川西亚高山粗枝云杉人工林地上凋落物对土壤呼吸的贡献

采用Li-8100土壤碳通量分析仪对川西亚高山典型的粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸(凋落物去除和对照)及其环境因子进行为期1年的连续观测。结果表明:凋落物去除处理和对照土壤呼吸速率均具有显著的季节动态变化,并呈现一致的动态特征,变动范围分别为0.35—4.39μmol m-2s-1和0.40—5.15μmol m-2s-1。整个观测期间,凋落物去除对土壤温度、水分以及土壤呼吸速率产生的差异均不显著。与对照相比,凋落物去除分别使土壤呼吸速率和土壤水分平均下降了14.21%和4.95%。两种处理的土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关,与土壤水分呈显著线性相关。凋落物去除和对照的土壤温度敏感性(Q10)分别为3.84和4.09。凋落物对土壤呼吸速率的年均贡献率为14.93%,且存在明显季节动态。可见,地表凋落物是亚高山森林土壤呼吸的重要组成部分。

不同海拔粗枝云杉人工林群落结构和物种多样性研究

采用典型样地法,对九寨沟县不同海拔粗枝云杉人工林群落结构和物种多样性进行研究。结果表明:(1)粗枝云杉人工林乔木层物种组成较单一,林下以菊科、毛茛科、蔷薇科、唇形科、伞形科植物为主,物种丰富情况总体表现为草本层>灌木层>乔木层;四川忍冬和毛叶插田泡在灌木层中有较大更新潜力;草本层唐松草是很好的伴生草种,且海拔越高优势越明显。(2)随着海拔的升高,粗枝云杉的生长速度显著降低,低海拔(2500 m)粗枝云杉平均树高是高海拔(3300 m)的3倍左右。(3)低海拔下粗枝云杉林分郁闭度高达0.9,林下灌草植被盖度极低;高海拔下林分郁闭度较低,但林下灌草植被盖度、物种丰富度和多样性均较高。

川西亚高山不同林龄粗枝云杉人工林土壤微生物生物量及酶活性

林分结构随林龄增加发生变化,致使土壤微环境变化,进而对土壤微生物生物量和酶活性产生直接或间接影响。以川西亚高山米亚罗林区25、40、50、60年生粗枝云杉(Picea asperata)人工林表层(0-20 cm)土壤为研究对象,分析不同林龄表层土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和酶活性的变化以及驱动土壤酶活性变化的主要环境因子,为人工林生态系统恢复效果评价及经营管理提供科学依据。结果表明:随着林龄的增加,MBC和MBN先上升后下降,在40年生达到最大;β⁃葡萄糖苷酶(βG)、β⁃N⁃乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和多酚氧化酶(PHO)活性与微生物生物量碳氮变化趋势相似,其中βG、NAG活性在50年生人工林达到最大,PHO活性于40年生人工林达到最大;50年生人工林过氧化物酶(PEO)活性显著低于其他林龄人工林;纤维素水解酶(CBH)活性随林龄增加而显著增加。冗余分析显示,碱解氮(AN)、pH和可溶性有机碳(DOC)是影响土壤酶活性变化的主导因子,分别解释了土壤酶活性变异的65.4%、9.7%和7.6%。综上可知,林龄对粗枝云杉人工林表层土壤微生物生物量和酶活性变化产生了显著影响,60年粗枝云杉林地力呈现衰退态势。为此,可对近60年的粗枝云杉人工林增加碳氮元素(尤其是氮素)的输入,以提升土壤质量和酶活性。

抚育对粗枝云杉人工林生长和空间结构的影响

森林抚育是实现人工林科学、高效、可持续经营的基本要求。以甘肃省沙滩国家森林公园云杉(Picea asperata)人工林为研究对象,设置幼龄林和中龄林两个试验区,对5种抚育方式后的林分生长情况和空间结构特征进行6 a连续调查分析。结果表明,封禁(FJ)、卫生伐(WF)、机械疏伐[隔一伐一(JF1)、隔二伐一(JF2)]、生态疏伐(SF)后,幼龄林林分的平均胸径、单株材积和蓄积6 a生长量均较对照显著增加,平均胸径分别比对照高-0.3、0.2、2.1、4.5、2.3cm,单株材积6 a生长量分别是对照的1.2、1.1、4.0、7.8、10.2倍,蓄积6 a生长量分别是对照的1.5、1.4、1.8、8.1、10.4倍。中龄林阶段,FJ、WF、JF1、JF2、SF实施6 a后平均胸径分别比对照高0.2、0.3、2.8、2.6、1.6 cm;抚育明显地增加了林分的蓄积量生长量,除JF1为负增长-16.8 m3/hm2外,FJ、WF、JF2、SF分别是对照的2.1、2.6、11.7、18.2倍,且SF最有利于增加林分蓄积。抚育对林木隔离程度作用效果不显著,对林木大小分化程度影响较小,林分平均角尺度值显著减小,左侧频率之和大于右侧接近正态分布,林分空间格局调整为随机分布或均匀分布;抚育对中龄林林分大小比和角尺度的调节作用优于幼龄林。综合分析得出,云杉人工林高效抚育方式为:密度为4 500～4 800株/hm2幼龄林采用SF、JF2均可,经营密度宜为3 200～3 500株/hm2;密度为1 630～2 151株/hm2的中龄林只能采用SF以加快胸径、蓄积生长,留存密度以1 500株/hm2左右为宜。