不同立地类型的柏木人工林空间结构分析

为探究不同立地类型柏木人工林的空间结构特征,以四川省梓潼县七曲山国有林场柏木人工纯林为研究对象,将15个柏木人工林标准地划分为不同的立地类型,并基于Voronoi图构建林分空间结构单元,采用角尺度、大小比数、竞争指数、开敞度和林层指数等5个指数分析不同立地类型柏木人工林的空间结构特征。结果表明:根据对优势木平均高影响显著的立地因子(坡度和土壤厚度)可将柏木人工林标准地划分成立地类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ;3种立地类型的柏木林分以1株中心木与6株近邻木组成的空间结构单元最为常见;立地类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ柏木人工林的角尺度平均值分别为0.39、0.37、0.38,林分整体空间分布格局呈均匀分布;大小比数平均值分别为0.49、0.50、0.51,大小分化程度相似,生长态势均为中庸;开敞度平均值分别为0.20、0.32、0.30,林分透光条件较差,生长空间不足;林层指数在3种立地类型间存在显著差异(P<0.05),立地类型Ⅲ柏木人工林在垂直方向分层最明显,立地类型Ⅰ垂直结构最简单;竞争指数在3种立地类型间存在极显著差异(P<0.01),立地类型Ⅲ林分空间竞争最激烈,立地类型Ⅰ林分空间竞争最弱。基于研究区柏木人工林现状,可根据林木生长立地类型的不同进行适当的营林活动。

间伐强度对柏木人工林生长及林下植物的影响

【目的】针对川中丘陵区普遍存在的柏木人工林密度过大、木材生产力低、林下灌草盖度低和天然更新不良等问题，开展生态疏伐试验，探讨间伐强度对林分生长和林下植物的影响，为开展柏木生态经济型防护林的营林活动提供参考。【方法】以25年生柏木人工林为研究对象，采用随机区组方法，设置4种间伐强度（20%～25%，15%～20%，10%～15%和对照）的处理，观察林分胸径、树高、蓄积量、生物多样性和天然更新幼苗数量，探讨间伐强度对其影响。【结果】不同强度间伐5年后林分平均胸径和胸径连年生长量在各处理之间均存在显著差异，胸径生长量随间伐强度加大而增加；平均树高以20%～25%间伐强度最大，达10.7 m，但20%～25%间伐强度与15%～20%间伐强度和10%～15%间伐强度之间无显著差异，而树高连年生长量在不同处理之间差异显著；20%～25%，15%～20%和10%～15%不同强度间伐5年后林分蓄积量分别为97.35，93.43和93.19 m3·hm －2，均比对照小，但蓄积连年生长量随间伐强度由高到低分别为6.11，4.58和3.66 m3·hm －2 a －1，均高于对照；20%～25%间伐强度林分的灌木和草本 Simpson 指数分别为0.7695和0.4446，Shannon-Wiener 指数分别为1.7025和0.7690，都比其他处理高；不同间伐强度天然更新幼苗株数仅在苗高5～30 cm 等级存在显著差异，30～50和50～150 cm 的幼苗在不同处理之间差异不明显；评价结果表明，综合得分以20%～25%间伐强度最大，且随间伐强度降低而减小。【结论】间伐后保留木的生长空间和营养空间得到有效改善，林分胸径和树高生长量随间伐强度增大而增加，但不同间伐强度蓄积量差异不显著；适度间伐可提高林下灌木和草本生物多样性指数；林分更新幼苗数量也随着间伐强度的增大而增加；就本研究的4种间伐强度而言，中龄阶段柏木人工林的适宜间伐强度为20%～25%。

桤柏混交林根系的研究

研究了桤相混交林和柏木纯林的根系组成、根系形嵌态特征和根量分布，并比较了这两种林型根系的生物量、生产力和氮元素在根库中的积累与分布规律。结果表明，不同物种、同一物种在不同林型中根系的重量、组成、形态和分布有较大差异。在桤柏混交林中，桤木根系分布浅，侧根发达，细根相对比例少；柏木根系分布较深，在不同土层分布较均匀，吸收根和细根相对含量较高。与混交林相比，柏木纯林根系主要集中在０～４０ｃｍ土层中，吸收根和细根所占比例增大，增强了对环境的适应。１８龄桤柏混交林根系生物量为２２．２３ｔ／ｈｍ２，净生产力为１．２４ｔ／ｈｍ２·ａ为柏木纯林的１．５倍，根加氮贮量在混交林中为７１．０４ｋｇ／ｈｍ２，是纯林４９．４５ｋｇ／ｈｍ２的１．５５倍。

