杉木生态公益林林分空间结构分析及评价

【目的】分析杉木生态公益林林分空间结构并对其进行评价,为杉木生态公益林空间结构优化措施的制定和其他生态公益林纯林空间结构优化调整措施的制定奠定理论基础。【方法】基于福寿林场不同龄组杉木生态公益林（幼龄林、中龄林、近熟林）18个固定样地的实测数据和9个固定样地的复测数据,采用Voronoi图确定林木的空间结构单元,进而用混交度、大小比数、角尺度、竞争指数、林层指数和开敞度6个林分空间结构参数分析3个龄组杉木生态公益林间伐补植前后的林分空间结构特征,采用乘除法对各个空间结构参数进行多目标规划,提出林分空间结构评价指数,并参考人工林近自然化改造的目标和技术指标,采用定性和定量相结合的方法,将林分空间结构评价指数值划分为5个评价等级。【结果】3个龄组杉木生态公益林间伐补植前的混交度和林层指数都偏低,林分混交程度低,稳定性差,垂直空间结构较差,林木对垂直方向的空间利用不足;大小比数都接近中庸状态,林木个体差异不大,林木分化不严重;角尺度为均匀分布和随机分布的中间状态,不是理想的水平分布格局;幼龄林开敞度较大,林木生长空间充足,中龄林和近熟林开敞度较小,林木生长空间不足;随着杉木的生长发育,竞争指数呈现出逐渐增加的趋势,说明杉木年龄的增加使林木个体所承受的竞争压力越来越大。18个固定样地杉木生态公益林林分空间结构评价指数为0.185 9~0.364 7,评价等级属于1级的样地占样地总数的11%,属于2级的样地占样地总数的89%,分属3,4,5级的样地没有,这说明杉木生态公益林的空间结构距理想状态差距还很大,需要进行林分空间结构优化。间伐补植后3个龄组杉木生态公益林的林层指数和混交度得到明显提高,林木个体差异变大,中、幼龄林的生长空间更加充足,9个复测样地杉木生态公益林林分空间结构评价指数为0.346 2~0.613 1,评价等级属于2级的样地占样地总数的11%,属于3级的样地占样地总数的78%,属于4级的样地占样地总数的11%,这说明通过间伐补植林分空间结构得到了明显改善。【结论】分析林分空间结构,能够发现林分空间结构中存在的不合理性,从而为优化空间结构经营措施提供依据。林分空间结构评价指数的提出可为杉木生态公益林的理想空间结构及其表达探索一条新途径,可为改造以杉木为主的人工生态公益林向理想结构演变提供理论依据,从对研究区杉木生态公益林林分空间结构的评价结果来看,可较客观地反映杉木生态公益林间伐补植前后林分空间结构的实际现状。

