南方红壤丘陵区水土保持林对枯落物和土壤养分的影响

探究不同水土保持林土壤有机碳及土壤养分变化,为水土保持林的营造提供科学依据。以湖南省金洞林场15年生杉木-闽楠混交林、闽楠纯林、杉木纯林为研究对象,测定不同季节土壤有机碳、土壤及凋落物养分含量,分析不同林分组成和季节对土壤有机碳的影响。结果表明,林分组成和季节对土壤有机碳含量存在显著影响,土壤有机碳主要受全N、全P、可溶性有机碳、可溶性有机N的影响。不同林分下,土壤养分和凋落物养分存在显著差异,杉木-闽楠混交林土壤和凋落物养分显著高于杉木纯林、闽楠纯林,其土壤有机碳、全N、全P比杉木纯林高35.07%~52.63%,凋落物矿质元素含量比闽楠纯林高25.35%~45.16%。季节因子对土壤养分的影响高于凋落物养分,季节因子对凋落物矿质元素无显著影响。林分组成对土壤有机碳的影响主要通过改变土壤理化性质,特别是N素含量来影响土壤有机碳;季节因子对土壤有机碳的影响通过改变水热条件及凋落物分解速率,从而影响土壤有机碳的输入、输出。研究结果对南方红壤地区水土保持林的营造具有一定的参考意义。

不同混交模式对杉木精油化学成分的影响

以湖南省永州市金洞林场15年林龄杉木-毛竹混交林、杉木-闽楠混交林和杉木纯林为研究对象,采用气相色谱–质谱联用(GC-MS)测定杉木不同器官(叶、枝、干、根)精油成分,用硫酸-高氯酸消化法检测杉木各器官矿质元素含量,分析不同混交栽植模式对杉木不同器官中精油成分和含量的影响,并将精油中主要挥发物成分与矿质元素进行相关性分析,探讨不同栽植模式下精油成分与矿质元素的关系。结果表明:杉木各器官共检测出50种物质,主要包括萜烯类32种、醇类12种、萘类2种、萜烯酯类3种、其他类1种。相比于杉木纯林,杉木-毛竹、杉木-闽楠模式中杉木干精油分别增加了156%、76%,根精油分别增加了77%、99%,杉木-毛竹模式效果更佳;精油主成分的相对质量与Al、Ca、K、Mg、Mn、P元素含量密切相关;混交模式会导致杉木不同器官间(+)-雪松醇、β-石竹烯、(-)-(7S)-germacrene D、α-芹子烯、(+)-β-芹子烯等主要物质的相对含量产生显著变化。因此,可通过改变杉木的混交模式提高精油提取率,定向提高精油中特定物质成分或降低有害物质的相对含量,满足对杉木精油产品的不同需求。

杉木人工林套种不同树种对林分生长和植物多样性的影响

研究杉木林间伐后,于林下套种香梓楠、华盖木、红豆杉、缅茄4种树种,对比未套种杉木纯林,分析套种后林分的生长状况和植物多样性,为杉木人工林近自然改造与可持续经营提供参考依据。结果表明:香梓楠、华盖木、红豆杉与杉木形成异龄复层混交林,香梓楠胸径、树高生长量及保存率最高,分别达到10.5 cm、9.8 m、82.22%,显著高于其他树种;缅茄胸径、树高生长量及保存率最低,分别为2.4 cm、1.7 m、15.66%。套种缅茄、香梓楠、华盖木对杉木胸径有促进作用,套种缅茄后杉木树高显著提高。5种杉木林分林下植被中共出现33科52属60种植物,草本层出现植物15科25属27种,以禾本科和菊科植物为主;灌木层出现植物18科27属33种,以大戟科、茜草科和桑科植物为主;4种杉木混交林林下出现植物比杉木纯林增加24种。杉木×香梓楠、杉木×华盖木林下植物多样性比杉木×缅茄和杉木纯林显著提高。综合杉木间伐后套种不同树种表现,套种香梓楠对林分生长和植物多样性更具优势,可作为今后杉木近自然改造的参考模式。

