择伐强度对杉阔混交人工林生长及林下植被物种多样性的影响

探讨择伐强度对杉阔混交人工林生长及林下植被物种多样性的影响,以期为促进林分生长和提高林下植被物种多样性提供科学依据。以闽北杉阔混交人工林为对象,2011年8月实施不同强度择伐,择伐强度(蓄积量强度)分别为中度择伐(medium intensity, MI)34.6%、强度择伐(high intensity, HI)48.6%和极强度择伐(extra-high intensity, EHI)67.6%,并设未采伐(non-cutting,NC)为对照;基于不同择伐强度后当年及3、5、10 a跟踪调查数据,分析择伐强度对林分生长和植物物种多样性的影响。结果表明,林分平均胸径年增长量由大到小为MI、HI、EHI、NC,MI比NC提高17.2%,各处理间无显著差异(P>0.05);林分平均树高年增长量略低于NC,各处理间无显著差异(P>0.05);林分单株胸高断面积年增长量由大到小为MI、EHI、HI、NC,MI比NC提高了84.8%,单株蓄积年增长量由大到小为MI、EHI、HI、NC,MI比NC提高了82.6%,MI、HI和EHI都显著高于NC(P<0.05);灌木层物种丰富度、多样性和均匀度由大到小均为EHI、HI、MI、NC,EHI显著高于NC(P<0.05),分别是NC的1.76倍、1.43倍和1.13倍;草本层物种丰富度和多样性由大到小均为EHI、HI、MI、NC,EHI显著高于NC(P<0.05),分别是NC的2.17倍和1.92倍,各处理间草本层物种均匀度无显著差异(P>0.05)。由此得出,短期内,择伐有效促进了杉阔混交人工林林分生长和提高了林下灌木层和草本层植被物种多样性,其中中度择伐最有利于促进林分生长,极强度择伐最有利于促进林下灌草物种多样性的提高。

杉阔混交人工林皆伐前后植物种类组成变化

通过对皆伐作业前后杉阔混交人工林林地植被变化的调查分析,结果表明:皆伐后一部分植物消失(衰退种)、一部分植物增加(侵入种),但优势植物基本保留下来(保留种),这主要是由于迹地清理方式采用带堆法的缘故.皆伐后灌木层种数减少,草本层种数增加,且皆伐对灌木层植物的干扰影响比草本层的大.因此,为了减小皆伐对林地生态环境(植被和水土流失)的负面影响,使皆伐后林地植被能尽快恢复,建议皆伐后迹地清理方式采用沿等高线分布的带堆法,避免采用火烧法.

南亚热带混交人工林树种丰富度与土壤微生物多样性和群落组成的关系

森林植被与土壤微生物作为森林生态系统的重要组成部分,它们之间的相互作用对维持森林生态系统功能和稳定性起着重要作用。以往多在天然草地和森林生态系统开展植物多样性与土壤微生物多样性关系的研究,但人工构建的多树种混交林生态系统中树种多样性对土壤微生物群落组成的影响及其机制尚不完全清楚。因此,以南亚热带人工块状造林后自然恢复形成的多树种混交森林生态系统为研究对象,利用高通量测序技术研究了随树种丰富度(1—10种)变化土壤细菌和真菌多样性的变化规律及主要影响因子。结果表明,随树种丰富度增加,土壤真菌α多样性显著提高,但土壤细菌α多样性差异不显著;不同树种丰富度梯度间土壤细菌和真菌的群落结构组成均差异显著;Pearson相关分析表明土壤细菌α多样性主要受土壤pH和土壤铵态氮影响,而土壤pH和有效磷是土壤真菌α多样性的主要影响因子。距离冗余分析(db-RDA)表明,对土壤细菌群落组成产生显著影响的环境因子分别为土壤pH、硝态氮和芳香碳组分,而土壤有机碳、硝态氮、细根生物量和氧烷基碳组分是影响土壤真菌群落组成的主要因子。本研究的结果说明了南亚热带人工林不同树种混交后形成多树种混交林生态系统的过程中,树种组成和多样性的变化通过改变土壤理化性状和根系生物量对土壤微生物群落组成有显著影响,为制定该区域人工林通过树种丰富度合理组配调控提升地下生物多样性及生态系统功能的经营策略提供了科学依据。

