油松(Pinus tabulaeformis)人工林林下植被发育对油松生长节律的响应

林下植被作为森林生态系统的一个重要组成部分,对维持林分结构和土壤质量起着重要作用。不同年龄树种对林下植被发育的影响已有所涉及,但这些为数不多的研究往往割裂了林木种群的生长规律与其林下植被间的相互作用,以林龄为尺度探讨林下植被发育的差异必然掩盖了林分种群对林下植被作用的异质性。采用时序研究法,按照油松(Pinus tabulaeformis)高速生期、径速生期、材积慢生期和材积速生期等不同发育时期,探讨林下植被组成、多样性、生物量和元素积累量的差异性。结果表明,高速生期阶段油松与林下植被竞争最为激烈,林下植被物种丰富度、多样性、生物量、元素积累量均最低。因此,高速生期阶段应及时对油松采取较大强度的抚育间伐以缓和油松种群与林下植被剧烈竞争的关系。径速生阶段林下植被与油松竞争最为缓和,草本层Gleason、Shannon-Wiener、Pielow指数由高生长阶段的7.817、2.222和0.769剧增到19.978、3.470和0.907,灌木层、草本层地上部分生物量、元素积累量也均达到最大。径速生阶段对油松林分的管理可相对粗放一些。进入材积阶段,油松与林下植被的关系日趋紧张。材积慢生阶段灌木层、草本层生物量由径速生期的2262.61、461.92kg/hm2分别下降至1549.85、220.84kg/hm2,而灌木层Gleason、Shannon-Wiener指数均达到峰值。相对于材积慢生期,材积速生期灌木层、草本层物种多样性指数、元素积累量进一步下降,而生物量略有上升,材积速生期阶段应对油松林分适度间伐或主伐。可见,林下植被可作为人工纯林乔木生长规律的指示剂,根据林下植被发育状况选择林分经营方式具有一定的参考价值。

基于熵值法的人工林林木邻体结构优化方法

我国人工林普遍存在生产力低、树种单一、结构不合理的问题,亟须开展有效的林分改造和群落重建工作。以黄龙山油松人工林为对象,基于熵值法和贪婪算法对油松人工林林木邻体结构开展模拟优化调整。结果表明:(1)人工林样地在模拟优化前,其树种属性、空间距离和大小分化等方面均与天然林样地存在较大差异。(2)基于熵值法的邻体结构模拟优化模型可以有效地优化调整人工林中林木的邻体结构,改善人工林的胸径、树高和单木地上生物量等的分布状态,有利于油松人工林向近自然化方向演替。(3)基于熵值法的优化调整方法具有良好的适用性,应用范围广泛,权重指标客观,计算逻辑合理,是人工林结构调整的新方法。

短期增温对内蒙古大青山油松人工林土壤温室气体通量的影响

[目的]揭示内蒙古大青山土壤温室气体通量的变化趋势和影响,为温室气体在森林生态系统的排放机制和影响因素提供理论基础。[方法]利用OTC(开顶式增温箱)模拟大气温度升高,采用静态箱-气相色谱法野外原位观测土壤温室气体(CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O)通量的日动态、季节动态及年际动态的变化规律。[结果]模拟增温的条件下,5、10、20、40 cm土层土壤年均增温分别为1.13、2.16、1.21、0.70℃,大气年均增温0.61℃;增温处理下,5、10、20 cm土层土壤年均湿度分别降低4.64%、3.50%和8.43%,40 cm土层土壤湿度平均增加1.87%,大气湿度平均降低5.93%。增温降低了土壤有机碳、碱解氮、全氮、硝态氮含量、碳氮比,促进了铵态氮的转化。增温处理抑制了CO_(2)通量排放,生长季CO_(2)通量降低了25%。土壤CH_(4)通量在生长季表现为大气CH_(4)的汇,增温状态下的CH_(4)通量平均吸收值略高于CK,一定程度上促进了CH_(4)通量吸收。土壤N_(2)O通量在生长季表现为大气N_(2)O的源,生长季无显著差异,增温对N_(2)O排放通量具有一定促进作用,但影响较小。[结论]该研究结果可为半干旱森林土壤温室气体通量排放研究提供参考依据。

