大兴安岭重度火烧迹地不同林龄落叶松人工林土壤团聚体养分特征

[目的]为探寻大兴安岭重度火烧迹地植被恢复后不同林龄落叶松人工林下土壤团聚体养分含量与分布的变化。[方法]以大兴安岭1987年发生特大森林火灾形成的重度火烧迹地上分别在1989年、2000年、2010年种植的落叶松人工林(11,21,32年)作为研究对象,通过测定土壤团聚体各粒级有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,开展土壤团聚体养分分布特征研究。[结果](1)在重度火烧迹地上不同林龄的落叶松人工林中,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾的含量均随着粒径的减小逐渐上升,<0.5 mm粒级含量最大。(2)随着落叶松人工林林龄的增长,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均逐渐上升。32年落叶松人工林土壤团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量相较于11年落叶松人工林分别显著增加77.35%~130.24%,77.61%~143.36%,105.84%~147.98%,94.58%~155.96%,206.98%~537.09%(p<0.05)。21年落叶松人工林土壤各粒级团聚体有机碳含量高于11年落叶松人工林,但二者无明显差异。(3)土壤各粒级团聚体有机碳与全氮和碱解氮极显著相关(p<0.01),土壤有机碳和碱解氮含量与<0.25 mm粒级含量相关性最强,全氮、全磷、速效磷和速效钾与>0.25 mm粒级含量极显著相关(p<0.01)。[结论]落叶松人工林土壤团聚体养分呈表聚现象。大兴安岭重度火烧迹地上种植的落叶松人工林,随着林龄的增大土壤团聚体养分含量增加,种植32年的落叶松人工林显著提升土壤团聚体的养分含量,研究结果可为大兴安岭重度火烧迹地人工植被恢复工作提供科学依据。

塞罕坝地区落叶松人工育苗造林及抚育技术

落叶松生长周期短、抗寒性能强、耐腐蚀性强、木质较好,用于人工用材林种植具有较好的生态及经济价值。结合塞罕坝地区气候特征及落叶松生长特性,从人工林育苗技术、造林技术及管护技术三个方面进行了技术分析及种植要点介绍,同时做好各个环节的管护工作,以便提升落叶松人工种植效率。

鄂西山区日本落叶松人工林全林整体模型研究与应用

为解决林分各测树因子及其生长模型之间的相容性问题,采用非线性度量误差联立方程组法建立鄂西山区日本落叶松人工林全林整体模型。研究结果表明,非线性度量误差联立方程组方法,能保证模型的相容性与无偏性;各林分因子的平均相对误差和相对均方误差均在6.5%以下,模型参数稳定性及预测精度均较高;建立的全林整体模型可用于不同初始条件的日本落叶松人工林林分生长收获预估、定量间伐作业设计以及林分密度控制图绘制。相关研究结果可为研究区日本落叶松人工林高效可持续经营提供科学参考。

不同坡向落叶松人工林林分生长模型差异的研究

本文利用红石林业局2016年森林资源调查小班数据库,对落叶松人工林不同坡向的林分生长模型进行了构建,并分析了模型参数差异。结果表明:不同坡向落叶松人工林公顷株数、公顷蓄积量、平均胸径和年龄等主要林分因子差异较小。落叶松人工林林分生长模型为理查德方程,不同坡向模型参数a差异显著,参数b和参数c差异不显著。阳坡、半阴半阳坡和阴坡模型参数a分别为207.7、207.6和181.5,参数b均为0.0513,参数c均为2.7616。

华北落叶松人工林土壤固氮酶活性特征与影响因素

为了解燕山北部山地华北落叶松人工林土壤固氮酶活性特征,以该地区华北落叶松为研究对象,采用乙炔还原法测定了森林表层土壤固氮酶活性,并测定其土壤养分含量。结果表明,中幼龄华北落叶松人工林土壤固氮酶活性值呈正偏态分布,范围是0.1~0.6 nmol/(g·h),不同林龄固氮酶活性均值排序为10年>30年>20年;土壤固氮酶活性整体上与全氮、全磷、有效铁和有效磷呈极显著负相关,与全铁呈极显著正相关(P<0.01);进一步分析发现,当酶活性较高时,其主要受到铁元素的促进作用,当酶活性较低时,其主要受到氮元素的抑制作用。本研究结果表明,林龄不是中幼龄华北落叶松人工林土壤固氮酶活性的主要影响因素,氮元素和铁元素的共同作用决定了固氮酶活性的变异。