择伐强度对杉阔混交人工林空间结构的影响

利用混交度、角尺度及以大小比数为权重的空间优势度和树种优势度4个空间结构参数,对比分析不同强度(中度34.4%、强度47.1%和极强度69.5%)择伐下杉阔混交人工林林分空间结构变化,探讨择伐强度对杉阔混交人工林空间结构的影响.结果表明:从混交程度看,择伐强度越大,越易导致林木单种聚集.与伐前相比中度择伐后林分和主要树种的平均混交度都有所增加,强度和极强度择伐后林分平均混交度明显降低,杉木平均混交度增加而木荷则显著降低;不同择伐强度在一定程度上都改善了林木的空间分布格局,中度择伐后林分的单木聚集分布改善最为明显;从空间优势看,中度或强度择伐能够维持及提高林分和主要树种空间优势度,有利于发挥林分生长潜力.综合来看,中度择伐后林分空间结构趋于合理,建议采用中度择伐作为优化杉阔混交人工林林分空间结构的有效手段.

基于VBA的杉阔混交人工林林分择伐空间结构分析

基于VBA建立的林分空间结构分析系统,主要包括林分空间参数自动化计算及林分择伐优化两部分。利用Excel VBA对混交度、大小比数和角尺度3个空间结构参数的数学模型进行编码,实现林分空间结构自动分析计算,采用第4邻体距离判定法校正边缘效应,提高空间参数计算的准确性;在Excel VBA编辑器中通过编写宏语言设置择伐参数进行模拟采伐,对比分析林分择伐前后空间结构,在择伐强度满足要求的前提下,对林分空间结构进行多次调整优化。以杉阔混交人工林为例,林分空间结构分析系统在分析现实林分空间结构的基础上,合理确定采伐木,使调整后的杉阔混交人工林分空间结构趋向合理。结果表明:基于Excel VBA建立的林分择伐空间结构分析系统,其计算过程简化,结果可靠,能为林分近自然经营提供科学依据。

不同强度采伐5年后杉阔混交人工林土壤呼吸速率差异

【目的】比较不同采伐强度下闽北杉阔混交人工林土壤及其各组分的呼吸速率差异,揭示土壤总呼吸速率季节变化的主要影响因子,以期为区域森林采伐对土壤呼吸速率的影响研究提供科学依据。【方法】以闽北杉阔混交人工林为研究对象,2011年8月实施了不同蓄积量采伐强度(中度择伐34.6%、强度择伐48.6%、极强度择伐67.6%、皆伐)作业试验,并与未采伐对照;2016年7月—2017年7月运用Li-8100 A土壤碳通量自动测量系统,对土壤及其各组分的呼吸速率、土壤5 cm深处的温度和湿度开展了为期1年的定位观测。【结果】未采伐和各种强度择伐5年后,土壤总呼吸速率最大值都出现在7月份,最小值出现在1—3月份;皆伐5年后,土壤总呼吸速率最大值出现在6月份,最小值出现在11月份;各种强度采伐林地的矿质土壤呼吸速率与未采伐林地无显著差异( P >0.05);各种强度择伐林地的凋落物和根系呼吸速率都与未采伐林地无显著差异( P >0.05),而皆伐林地的凋落物和根系呼吸速率都显著低于未采伐林地( P <0.05),分别比未采伐林地(1.45和1.11 μmol ·m^-2 s^-1 )减少了0.93和0.53 μmol ·m^-2 s^-1;各种强度择伐林地的土壤总呼吸速率与未采伐林地无显著差异( P >0.05),而皆伐林地的土壤总呼吸速率显著低于未采伐林地( P <0.05),比未采伐林地(4.39 μmol ·m^-2 s^-1 )减少了1.64 μmol ·m^-2 s^-1;中度、强度和极强度择伐林地5 cm深处的土壤温度与未采伐林地没有显著差异( P >0.05),而皆伐使林地土壤温度显著升高( P <0.05),比未采伐林地(18.52 ℃)增加了4.7 ℃;中度、强度择伐林地的5 cm深处土壤湿度与未采伐没有显著差异( P >0.05),而极强度择伐和皆伐使林地土壤湿度显著降低( P <0.05),分别比未采伐林地(30.67%)减少了2.17%和3.98%;土壤总呼吸速率的土壤温度指数模型拟合效果最优,能解释未采伐和各种强度择伐林地土壤总呼吸变化的77.8%~83.3%以及皆伐林地土壤呼吸变化的35.5%;未采伐、中度、强度和极强度择伐林地土壤总呼吸的温度敏感性参数Q 10 为1.77~2.72,皆伐林地的 Q 10 为1.49。【结论】不同强度采伐5年后,各种强度择伐林地土壤及其各组分的呼吸速率与未采伐林地没有显著差异;皆伐使凋落物呼吸速率、根系呼吸速率和土壤总呼吸速率都显著降低;各种强度择伐没有改变土壤总呼吸速率的季节变化规律,但皆伐使土壤总呼吸速率最大和最小出现时间有所提前;研究区土壤温度是土壤总呼吸速率季节变化的主要影响因子。