均质经营对油松人工林径级结构的影响——以围场县为例

为研究均质经营对人工林油松树种径级结构的影响,通过以48a人工林油松为研究对象,设定标准地每木检尺调查,采用正态分布函数、Weibull分布函数、对数正态分布、Logistic分布对油松人工林林分的径级分布进行拟合,并进行χ2检验。结果表明:油松均质和对照林分径阶结构Logistic分布拟合效果最好,但其有所差异;均质经营的油松林分径阶分布向右偏移程度大于对照林,均质经营中大径阶树木数量大于对照。均质经营对油松林分径级结构有一定影响,对油松人工林中大径材人工定向培育具有一定的指导意义。

商洛油松人工林林分结构与生长模型研究

在商洛市洛南县设置了60块油松人工林样地,并采集了12株标准木进行树干解析,确立商洛洛南县油松人工林树高胸径生长模型,并对油松人工林生长过程进行分析研究。结果表明:商洛市洛南县油松人工林标准木的树高和胸径生长模型能够实现较高精度预估,分别为0.9993和0.9911;其中,Gompers模型应用于树高的最优生长,Richard模型应用于胸径最优生长,此模型实现商洛市洛南县油松人工林的生长过程模拟。在油松人工林树龄约为9 a时,树高和胸径连年生长达到了较快的速率,几乎达到或接近了连年生长量的最高峰值,为确定油松人工林地是否进行抚育间伐期提供对应理论依据。在树高生长方面,经研究发现在15 a内树高生长维持在较高水平;油松人工林树高连年生长量及平均生长量的最高值均出现在6~10 a阶段;第9年,此时油松人工林的平均和连年生长量达到平衡状态;在10~24 a年期间,油松人工林平均和连年生长量相较于前期总体呈现下降趋势,约维持在0.3 m左右;24 a后,平均和连年生长量略有上升。在胸径增长方面,树龄<6 a时,增长速度较快;6 a<树龄<10 a,胸径连年生长量维持在较高水平;曲线显示出一个明显的生长高峰,在第9 a后迅速下降,直至20 a后趋于稳定,为确定抚育间伐与间隔期提供理论依据。材积生长曲线显示出3个明显的生长高峰,分别出现在第15 a(0.0015 m^(3))、第24a(0.0013 m^(3))和第28年(0.0029 m^(3));在15 a时,生长率达到最大值,为确定抚育间伐期和间隔期提供了生产实践指导,同时也为探讨商洛油松人工林的生长规律提供了理论支持。

栽培密度对油松人工林生长的影响

以油松人工林为试验对象,研究了4种密度下油松人工林生长情况、土壤物理结构和养分变化,揭示了不同栽培密度对油松人工林生长的影响。结果表明:栽培密度对油松人工林株高、胸径、冠幅、单株积材、林分蓄积、土壤物理结构和养分含量均存在显著影响。综合考虑各指标,建议在甘肃子午岭地区采用2800株/hm^(2)的栽培密度。

西宁市南北山油松人工林土壤水分对降雨的响应

为研究油松人工林土壤水分对不同等级降雨量的响应情况,以西宁市南北山油松人工林为研究对象,测定样地林外降雨量和土壤含水量,利用图表统计法分析西宁市南北山油松人工林土壤水分对降雨的响应。结果表明:在大等级郁闭度小中雨条件下,分别只有表层0~10 cm和0~20 cm土层具备水分响应;在大雨条件下,土壤水分响应深度可达30 cm。在中小等级郁闭度小雨条件时,土壤水分响应深度可达0~20 cm土层;中雨条件下,响应深度可达>20~30 cm土层;在大雨条件时,土壤水分响应深度可达>30~40 cm土层。在相同降雨等级下,各层土壤水分对降雨的响应随着郁闭度的提高而减弱。

辽西油松人工纯林不同间伐抚育方式对比研究

以位于辽西地区的北票市47 a油松人工纯林为研究对象,对近自然经营及传统经营(株数间伐强度10%左右)间伐5 a后的林分的胸径、树高、冠幅增长量及分级株数比例分布情况进行了对比研究,结果表明:同等株数间伐强度下,近自然经营中以目标树为导向的采伐Ⅱ、Ⅲ级木的间伐方式对保留木胸径、树高生长的整体促进效果要明显优于国内传统的采伐Ⅳ、Ⅴ级木的间伐方式,且可以在一定程度上保持林分胸径结构分布的相对稳定性,间伐后保留木按胸径分级株数比例分布曲线整体偏向右移。传统经营及近自然经营间伐抚育方式对间伐后保留木的树高生长均有不同程度的促进作用,后者的整体促进效果要稍优于前者。然而,以上两种间伐方式对间伐后保留木的冠幅生长并未表现出明显的促进效果。近自然经营间伐抚育要想收到明显的抚育效果,建议株数间伐强度应至少在20%以上。