不同结构落叶松人工林枯落物和土壤的持水特性

为了明确行带结构对落叶松人工林水源涵养功能的影响,以黑龙江省东部山地不同结构落叶松人工林(2行、4行、6行和均匀结构)为对象,对比研究其枯落物和土壤层的持水能力。结果表明:(1)不同结构落叶松人工林枯落物总蓄积量为26.85~32.15 t·hm^(-2),最大为6行结构。半分解层枯落物蓄积量为17.79~22.76 t·hm^(-2),为未分解层的1.6~2.5倍。(2)6行结构落叶松人工林枯落物层自然持水总量、最大持水总量、最大拦蓄总量、有效拦蓄总量均最大。(3)枯落物持水量和吸水速率分别与浸水时间呈对数函数(R2>0.9287)和幂函数(R^(2)>0.9921)关系。(4)在0~40 cm土层,土壤容重随土壤深度增加而增大(1.38~1.45 g·cm^(-3)),4行结构落叶松人工林土壤容重最小。4行结构落叶松人工林土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、最大持水量和有效持水量均最大。综合考虑,4行结构落叶松人工林土壤层持水能力最强,6行结构落叶松人工林枯落物层持水性能最优。

基于空间结构优化的长白落叶松人工林分间伐模型构建

【目的】构建一整套林分空间结构优化的评价方法,以此为基础建立林分间伐模型,以期为森林抚育经营提供科学的间伐方案。【方法】以长白落叶松人工林为研究对象,将林木调查因子树高、胸径、冠幅标准化计算后,加权到Delaunays三角网中并确定林分空间竞争单元,计算样地角尺度、大小比数、密集度、开敞度、竞争指数、混交度这6个林分空间结构参数并使用熵权法赋予各参数权重,结合乘除法思想对其进行多目标规划,进而计算出林分空间评价指数(SEE)与林分空间评价等级(SET)。以SEE为基础构建林分均分间伐模型(该模型可以选定林分中空间结构较差的林木并让其较为均匀地分布在林分中)并将其应用到实际样地中。在露水河林业局东升林场设立了20块面积为0.06 hm^(2)的落叶松人天混林分的正方形样地,利用样地数据分析间伐前后6个林分空间结构参数、SEE、SET、林冠投影图的变化以验证模型的合理性。【结果】将SEE应用到调查林分中发现,20块样地SEE均值为0.138~0.216,SET分布在1级和2级,其中85%的样地属于1级,15%的样地属于2级,根据SET的定义可以判定该林分质量较差,需要进行优化。以评级指数最低的z17号样地为例,对均分间伐模型进行应用后发现,各林分空间结构参数均往优的方向发展,且样地SET从1级提升到2级。【结论】以加权Delaunays三角网为基础,结合乘除法与熵权法思想所构建的林分均分间伐模型,改善了同类模型所存在的缺陷,可以显著优化林分空间结构,对于林分生长与收获预估模型构建具有重要的参考意义。

华北落叶松人工纯林虫害发生区植物群落组成结构与多样性研究

为了研究华北落叶松人工林虫害发生区群落特征变化规律,揭示人工纯林群落特征变化与虫害发生之间的关系,以华北落叶松人工纯林为研究对象,选择中龄林和成熟林的虫害发生区和不发生区4种林分类型,在河北省木兰围场国有林场桃山分场,应用群落调查和分析方法,调查分析了不同类型林分植物群落的组成结构与多样性变化规律。主要研究结果与结论如下:(1)在中龄林和成熟林虫害发生区,植物群落的平均科数分别为17.33和19.00,物种数分别为33.33和39.00;灌木的科数分别为0.67和1.67,物种数分别为0.67和2.33,香农维纳多样性指数和均匀度在中龄林发生区均为0;草本类群的科数分别为16.33和17.67,物种数分别为31.67和36.00,其中,多年生草本科数分别为13.00和12.67,物种数分别为25.67和26.33。(2)植物群落香农维纳多样性在中龄林发生区平均值2.42极显著小于中龄林不发生区平均值2.88。(3)灌木类群科数、物种数在虫害发生区显著或极显著小于虫害不发生区。(4)草本植物类群科数和草本植物高度在虫害发生区显著小于虫害不发生区,其中多年生草本植物类群科数、物种数和玛格列夫指数在虫害发生区显著或极显著小于虫害不发生区。总之,不同类型林分,植物群落组成结构与多样性变化规律差异显著。与不发生区相比,虫害发生区植物群落及各类群的物种组成复杂程度和多样性显著降低。