采伐强度对杉阔混交人工林细根生物量及形态特征影响

[目的]比较杉阔混交人工林在不同采伐强度下细根生物量及形态特征的差异,探究林木细根生长与采伐强度的关系,以期为区域杉阔混交人工林科学经营提供基础数据和理论参考。[方法]以闽北杉阔混交人工林为研究对象,2011年8月实施4种不同采伐强度(按蓄积量计算分别为中度择伐34.6%、强度择伐48.6%、极强度择伐67.6%和皆伐100%)试验,并与未采伐对照;经自然恢复5 a后,采用根钻法分2层(0~10、10~20 cm)获取乔木树种活细根(≤2 mm),分析采伐强度对0~20 cm土层细根总生物量及形态特征的影响。[结果]中度和强度择伐细根总生物量分别为225.31、257.96 g·m^(−2),与未采伐(219.35 g·m^(−2))差异不显著(P>0.05),极强度择伐和皆伐分别比未采伐显著降低了47.0%和66.3%(P<0.05);各种强度的择伐下细根比根长和比表面积与未采伐无显著差异(P>0.05),皆伐比未采伐分别显著增大了41.5%和71.2%(P<0.05);细根根长密度和根表面积密度随采伐强度增大而变化的规律与细根总生物量的变化规律一致,极强度择伐比未采伐分别显著降低了51.9%和46.9%(P<0.05),皆伐比未采伐分别显著降低了54.9%和49.2%(P<0.05)。[结论]杉阔混交人工林不同采伐强度5 a后,中度和强度择伐仍能维持林木细根生物量和吸收水分与养分能力,而极强度择伐和皆伐都出现显著降低;从有效维持和促进林木细根生长的角度,建议类似林分适宜采伐强度不超过强度择伐。

木荷、枫香阔叶混交人工林生长量特性分析

随着社会经济的高速发展,人们的生活水平日益提高,随之而来的环境问题也日益严峻,大批的阔叶林被砍伐,生态环境面临着严重的危机。在此背景下,大力发展人工阔叶林已经成为了许多地区的共识,本文采用选样测量的调查方式对某地木荷、枫香阔叶混交人工林的生长量特性进行了分析,以期为相关从业人员提供数据参考。

