不同年龄阶段秃杉人工林微量元素分布及其生物循环特征

为了研究不同年龄阶段秃杉人工林微量元素的生物循环特征,以广西南丹县秃杉人工林为研究对象,通过样地调查观测和室内样品分析,对不同年龄阶段(9、17、25和37年生)秃杉人工林的5种微量元素(Fe、Mn、Zn、Cu和B)分布及其生物循环特征进行了研究。结果表明:(1)5种微量元素在乔木层中平均质量分数为w(Mn)>w(Fe)>w(Zn)>w(B)>w(Cu);各微量元素在秃杉不同器官的质量分数存在差异且随林龄变化而变化。(2)9、17、25和37年生的秃杉人工林微量元素总贮存量分别为15.828、29.675、35.428和48.379 kg·hm^(-2),其中乔木层微量元素贮存量随林龄的增加而减少,分别占总贮存量的91.32%、88.00%、84.53%和83.59%;灌草层微量元素贮存量分别占总贮存量的2.41%、2.76%、3.94%、3.62%;凋落物层微量元素贮存量分别占总贮存量的6.27%、9.24%、11.52%、12.79%;各微量元素中Mn或Fe的贮存量最高,其次是Zn和B,Cu的贮存量最低。(3)乔木层中微量元素贮存量的分配随林龄的增加发生变化,树干(干材和干皮)和树根的比例随林龄增加而增大,树冠(树叶和树枝)所占比例则表现为相反的变化趋势。(4)林分微量元素年积累量分别为1.606、1.536、1.218和1.041 kg·hm^(-2)·a^(-1),随林龄的增加而减少。不同微量元素中Mn的年净积累量最高,其次是Fe、B和Zn,Cu的年净积累量最低。(5)微量元素年吸收量分别为2.800、3.344、4.527和4.630 kg·hm^(-2)·a^(-1),年归还量分别为1.164、2.651、3.309和3.589 kg·hm^(-2)·a^(-1),微量元素的利用系数分别为0.194、0.128、0.149和0.117 a,循环系数分别为0.416、0.793、0.731和0.775;周转期分别为12.417、9.851、9.203和11.014 a。因此,秃杉人工林生长9年生时微量元素的积累较快,但归还速率慢,周转期较长,会较多消耗林地微量元素的有效养分;9年生后微量元素积累速率逐渐减慢,归还速率加快,有利于促进生态系统微量元素生物循环,维持和提高林地生产力。

桂西北不同林龄秃杉人工林土壤理化性质

2018年3月份,在广西南丹县山口林场9、17、25、37年生秃杉(Taiwania flousiana)人工林中,分别选择邻近分布、立地条件基本一致地段,各设置3块20 m×20 m的样地;在每块标准地内按S形随机设置5个代表性采样点,按照土层深度(h)0<h≤20 cm、20 cm<h≤40 cm分层采集土壤样品,将相同样地同一土层样品混合,晾干并粉碎过筛后,测定土壤化学性质(土壤的pH、有机质质量分数、全氮质量分数、全磷质量分数、全钾质量分数、水解氮质量分数、有效磷质量分数、速效钾质量分数);用100 cm^(3)环刀采集原状土壤,测定土壤物理性质(土壤的含水量、密度、孔隙度、持水量);依据试验测定结果,采用单因素方差分析法分析不同林龄秃杉人工林各土层土壤理化学性质的差异及林龄对秃杉人工林土壤理化性质的影响。结果表明:①不同林龄,土壤密度为0.852~1.011 g·cm^(-3)、总孔隙度为53.69%~78.48%、最大持水量为53.11%~78.48%,同层土壤总孔隙度、最大持水量均随林龄增加而增加,土壤密度则呈现相反的变化趋势。②同层土壤有机质质量分数、全氮质量分数、全磷质量分数、水解氮质量分数,均随林龄增加逐渐升高,土壤速效磷质量分数、速效钾质量分数总体也随林龄增加呈增加趋势,土壤pH则随林龄增加逐渐下降。③相关性分析显示,秃杉人工林土壤密度,与总孔隙度、最大持水量、主要养分指标均呈现极显著负相关;有机质质量分数,与土壤氮素、磷素、钾素(除全钾)呈极显著或显著相关,与pH呈极显著负相关。④综合试验研究结果,秃杉人工林的生长过程,能够改善土壤结构和水分状况,提高土壤有机质质量分数、主要养分质量分数。