人工干扰对三峡库区柏木人工林下植物物种多样性的影响

为研究不同干扰模式(间伐,间伐+补植)对三峡库区云阳县长江防护林带植物多样性的影响,根据云阳县柏木人工林区高等维管植物调查数据,采用Simpson指数、Shannon指数和Pielou均匀度指数等进行α多样性测度分析。结果表明:不同间伐和补植等干扰模式均改变了柏木林生境,对柏木林林下高等维管植物多样性产生了较大影响,植物种类和数量均发生了变化,植物种类平均高出对照2～3倍;与对照相比,随着干扰模式的变化,灌木层多样性指数发生了不规则变化,草木层多样性指数呈明显增加趋势。

带状改造对川中丘陵区柏木人工林林下植物多样性的影响

对川中丘陵区35 a～40 a生、天然更新差的柏木纯林进行了不同宽度的带状采伐实验,目的是研究不同采伐带宽对柏木林下灌草物种多样性以及柏木生长量的影响。分别于2011年、2012年、2014年和2016年调查了保留带林下植物物种多样性以及柏木年均生长量。数据分析显示,不同采伐带对灌木层、草本层的生物多样性指数、林分生长量均产生了不同影响,随年份的增加8 m、10 m保留带林下灌木物种多样性指数逐渐高于其他带宽,且显著高于对照(P<0.05),而草本物种多样性指数相对于灌木物种多样性呈逐渐降低趋势;保留柏木年均株高、年均胸径生长量显著大于对照(P<0.05),其中8 m、10 m带最高。据以上结果,就本实验的5种处理而言,对于改良低效柏木人工林林下植物多样性适宜的采伐带宽度应为8 m和10 m。

宜昌市郊不同龄级柏木人工林下植物组成与多样性变化

对宜昌市郊3个不同龄级柏木人工林林下植物物种组成和多样性变化的研究,结果表明,从幼龄林、中龄林到近熟林,林下灌木层由耐旱及强阳性种趋向耐旱性较强及中性种,且乔木种逐渐增加;林下草本层由以栗褐苔草和铺地龙为主趋向以蕨类为主;灌木层和草本层物种数量、香农—威纳指数、均匀度指数均呈增加趋势,而生态优势度呈下降趋势。说明实施封育恢复后柏木人工林呈进展演替趋势,但仍处于演替早期阶段。

废弃矿区不同比例柏木混交林修复效应研究

为研究废弃矿区不同混交比例对柏木混交林林分生长和土壤修复效应的影响,探索最佳柏木混交修复模式,在湖南冷水江市废弃矿区选择5个不同树种组成的植被修复模式:2柏木5楸树3女贞(B2Q5L3)、6柏木4冬青(B6D4)、7柏木3南酸枣(B7N3)、8柏木2梓树(B8Z2)、柏木纯林(B10),以柏木纯林模式作为对照,对各模式林地土壤质量指标及柏木生长指标进行测定和分析。结果显示:(1)5个模式间柏木生长具有显著差异,除B2Q5L3模式外,其它3种混交模式的柏木平均胸径均显著大于B10模式;4个混交模式的柏木平均树高均显著大于B10模式。(2)5个模式的柏木其根、枝、叶的As、Cd、Sb含量均存在显著差异,柏木器官内As、Sb含量分布规律为叶>枝>根;B10、B8Z2模式除外,其它模式Cd含量分布规律为枝>叶>根。各模式的柏木其根、枝、叶Pb含量高低没有明显的规律。(3)柏木纯林的碱解氮、有效磷、速效钾及有机质含量均显著小于其它4个混交模式,4个混交模式的土壤酶活性大于柏木纯林。(4)5个植物修复模式土壤质量综合得分排序为B8Z2>B6D4>B7N3>B2Q5L3>B10。研究结果表明:相对于柏木纯林,柏木与阔叶树混交有利于柏木的生长;柏木与阔叶树混交后,林地土壤质量得到一定程度的改善,尤其是土壤有效养分和土壤酶活性方面得到显著提高,对矿区土壤的改良及修复效应均优于柏木纯林,而土壤重金属含量的变化没有明显规律。研究结果可为矿区柏木生态修复造林实际应用提供理论依据。