杨树人工林种间混交对生长性状和食叶害虫抗性的影响

【目的】研究杨树人工林种间混交对自身生长性状和对食叶害虫抗性的影响,探索杨树人工林优质、高抗、高效的栽培方式,为丰富和提升人工林经济和生态价值提供理论依据。【方法】2016年在黑龙江选取3年生银中杨、小黑杨-14、小黑杨、迎春5号杨,以每种(品种)单独栽植及4种(品种)混合栽植进行造林,建立5个处理、4个重复区组共2880株、占地18150 m^(2)的样地。2016―2019年连续4年抽样调查不同处理的树高、胸径和冠幅等生长指标。2017―2019年随机抽取不同栽植方式中各树种(品种)40棵样树,剪取4个方向、长度40 cm的枝条,将受杨树食叶害虫危害的叶片归为4类,按1/4、1/2、3/4、1这4个参数计算受害率。【结果】2016―2019年各处理的树高和胸径生长率存在显著差异,树种(品种)间的差异大于栽植方式影响。其中银中杨在混交林中的胸径生长率比纯林显著增加(P<0.05),迎春5号杨在混交林中的胸径生长率比纯林显著减小(P<0.05)。2017至2019年各处理间冠幅的生长率存在显著差异,各树种(品种)纯林冠幅生长率要大于混交林中对应树种(品种)的冠幅生长率,但差异不显著。各处理间叶片受害率存在显著差异,各树种(品种)的抗虫性强弱依次为银中杨>小黑杨>小黑杨-14>迎春5号杨。混交林中叶片受害率介于4个纯林树种(品种)之间,连续3年银中杨纯林与混交林叶片受害率相对稳定;小黑杨-14与小黑杨在2017、2018年的混交林中差异显著(P<0.05)。【结论】杨树混交种间(品种)间差异显著大于栽植方式的影响,银中杨是4树种(品种)中的优势树种,迎春5号杨是相对弱势树种。混交林中杨树各树种(品种)间表现出加性效应,种间的生长竞争存在强者更强、弱者更弱现象。小黑杨-14与小黑杨在混交林中的抗虫表现有差异。混交林叶片受害率连续3年相对稳定,与优势树种银中杨纯林相似,其他3种(品种)杨树叶片受害率变化较大,迎春5号杨在混交林中叶片受害率最大。除银中杨外,混交林中各树种(品种)的叶片受害率低于纯林,表现出联合抗性的非加性效应。杨树人工林造林要加强树种或品种的多样化配置,最好是在优势树种(品种)间混种,这可以提升联合抗性,降低虫害的发生和危害率,提升林分质量和产量。

南亚热带不同林龄人工针阔混交林物种多样性研究

为系统评价南亚热带不同林龄人工针阔混交林生物多样性的状况，在广东省佛山市云勇林场选择立地条件相近的针阔混交林，对乔木层、灌木层和草本层的生物多样性进行了比较。针阔混交林分为3个林龄段，其中针阔混交林Ⅰ为10-11a生，针阔混交林Ⅱ为7-9a生，针阔混交林Ⅲ为3-5a生。生物多样性用物种丰富度指数（S）、Shannon-Wiener指数（H′）、Simpson优势度指数（D）和Pielou 均匀度指数（E）衡量。结果表明：随着林龄的增大，针阔混交林乔木层和灌木层植物种数先减小再增大，草本层则先增大再减小。针阔混交林乔木层重要值最大的科均为杉科，其重要值随林龄的增大呈现出先升高后降低的趋势，表明杉木在演替过程中不断衰退，逐渐被阔叶树种所取代。不同林龄针阔混交林乔木层主要以樟科、金缕梅科、山茶科、大戟科、芸香科和木兰科占优。在乔木层，重要值较高的造林树种包括米老排、阴香、山杜英、藜蒴、香樟、火力楠、楝叶吴茱萸，这些树种适宜于本地区杉木林改造；重要值较高的自然更新乔木物种为鸭脚木、山苍子、山麻黄和银柴。在灌木层，重要值较高的物种因林分而异，藜蒴、鸭脚木、山苍子、山黄麻等乔木树种的幼苗具有较高的重要值，表明部分造林树种能够实现自我更新，群落处于正向演替过程中。草本层以蔓生莠竹、弓果黍、蕨、乌毛蕨和假臭草等为主。随林龄的增加，乔木层S呈上升的趋势，而H′、D和E表现为先降低后升高；灌木层S表现为先降低后升高，而H′、D和E呈现出下降的趋势；草本层所有指数则表现为先升高后下降。多样性指数的变化也反映出林分改造促进了群落的演替。