基于气象数据及体感温度的内蒙古赤峰油松人工林小气候分析

为揭示油松人工林小气候效应,以赤峰森林生态站南山生态园油松人工林为研究对象,采用定位观测获取2019-2021年林内温度、露点、相对湿度、风速及风速总量5个气象因子,通过对比风寒指数、热指数、体感温度3项指标及相关性分析,探究该研究区油松人工林小气候变化特征。结果表明:2019-2021年油松人工林内夏季温度降低,秋季温度回暖,2021年夏季温度均较2019、2020年有所下降,相较于2019年整体下降了2.14℃,秋季温度均较2019、2020年有所升高,相较于2019年升高了4.99℃;林内相对湿度增加,富含大量水汽,空气湿润,露点均较2019、2020年有所升高,夏季相较于2019年升高了0.15℃,秋季升高了8.69℃,相对湿度变化与露点一致,夏季整体升高10%,秋季整体升高17.48%;林内风速减小,风速及总量均较2019、2020年有所下降,夏季风速相较于2019年整体降低了0.02 m/s,风速总量减少了0.11 m/s,秋季风速降低了0.06 m/s,风速总量减少了0.23 m/s。

山西省石楼县油松人工林土壤水分动态变化研究

笔者通过测定不同土层深度的土壤含水量,研究坡向、坡位及造林密度对山西省石楼县油松人工林土壤水分的影响。结果表明,油松人工林不同坡向土壤含水量差异不显著,从高到低依次为北坡>西北坡>东坡。不同坡位土壤含水量差异显著,从高到低依次为下坡位>中坡位>上坡位。不同造林密度土壤含水量差异显著,从高到低依次为1465株/hm^(2)>968株/hm^(2)>2193株/hm^(2)。不同土层深度土壤含水量差异不显著,土壤含水量随土层深度的增加而降低。

短期增温对内蒙古大青山油松人工林土壤净氮矿化速率的影响

利用顶盖埋管法,研究短期模拟增温(1年)对大青山油松人工林(Pinus tabuliformis)土壤的铵化、硝化及氮矿化速率的影响。结果表明:模拟增温显著提高了各层土壤温度,其中5、10、20、40 cm土层土壤温度分别增加了1.09、1.37、1.14、1.44℃,5、10、20 cm土层土壤湿度分别较CK减少了3.63%、1.91%、6.71%,40 cm土层增加1.20%。增温处理下0~10 cm土层土壤碱解氮和全氮含量较CK分别增加了54.02%和40.91%,10~20 cm土层土壤的全氮、有机碳含量分别增加了40.00%、41.26%。增温处理下土壤净氮矿化速率呈现季节单峰曲线变化趋势,8月达到峰值。模拟增温使0~10 cm土层土壤的铵化速率和硝化速率分别降低了19%、200%,10~20 cm土层降低了6%、17%,表层和下层土壤的净氮矿化速率分别降低了52%和51%。增温处理下,随着土壤深度的增加,土壤湿度降低,这是导致土壤净氮矿化速率降低的主要原因。

油松人工林土壤N_(2)O排放通量的昼夜变化规律及其影响因子

在全球气候变暖的背景下,揭示大青山油松人工林全年土壤N_(2)O排放通量的昼夜变化规律,基于土壤N_(2)O排放通量观测的日动态数据,确定最佳的日采样时段,为精确评估区域土壤N_(2)O排放通量提供基础数据。采用静态箱-气相色谱(GC)法,对大青山油松人工林2020—2021年生长季和冻融期土壤的N_(2)O排放通量进行野外原位观测。结果表明:1)生长季(2020年6—9月),观测日土壤N_(2)O排放通量平均值都出现在当日的15:00—17:00时段内;冻融期(2020年11月至翌年3月),观测日8:00—12:00时段的观测值接近土壤N_(2)O排放通量的日平均值。2)2021年,观测日土壤N_(2)O排放通量平均值出现在7月当日的7:00—9:00时段内及6—9月当日的15:00—17:00时段内。根据研究结果确定了大青山地区油松人工林土壤N_(2)O排放通量的最佳取样时间为生长季的上午9:00或下午15:00,冻融期的上午8:00,获得的通量值经过矫正后可代表当日土壤N_(2)O平均排放通量;根据生长季和冻融期温度与土壤N_(2)O排放通量效应值的分析结果,确定温度为影响大青山地区油松人工林土壤N_(2)O排放通量的重要因素。