杉木人工林阔叶化改造对林分碳密度的影响

杉木Cunninghamia lanceolata人工林连栽导致生产力下降,将杉木二代林改造为杉阔混交林对提高林分生产力和碳汇能力具有重要意义。本文在杉木二代林内分别引入光皮桦Betula luminifera、木荷Schima superba和厚朴Magnolia officinalis,构建杉阔混交林,分析了各林分乔木层、林下植被层、凋落物层和土壤层有机碳密度变化。结果表明:杉木+木荷、杉木+厚朴混交林乔木层碳密度与杉木纯林接近,但杉木+光皮桦比杉木纯林乔木层碳密度减少了25.8%。3种杉阔混交林与杉木纯林之间林下植被碳密度没有差异,但凋落物碳密度均低于杉木纯林。杉木+光皮桦、杉木+木荷和杉木+厚朴混交林0~50 cm土层土壤有机碳密度分别比杉木纯林增加了5.9%、8.6%和21.7%。相对于杉木纯林,杉木+木荷和杉木+厚朴混交林林分总碳密度分别增加了5.7%和15.3%,而杉木+光皮桦林林分总碳密度则减少了6.1%。因此,树种组成显著影响杉阔混交林林分碳密度及其分配特征,选择适宜的树种进行杉木二代林阔叶化改造是提高林分固碳潜力的关键。

杉木混交林林下植被多样性研究

以湖南省东台山国家森林公园的杉木纯林、杉木香樟混交林、杉木木荷混交林3种不同类型的杉木林以及阔叶混交林为研究对象,研究了杉木混交林的林下植被多样性。结果显示:4种模式中阔叶混交林的灌木层植物多样性最高,针阔混交林的灌木层多样性高于杉木纯林,总体而言2种针阔混交林中杉木香樟混交林林下灌木多样性丰富度、多样性和均匀度均高于杉木木荷混交林;4种林分的人工林草本层多样性呈现出杉木纯林高于混交林的趋势,杉木纯林最高,阔叶混交林最低,2种杉阔混交林中杉木香樟混交林高于杉木木荷混交林,人工林植物多样性总体趋势为灌木层>草本层。综合反映了杉木与香樟混交经营可促进杉木林林下植被的生长发育。

2年生杉木扦插无性系与米槠木荷混交林生长对比分析

为跟踪观测杉木扦插无性系与米槠、木荷2年生混交林长状况,于2023年11月开展了杉木扦插无性系纯林、杉木扦插无性系与米槠混交林和杉木扦插无性系与木荷混交林生长量测定,结果表明:杉木扦插无性系×木荷混交林2年生杉木扦插无性系树高、地径生长量和树高、地径同比苗期增长量均表现最优,树高、地径生长量相对3种混交林处理2年生杉木扦插无性系树高、地径总平均值分别高5.1%和粗6.0%;3个混交林处理2年生杉木扦插无性系树高、地径在各区间的分布频率差异均不显著(P>0.05)。

不同坡位对闽楠杉木混交林中闽楠生长的影响研究

通过研究闽楠和杉木混交林分中的不同坡位闽楠保存株数、胸径、树高和冠幅等植物生长发育状况,研究结果显示:坡位对混交林的闽楠保存率和冠幅生长发育影响不大;对闽楠胸径、树高、单株材积、单位亩蓄积的生长发育影响明显。下坡闽楠平均胸径比中坡增长了14.29%、比上坡增长了33.33%,中坡比上坡增长了16.67%;下坡平均树高与中坡相比较高13.95%、与上坡相比较高25.64%,中坡与上坡相比较高10.26%;平均单株材积下坡与中坡相比较高50.98%、与上坡相比较高120%,中坡与上坡相比较高45.71%;平均单位亩蓄积下坡与中坡相比较高46.06%、与上坡相比较高117%,中坡与上坡相比较高48.90%。从培育用材林的目标考虑,以培育闽楠为目标树种的闽楠杉木混交林适宜选择在林地的中、下坡位进行造林。

枫香杉木混交林的水文效应分析

通过标准地调查和试验测定,对枫香杉木混交林和纯林的林分持水量、土壤渗透性能等水文效应进行比较分析,结果表明:不同类型林分持水能力存在明显差异,枫香杉木混交林林地上部持水量、土壤层持水量、林分总持水量均高于纯林,表现为:5枫5杉> 4枫6杉>枫香纯林>杉木纯林;各林分不同层次持水量排序:土壤层(0~60 cm)>林冠层枝叶>枯枝落叶层>林下植被层;各林分土壤层是水源涵养的最重要层次,其持水量均占林分总持水量的99%以上。