亚热带4种林分类型枯落物层和土壤层的碳氮磷化学计量特征

【目的】探讨亚热带森林恢复过程中枯落物层和土壤层的C,N,P含量及其化学计量比的变化规律,为阐明亚热带次生林恢复对土壤养分的影响及森林恢复提供科学依据。【方法】采用空间代替时间的方法,以湘中丘陵区杉木人工纯林、马尾松+石栎针阔混交林、南酸枣落叶阔叶林和石栎+青冈常绿阔叶林作为1个恢复系列,分别在其1 hm^2的长期定位观测样地内,沿着坡面选择6块10 m×10 m小样地,每块小样地随机设置2个1.0 m×1.0 m样方,采集地表未分解层、半分解层、已分解层枯落物和0~10,10~20和20~30 cm土层土壤样品,测定C,N,P含量并计算C,N,P的化学计量比。【结果】随着森林恢复和阔叶树比例增大,同一分解层枯落物C含量呈下降趋势,而N和P(除已分解层外)含量大体呈增加趋势;C含量随枯落物分解而下降;马尾松+石栎针阔混交林N含量表现为半分解层>已分解层>未分解层,杉木人工林、南酸枣落叶阔叶林、石栎+青冈常绿阔叶林表现为半分解层>未分解层>已分解层;南酸枣落叶阔叶林P含量表现为未分解层>半分解层>已分解层,杉木人工林、马尾松+石栎针阔混交林和石栎+青冈常绿阔叶林均表现为半分解层最高,已分解层最低(除马尾松+石栎针阔混交林外);同一分解层枯落物C∶N、C∶P和N∶P比值随森林恢复而下降;C∶N、C∶P比值随枯落物分解而下降,N∶P比值无明显变化规律;同一土层C,N,P含量随森林恢复而增加;4种林分0~30 cm土壤层C∶N和C∶P平均比值变化趋势基本一致,石栎+青冈常绿阔叶林最高,其次是马尾松+石栎针阔混交林,杉木人工林最低;4种林分0~30 cm土壤层N∶P平均比值无显著差异;未分解层枯落物C含量与0~10和0~30 cm土层C,N,P含量显著负相关,而N,P含量与0~10和0~30 cm土壤层C,N(除N外),P含量显著正相关;未分解层枯落物C∶N、C∶P和N∶P比值与0~10和0~30 cm土壤层C(除N∶P比值外),N,P含量显著负相关;枯落物层C∶N、C∶P和N∶P比值与土壤层C∶N、C∶P和N∶P比值相关性不显著。【结论】随着森林恢复,阔叶树比例增大,枯落物层C∶N、C∶P和N∶P比值逐渐下降,土壤层C,N,P含量增加,未分解层枯落物C,N,P含量及其化学计量比对土壤层C,N,P含量影响显著。在森林恢复和森林经营过程中,如何调整林分树种组成,改变枯落物层的质量显得十分关键。

浙江省杉木生态公益林凋落物及其与植物多样性的关系

在浙江省10万km^2的区域内，选取32个典型样地调查杉木生态公益林凋落物特征。研究表明：1）幼龄、中龄、成熟林3个年龄级的优势林年均凋落量依次为56．2、121．5和327．2g·m^-2a^-1，在浙西北、浙中、浙南及沿海4个地理气候区域间无显著差异（P〉0．05）；2）叶凋落量占总凋落量的76．0％。96．4％；不同龄级的凋落物组分不同，即杉木在不同发育阶段凋落物存在差异；3）杉木优势林的凋落量小于含杉木的混交林，即乔木种类越多，杉木优势度越小，凋落量越多；4）凋落物对森林水源涵养和水土保持有重要作用。从凋落物角度分析，杉木优势林的生态效益较低，不利于林地自肥、保水及进一步的植被恢复。

不同林龄、径级杉木人工林种内竞争规律

根据野外调查数据,提出了不同林龄和径级与竞争强度之间差异性的假设,运用Hegyi与距离有关的竞争指数模型进行分析,并探讨林龄及径级与竞争强度之间的关系。结果表明：杉木Cunninghamia lanceolata人工林种内平均竞争强度随着林龄的增加而逐渐减小,在10-25 a,平均竞争强度减小趋势较为明显,林龄大于25 a时,平均竞争强度下降趋势平缓;随着对象木径级的增加,平均竞争强度不断降低,当杉木径级在20 cm以内时,竞争强度变化显著,径级为20 cm以上时,竞争强度变化很小;平均竞争强度随林龄和径级增加而呈现的变化均可用指数函数表征IC=ae-bx;竞争强度与对象木胸径服从幂函数关系ICi=73.761 3D-0.978 3;方差分析显示,林龄和径级对平均竞争强度有极显著影响（P〈0.01）。杉木人工林种内竞争强度与林龄和径级之间存在密切关系,为科学有效地开展杉木人工林的经营和管理提供重要依据。