宁夏六盘山华北落叶松人工林植被碳密度时空特征及其环境响应

【目的】调查分析宁夏南部六盘山区华北落叶松人工林乔木层、灌木层和草本层碳密度大小及其时空变化规律,建立考虑立地环境和林分结构等主要因子影响的碳密度模型,为我国西北山区复杂地形条件下人工林碳密度估算和可持续经营提供理论基础和决策工具。【方法】采用样地清查与数学模型相结合的方法确定研究区华北落叶松人工林乔木层和林下灌草层碳密度;应用外包线法确定各植被层碳密度对各主要因子(林龄、林分密度、年均降水量、年均气温和坡向)的响应规律及其函数形式,通过连乘耦合构建反映多因子综合影响的植被碳密度模型,并基于实测数据进行模型率定和检验。【结果】1)六盘山区华北落叶松人工林植被碳密度平均为46.82 t·hm^(-2),其中乔木层占94.92%,灌木层和草本层分别占4.76%和0.32%。2)乔木层碳密度随林龄、林分密度、年均降水量增大先快速增加、超过阈值后缓慢增加并渐趋最大值,相应阈值为林龄30年、林分密度1500株·hm^(-2)、年均降水量525 mm;随年均气温增加先增后减,6℃时达到峰值;随坡向增大(正北为0°,随向两侧偏离正北方向的角度而增大)呈近线性降低。3)林下灌草层碳密度随乔木层碳密度增加近线性减少,随年均气温、年均降水量和坡向的变化规律与乔木层相同,相应阈值同样为年均气温6℃、年均降水量525 mm。4)多因子耦合模型可较好估算乔木层和林下灌草层碳密度变化,其R^(2)分别为0.8和0.7。5)根据模型模拟结果,华北落叶松人工林植被碳密度随海拔升高先增后降,垂直差异较大,最高分布范围在海拔2200~2400 m之间;受地形和气候影响表现出一定的水平差异,西高东低、南高北低;阴坡植被碳密度高于阳坡,其中乔木层相差约20%,灌草层相差可达1倍。【结论】宁夏六盘山华北落叶松人工林植被碳密度平均为46.82 t·hm^(-2),以乔木层为主,受立地环境(年均降水量、年均气温、坡向)和林分结构(林龄、林分密度)的多因子综合影响,林下灌草层碳密度受乔木层生物量影响,应用多因子耦合模型可较好解释并预测其时空变化;合理选择造林立地类型和林分密度有利于维持较好的华北落叶松林植被碳密度和层次组成。

落叶松人工林三维绿量测算

【目的】探究地基激光雷达获取单木因子的精度以及采用“体元模拟法”计算三维绿量的误差,探索基于TLS数据利用“体元模拟法”计算三维绿量可行性,构建三维绿量模型。【方法】以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场42块样地的落叶松人工林为对象,样地面积为0.06~0.12 hm^(2),样木3366株。选取其中4块落叶松样地(样木208株),采用TLS扫描LiDAR360软件处理可得到单木因子参数,采用“体元模拟法”和Matlab编程实现4块样地(208株)内单木三维绿量计算,与“冠形公式法”计算的三维绿量进行精度分析;以地基提取树冠因子与通过Matlab计算的三维绿量构建单木三维绿量模型;单木三维绿量模型结合42块样地中的每木检尺数据计算每木三维绿量,通过样地中的每木三维绿量累加可得到样地三维绿量值,根据样地面积大小转化为对应的林分三维绿量,结合42块样地林分因子数据构建林分三维绿量模型。【结果】TLS获取的树冠因子数据满足精度要求,其中,胸径的提取效果最好P=97.14%,树高P=90.96%,冠幅P=89.25%,冠长P=77.92%;“体元模拟法”在步长k=0.1 m时在Matlab中计算三维绿量值最稳定;三因子单木三维绿量模型拟合与检验效果最好(R2=0.846,RMSE=0.250,MAE=0.210,MAPE=0.099,P=97.314%);双因子林分三维绿量模型拟合与检验效果最好(R2=0.706,RMSE=0.138,MAE=0.120,MAPE=0.013,P=99.142%)。【结论】TLS获取的树冠因子数据精度较高,采用“体元模拟法”计算三维绿量计算值较精确;通过TLS数据构建单木三维绿量模型和林分三维绿量模型可为探索大尺度区域三维绿量的估算提供新思路。