柏木人工林林分空间结构对林下物种多样性的影响

为探究不同密度柏木(Cupressus funebris)人工林的林分空间结构与林下植被物种多样性的关系,以太子山柏木人工林为研究对象,根据Voronoi图确定林分空间结构单元,分析不同密度柏木人工林灌草层物种组成和多样性,利用灰色关联分析林分空间结构与灌草层物种多样性的关系。结果表明,低密度林分(标准地1)角尺度和混交度高于高密度林分,且竞争指数降低,开敞度增大。4个标准地中,乔木、灌木和草本植物共133种,隶属59科107属。柏木幼树和幼苗在灌木层具有绝对优势,草本层优势种为耐荫和中性物种。灌木层的Shannon-Weiner指数、Simpson指数和Pielou指数高于同一密度林分的草本层。影响灌木层物种多样性的主要林分空间结构指数为角尺度;影响草本层物种多样性的主要林分空间结构指数为竞争指数。林分密度差异影响柏木人工林的林分结构、林下植被组成和物种多样性。林分密度为1000株/hm^(2)时更有利于柏木人工林林下植被的生长发育和物种多样性的稳定。

森林涵养水源能力的综合评价方法研究

本文用层次分析法确定权重，模糊数学方法确定各指标的得分值来评价森林涵养水源的能力，提出一套定性与定量相结合的评价森林涵养水源能力的指标体系。通过贯垭小流域定位观测材料的实际计算得出：桤柏混交林的水源涵养能力＞荒坡地＞纯柏木林＞农耕地，与实际情况相符合，说明这套指标体系和这种评价方法具有实用性。

宜昌市郊不同龄级柏木人工林下植物区系组成变化趋势

对湖北宜昌市郊3个龄级柏木(Cupressus funebris)人工林下植物区系组成进行了研究,结果表明:从幼龄林、中龄林至近熟林阶段,林下植物科属种数量均呈增加趋势,草本植物、灌木和乔木的种数也呈增加趋势,但常绿乔木种几乎没有增加;3个龄级柏木人工林下均以双子叶植物为主,并且种数增加趋势明显,蕨类植物种类增加不多,但趋于在草本层占绝对优势;属的分布型变化趋势为以热带分布属占优势;趋向热带分布属与温带分布属数量接近。

间伐对川中丘陵区人工柏木林下天然更新的影响

以川中丘陵区"带状采伐+补阔"试验基地作为研究对象,调查其林下天然更新情况。结果表明:(1)采伐带、保留带天然更新的幼树幼苗明显高于对照样地(P<0.05)。10m、8 m、6 m、4m采伐带、保留带的天然更新幼树幼苗分别是对照的10.63倍、9.38倍、7.92倍、7.50倍和3.33倍、3.75倍、4.38倍、6.04倍。(2)采伐带、保留带、对照样地内的更新幼树幼苗的树高均显现为左偏单峰结构,且均以树高≤0.1m的幼苗数量最多。不同带宽采伐带和保留带内天然更新的幼树幼苗高度分级占比不尽相同。(3)所有处理下的天然更新的幼树幼苗均呈聚集状分布的状态,且聚集强度较大。(4)除柏木外,天然更新的树种种类多以香樟、香椿、乌桕等喜阳或半喜阳的为主。