4种林分昆虫多样性调查研究

本研究调查了杉木、马尾松的纯林和混交林4种林分昆虫种类数量,探讨了不同林分的昆虫多样性。结果表明,杉木混交林采集18个标本,属5目10科;马尾松混交林采集10个标本,属5目7科;杉木纯林采集9个标本,属6目9科;马尾松纯林采集7个标本,属5目5科。昆虫种类数量以杉木混交林最多,其次为马尾松混交林、杉木纯林和马尾松纯林。Margalef丰富度指数,杉木混交林>杉木纯林>马尾松混交林>马尾松纯林;Simpson多样性指数和Simpson-wiener指数,杉木混交林>马尾松混交林>杉木纯林>马尾松纯林;Berger-Parker优势度指数,马尾松纯林>马尾松混交林>杉木纯林>杉木混交林。

不同杉木林分类型乔木层生物量与碳储量及养分分布特征

以中国林业科学研究院热带林业实验中心杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林、杉木-米老排(Mytilaria laosensis)混交林和杉木-火力楠(Michelia macclurei)混交林为研究对象,采用生物量回归模型法,对不同林分乔木层(树干、树皮、树枝、树叶、树根)的生物量进行计算,测定林木各器官的含碳率和养分质量分数,计算林分乔木层碳储量,采用冗余分析探究了不同林分树木器官养分质量分数与乔木层生物量和碳储量的相关性。结果显示:杉木-米老排混交林和杉木-火力楠混交林乔木层生物量分别为127.55、154.71 t/hm2,高于杉木纯林乔木层生物量(117.84 t/hm2);杉木纯林、杉木-米老排混交林、杉木-火力楠混交林乔木层碳储量分别为57.38、71.05、77.10 t/hm2,树干是储碳最多的器官,对林分碳储量的贡献最大;乔木层各器官元素质量分数总体上以杉木-火力楠混交林中的火力楠叶片N质量分数最高(24.63 g/kg)、杉木纯林树干Mg质量分数最低(0.06 g/kg)。冗余分析结果显示,乔木层生物量和碳储量明显受到不同乔木器官的影响,其中,树根Ca和树干N质量分数主要影响了生物量的变化,树枝Mg和树干N质量分数主要影响碳储量的变化。综上所述,杉木和阔叶树种混交显著提高了乔木层的生物量和碳储量;乔木层各器官养分质量分数和分布受到林分类型的显著影响;阔叶树种与杉木混交有利于林分生物量的积累和碳汇能力的提升,是实现森林可持续发展和近自然经营的重要途径。

马尾松、杉木纯林及其混交林挥发性有机物成分分析

为了摸清树种挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)的释放规律和种类,采用顶空法提取马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林及其混交林11个树种叶片的VOCs,并用气相色谱质谱联用仪(GC MS)技术对其进行分析。结果表明:前15 min,VOCs检出率为100%的树种有马尾松混交林和杉木混交林中的格木(Erythrophleum fordii)、红锥(Castanopsis hystrix)、大叶栎(Quercus griffithii);检出率为73%-90%的树种有马尾松纯林及其混交林中的马尾松、黄毛榕(Ficus esquiroliana)和香梓楠(Michelia hedyosperma),以及杉木纯林及其混交林中的杉木和灰木莲(Manglietia glauca)。马尾松纯林及其混交林中鉴定出的VOCs种类有萜、醇、醛、酮、酯、酸、脂肪胺、环氧等8大类,除了红锥和大叶栎外,其他树种均以萜类化合物数量最多;杉木纯林及其混交林鉴定出的VOCs种类有萜、醇、醛、酮、酯、酸、脂肪胺、苯、硫醚和环氧等10大类,杉木纯林及其混交林中的灰木莲以萜类化合物最多,混交林中的格木、大叶栎以醛类最多,混交林中的红锥以醇类最多。上述结果说明格木、红锥和大叶栎的VOCs较其他树种挥发速度快,而灰木莲和香梓楠的VOCs挥发速度较其他树种慢。纯林VOCs种类较混交林少,两个树种的纯林及其混交林中检测出的VOCs有7大类与森林康养有关。