基于3-PG_(mix)过程模型的落叶松人工林生长过程表编制

【目的】编制落叶松人工林生长过程表,为落叶松人工林经营管理提供科学依据。【方法】以我国东北华北七省(市、区)——北京市、河北省、山西省、辽宁省、吉林省、黑龙江省和内蒙古自治区落叶松人工林为研究对象,基于第5~8次全国森林资源连续清查552块固定样地数据和气象数据,运用3-PGmix过程模型编制落叶松人工林不同立地等级生长过程表。【结果】通过校验得到4种落叶松人工林3-PGmix过程模型参数,林分各变量模型预测值与实测值一致性较高(R2在0.71~0.96之间),兴安落叶松、长白落叶松、华北落叶松和日本落叶松林分蓄积量的平均误差分别为5.70%、0.95%、4.70%和−4.56%,均方根误差分别为14.88、12.00、16.74和13.11 m3·hm^(−2)。编制的林分生长过程表能够描述林分平均胸径、平均高、株数密度、公顷蓄积量、公顷生物量以及蓄积量和生物量的公顷年均生长量和连年生长量等随林龄增加的动态变化规律,4种落叶松人工林生长过程存在差异,其原因是适生条件、物候期、生长期等生物学特性不同所致,结果具有一定的统计可靠性和生物合理性。【结论】3-PGmix过程模型模拟结果可用于编制落叶松人工林生长过程表,为生长过程表的编制提供一种新的方法。

塞罕坝不同林龄华北落叶松人工林土壤动物群落特征

【目的】探讨林龄对华北落叶松人工林土壤动物群落的影响。【方法】于2017年7—8月,对生长在塞罕坝的14 a、20 a、36 a和42 a华北落叶松人工林,用手拣法和干漏斗法,调查研究各林分内土壤动物的群落组成、空间分布、多样性、功能群结构及其影响因素。【结果】获得大型土壤动物603头,隶属3门6纲12目;中小型土壤动物19312头,隶属3门6纲16目。林龄对土壤动物密度影响显著,36 a华北落叶松人工林的大型土壤动物群落密度显著高于其他林龄(P<0.05),中小型土壤动物密度随林龄增长显著增加(P<0.05)。在不同土层之间,大型土壤动物密度差异多数不显著;中小型土壤动物密度随着土壤剖面位置升高而增加,且凋落物层显著高于土壤层。各林龄之间的土壤动物种类组成为中等不相似至中等相似水平(0.49~0.61)。腐食性土壤动物群落的差异随林龄增加逐渐显著(P<0.05)。RDA分析表明,华北落叶松人工林土壤动物群落特征变化受林龄、乔木密度、平均树高、平均胸径和凋落物物理性质(生物量和厚度)的显著影响(P<0.05)。【结论】随着林木生长,林内凋落物量积累逐渐增多,为更多土壤动物提供了食物来源和栖息场所,但受限于林内植被多样性低,凋落物质量(C、N、P和含水量)无显著变化,不能有效吸引更多种类的土壤动物。在人工林生长过程中,由林分结构变化形成的微生境是影响土壤动物群落特征的重要驱动力。

