面优化杉木林种植结构。在调整杉木林抚育间伐强度时,应该重视间伐强度对于气候特点改变的影响。森林小气候代表杉木林光照强度及温湿度变化情况等,只有温湿度气候稳定,方可稳定森林气候群[1-2]。

杉木林郁闭度对林下金佛山方竹生长的影响

金佛山方竹是云南省昭通市竹产业发展的主要竹种之一,近年来种植面积不断增加,且多为林下种植,但在不同林分中金佛山方竹的生长存在着较大差异。调查了5种郁闭度(0.5、0.6、0.7、0.8、0.9)的杉木林下种植的金佛山方竹生长情况,结果显示,随着杉木林郁闭度的增加,金佛山方竹发笋量、笋地径、每丛株数、竹高及胸径等指标均呈下降趋势,而且不同郁闭度对各生长指标的影响达到显著水平。基于调查结果,提出了林下种植金佛山方竹的适宜郁闭度:当在商品林下种植时,上层乔木的郁闭度以0.6为最佳,当在公益林下种植时,上层乔木林郁闭度宜控制在0.6~0.7。

杉木林的经营管理与可持续发展

杉木作为重要的森林资源,不仅在经济上具有潜力,还提供了生态系统服务,对维护地球生态平衡至关重要。该文对杉木林进行了一定论述,探讨了其特点、生长特性以及对生态系统的贡献等,在此基础上,论述了可持续发展的重要性,并结合杉木的特点,提出了有针对性的可持续发展经营管理策略,即提升杉木林的营林技术水平和构建杉木林的可持续经营管理机制,进而为实现杉木林经营管理的可持续发展提供可靠保障。

杉木林土壤碳氮磷储量及化学计量特征对氮添加的响应

以亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,设计对照(N0,0 kg·hm^(−2)·a^(−1))、低氮(N1,60 kg·hm^(−2)·a^(−1))、中氮(N2,120 kg·hm^(−2)·a^(−1))和高氮(N3,240 kg·hm^(−2)·a^(−1))4种模拟氮沉降处理,探究长期(10 a)氮添加处理后土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)质量比、储量及化学计量特征的变化.结果表明氮添加(N1、N2和N3)显著提高了TN质量比和储量,与N0相比TN质量比分别增加17.31%、21.59%和25.01%;TN储量分别增加22.16%、31.64%和39.47%.氮添加处理对TP质量比和储量影响无明显规律.氮添加处理下土壤w(C):w(N)(C:N)介于8.29~14.23,w(C):w(P)(C:P)介于54.12~95.17,w(N):w(P)(N:P)介于5.16~8.91,土壤碳、氮、磷储量与土壤化学计量特征有显著相关性,SOC储量与C:N和C:P显著正相关,与N:P显著负相关;TN储量与C:P显著负相关;TP储量与C:P和N:P显著负相关.研究结果表明长期氮添加后土壤表层碳氮磷储量受土壤化学计量特征调控.该研究可为氮沉降背景下杉木人工林的可持续经营管理提供一定的科学参考.

林龄和根际对杉木林土壤DOM和微生物生物量碳氮的影响

土壤养分有效性是影响杉木人工林可持续经营的重要调控因子,然而目前关于杉木人工林根际和非根际土壤可溶性有机质(DOM)数量与组成随林龄的动态变化规律尚不明确。本研究以6年、18年、42年杉木人工林为研究对象,研究林龄对杉木人工林根际与非根际土壤可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、碳水化合物、酚类化合物和微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)含量的影响。结果表明:在亚热带杉木人工林中,根际区域DOC、DON及碳水化合物含量均显著高于非根际区域。根际土壤DOC、DON和碳水化合物浓度随着林龄的增加而显著降低(P<0.05),但MBN随着林龄的增加而增加(P<0.05)。非根际土壤DOC、DON和MBC含量随林龄的增加而降低,土壤酚类化合物随林龄增加而提高(P<0.05)。线性回归结果表明,在根际和非根际区域,MBC含量与DOC、DON、碳水化合物含量具有显著正相关关系;在根际区域,MBN含量与DOC、DON、碳水化合物具有显著的负相关关系。综上所述,尽管根际区域DOM有效性均显著高于非根际区域,然而根际与非根际区域均表现出随着林龄增加DOC、DON和碳水化合物含量降低的现象。因此,今后的研究应更加关注杉木人工林的根际区域,且需对中龄林和成熟林实行施肥抚育措施,以提高人工林的养分有效性,维持人工林的可持续发展。