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。

秃杉人工林生态系统碳素积累的动态特征

Carbon accumulation and spatial distribution as well as their variations in three different age(8-year-old,14-year-old and 28-year-old) stands of Taiwania flousiana plantation ecosystem were investigated in Nandan Shankou Forestry Station of Guangxi,China. The results showed that carbon content in different organs of T.flousiana ranged form 418.4 g·kg-1 to 516.4 g·kg-1,which was in order as follows:bark>branch>stem>root>leaf. The vertical distribution of carbon content within the stand was in the following order:tree layer>shrub layer>herb layer.Carbon content in the soil obviously declined with increased soil depth from 0 to 80 cm. Total carbon storage in the ecosystems was 159.37,194.21 and 278.22 t·hm-2,respectively for 8-year-old,14-yea-old and 28-yea-old stands. The tree layer in the three-age stands respectively accounted for 18.30%、28.37% and 43.59%;the shrub and herb layers for 0.14%、1.17% and 1.44%;the litter layer for 0.33%、0.89% and 1.11%;the soil for 81.23%、69.58% and 54.78% of the total storage of carbon. Carbon storage in different organs was roughly in proportion to the biomass of corresponding organ. For example,stem occupied the greatest proportion of carbon storage in the trees,up to 46.37%,and increased with the stand age while branches,leaves,bark and roots occupied more than 37.32%. The annual net productivity of the 8-year-old,14-year-old and 28-year-old T.flousiana plantation was respectively 8.93,10.82 and 12.53 t·hm-2a-1,and annual net carbon storage was respectively 4.19,5.07 and 5.93 t·hm-2a-1.

桂西北秃杉人工林土壤肥力变化的研究

采用时空互换法,于广西南丹县山口林场选取不同林龄(9、14、20 a)的秃杉人工林作为研究对象,对其土壤物理性质、化学性质和生物化学性质(土壤酶活性)进行研究。结果表明:不同林分年龄土壤性质存在一定的差异,8、14、20 a秃杉人工林表层土壤(0 20 cm)土壤密度分别为0.978、0.914、0.890 g·cm-3,总孔隙度分别为63.10%、65.53%、66.40%,土壤最大持水量分别为64.55%、71.70%、74.58%。随着林龄的增长,土壤各化学和生物化学指标的变化不尽相同,但林分年龄到20年生时,多数土壤养分和酶活性指标都有所升高,土壤肥力状况得到提高。

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。

秃杉人工林生物量与生产力的变化规律

对广西南丹山口林场秃杉人工林的生物量和生产力及其随林分年龄(8、14和28年生)增长的变化趋势进行了研究。结果表明,林分平均木和各器官(除树叶和枯枝外)生物量随林分年龄增加而增加,平均木和林分以14～28年生的增加量最大。林木各器官比例与林分年龄相关,林分年龄增加,干材和干皮生物量组成比例随之增加,而树叶和活枝则呈下降趋势。8和14年生各器官所占百分比由大到小依次为:干>枝>叶或根>皮,28年生则为:干>根>枝>皮>叶。林分生物量随林分年龄的增大而逐渐积累,8、14和28年生的林分乔木层生物量分别为60.17、112.98和247.61t·hm-2,其中经济生物量(干材)分别为26.92、60.27和155.72t·hm-2,林分乔木层净生产力分别为7.52、8.07和8.84t·hm-2·a-1,林下植被生物量也有相似的变化趋势。

秃杉人工林速生阶段的碳库与碳吸存

对广西南丹山口林场速生阶段(11 a生)秃杉人工林的碳库与碳吸存进行了研究。结果表明,秃杉不同器官碳素含量为429.9～511.5 g/kg,各器官碳素含量排列顺序为树皮>树枝>树干>树根>树叶。草本层、灌木层和凋落物层平均碳素含量分别为452.9、407.7 g/kg和430.7 g/kg。土壤(0～80 cm)碳素含量为16.71 g/kg,随土层深度的增加各层次土壤碳素含量逐渐减少。秃杉人工林生态系统碳库为172.49 t/hm2,其中乔木层为39.06 t/hm2,占生态系统碳库的20.92%;灌草层为0.20 t/hm2,占0.12%;凋落物层为0.98 t/hm2,占0.57%;土壤层为135.22 t/hm2,占78.39%。秃杉各器官的碳库与其生物量成正比例关系,树干的生物量最大,其碳库也最大,占乔木层碳库的52.06%。速生阶段秃杉林年净生产力为8.62 t/(hm2.a),碳素年净固定量为4.06 t/(hm2.a)。