套种珍贵树种对杉木林地土壤养分及酶活性的影响

以4种不同林型的杉木人工林(杉木纯林、杉木×小叶桢楠、杉木×闽楠、杉木×缅茄)为研究对象,探讨纯林及其混交林不同土层(0~20 cm、20~40 cm)的土壤养分和酶活性变化规律;采用主成分分析法对不同林型的土壤肥力进行综合评价,为杉阔混交林营造以及持续健康经营提供科学依据.结果表明:1)4种杉木人工林表层土壤(0~20 cm)的养分含量及酶活性均明显高于下层土壤(20~40 cm),呈现明显的表聚现象;2)在同一土层,杉木×闽楠混交林的土壤pH、铵态氮含量最高,杉木×缅茄混交林土壤有机质、全氮、硝态氮、有效磷及速效钾含量最高,杉木×小叶桢楠混交林土壤的全磷、全钾含量最高,脲酶、酸性磷酸酶活性最高;3)Pearson相关性分析表明,各土壤肥力因子之间存在较为显著(P<0.05)的相关关系,4种土壤酶活性间呈现显著或极显著(P<0.01)正相关关系;4)主成分分析结果显示,土壤肥力综合评价排序为杉木×小叶桢楠>杉木×缅茄>杉木纯林>杉木×闽楠.总体上看,杉木×小叶桢楠与杉木×缅茄混交林对林地土壤养分及酶活性的改善作用显著,有利于提高林地生产力,可为杉木纯林改造提供参考.

丘陵低山针叶珍贵阔叶混交林生长效应与生物量研究

为探讨丘陵、低山地针叶树种与珍贵阔叶树种混交造林的生长效应和适宜的混交模式,采用乡土针叶树种与珍贵阔叶树种混交造林进行试验,12年后的试验结果表明:安化、金洞点各模式间树种胸径、树高存在极显著生长差异,新宁点各模式间树种胸径、树高存在显著生长差异。在丘陵地,以模式2(3杉木2马尾松3闽楠2红榉)、模式1(7杉木2红榉1闽楠)混交模式造林,马尾松、闽楠的胸径、树高生长量较大,其树干材积生长效应较好,蓄积量较高,混交林分年均蓄积量可达5.59、4.66 m^(3)·hm^(-2);在山地,以模式5(6杉木3闽楠1木荷)混交模式造林,木荷、杉木的胸径、树高生长量较大,蓄积量较高,混交林分年均蓄积量可达8.92 m^(3)·hm^(-2);在丘陵地,以模式2(3杉木2马尾松3闽楠2红榉)、模式3(6杉木2红榉2南酸枣)混交模式造林,二种模式生物量分别高出杉木纯林108.53%、69.37%,但混交林分干材生物量的占比没有纯林高;在低山地,以模式5(6杉木3闽楠1木荷)混交模式造林,该模式生物量高出杉木纯林66.65%。以上研究结果为湖南丘陵、低山地营造针叶树种与珍贵阔叶树种混交林提供了技术依据。

杉木纯林及其混交林土壤团聚体活性有机碳组分特征

为研究杉木纯林及其混交林土壤团聚体活性有机碳组分特征,以广西亚热带地区杉木-米老排、杉木-火力楠混交林及杉木人工纯林土壤为研究对象,分析0~40 cm土层不同粒径(>2、1~2、0.25~1、<0.25 mm)团聚体总有机碳及活性有机碳组分含量、储量、贡献率以及碳库特征指数变化。结果表明,杉木纯林及其混交林土壤团聚体主要以>2mm粒径为主,团聚体占比随粒径减小呈减小趋势;杉木-米老排、杉木-火力楠混交林土壤团聚体总有机碳含量在8.57~38.37 g·kg^(-1),高于杉木纯林的6.46~24.33 g·kg^(-1),均随粒径减小而增加,随土层加深而减少;3种林分活性有机碳组分储量表现为低活性有机碳>中活性有机碳>高活性有机碳,均随土层深度增加而减小,大团聚体(>0.25 mm)占比较大,其对土壤活性有机碳贡献率高,是土壤有机碳的主要载体;杉木-米老排混交林、杉木-火力楠混交林碳库管理指数整体>100%,其效应大小为杉木-火力楠混交林>杉木-米老排混交林>杉木纯林。相关性分析表明,TOC(total organic carbon)、LLOC(low labile organic carbon)及MWD(Mean weight diameter)、GMD(geometric mean diameter)与CPMI(carbon pool management index)、CPI(carbon pool index)显著正相关,MLOC、HLOC与各指标相关性不显著。环境因子及粒径分级对TOC、LLOC影响效应一致,MLOC、HLOC因其高敏性及不稳定性对各影响因子响应程度不高。杉木-米老排、杉木-火力楠混交林在土壤稳定性及活性有机碳保持方面优于杉木人工纯林。