南亚热带人工杉木林灌木层物种组成及主要木本种间联结性

南亚热带杉木人工林经过13a自然更新过程,林下灌木层植物种有71种,灌木层出现小乔木。通过重要值分析,判别了各物种在群落中的地位和作用。用x2统计和r检验研究了该杉木林下灌木层25种主要木本种种间关系,测定它们的种间联结性和相关性,结果清楚地反映了木本植物种间关系以及它们在资源利用和生态特性上的差异。依据分析结果将灌木层25种主要木本植物分成4个种组:.对叶榕(Ficushispida)+五月茶(Antidesmabunius)+毛桐(Mallotusbarbatus)+耳叶榕(Ficuscunia)+水东哥(Saurauiatristyla)+粗糠柴(Mallotusphilippinensis)+杜茎山(Maesajaponica)+粗叶榕(Ficushirta)+山麻杆(Alchornearugosa)+黄毛榕(Ficusfulva)+白背叶(Mallotusapelta);.拓树(Cudraniatricuspidata)+鸭脚木(Scheffleraoctophylla);.杉木(Cunninghamialanceolata)+大青(Clerodendroncytophyllum)+相思子(Millettiasemicastrata)+山石榴(Randiaspinosa)+山苍子(Litseacubeba)+木姜子(Litseapungens);.紫金牛(Ardisiajaponica)+九节(Psychotriarubra)+山牡荆(Vitexquinata)+风箱树(Cephalanthusoccidentalis)+亮叶围涎树(Pithecellobiumlucidum)+华腺萼木(Mycetiasinensis)。种组划分的生态指示表明:如果杉木群落中灌木层以种组或的种为优势种,则认为该群落是一个不稳定的过渡类型,最终可能会变化为以这些种为优势的稀疏阔叶林;若以种组为优势种,该群落则是在本地区气候条件下的相对稳定的针叶林群落;以种组I为优势的群落则是乔木层从以针叶树为主、针叶林向针阔混交林的过渡类型。种组划分将为该区域同类型人工林生态功能评价以及林分近自然恢复改造提供理论依据。

基于光照强度变化的毛竹扩张对杉木影响的探讨

为分析毛竹Phyllostachys pubescens蔓延对杉木Cunninghamia lanceolata的影响,采用手持照度计测定了毛竹纯林边缘3种林分类型内的光照强度,并测定了毛竹、杉木及其幼苗的光补偿点。结果表明:①3种林分内光照强度由高到低依次为毛竹林、针阔-毛竹混交林、针阔混交林,分别较空旷处下降了49.31%,55.91%和85.70%,说明毛竹的扩散,使毛竹纯林内光照强度大于毛竹-针阔叶混交林和针阔叶混交林;3种林分内光照强度(I)关系式为:I针阔=0.027 3I针阔-毛竹+0.032 0I毛竹+2.297 0。②在光补偿点方面,毛竹最高,杉木、杉木幼苗次之,分别为19.60,9.77和9.78μmol.m-2.s-1。在毛竹林扩散过程中,光照强度并没有降至杉木及其幼苗的光补偿点之下,其光合作用依然大于呼吸作用,可以持续补充有机物。然而,由于杉木幼苗的喜荫特性,光照强度的增强可能会使杉木更新受到影响。为全面地研究毛竹扩张导致杉木死亡的原因积累了经验。

不同龄组杉木生态公益林空间结构

为了优化杉木Cunninghamia lanceolata生态公益林空间结构,充分发挥其生态、经济和文化等多项功能,以湖南省福寿林场杉木生态公益林9个固定样地林分空间结构的实测数据,采用混交度、大小比数和角尺度对比分析了不同龄组杉木生态公益林的空间结构特征。结果表明:杉木幼龄林的平均混交度为0.19,为0度混交和弱度混交的中间状态,杉木中龄林和成熟林的平均混交度为0.09和0.04,接近0度混交状态,3个龄组杉木林的林分混交度都偏低,林分稳定性差;杉木幼龄林、中龄林和成熟林的平均大小比数分别为0.51,0.52和0.52,接近中庸状态,说明林木个体差异不大,林木分化不严重;平均角尺度分别为0.37,0.35和0.34,为均匀分布和随机分布的中间状态,不是理想的林木水平分布格局。

杉木人工林不同层次植被穿透水的水化学特征

通过对湖南会同3个杉木人工林集水区的大气降水及乔木层、灌木层、草本层穿透水的pH值、NH4+—N、NO3-—N、P、K、Mg和Ca质量浓度进行测定,结果表明:各元素质量浓度的大小顺序为草本层>乔木层>灌木层;在对山洼、山麓、山坡3个不同坡位的草本层、灌木层及乔木层林冠截留进行研究,得出各元素质量浓度大小排序为山洼处>山坡处>山麓处;NO3-—N的质量浓度在山洼处和山麓处呈明显差异,P、K、Mg的质量浓度在山洼处和山坡处呈明显差异,Ca的在山洼和山坡、山麓处都有差异。