腾冲县秃杉人工林立地条件与林分生长关系分析

根据样地调查数据,采用方差分析法、显著性分析和多重比较分析法,分析不同坡向、坡位、坡度、土壤等立地因子下的秃杉人工林树高、胸径平均生长量状况。结果表明:不同坡向、坡位、土壤厚度对秃杉人工林林分生长均有显著影响;影响秃杉人工林林分生长的最主要立地因子为坡位、坡向和土壤厚度;秃杉最适生的立地条件为坡下部、阴坡、土壤深厚。

桂西北秃杉人工林土壤理化性质

为了了解禿杉人工林对林边土壤的影响,采用野外调查结合室内分析的方法,对广西西北部的南丹县、凤山县和天峨县的秃杉人工林土壤物理、化学性质进行了研究。结果表明：不同秃杉引种区具有相似的土壤理化性质,土壤（0-40 cm）密度为0.89-1.16 g/cm3,土壤总孔隙度为43.68%-53.65%,土壤最大持水量为46.36%-74.61%;土壤p H为4.30-4.88,土壤有机质含量为17.78-68.30 g/kg;土壤全氮和水解氮含量分别为0.82-3.37 g/kg和81.5-347.6 mg/kg;土壤全磷和速效磷含量为0.24-0.41 g/kg和0.40-2.87 mg/kg;土壤速效钾含量为28.3-136.2 mg/kg。表明桂西北秃杉引种栽培区林地土壤较疏松、通气、透水性能良好,土壤有机质及氮素养分含量高。随着林龄增加,林地土壤总孔隙度和最大持水量均呈增大趋势,土壤有机质、全氮和水解氮也有相同的变化规律,但土壤密度呈下降趋势。表明秃杉人工林能改善土壤结构和水分状况,提高土壤有机质和养分含量。

桂西北秃杉人工林不同年龄阶段的固碳功能

[目的]探究秃杉人工林生长过程中的固碳功能及其变化趋势,为合理评价其生态效益提供依据。[方法]以桂西北秃杉人工林为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究广西南丹县4个年龄阶段秃杉林(9、17、25、37年生)生态系统碳含量、碳储量、年净固碳量及其分配特征。[结果](1)秃杉不同器官碳含量为425.3~507.2 g·kg-1;灌木层碳含量为446.9~461.3 g·kg-1;草本层碳含量为387.0~412.5 g·kg-1;凋落物层碳含量为410.5~438.2 g·kg-1;土壤层(0~80 cm)碳含量为5.72~45.79 g·kg-1,且随土层加深而下降,同时随林龄增加而增大。(2)不同年龄阶段(9、17、25、37年生)秃杉林生态系统碳储量分别为180.39、223.24、254.65、314.59 t·hm-2,其中,乔木层依次占20.15%、33.72%、38.31%、46.70%,灌草层依次占0.37%、0.66%、0.88%、0.84%,凋落物层依次占0.51%、0.93%、1.17%、1.41%,土壤层依次占78.98%、64.69%、59.69%、51.06%。(3)9、17、25、37年生秃杉林年净固碳量分别为5.42、7.15、7.32、7.03 t·hm-2·a-1,其中,乔木层依次占85.24%、73.85%、70.41%、68.58%,年凋落物依次占14.76%、26.15%、31.42%、29.59%。[结论]桂西北秃杉人工林生态系统碳储量随生长过程增加的变化规律明显,碳汇潜力巨大,研究结果为桂西北地区碳汇林业的经营与发展提供了依据。