川中丘陵区人工柏木林不同间伐强度下枯落物层和土壤层的水文效应

适宜的林分结构有利于提高林分的生态经济功能。开展川中丘陵区柏木(Cupressus funebris)人工林的抚育间伐试验,比较不同间伐强度下枯落物层和土壤层的水文效应,探讨水土保持的最适间伐强度,为该区域的人工柏木林可持续经营、管理提供科学依据。2007年选取35~40年,郁闭度≥0.8,林下灌木盖度≤20%,草本盖度≤30%的人工柏木林,采用随机区组方法,设置4种间伐强度Ⅰ:10%~15%,Ⅱ:16~25%、Ⅲ:26~35%和对照CK(不间伐)。2019年实地取样分析,计算土壤容重、毛管孔隙度、总孔隙度、最大吸持贮水量、饱和贮水量和枯落物蓄积量、自然含水率、最大持水量、最大持水率、最大拦蓄量、有效拦蓄量等水文效应指标以及枯落物持水、吸水动态过程模拟。(1)间伐后,枯落物蓄积量明显增加。间伐强度Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ总枯落物蓄积量分别是CK的1.24倍、1.78倍和2.38倍。枯落物持水性能也明显增加,间伐强度Ⅲ的最大持水量和有效拦蓄量分别是CK的3.73倍和2.59倍。除间伐强度Ⅱ与CK差异不显著外(P>0.05),其余处理间差异显著(P<0.05)。(2)枯落物层持水量随浸泡时间的变化遵循对数函数W=a–b×ln(t+c),R^2>0.95,吸水量随浸泡时间的变化遵循幂函数V=mtn,R^2>0.80,拟合效果较好。(3)不同间伐强度下的土壤容重均明显低于CK。间伐强度Ⅲ土壤毛管孔隙度最大(35.30±2.60%),最小的是对照(28.19±1.29%)。0~30 cm土壤最大吸持水量在间伐强度Ⅲ为最大(105.90±2.60 mm),其次是Ⅱ(103.07±3.01 mm),最小的是CK(84.58±1.29 mm)。不同间伐强度的饱和贮水量均高于CK。间伐强度Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ土壤0~30 cm饱和贮水量分别是CK的1.09倍、1.21倍和1.27倍。综合土壤层和枯落物层的水文效应,间伐强度Ⅲ,即保留株数1700株·hm^−2~2100株·hm^−2为最适宜强度,3种间伐强度下的林分水文性能均优于CK,说明间伐对林地水文性能的提高具有积极作用。

间伐强度对柏木低效人工林灌草多样性的影响

研究了弱度(15%)、中度(25%)、强度(35%)、极强度(50%)和CK(0%)5种间伐强度对德阳市旌阳区33年生柏木(Cupressus funebris)低效人工林灌草生长及其生物多样性的影响。结果表明:间伐1 a后,不同间伐强度下的林下植物种类、密度和生物量均有所增加;林下灌木层和草本层物种的丰富度指数、Shannon-Wiener指数和Simpson优势度指数均随着间伐强度的增大而增大,其中,强度和极强度间伐增加最显著(P<0.05)。从短期的影响效果看,强度和极强度间伐有利于柏木低效人工林灌草多样性的提高。

林分密度对云顶山柏木人工林群落结构和物种多样性的影响

【目的】探索林分密度对柏木人工林群落结构和林下物种多样性及林下物种多样性与林分因子相关性的影响,为云顶山柏木人工林经营管理提供依据。【方法】以四川云顶山5种不同林分密度(A^E:500、650、800、950、1100株/hm^2)60年生柏木人工林为研究对象,采用典型样地法进行植被调查,综合分析其群落结构、物种组成和物种多样性指数(Pielou均匀度指数Jsw、Simpson优势度指数H′、Shannon-Wiener多样性指数H、和物种丰富度指数D)。【结果】(1)研究区内共记录植物170种,隶属于68科136属。不同密度下灌木层或草本层优势种多属阴性、耐阴性或适应性强的植物。(2)随着林分密度的减小,灌木层物种多样性指数均呈先增后减的单峰变化,基本在密度B达到最大,除D外均无显著差异(P>0.05);草本层D、H、H′则呈先增后减再增再减的双峰变化,在密度B和D出现峰值,不同密度间各指数差异性显著。林分密度和郁闭度与灌木层D呈极显著负相关,与草本层H、H′、Jsw呈显著或极显著正相关。(3)密度A群落径级和高度级结构均呈波动状不规则分布,其余密度下均呈单峰型分布。密度B群落内中、大乔木个体占比相对较多,不同大小个体数在群落中分布趋于合理,群落稳定性较好。【结论】650株/hm^2为云顶山柏木人工林的相对最适林分密度,利于维持群落结构稳定并提高林下物种多样性。