不同密度油松人工林土壤特性及水源涵养功能研究

【目的】分析不同密度下油松人工林土壤特性及水源涵养功能变化,选择最佳的油松人工林种植密度,充分发挥油松人工林的生态功能。【方法】以辽宁省海城市30年油松人工林为研究对象,设置5种林分密度,分别为1367株·hm^(-2)、1861株·hm^(-2)、2617株·hm^(-2)、3012株·hm^(-2)、3683株·hm^(-2),分析不同密度对油松人工林土壤理化性质、土壤持水量以及枯落物持水特性的影响。【结果】油松人工林土壤理化性质、土壤持水量以及枯落物质持水特性受不同密度影响存在显著差异,其中林分密度为2167株·hm^(-2)林地与其它密度相比,林地土壤密度较小,为1.13 g·cm^(-3),林地土壤有机质含量是林分密度为1367株·hm^(-2)林地的1.63倍,且总孔隙度较大,为62.56%,土壤持水性能较好,为1251.3 t·hm^(-2)。【结论】林分密度为2617株·hm^(-2)林地土壤特性以及水源涵养功能最佳,可以优化土壤结构,提高土壤蓄水能力,促进油松人工林的生长。

黑茶山油松人工林林地土壤水分特征

晋西北生态环境脆弱,水土流失严重,为山西省植被恢复重点区域。人工林作为该区生态重建的重要举措而备受关注。本研究以晋西北主要造林树种油松林地土壤水分变化特征为切入点,通过开挖土壤剖面,定位试验,研究不同人工林林地土壤水分变化规律及入渗特征。结果表明:(1)林地土壤容重随深度增加而增大;(2)人工林建植时间越早,林地土壤储水量能力越大;(3)较低海拔地区的油松人工林林地土壤水分入渗能力较高,对于提高林地水分利用效率有利。

不同间伐强度对山西省关帝林局油松人工林生理和生长指标的影响

以山西省关帝林局油松人工林为对象,设置4个间伐强度处理,通过测定林分生理和生长指标,综合分析其间伐效果。结果表明,采取间伐措施后,油松的水分利用效率、蒸腾速率、净光合速率、光饱和点、气孔导度均显著高于对照,但羧化效率的变化不明显;采取间伐措施后,油松林的胸径、树高、冠幅、单株生物量等生长指标及灌木层、草本层的多样性指数均显著高于对照。综合分析表明,T3处理效果最好。

以树种组成和龄期为哑变量的油松林分水平间伐出材模型研究

以山西省段峪河林场油松人工林为研究对象,采用样地调查与数据分析相结合的方法,对油松样地的立地因子、林分因子与出材量进行分析,并将树种组成和龄期2个哑变量引入油松林分水平间伐出材模型。结果表明,龄期(0.62)、胸径(0.73)、林分密度(0.63)与林分出材量显著或极显著正相关,树种组成(-0.48)、坡度(-0.77)与林分出材量显著或极显著负相关。由此确定了3个初始油松林分水平间伐出材模型,均能在间伐强度基本一致的情况下较好地预测林分出材量。通过优化改进,最终确定了2个油松林分水平间伐出材模型,分别为VC=b×Age+c×DBH+d×SD和VC=b×Age+f×AL+g×TH。