湖南会同连作杉木林凋落物量20年动态特征

在湖南会同杉木林生态系统国家野外科学观测研究站试验基地的第Ⅲ集水区,对连作杉木林的凋落物量进行连续20a的定位观测,研究凋落物的组成特征、季节和长期动态变化格局。结果表明:连作杉木林从第8年起开始收集到凋落物,第8～20年间,凋落物量总体呈上升趋势,年平均生物量为(1109.86±117.27)kg·hm-2。凋落物中针叶、小枝、落果和碎屑所占比例分别为63.75%,25.87%,5.11%和2.19%。会同杉木人工林有明显的季节性凋落节律,1月至6月份,凋落物量总体上呈现上升趋势,从6月份至12月份总体上呈下降趋势,凋落物量的峰值出现在6月份,11月份则全年最低。凋落物与林龄呈显著的二次曲线相关,模拟凋落物量与林龄的关系,得到二次曲线方程关系:y=-10.06x2+361.1x-1747,R2=0.920,p<0.001。凋落物中的小枝、针叶、落果与林龄呈显著二次曲线方程关系(p<0.05),而碎屑与林龄的相关性不显著。

杉木林凋落物产量、分解率与储量的关系

在福建三明采用 2种方法测定 2 7a生杉木林的杉木叶和小枝凋落物的分解率 .采用网袋法 (孔径 0 .5mm尼龙网袋 )测定的杉木叶和小枝凋落物残留率Olson指数模型的分解系数 (k值 )分别为 0 .76 92a-1和 0 .2 5 0 1a-1,相应的第 1年的分解率分别为 5 3.6 6 %和 2 2 .13% ;另一种测定k值的方法较为准确 ,是通过计算凋落物年产量与地面凋落物储量的比值得到 ,采用该方法计算的杉木叶和小枝凋落物的k值分别为 1.788a-1和 0 .86 2 2a-1,分别是网袋法测定值的 2 .32和 3.5 4倍 ,相应的第 1年的分解率分别为 83.2 7%和 5 7.78% ,分别是网袋法测定值的 1.5 5倍和 2 .6 1倍 .采用后一种方法测定的凋落物分解率可以解决尼龙网袋法测定分解速率结果偏低的问题 .图 2表 3参

不同林地清理方式对杉木林土壤肥力的影响

研究了杉木林采伐迹地及采伐后的炼山迹地的土壤物理性质、养分含量、微生物数量和酶活性.结果表明,采伐迹地的非毛管孔隙比杉木林地增加23%,自然含水量和毛管持水量则下降25%;炼山迹地土壤容重比杉木林地增加10%,非毛管孔隙、自然含水量和毛管持水量分别下降61%、48%和26%.采伐迹地有机质、全N、全P和全K含量分别比杉木林地下降14%、14%、35%和22%,炼山迹地分别下降37%、37%、47%和7%.采伐迹地碱解N和有效K含量分别比杉木林地增加24%和31%,有效P含量比杉木林地下降15%;炼山迹地的碱解N、有效P和有效K含量分别比杉木林地下降25%、43%和40%.采伐迹地的细菌、真菌和放线菌数量比杉木林地增加1.4、11.3和0.8倍;炼山迹地细菌数量比杉木林地减少24%,真菌和放线菌数量增加了5.0和0.5倍.采伐迹地脲酶、过氧化氢酶和纤维素分解酶活性分别为杉木林地1.9、1.6和2.1倍,而炼山迹地分别为后者的35.4%、90%和106%.湿润土壤有机质、全N和全P含量高,疏松多孔的土壤有利于碱解N、速效P、速效K积累和脲酶活性的增加.真菌数量随毛管孔隙的增加而减少.通气良好有利于提高土壤过氧化氢酶活性.