目标树经营初期对柏木人工林土壤线虫群落的影响

为研究目标树经营初期对柏木人工林土壤线虫群落的影响,对遂宁市安居区处于竞争生长阶段的柏木林进行3种不同密度目标树经营,共计样地12个(目标树密度为6株/667m^2、9株/667m^2、12株/667m^2以及对照各3个)。在目标树经营1年后,采集春、夏、秋、冬4个季节样品共252个,采用改进的Baermann湿漏斗法分离土壤线虫,共鉴定出土壤线虫59科143属。其中Prionchulus为优势属,食细菌性线虫38属,食真菌性线虫12属,植食性线虫36属,杂食/捕食性线虫57属。土壤线虫生活史策略以c-p4类群为主,占总数的44.33%,其中目标树密度为9株/667m^2整个样地(9N)的cp-4占比最大。目标树经营增加了土壤线虫的数量,目标树密度为9株/667m^2的目标树单株(9C)线虫密度达到最大;目标树经营处理中均以杂食/捕食性线虫数量最多,其中9C杂食/捕食性线虫数量均高于其他处理;目标树经营提高了多样性指数(H′)、均匀度指数(J)、线虫营养多样性指数(TD)、线虫成熟度指数(MI),目标树经营改善了土壤线虫群落结构,其中目标树密度为9株/667m^2样地的土壤线虫群落结构最优。研究结果表明,采用目标树经营有利于提升土壤线虫群落多样性,使柏木人工林生态系统向更稳定的方向发展,其中目标树密度为9株/667m^2的效果最为显著。

不同间伐强度对柏木低效人工林土壤有机碳的影响

以德阳市旌阳区33a生柏木(Cupressus funebris)低效人工林为对象,研究了对照(CK,0%)、弱度间伐(T1,15%)、中度间伐(T2,25%)、强度间伐(T3,35%)和极强度间伐(T4,50%)5种强度下,柏木低效人工林土壤有机碳和活性碳的变化及其相关性。结果表明,在间伐1a后,土壤总有机碳、微生物量碳、易氧化碳和水溶性碳含量都随间伐强度的增加而增加,T4和T3增加明显(p<0.05)。土壤有机碳与土壤微生物量碳、易氧化碳和水溶性碳之间均呈现极显著正相关(p<0.01)。研究结果说明,间伐有助于提高柏木低效人工林土壤的固碳能力。

柏木人工林空间结构特征及其评价

【目的】从林木结构单元和林分整体维度对柏木林分空间结构进行评价,分析空间结构参数二元分布以探究空间结构参数间的生物学意义,为柏木人工林结构化森林经营和林分质量提升提供理论参考。【方法】基于京山市太子山林管局两种密度柏木人工林4个标准地的实测数据,计算分析角尺度W_(i)、大小比数U_(i)、混交度M_(i)和林层参数S_(i),采用CRITIC赋权法确定林木空间结构参数权值,用乘除法对各参数进行多目标规划,确立林木空间结构等级;采用林分空间结构参数(FSSI)和林分空间结构距离(FSSD)评价林分结构稳定性;应用二元分布解释空间结构参数间的生物学意义。【结果】(1)标准地A和C林木为随机分布,标准地B和D林木主要为均匀分布;4个标准地林木状态中庸;林分树种以零度混交为主;林分成层性均很弱。(2)4个标准地林木所在林分的空间结构Ⅰ级占50%以上,Ⅴ级占比少于3%;FSSI均低于55,FSSD均大于82,整体林分空间结构不理想。(3)二元分布表明,标准地A、C和D林木W-U交叉频率和W-M交叉频率在随机分布(W=0.50)时最大,标准地B林木W-U交叉频率和W-M交叉频率在均匀分布(W=0.25)时最大;4个标准地林木的U-M交叉频率均在混交度U=0时达到最大值。【结论】林分角尺度略偏离随机分布,大小比数值偏中庸,低混交度林分是空间结构参数不理想的主要原因。林木随机分布有利于提高树种的混交度,减缓林木大小差异程度。提高混交度有利于减缓林木间的竞争程度。