杉木人工林空间分布格局时空变化分析

杉木Cunninghamia lanceolata是中国南方主要用材树种,研究其空间分布变化规律对杉木生产经营具有重要意义。在福建顺昌县选择3块立地条件基本一致的杉木人工纯林的（国家森林资源连续清查）固定样地（分别位于低、中、高海拔）,将杉木生长分为2个阶段：幼树（5 cm≤胸径〈10 cm）和成年树（胸径≥10 cm）,于2003年和2008年调查了样地内杉木（胸径≥5 cm）的胸径并记录其坐标。采用Ripley’s K（r）函数改进的L（r）函数,双相关函数g（r）和角尺度Wi分析杉木空间分布格局的时空变化。3块样地角尺度分析W軘分别为0.494~0.578,0.465~0.477,0.426~0.601。研究表明：海拔对杉木林的空间分布格局无影响。从L（r）和g（r）函数曲线可看出,成年树普遍低于幼树,也即更趋于随机或均匀分布,因此,不论初始分布如何,随着时间的推移都有聚集分布向随机分布转变、随机分布向均匀分布转变的趋势。

模拟轮伐期长短对杉木人工林氮动态的影响

近年来由于杉木Cunninghamia lanceolata连栽造成生产力日趋下降,已严重影响了杉木人工林的持续经营。运用FORECAST模型模拟杉木人工林在200 a间的生长情况,从而揭示其在不同轮伐期下氮循环的特点。模拟分好、中、差3种立地条件和10,25,50 a等3个不同的轮伐期长度。预测结果显示:杉木人工林氮的吸收量和归还量都随着轮伐期的增长而增加;叶片氮的含量也随着轮伐期的增长而增大;土壤有效氮在25 a轮伐期时下降,而后随着轮伐期变长又有所回升。以中等立地为例,10,25,50 a轮伐期土壤有效氮的200 a的平均值分别为96.24,86.87和96.07 kg.hm-2;吸收氮的平均值分别为49.22,58.44和69.07 kg.hm-2;凋落物形式归还氮的平均值分别为26.75,44.76和60.74 kg.hm-2。随着轮伐期增长,氮的循环系数增大,不同轮伐期的前4个轮伐期(前4代)氮的循环系数分别为0.544,0.766,0.847和0.879。模型预测的氮的吸收量与实测值具有很高的拟合度,达到显著水平。

粤北生态公益林区杉木纯林与混交林的综合质量评价研究

以广东北部(粤北)生态公益林区杉木纯林与“杉木×木荷”、“杉木×红锥”、“杉木×乐昌含笑”、“杉木×火力楠”、“杉木×香樟”、“杉木×枫香”等6种典型杉阔混交林为研究对象,设置标准样方,获取每木检尺、土壤理化性质、枯落物特征和生物多样性等数据。运用层次分析法(AHP),选择准则层指标为林分质量、生态功能、地力维持,并根据权重筛选出对应措施层指标,形成粤北杉木生态公益林综合质量评价体系。评价结果表明:林分质量评分值较高的林分为“杉木×红锥”林、“杉木×乐昌含笑”林和“杉木×火力楠”林,生态功能评分值较高的林分为“杉木×火力楠”林、“杉木×枫香”林和“杉木×乐昌含笑”林,地力维持评分值较高的林分为“杉木×红锥”林、“杉木×木荷”林和“杉木×火力楠”林。由此可见,以“杉木×火力楠”、“杉木×红锥”和“杉木×乐昌含笑”等3类林分综合评分较高,具有较高的综合质量。