杉木人工纯林与4树种混交林土壤养分及酶活性差异分析

探讨不同杉木混交造林对土壤表层养分含量及土壤酶活性的影响,为杉木人工纯林的科学管理提供理论依据。本研究以杉木+红锥+柳杉+米槠(混交林1)、杉木+红锥+福建柏+南方红豆杉(混交林2)、杉木+马尾松+米老排+南方红豆杉(混交林3)4树种混交林及杉木人工纯林为研究对象,分析不同林分土壤养分和土壤酶活性的差异及其之间的关系。结果表明:与杉木人工纯林相比,混交林中的土壤可溶性有机氮(DON)较高,混交林1和混交林3的土壤微生物生物碳含量(MBC)比杉木人工纯林分别提高了37.82%和1.84%,混交林中土壤DOC∶DON均显著低于杉木人工纯林(P<0.05),土壤MBC∶MBN则显著高于杉木人工纯林(P<0.05);混交林中的酸性磷酸酶活性(AP)显著高于杉木人工纯林(P<0.05)。相关分析表明,土壤全碳(TC)、全氮(TN)(P<0.01)、DON(P<0.05)与土壤β-葡萄糖苷酶活性(BG)、酸性磷酸酶(AP)活性呈显著正相关。研究表明,与杉木人工纯林相比,尽管在幼林期间,杉木混交林的造林模式可以更好地改善土壤有机氮、微生物碳含量及土壤微生物生物量碳氮比,进而影响土壤酶活性,更有利于改善杉木人工纯林的土壤质量。

不同林龄杉木檫树混交林内檫树的生长规律

[目的]分析不同林龄杉木檫树混交林内檫树的生长规律,为杉木檫树混交林科学经营提供依据。[方法]以12、24年生杉木檫树混交林为研究对象,采用树干解析法测定檫树胸径、树高、单株材积和胸高形数等生长指标,并对檫树生长特性与土壤物理性质进行相关性分析。[结果](1)随着林龄的增长,12、24年生檫树胸径、树高及单株材积均呈逐渐上升的趋势。其中胸径、树高均在0~5 a生长速度最快,而单株材积在5 a后增长速度加快。12年生檫树树高在5~12 a高于24年生檫树。(2)随着林龄的增长,12、24年生檫树胸径平均生长量均呈先升高后下降的趋势,单株材积平均生长量则逐渐升高;12年生树高平均生长量呈平稳降低趋势,24年生则逐渐下降;12、24年生檫树胸径连年生长量分别在第4年与第9年急剧下降,树高与单株材积连年生长量波动性较大。(3)12、24年生檫树胸高形数变化范围分别为0.42~0.78、0.44~0.59,其中12年生檫树胸高形数随着林龄的增长呈先下降后上升趋势,24年生则呈“W”型变化趋势。(4)相关分析表明,檫树胸径、树高连年生长量与土壤容重呈显著正相关,树高连年生长量与土壤非毛管孔隙度呈显著负相关。[结论]不同林龄杉木檫树混交林内檫树的生长表现不同,应依据檫树生长规律制定合理的林分密度控制技术。