采伐强度对杉阔混交人工林凋落物及土壤理化性质的影响

探讨不同采伐强度对杉阔混交人工林凋落物及土壤理化性质的影响,评价采伐后林地土壤质量恢复效果,选择适宜采伐强度,可为森林可持续经营提供科学依据.以闽北杉阔混交人工林为研究对象,实施不同强度采伐,采伐强度(蓄积量强度)分别为中度择伐34.6%、强度择伐48.6%、极强度择伐67.6%和皆伐,设未采伐对照;基于采伐后当年、3年后和5年后连续调查与试验数据,分析采伐强度对林地凋落物及土壤理化性质的影响.结果表明:中度择伐显著提高凋落物现存量和凋落物中5种元素(N、P、K、Ca和Mg)的全效养分总储量(P<0.05),强度和极强度择伐均无显著变化(P>0.05),皆伐显著降低(P<0.05);中度择伐林地土壤团聚体破坏率和土壤水分与孔隙状况各指标均无显著变化(P>0.05),显著提高土壤全K和速效K含量(P<0.05),其余土壤化学指标均无显著变化(P>0.05);强度和极强度以及皆伐显著提高土壤密度和团聚体破坏率(P<0.05),强度择伐显著降低土壤最大持水量、非毛管孔隙度和全N含量(P<0.05),极强度择伐显著降低土壤最大持水量、最小持水量、毛管持水量、总孔隙度、速效P含量(P<0.05),皆伐显著降低土壤水分与孔隙状况以及土壤化学性质各指标(P<0.05);林地土壤质量恢复效果评价结果为中度择伐>未采伐>强度择伐>极强度择伐>皆伐.综上,强度、极强度择伐和皆伐下,林地土壤质量降低,土壤地力恢复较慢;中度择伐林地土壤质量得到了恢复和改善,实际生产中宜采用中度择伐.

华山松和油松冠型结构对林窗式疏伐的响应

【目的】研究30a生华山松和油松混交人工林中,边界华山松和油松冠型结构对林窗式疏伐的响应。【方法】评估华山松和油松偏冠程度、偏冠精度、冠长对小林窗(80m^2)和中林窗(110m^2)的响应。【结果】中林窗边界华山松和油松偏冠率明显高于对照,偏冠方向与林窗中心连线方向显著相关。两个树种偏冠程度和精度没有显著差异。华山松和油松正对林窗中心一侧冠长明显高于对侧,冠长比均约为0.1。【结论】华山松和油松具有相似的冠可塑性,林窗形成后,通过冠水平和垂直扩展,增加光获取,加速自身生长。

粤港澳大湾区不同恢复模式植物群落结构与生态系统健康的动态变化

基于长期定位监测数据,量化揭示了红锥纯林(Castanopsis hystrix)、10种与30种乡土树种混交林等3种乡土人工林植物群落的生物量、物种多样性、生物热力学健康水平(eco-exergy)和土壤理化性状在种植后13年内的发展动态,并与尾叶桉(Eucalyptus urophylla)纯林,以及自然恢复系统(灌草坡)进行了比较。结果表明:(1)研究期间,5种恢复模式的植物群落生物量均呈现波动上升趋势,但在发展节率上有所差异。13龄时的尾叶桉纯林与两种乡土树种混交林生物量显著高于其各自1龄时的水平,且显著高于自然恢复灌草坡;相较于其他人工林,红锥纯林生物量增长缓慢,但快于灌草坡;(2)5种恢复模式植物群落的物种多样性(物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数)在6至13龄间均呈下降趋势,且30种乡土树种混交林下降趋势最为显著。13龄时,两种混交林Shannon-Wiener指数略高于两种纯林,显著高于灌草坡;10种乡土树种混交林的Pielou均匀度指数略高于红锥纯林与30种乡土树种混交林,显著高于尾叶桉纯林与灌草坡。(3)4种人工林的植物群落生物热力学健康水平皆在6至13龄间显著增加;13龄时两种乡土混交林群落生态[火用]显著高于两种纯林,两种纯林显著高于灌草坡,且该差异主要源自于乔木层生态[火用]的差异。(4)不同植被恢复模式中,10种乡土树种混交林土壤养分的累积效果最佳,13龄时其土壤总氮含量显著高于红锥纯林和自然恢复灌草坡,但与30种乡土树种混交林和尾叶桉纯林无显著差异。(5)冗余分析结果显示,研究期间植被与土壤间的相关关系逐步建立,土壤理化性状对地上植被结构变化的解释度由1龄时的73.3%逐步上升至13龄时的82.0%,但只有土壤有机碳含量在13龄时与地上植被结构的相关性达到显著水平。上述结果表明,乡土种人工林与外来种人工纯林群落结构、生物热力学健康水平、及植被与土壤间关系的发展规律相似,且相对而言,混交林优于纯林,纯林优于自然恢复灌草坡。植被恢复的起始物种丰富度并不是越高越好;发展到13龄时,10种乡土树种混交林在植被结构与土壤改良方面均优于30种乡土树种混交林。植被与土壤间相关关系的建立是一个长期的过程,不同植被恢复模式对土壤理化性状的差异性影响难以在短期内有所显现。