不同发育阶段杉木林土壤有机碳变化特征及影响因素

对江西大岗山地区不同发育阶段杉木林林地土壤有机碳变化特征进行了研究,并利用相关分析和逐步回归分析方法探讨了土壤因子对其的影响。结果表明,不同发育阶段土壤有机碳含量随土壤深度的增加而降低,各层次有机碳含量表现出明显的变异特征,变异程度为：40-60 cm土层〉20-40 cm土层〉0-20 cm土层,其中中龄林土壤变异最为显著;随杉木的生长发育,土壤有机碳含量从幼龄林到中龄林呈下降趋势,中龄林到过熟林则呈上升趋势;土壤有机碳含量与全N量、碱解N量、有效P含量等土壤因子密切相关;建立的从幼龄林到过熟林各阶段的土壤有机碳回归方程具有较高的回归精度,比较标准化回归系数法处理显示,土壤N状况是影响土壤有机碳变异的主导因子。

杉木林间伐强度试验20年生长效应的研究

1976年6月在江西省奉新县(磾)下林场开展间伐强度对杉木林生长效应的定位研究,供试林分10年生,1996年11月,历时20年.结果表明:强度、中度、弱度间伐林分平均树高及其定期生长量均比对照有所提高,增加约3%～8%,但定期生长量无显著差异,间伐不能有效促进树高生长.间伐林分平均胸径及其定期生长量比对照分别增加约7%～19%和6%～28%,均显著或极显著大于对照,间伐可有效促进胸径生长.间伐林分总断面积及其定期生长量比对照分别增加约4%～6%和1%～7%,但间伐强度之间无显著差异;间伐林分保留木断面积小于对照,间伐不能有效增加林分总断面积、保留木断面积及其生长量.间伐林分单株材积及其定期生长量于伐后5年和8年即有显著或极显著差异,间伐可以有效促进林分个体生长量.间伐林分单位面积材积总生长量比对照增加约2%～4%,保留木材积、活立木主伐材积及其定期生长量与对照比较增减值均在允许误差范围之内,差异不显著,间伐不能有效增加材积生长量及其总产量.按生长效果而言,杉木林实行占株数40%左右强度间伐为宜.

外加氮源及与林下植物叶混合对杉木林针叶分解和养分释放的影响

通过外加氮源或将杉木针叶与林下植物叶混合来改变杉木林凋落物中针叶的养分状况,与杉木林针叶凋落物分解进行比较,分析针叶养分状况及其对杉木林凋落物分解速率和养分释放的影响.结果表明:将杉木针叶与林下植物叶混合和外加氮源均对凋落物分解有不同程度的促进作用.经过153 d的分解后,未经处理的杉木针叶干质量损失率为20.49%,与林下植物叶混合的凋落物干质量损失率为43.67%,其促进作用最大;外加4 gNaNO3的促进作用次之,凋落物干质量损失率为42.07%;外加2 g NaNO3的凋落物干质量损失率为29.13%.对分解过程中各试验方案的凋落物干质量保留率进行方差分析,在开始的62 d内,与林下植被叶混合的杉木针叶凋落物分解速率和其他3种处理之间的差异显著,62 d后未经处理的杉木针叶与加2 g NaNO3的凋落物的分解速率没有显著差异,它们与加4 g NaNO3或林下植物叶的凋落物的分解速率差异显著.凋落物分解速率与凋落物初始C:N比值存在显著的线性关系.外加N源和与林下植物叶混合后,凋落物N的含量增加0.6～1.6倍,C:N比值下降0.4～0.6倍,凋落物底物质量提高,分解速率增大.分解过程中,C质量不断下降,损失24.7%～47.4%,杉木针叶中N出现富集作用,外加N源和与林下植物叶混合的凋落物N释放一定数量后保持稳定的状态.可见,外加适量N源和与林下植物叶混合能提高凋落物底物质量,促进凋落物分解和养分的释放,对维持杉木林的土壤肥力有着重要作用.