生态景观林群落结构定量分析

采用标准样地调查法,分别对浙江淳安、金华和东阳等地生态景观林的群落结构进行调查,将30个样地划分为阔叶林、针阔混交林、马尾松Pinus massoniana林、杉木Cunninghamia lanceolata林等4种生态景观林类型。结果表明:针阔混交林与阔叶林均具有较丰富的物种组成,且均匀度较高。杉木林物种数量明显偏少,林分密度大,达到3 967株.hm-2,针阔混交林、阔叶林和马尾松林林分密度则比较接近。马尾松林和针阔混交林垂直结构良好,空间层次分化清晰,阔叶林灌木层高度较大,层次一般,杉木林灌草层植被稀疏,层次性较差。从分布格局来看,主要呈均匀分布和聚集分布,针叶林以均匀分布为多,阔叶林则以聚集分布为多。

不同龄组杉木生态公益林碳储量分布规律研究——以福寿国有林场为例

对湖南省福寿国营林场不同龄组杉木生态公益林碳储量进行了估算。结果表明:杉木生态公益林幼龄林总碳储量为97.084 3 t/hm2,中龄林总碳储量为124.998 5 t/hm2,近熟林总碳储量为116.192 1 t/hm2,中龄林总碳储量最高。土壤层碳储量所占比重最大,在幼龄林、中龄林和近熟林中分别占到了97.89%、87.47%和73.36%,所占比例依次减少,其中土壤的表层土碳储量含量最高。林下植被的灌木层、草本层和枯枝落叶层碳储量中所占比例较小,在幼龄林中占2.17%,在中龄林中占1.62%,在近熟林中占1.25%,且所占比例随林龄的增加而逐渐减少。

不同龄组杉木生态公益林多功能研究

以湖南福寿国有林场3个龄组杉木生态公益林为研究对象,构建了多功能的水土保持与水源涵养、物种多样性、固碳、生产力4个方面功能共16个指标,对4种林分类型进行多功能效益差异性分析,结果表明:不同龄组的杉木生态公益林中,幼龄林物种多样性功能最低,中龄林与近熟林无显著性差异,幼龄林与中龄林的水土保持与水源涵养功能无显著性差异,近熟龄最高,固碳功能和生产力功能均随林龄的增加呈现递增的趋势,且存在显著性差异。影响杉木生态公益林多功能效益低下的主要原因为物种丰富度低,林分结构单一,生物量低下。以近自然可持续经营为指导,对林分进行结构优化,定期对林分进行抚育间伐,补植苦槠、深山含笑等当地乡土阔叶树种,实现杉木生态公益林多功能经营的目标。

杉木人工林根冠比与气候和林分因子的关联分析

根冠比是研究森林生物量存储方式和分配策略的基础,是森林生态系统物质循环的重要组成部分。通过收集筛选134篇文献608条杉木Cunninghmia lanceolata人工林根冠比(RSR)的数据,分别建立根冠比与年平均气温、年平均降水量、林分密度和林龄的最优方程。根冠比随年平均气温、年平均降水量和林分密度的增加而增加,随林龄的增加而减小。同时,利用结构方程,阐述气候和林分因子与根冠比关联特征。结果表明:年平均气温、年平均降水量、林分密度和林龄对根冠比的直接通径系数分别为0.515(P<0.01),0.548(P<0.01),-0.462(P<0.01)和0.201(P<0.01)。年平均降水量和林龄还通过影响年平均气温和林分密度间接影响根冠比,其间接通径系数分别为-0.308(P<0.01)和-0.082(P<0.05)。影响杉木人工林根冠比变化因素的69%来自气候和林分因子。

福建含笑杉木混交林幼龄期生产力及生态特性研究

为开发利用优良珍稀阔叶树资源、增加造林树种生物多样性及防治人工林地力衰退 ,对福建含笑纯林及福建含笑×杉木混交林进行造林试验 ,研究了福建含笑杉木混交林幼龄期的林分生产力、小气候特征以及土壤改良效果与机制 .结果表明 ,福建含笑杉木混交林林分生物量和生产力较高 ,具有调节林分小气候、改善土壤环境状况、充分利用营养空间、提高土壤微生物数量及土壤酶活性等生态特性 ,从而促进林木的生长 ,是一种较好的混交组合 ,值得推广应用 .