甘肃省小陇山林区落叶松人工林有害生物调查及防治措施

甘肃省小陇山林区位于秦岭山脉西段,地处南北方过渡地带,是我国西北地区主要林区之一。落叶松是甘肃省小陇山林区主要造林树种之一,人工林分布广泛。调查甘肃省小陇山林区落叶松人工林有害生物发生情况,发现该地区落叶松人工林有害生物主要有日本落叶松球腔菌、落叶松葡萄座腔菌、落叶松叶蜂、落叶松球蚜、华北蝼蛄、小云斑鳃金龟和中华鼯鼠,这些有害生物在甘肃省小陇山林区各林场均有发生。针对这些有害生物,系统阐述物理防治、化学防治、生物防治及加强抚育管理等防治措施,以保持落叶松人工林的生态平衡。

孝文山林场华北落叶松人工林凋落物及土壤养分含量分析

在山西省关帝山国有林管理局孝文山林场以4种不同林分密度的华北落叶松人工林为研究对象,对其凋落物和土壤养分含量进行测定分析。结果表明,除林分密度为2250株/hm^(2)外,其他林分密度凋落物的全磷、全碳、全氮含量均随分解程度的增加而减少。不同林分密度下,土壤全磷、全碳、全氮、有机质含量随土层深度的变化规律不同。除全磷含量外,各林分密度的凋落物养分含量均高于土壤养分含量。土壤全碳含量和凋落物全磷含量,土壤全氮含量和凋落物全碳含量、全磷含量极显著相关;土壤和凋落物的全碳含量显著相关;凋落物和土壤其他养分含量间不存在显著相关性。

华北落叶松人工林土壤CH_(4)和N_(2)O通量变化及其对土壤温度响应

文章研究了大青山华北落叶松人工林土壤CH_(4)和N_(2)O通量变化特征。华北落叶松人工林5~9月土壤是大气CH_(4)汇(吸收)和大气N_(2)O源(排放)。CH_(4)通量范围为-132.11~-12.64μg·m^(-2)·h^(-1),平均值为-79.10μg·m^(-2)·h^(-1)。N_(2)O通量范围为1.59~22.83μg·m^(-2)·h^(-1),平均值为8.10μg·m^(-2)·h^(-1)。华北落叶松人工林5~9月土壤月均CH_(4)通量大小顺序为7月>5月>8月>9月>6月;土壤月均N_(2)O通量值大小顺序为8月>6月>5月>7月>9月。CH_(4)通量变化与土壤温度呈显著负相关(P<0.05);土壤CH_(4)通量Q_(10)范围为1.83~2.81。N_(2)O通量变化与土壤温度未表现出显著相关性,土壤N_(2)O通量Q_(10)范围为1.06~1.53。土壤CH_(4)通量对土壤温度的变化敏感性高于土壤N_(2)O通量。CH_(4)通量和N_(2)O通量的相关性未达显著水平。

黑土区不同林龄落叶松人工林土壤微生物群落功能多样性的对比研究

采用Biolog-ECO微平板检测法,以21、30、40和52年生落叶松人工林土壤为对象,研究了典型黑土区0～20cm土层范围内土壤微生物群落碳源代谢的多样性变化特征。结果表明:1)在培养168h时,落叶松人工林地上层(0～10cm)和下层(10～20cm)土壤的微生物碳源平均颜色变化率(AWCD)的变化范围分别为0.41～1.40和0.20～0.69,且均随林龄的增加而逐渐增大。2)落叶松人工林微生物群落功能多样性指数随林龄的增加呈逐渐升高的趋势,即52a>40a>30a>21a,且上层土壤的微生物功能多样性高于下层。上层和下层土壤的丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化范围分别为12～25和6～14、2.55～3.12和1.83～2.62、0.89～0.95和0.76～0.91、4.22～9.49和2.52～6.18。3)落叶松人工林土壤微生物群落对6类碳源的利用率均随林龄的增加而增大,且碳水类、多聚物类和胺类是导致上层土壤微生物代谢差异的敏感碳源,碳水类、羧酸类和胺类是导致下层土壤微生物代谢差异的敏感碳源。4)落叶松人工林土壤微生物多样性指标与土壤理化性质相关性极为密切。可以认为,随着林龄的增加,落叶松人工林微生物功能多样性逐渐提高,这为进一步揭示其林地土壤质量的演变提供了参考。