桂西北不同年龄阶段秃杉人工林的水源涵养功能

为探究秃杉人工林水源涵养功能及其变化趋势,以广西南丹县不同年龄阶段(9,17,25,37年生)秃杉人工林为研究对象,采用室内浸泡法和环刀法分别研究4种林分的林冠层、林下植被层、凋落物层和土壤层持水特性。结果表明:(1)秃杉人工林林冠层和林下植物层持水量分别为18.79~28.37,1.27~4.72 t/hm^(2),其中林下植物层持水量随林龄增加而显著增大(P<0.05);凋落物现存量为2.23~10.67 t/hm^(2),最大持水量为5.95~34.15 t/hm^(2),随林龄增加而显著增大(P<0.05)。(2)不同林龄秃杉林土壤非毛管孔隙度和总孔隙度分别为5.60%~15.68%和48.27%~66.85%,其中0—20,20—40 cm土层非毛管孔隙度和总孔隙度均显著大于40—80 cm土层(P<0.05),同时随林龄增加而增大;土壤层(0—80 cm)最大持水量和有效持水量分别为4 196.74~4 416.47,540.13~648.07 t/hm^(2),其中0—20,20—40 cm土层最大持水量和有效持水量随林龄增加而增大。(3)9,17,25,37年生秃杉人工林林分的总持水量依次为4 222.43,4 272.55,4 355.29,4 484.32 t/hm^(2),随林龄增加而增大。综上,秃杉人工林能够改善土壤结构和水分状况,增强林分水源涵养功能。

桂西北不同年龄阶段秃杉人工林的生物量积累及生产力变化

【目的】研究秃杉人工林生长过程中生物量和生产力的积累过程及其变化规律,为秃杉人工林尤其是大径级用材林经营管理提供科学依据。【方法】以广西南丹县秃杉人工林为研究对象,采用样地调查与生物量实测方法,研究了不同年龄阶段(9、17、25、37年生)秃杉人工林生物量、生产力及其分配特征。【结果】(1)乔木层生物量随林龄增加而增大,9、17、25、37年生的秃杉人工林生物量分别为76.77、157.06、200.82、304.88 t/hm^(2),其中经济生物量(干材)分别为35.84、90.10、126.16、212.71 t/hm^(2),树枝生物量分别为16.35、28.68、30.60、30.01 t/hm^(2),树根生物量分别为11.26、21.22、24.16、39.92 t/hm^(2),树叶生物量分别为9.95、10.32、11.72、9.88 t/hm^(2),干皮生物量分别为3.38、6.74、8.17、12.36 t/hm^(2)。(2)林下植被生物量依次为1.54、3.38、5.15、5.80 t/hm^(2),其中灌木层生物量分别占59.09%、69.53%、73.26%、73.45%,草本层占40.91%、30.47%、26.74%、26.55%。凋落物层生物量依次为2.23、4.73、7.04、10.67 t/hm^(2),随林龄增加而显著增大。(3)各年龄阶段秃杉人工林乔木层净生产力依次为8.53、9.24、8.03、8.24 t/(hm^(2)·a),其中干材净生产力组成比例(46.66%~69.78%)随林龄增加而增大,树叶和树枝的组成比例(3.28%~4.46%和9.83%~21.34%)则呈现相反的变化趋势。【结论】(1)秃杉人工林乔木层生物量随林龄增加而逐渐积累,其中干材所占比例随林龄增加而增大,树叶、树枝和干皮生物量所占比例随林龄增加而下降,树根生物量所占比例波动较小。(2)与杉木和马尾松人工林相比,秃杉人工林具有速生期长和衰退晚的优点,生物生产力较高。研究结果为桂西北人工林可持续经营和发展提供了依据。

广西南丹县秃杉人工林碳储量及其分布格局

采用标准样地法对广西南丹县20年生秃杉人工林碳储量及其空间分布格局进行研究。结果表明,秃杉各器官碳含量为436.4~501.2 g/kg,其由大到小依次为干皮、树枝、树根、干材、树叶。灌木层、草本层和凋落物层碳含量分别为449.8、392.5和424.7 g/kg。土壤(0~80 cm)平均碳含量为19.0 g/kg,各土层碳含量随土层深度增加而减少。20年生秃杉人工林生态系统碳储量为255.81 t/hm^(2),其中乔木层为99.43 t/hm^(2),占整个生态系统碳储量的38.87%;灌草层为2.14 t/hm^(2),占0.84%;凋落物层为2.52 t/hm^(2),占0.98%;林地土壤(0~80 cm)为151.72 t/hm^(2),占59.31%。秃杉人工林各器官碳储量与其生物量成正比关系,干材的生物量最大,其碳储量也最高,占植被层碳储量的59.48%,树枝、树叶、干皮和树根的碳储量共占36.05%。20年生秃杉人工林乔木层年净生产力为12.52 t/(hm^(2)·a),有机碳年净固定量为5.98 t/(hm^(2)·a),年净CO 2吸收量为21.93 t/(hm^(2)·a)。