黔东南林区宜杉的生态环境及其形成机理

在一定热量和土壤条件下,杉木生长受水分因素制约,黔东南林区的生态环境尤其是水环境特别适宜杉木生长。本文探讨其形成机理及开发利用前景。

格氏栲天然林及人工林和杉木人工林生活叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征

通过采用野外调查与室内分析相结合的方法,测定格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林生活叶、凋落叶以及土壤(0~40 cm)C、N、P含量,并探讨3种林分生活叶、凋落叶和土壤的化学计量特征。结果表明:1)3种林分C、N、P含量均为生活叶>凋落叶>土壤,3种林分生活叶和凋落叶C、N、P含量差异均不显著,土壤C含量为格氏栲天然林显著高于2种人工林,而N、P含量差异不显著;2)3种林分C∶N、C∶P、N∶P均表现为凋落叶>生活叶>土壤,格氏栲天然林和人工林生活叶N∶P均>16,而杉木人工林生活叶14<N∶P<16,生活叶C∶N为杉木人工林最高,凋落叶C∶N为格氏栲人工林最低,凋落叶、土壤C∶P为杉木人工林最低;3)随土层深度的增加,3种林分土壤C、N、P含量逐渐减少,而C∶N、C∶P、N∶P变化不大;4)3种林分N含量和C∶N在生活叶和凋落叶之间均呈显著负相关(P<0.05)。格氏栲天然林改为人工林后土壤C含量显著降低,格氏栲天然林和人工林生长受N限制,杉木人工林生长受N、P限制,且土壤P的有效性高。研究结果有助于了解不同林分的限制性元素,为该研究区格氏栲和杉木的养分管理提供科学依据。

间伐和林分类型对森林凋落物储量和土壤持水性能的影响

【目的】探讨间伐和林分类型对森林凋落物储量及土壤持水效能的影响,为提高不同林分类型水源涵养功能提供科学依据。【方法】以浙江省建德市3个小流域的间伐与未间伐杉木Cunninghamia lanceolata林和阔叶林为对象,野外采集凋落物与土壤(0~10、10~30、30~60 cm)样品,测定凋落物的储量、持水率和持水量以及土壤的容重、孔隙度和持水量。【结果】杉木林间伐较未间伐的凋落物储量降低了25.2%(P<0.05),而凋落物最大持水率和有效拦蓄率分别增加了24.4%和47.1%(P<0.05);间伐对阔叶林凋落物储量无显著影响,但凋落物最大持水量和有效拦蓄量分别比未间伐的增加了42.5%和42.2%(P<0.05);凋落物持水性能总体表现为间伐林分高于未间伐林分。间伐显著提高了杉木林10~60 cm土壤非毛管孔隙度和非毛管持水量(P<0.05);间伐显著增加了阔叶林30~60 cm土层土壤非毛管孔隙度(P<0.05)及0~10、30~60 cm土层土壤非毛管持水量(P<0.05);间伐杉木林各土层土壤最大持水量均显著高于间伐阔叶林(P<0.05),并且间伐杉木林0~60 cm土层土壤最大持水量(3775.19 t·hm^(-2))高于其他林分。【结论】间伐显著提高了森林凋落物的持水能力和土壤的持水性能,其中间伐杉木林凋落物及土壤整体的水源涵养功能最强。

福寿国有林场杉木生态公益林多功能评价

以湖南省福寿国有林场13年生杉木生态公益林作为研究对象,通过专家咨询,运用层次分析法,选取水土保持与水源涵养、物种多样性、固碳功能、生产力4个方面功能共16个指标,建立杉木生态公益林多功能指标体系,并对其多功能进行评价。结果表明:杉木生态公益林多功能经营评价的4个准则层指标权重由大到小分别为:水土保持与水源涵养(0.547 8)、物种多样性(0.199 7)、固碳功能(0.183 2)、生产力(0.069 3)。杉木生态公益林多功能等级为差的样地比重占83.3%;中等等级的样地只占16.7%;无优、良等级的样地。杉木生态公益林整体多功能水平偏低。影响其多功能充分发挥的主要原因为树种结构单一,林下植被盖度低、林分生物量低。