樟子松人工成熟林凋落叶“三大素”含量特征及其影响因子研究

揭示樟子松人工成熟林凋落叶“三大素”含量(木质素、纤维素、半纤维素)的变化机理及影响因子,为樟子松人工成熟林的经营提供科学依据。以辽宁省彰武县章古台镇成熟期樟子松人工林(林分生长阶段分别为43、49、65 a,林分密度分别为400、625、800株/hm 2,各3次重复)为研究对象,对凋落叶“三大素”含量的动态及影响因子进行分析。凋落叶木质素、纤维素和半纤维素均在3月出现峰值,2月出现相对较低值。3—6月这3种成分的含量表现为先降低再升高再降低的趋势。在7月3种成分的含量差值最大,分别为木质素(432.44 g/kg)、纤维素(222.34 g/kg)、半纤维素(343.08 g/kg)。10—12月这3种成分的含量整体呈下降趋势。林分生长、林分密度及它们之间的交互作用对凋落叶的木质素、纤维素、半纤维素含量均无显著影响(P>0.05)。但从3种成分含量的均值来看,800株/hm 2林分密度下的木质素和半纤维素含量最高,400株/hm 2林分密度下的纤维素含量最高,且在不同林分密度和生长条件下3种成分含量变化趋势不同。月最大风速与樟子松凋落叶木质素含量之间呈显著正相关(P<0.05)。

气候因子对辽宁省樟子松人工林土壤氮含量的影响

[目的]揭示气候对樟子松人工林土壤氮含量的影响。[方法]通过选择半干旱地区(辽宁省朝阳市、阜新市)和湿润地区(抚顺市、本溪市、大连市)生长的樟子松人工成熟林样地为研究对象(临近的原土地利用为对照),采集0~5、5~10、10~20、20~30、30~40 cm层的土壤样品,测定其氮、磷、有机碳、pH、含水率、土壤颗粒组成,研究土壤氮(全氮、碱解氮)随土层分布特征,并探讨土壤其他理化因子对土壤氮的影响。[结果]樟子松人工林地土壤氮含量随气候变化有显著不同,湿润地区土壤全氮增加,半干旱地区全氮含量降低;而土壤碱解氮含量在2类气候区均有所增加。土壤氮含量随土层分布方面,2类气候区的表层土壤氮变化高于其他土层。半干旱地区的5~10 cm土壤全氮、0~5 cm土壤碱解氮变化受土壤pH影响,5~10 cm土壤碱解氮变化受土壤速效磷影响;湿润地区的0~5、20~30 cm土壤全氮主要受土壤含水率的影响,而10~20 cm土壤全氮受土壤细颗粒影响。[结论]相比于辽宁省半干旱地区,湿润地区营建樟子松人工林更有利于土壤氮的积累,半干旱地区土壤氮素的积累则相对较慢。应该促进该地区林地枯落物的分解,以免樟子松的生长发育受到氮缺乏的限制,确保不同气候区的樟子松人工林的经营可持续化。

樟子松固沙林凋落物分解对土壤碳·氮·磷的影响

选择辽宁省章古台樟子松固沙林中9块样地原位布设凋落物分解试验,研究凋落物分解下不同土层深度(0~60 cm)的有机碳、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量及其变化量的动态变化规律。结果表明:T_(1)、T_(2)分解时段(60、120 d)的土壤有机碳含量增长率自表层向深部呈减弱趋势;T_(1)~T_(3)时段(60、180、360 d)土壤碱解氮的变化量随土层的增加而逐渐减小,T_(1)、T_(2)分解时段0~20 cm土层土壤碱解氮与20~60 cm土层土壤存在显著差异(P<0.05);各土层有效磷的变化量最大值均出现在T_(3)时段,各层T_(1)~T_(3)时段土壤有效磷变化量均呈递增趋势,随着凋落物分解时间的增加,各层土壤有效磷增加量渐趋平衡,至后期(T_(4))相差不大。综合来看,研究区沙地土壤全氮、全磷含量变化不显著,而土壤有机碳、碱解氮和有效磷含量及变化量在分解初期表层高于深层,各养分垂向迁移能力表现为有机碳>碱解氮>有效磷。