不同强度间伐对北京山区油松生长及其林下植物多样性的影响

2005年和2006年夏季,对北京密云水漳村和昌平小宫门低山阴坡厚土油松人工林林分的生长及其林下植物多样性变化情况进行抚育间伐后的调查研究。结果表明:间伐后第1、2年,油松林分平均胸径、树高、冠幅、单株材积和蓄积量显著高于对照,但各强度间伐林分之间生长差异不显著;而间伐后第6年,油松林的各项生长指标均表现为强度间伐>中度间伐>弱度间伐>对照,且中度、强度间伐显著大于对照和弱度间伐,强度间伐后林分生长效果最好;林下植物种类、数量、多样性指数、均匀度指数和林下植物总生物量在间伐后第1、2年都随着间伐强度的增加而升高,间伐后第6年,不同强度间伐下油松林的植物种类、多样性指数、均匀度指数均比间伐后第1、2年有所降低,弱度、中度、强度间伐后的林下植物种类比对照分别增加了5、10和18种,多样性指数仍表现为强度间伐>中度间伐>弱度间伐>对照;各强度间伐后林下植物的密度较间伐初期有所减少,植物盖度仍随间伐强度加大而增加,强度间伐后,可明显看出林下植物的结构层次;中度、强度间伐使林下需水性强的植物比例增加,促使油松人工林林下植物向中旱生、中生植物转变;随着间伐强度的增大,油松林林下植物总生物量也增加,且各强度间伐的林下植物总生物量表现为间伐后第6年>第2年>第1年;间伐后第6年,弱度、中度和强度间伐的林下植物总生物量与对照相比,分别增加了29.1%、45.2%和70.9%。间伐对油松林分的生长及其林下植物多样性的影响是显著的,对于北京低山阴坡厚土35～37年生密度为3200～3467株.hm-2的油松人工林而言,强度间伐最有利于林分的生长和林下植物多样性的提高,经营密度宜为1240～1500株.hm-2。

油松叶凋落物分解速率、养分归还及组分对间伐强度的响应

研究密度对叶凋落物基质物质及分解速率的影响具有重要意义。2002年在北京市延庆县营盘村附近中山,对造林密度为3130株/hm^2的18年生油松人工林设置0、35.7%、49.2%6、4.2%4个间伐强度的处理,3年后,应用分解网袋法比较叶凋落物分解速率、养分归还及初始物质的变化。结果表明：①样地Ⅰ-Ⅳ油松叶凋落物年分解速率分别为25.81%、26.25%、27.68%和25.96%,周转期为10.04、9.84、9.24和9.97年,用分解速率来评价间伐效果可行。②在分解的前2个月,N、P、K、Mg等迅速释放;在观测的14个月内,叶片N、Mg归还呈释放-固定交替规律,P、K呈释放-固定-稳定趋势,4个样地油松Ca的归还规律均不相同。③样地Ⅰ-Ⅳ油松叶凋落物归还的养分分别为10.806、31.016、31.798和39.365 g/kg。样地Ⅰ的叶凋落物质量较差,N、Ca在分解的14个月内分别固定了2.567和0.767 g/kg。④间伐能降低叶凋落物木质素/N、C/N,加速凋落物的分解速率。⑤间伐增加叶凋落物中粗灰分含量,从而有效克服了因分解速率加快而伴生的向土壤中返还大量单宁、树脂等酸性物质的矛盾。⑥叶片中木质素/N、C/N和粗灰分是评价间伐效果的较好指标。

燕山山地油松人工林林隙大小对更新的影响

林隙（gap）又称林窗,指森林群落中老龄树木死亡或偶然因素（如干旱、台风、火灾等）造成成熟阶段的优势种死亡,从而形成林冠空隙的现象（Watt,1947）。美国生态学家Runkle（1982）将林隙分为2种,一种是林冠空隙（canopy gap）,指上方无树冠遮荫的部分,即太阳处于正中位置时无树冠遮荫的面积之和;另一种是扩展林隙（expanded gap）,指形成该林隙周围树木基部所包围的面积（Runkle,1981）。本研究所指的林隙为应用最为广泛的扩展林隙。近年来的森林动态学研究表明：林隙在森林结构和多样性维持中起着重要的作用。

油松人工林土壤质量的演变

2005年在北京市延庆县营盘村附近中山,以21、29、36年的油松林为对象,采用时序研究法从土壤物理性质、化学性质、土壤酶角度进行多因子综合比较,分析不同林龄油松人工林土壤质量演变规律。结果表明:1)21、29、36年土壤质量综合得分分别为0.579、-0.456和-0.123,29年油松土壤质量最差;2)29年油松土壤质量表现为物理性质的下降,36年土壤质量的下降则主要体现为土壤养分特别是有机质、全氮和有效磷含量的锐减;3)油松人工林土壤质量首先取决于林龄,其次是林分密度;4)21、29和36年油松林龄内的土壤质量变异系数分别为0.192、-1.361和-2.407,林龄较大林分的土壤质量对密度较为敏感,36年油松间伐的强度可适量小些;5)土壤碱性磷酸酶、转化酶、有机质和速效钾可以作为油松林地土壤质量评价的指标。