落叶松人工林土壤肥力与微生物含量的研究

通过对土壤微生物和养分含量的测定,探讨了华北落叶松人工林的地力衰退问题。营造落叶松纯林易导致地力衰退,并且随林龄增加,土壤微生物活性和养分状况进一步恶化,地力衰退趋势加剧;但通过间伐抚育或营造针阔混交林则土壤微生物活性能明显提高,养分含量增加,地力恢复。此外,为防止地力衰退,提出了相应的防治对策。

不同林龄落叶松人工林土壤微生物生物量碳氮的季节变化

为从土壤微生物生物量角度分析不同林龄落叶松人工林的土壤肥力状况,对辽宁东部山区两种林龄(9年生,幼龄林;43年生,成熟林)落叶松人工林不同土层(腐殖质层和矿化层)微生物生物量碳、氮季节变化进行了监测,并分析了微生物生物量碳氮的季节变化与土壤养分及水分的关系。结果表明:两种林龄落叶松腐殖质层微生物生物量碳、氮含量均高于矿化层;在腐殖质层,幼龄林微生物生物量碳、氮含量高于成熟林。方差分析表明,在春、秋季节,同一土层两林龄土壤微生物生物量碳、氮含量之间差异达到显著水平(P<0.01)。在观测的3个季节内,幼龄林腐殖质层的微生物生物量碳基本无变化,而成熟林的微生物生物量碳在秋季达到最高;两种林龄落叶松微生物生物量氮均在夏季达到最高。在矿化层,两种林龄落叶松微生物生物量碳、氮均在秋季达到最大。相关分析发现,微生物生物量碳、氮之间以及土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、全氮呈显著正相关,而与土壤水分无相关性;另外,落叶松人工林内的灌木种类和数量以及季节性温度变化对土壤微生物生物量碳氮也有影响。上述结果表明,研究区域土壤微生物生物量碳、氮的季节波动与土壤养分状况密切相关,幼龄林土壤养分状况优于成熟林。

间伐强度对塞罕坝华北落叶松人工林生长进程和生物量的影响

根据塞罕坝机械林场总场阴河林场生产经营现有的间伐强度(24.0%、25.9%、38.6%),设置标准地9块并制作解析木9株,对不同间伐强度条件下的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr.)人工林生长状况、生物量及生产力进行了调查研究。结果表明:随着间伐强度的增加,胸径、树高、材积生长量均有明显增加;相同龄组不同间伐强度条件下,林木树干、树皮、树枝、树叶、树根生物量及总生物量有随间伐强度增大而增加的趋势。间伐强度为38.6%的林分树干的含碳量为48.20 t.hm-2,比间伐强度24.0%、25.9%的林分分别大2.81、1.08 t.hm-2,林木碳储量的积累主要在树干部分,大约占总碳储量的50%左右。从生产实际来说间伐强度为38.6%条件下林分平均生产力比24.0%、25.9%间伐林分分别高出4%、5%。针对林场生产经营现有的3种间伐措施来讲,最适间伐强度为38.6%。

华北落叶松人工林的生物量估算参数

分析华北落叶松人工林4个典型区域(关帝山、五台山中山区、五台山盆地区和塞罕坝)的生物量估算参数(生物量转扩因子、生物量扩展因子和根茎比)及其区域分异。结果表明:关帝山林区和五台山林区(中山区和盆地区)的生物量转扩因子平均值间无显著差异(P>0.05)且都大于塞罕坝林区(P<0.05);关帝山林区、五台山盆地区和塞罕坝林区的生物量扩展因子平均值间无显著差异(P>0.05)且都小于五台山中山区(P<0.05);生物量转扩因子和生物量扩展因子随林龄、平均胸径和蓄积量的增加而减小并趋于稳定;4个区域的根茎比平均值间无显著差异(P>0.05);根茎比随林龄和平均胸径的增加而增加(P<0.01),但与林分密度和蓄积量无显著相关性(P>0.05)。由于不同区域的生物量转扩因子和生物量扩展因子平均值间存在显著差异,故而建议按区域选择它们的值,并尽可能利用它们与林分测量指标的函数关系来确定。