樟子松固沙林生长对土壤磷素变化的影响

磷是森林生态系统重要养分元素之一,是干旱半干旱地区植物生长的限制性因子。然而沙质草地转化为人工林生态系统后,林分的生长对沙地土壤磷素的变化及其影响机理还不清晰,为沙地合理经营和管理人工林带来了不确定性。以辽宁省章古台地区各生长阶段(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林阶段)的20块樟子松固沙林样地(在各生长阶段林分附近寻找1块天然草地作为对照样地)为研究对象,取样并测定样地各土层(0—10、10—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm)的土壤磷(全磷和速效磷)、土壤氮(全氮和速效氮)、土壤钾(全钾及速效钾)、土壤有机碳等含量以及土壤含水率、土壤pH值、土壤质地、土壤容重等因子值,并进行统计分析。结果表明:沙质草地营造樟子松人工林后,土壤全磷含量随林龄的增加而逐渐递增,成熟林时期达到最高,过熟林地全磷降低,且土壤全磷对土层深度不敏感。成熟林地的速效磷含量略高于幼林和中龄林;虽然与幼林、中龄林没有显著差异,但过熟林的土壤速效磷含量是所有林分中最低的。除了林分生长影响外,草地营造樟子松林后,土壤全磷的变化还受土壤容重和土壤速效氮含量的影响,而土壤速效磷的变化受土壤有机碳和pH值影响。综上所述,沙质草地营造樟子松人工林后,林分生长促进了土壤全磷含量的增加,但导致土壤速效磷轻微的降低,而樟子松过熟林的生存与生长导致了土壤速效磷的过渡消耗,使得土壤速效磷低于草地,经营中应引起重视,以确保樟子松人工林经营的健康发展。

沙地樟子松人工林叶凋落物的分解与养分释放

凋落物的分解和养分释放是森林生态系统养分循环的关键过程,但樟子松人工固沙林叶凋落物的分解和养分释放机理仍不清楚。文中以辽宁省章古台地区的樟子松叶凋落物为研究对象,选择标准地收集叶凋落物,采用原位分解法研究樟子松叶凋落物的分解和养分释放。结果表明:樟子松叶凋落物的年失重率为27.48%,分解常数为0.209,凋落物分解50%的时间为3.32年,分解95%的时间为14.33年。在一年分解过程中,凋落物碳(C)、纤维素和木质素含量减少,氮(N)、磷(P)含量增加;分解前60d,失重率主要受纤维素、木质素含量调控,随后主要受C含量、C/N和C/P调控。经过360d的分解,养分释放率表现为C>纤维素>木质素,N、P表现为净累积。分解过程中C释放主要受失重率、剩余凋落物P含量、纤维素和木质素含量的调控;N累积主要受剩余凋落物C含量、初期基质N含量和P素累积的调控;P累积主要受初期基质N、P含量的调控。建议在沙地樟子松人工林抚育管理时,适当添加N、P肥,促进沙地樟子松生态系统的养分循环。

樟子松人工成熟林凋落物产量及影响因素

樟子松作为北方关键的造林树种,在引种到章古台后,其成熟期提前,养分输入主要依赖凋落物。为了揭示樟子松人工成熟林凋落物产量的变化机理并为林地更新提供科学依据,以辽宁省彰武县章古台镇的樟子松林地为研究对象,对其年凋落物总量、各组分凋落量的月动态以及凋落量的影响因子进行分析。结果表明,进入成熟期后,樟子松人工林凋落总量的月动态呈现双峰型。在5月,各组分凋落量相对均衡;而在10月,凋落总量的绝大多数成分为针叶,占比达到90.86%。在不同林分密度和不同林分生长阶段,针叶均是樟子松凋落物的主要成分,其占凋落总量的比例均超过一半。林分生长阶段和林分密度的差异对凋落总量及各组分凋落量均无显著影响(P>0.05),但随着林分生长阶段和林分密度的增加呈上升趋势。此外,风速是影响枝条凋落量的关键因素,而月平均温度则是影响凋落总量的关键因素,降水量对各组分凋落量的影响较小。在625N·hm^(-2)条件下,环境因子更能满足樟子松人工林在成熟期的生长需求。