不同坡位9年生秃杉人工林生物量分布规律研究

对福建省连城邱家山国有林场9年生秃杉人工林地上部分和地下部分生物量及其分配规律进行研究。结果表明,9年生秃杉人工林平均胸径、平均树高及总生物量均表现为下坡位>中坡位>上坡位;就各器官生物量而言,不同坡位平均木叶和干生物量表现为下坡位>中坡位>上坡位,枝生物量表现为中坡位>上坡位>下坡位,骨骼根、大根、中根生物量表现为下坡位>中坡位>上坡位,小根和细根生物量为上坡位>中坡位>下坡位。就各器官生物量分配率而言,不同坡位秃杉人工林各器官生物量分配率表现为干>叶>枝,上坡位和下坡位均表现为骨骼根>大根>中根>粗根>小根>细根;中坡位则表现为骨骼根>大根>粗根>中根>小根>细根。

秃杉人工林施肥效应试验初报

采用不同肥料种类和施肥剂量对秃杉人工林进行施肥对比试验。观测胸径、树高和蓄积生长量,分析不同肥料种类和施肥剂量对秃杉人工幼龄林高、粗和蓄积生长量的效应。试验结果表明,合理的施肥措施对秃杉人工林生长有明显促进作用,与对照相比,年高生长增加34%,粗生长增加26%,蓄积生长增加35%。

不同坡位的秃杉人工林生长效果分析及优良单株选择

对相同坡向不同坡位秃杉人工林的生长量、生物量以及各器官的生物量进行调查研究。21年的试验结果表明,下坡位(海拔415 m)秃杉人工林的平均胸径、平均树高和蓄积量对应中坡位(海拔480 m)分别增加了45. 47%,33. 52%及85. 85%,对应上坡位(海拔550 m)秃杉人工林分别增加了59. 52%,44. 27%及115. 99%。无论是鲜生物量还是干生物量,不同坡位秃杉平均木均表现为:下坡位(海拔415 m)>中坡位(海拔480 m)>上坡位(海拔550 m),相同坡向不同坡位各器官分配率均表现为树干>叶>枝。并筛选出2株秃杉优良单株,与5株优势木对比,胸径、树高及单株材积分别提高了12. 88%、10. 20%、36. 76%;9. 68%、6. 76%、27. 35%。

秃杉人工林营养元素含量、积累与分配特征的研究

对广西南丹山口林场秃杉人工林的N、P、K、Ca和Mg等5种营养元素含量、积累和分配及其随林分年龄的变化趋势进行了研究。结果表明,不同组分营养元素含量大小次序为树叶>干皮>树枝>树根>干材;林木各组分营养元素含量以N,Ca或K最高,其次是P,Mg最低。8、14和28年生林分营养元素积累总量分别为574.79、833.21和1 214.11kg.hm-2,其中乔木层营养元素积累量依次占92.87%、86.74%和85.88%,林下植被层依次占2.02%、2.99%和4.62%,地表现存凋落物层依次占5.11%、10.27%和9.50%;乔木层均以N或Ca积累量最多,Mg最少;秃杉人工林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14年生以树叶和树枝为主,逐渐转移到28年生以干材和树皮为主。3个林分年龄秃杉林每积累1 t干物质需要5种营养元素总量分别为8.97、6.40和4.21kg,其中对N或Ca的需求量最大,Mg最少。

秃杉林和连栽杉木林水源涵养功能的差异

为探究秃杉(Taiwania flousiana)林和杉木(Cunninghamia lanceolata)林水源涵养功能的差异,为秃杉林的经营管理提供依据,以23年生秃杉林和连栽杉木林为研究对象,对两种林分的林冠层、林下植被层、凋落物层和土壤层的持水性能进行比较分析。结果表明,秃杉林和杉木连栽林林冠层持水量分别为31.66和12.25 t/hm^(2);林下植被层持水量分别为3.84和4.13 t/hm^(2);凋落物层持水量分别为20.82和15.72 t/hm^(2);土壤层(0~80 cm)持水量分别为4320.80和4214.00 t/hm^(2)。秃杉林的总持水量为4377.12 t/hm^(2),比连栽杉木林(4246.11 t/hm^(2))高出3.09%。秃杉林表现出较强的水源涵养功能。