林分密度对柏木人工林土壤养分及酶活性的影响

【目的】探索不同密度柏木(Cupressus funebris)人工林土壤养分含量及酶活性的变化趋势及其特征。【方法】以35~55年生柏木人工林为对象,研究不同林分密度(密度分别为4160、992、452株/公顷)下0~40 cm土层的土壤养分含量及酶活性变化。【结果】柏木人工林土壤养分含量及酶活性均随土层深度的增加呈降低趋势,具有明显的表聚现象。随着林分密度的降低,土壤养分含量呈先降低后增加的趋势,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾在452株/公顷林分密度下含量最高;磷酸酶和蔗糖酶活性整体呈增加的趋势,且在452株/公顷林分密度下活性最大。相关分析结果显示:蔗糖酶、磷酸酶与土壤养分指标关系密切。【结论】适宜的林分密度有利于柏木人工林土壤养分的积累,能有效提高土壤肥力。

立地和龄组对四川省柏木人工林叶生态化学计量特征的影响

研究四川省柏木人工林叶C、N、P化学计量特征及其对立地变化与龄组的响应,对深入理解各龄组柏木叶在不同立地类型中的养分分配格局有重要意义。为确定立地和龄组对柏木人工林叶化学计量特征的影响,对柏木人工林主要分布区70个标准地进行立地分类,采集幼龄林、中龄林和近熟林柏木叶测定其C、N、P含量。结果显示:(1)研究区共划分为2个小区、4个组、8个亚组及17个立地类型。(2)四川省柏木人工林平均叶C、N、P含量分别为(550.55±18.08)g·kg^(-1),(9.39±0.20)g·kg^(-1),(0.95±0.12)g·kg^(-1),C∶N,C∶P,N∶P分别为58.70±3.04,583.68±44.59,9.93±0.37,均受立地与龄组的显著影响(P<0.05)。(3)同一龄组内,与N、P含量相反,叶C含量、C∶N、C∶P在山地小区显著高于丘陵小区;各小区内酸性紫色土组显著高于石灰性紫色土组;丘陵小区各组内坡下部亚组显著高于坡中上部和坡顶台地亚组,且厚土层类型显著高于中土层类型;山地小区酸性紫色土组内阳坡亚组显著高于阴坡亚组,且沟槽类型显著高于坡地、脊梁类型。(4)同一立地内,从幼龄林到近熟林柏木叶C含量、C∶N和C∶P不断上升,N、P含量不断下降,柏木生长可能受N限制且生长前期更明显。综上所述,建议柏木造林选地以山地阳坡沟槽或丘陵坡下部土层较深厚的酸性紫色土为佳,生长前期施N肥以缓解可能受到的营养限制。

林分密度对云顶山柏木人工林林下物种多样性和生物量的影响

【目的】为探究林分密度对林下植被物种多样性和生物量的影响及二者之间的相关性。【方法】采用典型样地法对四川省金堂县云顶山5种不同林分密度(500、650、800、950、1100株/hm^(2))的柏木(Cupressusfunebris)人工林进行植被调查,统计林下物种多样性和生物量。【结果】共记录植物172种,隶属于78科137属。随着林分密度增大,灌木层多样性指数均呈先增后减的单峰变化,基本在密度650株/hm^(2)达到最大,草本层多样性指数则多呈先增后减再增再减的双峰变化,在密度650株/hm^(2)和950株/hm^(2)出现峰值。灌木、草本层生物量均在密度650株/hm^(2)达到最大且均有地上生物量大于地下生物量。灌木层物种重要值与其各层生物量和草本层地上、全株生物量均呈极显著正相关,草本层物种重要值与其地上、全株生物量均呈极显著正相关。【结论】研究认为该地柏木人工林可在650株/hm^(2)的密度下维持较高的林下植被物种多样性和生物量,利于其林下植被的健康发展。