毛红椿和杉木混交幼林对不同施肥措施的生长响应

于2020—2021年,在福建省顺昌埔上国有林场连续2 a开展毛红椿和杉木混交幼林施肥试验,探讨不同肥料类型及施肥量等对毛红椿和杉木混交幼林生长量的影响。结果表明:施肥处理的林分地径、树高、当年抽高,1年生时分别比对照增加26.18%、7.25%、62.5%,2年生时分别比对照增加12.83%、19.62%、28.09%。同一施肥类型不同施肥量对毛红椿和杉木混交幼林生长表现的影响,总体上随着施肥用量的增加,混交幼林的地径、树高、当年抽高均呈现增加趋势。施用不同肥料类型对毛红椿和杉木混交幼林生长影响排序为混合肥>复合肥>有机肥。方差分析表明,1年生时,地径在不同重复间和不同处理间的差异均达极显著水平,在重复和处理互作效应的差异达显著水平;树高在不同重复间的差异达极显著水平,而在不同处理间的差异不显著;当年抽高在重复间和处理间的差异均达极显著水平。2年生时,地径和当年抽高在不同处理间的差异均达显著水平;树高在不同处理间的差异均达极显著水平,而在不同重复间的差异均不显著。经过2 a的施肥试验表明,毛红椿和杉木混交幼林施肥方案以混合肥且施肥量150 g·株^(-1)为最好,对毛红椿和杉木混交幼林地径生长的影响最显著。

广西维都林场杉木红椎混交林早期生长对比试验

在广西国有维都林场进行红椎纯林、杉木纯林、“红椎+杉木”混交林(5∶5行状混交)早期生长量对比试验,结果表明,杉木纯林、红椎纯林、“杉木+红椎”混交林的成活率、保存率皆超84%以上,不同造林模式对树种成活率、保存率无显著影响;混交林杉木的平均树高较纯林增长13.11%,平均胸径增长9.13%;混交林红椎的平均树高、平均胸径分别比纯林增长2.03%、36.65%;混交林中红椎、杉木生长值皆超过相应树种的广西壮族自治区地方标准规定的生长指标。采取杉木与阔叶树红椎混交造林,对杉木、红椎的早期生长量均有促进作用。

杉木与鹅掌楸混交造林效果初步研究

为了解杉木与鹅掌楸混交效果,开展了杉木与鹅掌楸1∶1比例株间混交和7∶3比例插花混交试验,同时营造杉木纯林进行了对比。12 a生的试验林调查分析结果表明:杉木-鹅掌楸混交林与杉木纯林相比,杉木的树高、胸径均有不同程度的提高,杉木与鹅掌楸7∶3比例插花混交林中杉木的树高、胸径与杉木纯林之间均有显著差异,杉木与鹅掌楸1∶1比例株间混交林中杉木的树高、胸径与杉木纯林之间的差异不显著。杉木-鹅掌楸混交林土壤与杉木纯林土壤相比,土壤通透性增强,土壤中营养物质含量增加。杉木与鹅掌楸按7∶3比例插花混交比较合适。

滇南地区高纤维纸浆材桉树混交培育模式探究

桉树种植面积广泛,多以桉树纯林为主,随着多年多代连续经营,出现了土壤退化、植株生长不良,病虫害频发等问题。杉木是重要的速生丰材树种,生长周期较桉树长,中性偏阴,根系浅。桉树与杉木混交经营,生长空间上互补,改变桉树纯林结构功能单一的同时,通过长短结合,可提升林木生长量和林木质量。基于此,对比了桉树纯林、桉树+杉木混交培育经营模式在相同立地条件下生长状况,通过测量单株和样地成活率、胸径、树高、蓄积、枯落物厚度等方面,探讨了桉树+杉木混交林多年可持续经营的可行性。结果表明:成活率与经营模式无必然联系,桉树+杉木混交林与桉树纯林样地,成活率均较高,仅有个别样地低于85%。桉树混交林平均单株桉树树高与桉树纯林差值介于-0.02~1.6,仅第2年的其中一个样地低于纯林样地0.02,其余均优于桉树纯林样地。桉树混交林平均单株桉树胸径均高于桉树纯林,差值介于0.13~0.62,第6年差值最大。桉树混交林平均单株桉树蓄积均优于桉树纯林,差值介于0.0003631~0.011368374,第6年差值最大。并推测在二代桉树时期土壤理化性质将优于桉树纯林,样地总蓄积将超过桉树纯林。