陕北刺槐林木生长及林下植被与土壤水分对种植密度的响应特征

以陕西省安塞县2000年左右退耕栽植的5种不同密度(830~3 330株/hm~2)刺槐林地为研究对象,分析不同栽植密度对刺槐林木生长、林下植被及土壤水分的影响,为黄土高原丘陵沟壑区刺槐人工林合理栽植密度的确定以及可持续经营提供理论依据。结果表明:(1)阳坡中不同密度间刺槐林木的胸径、树高、冠幅均差异显著;阴坡中2 500株/hm~2的刺槐林木平均胸径、树高与两个低密度林的差异显著,且平均冠幅与1 670株/hm~2差异显著,与2 000株/hm~2差异不显著。(2)当栽植密度为1 670株/hm~2时,刺槐林地水分含量相对较高,林下植被平均盖度及物种多样性也较高。(3)各栽植密度刺槐林地0~500cm土壤含水量均低于该地区土壤稳定湿度(12%)。(4)阳坡中3 330株/hm~2的林地0~500cm土层含水量仅为4.5%,土壤干旱化严重,而830株/hm~2的刺槐林地土壤水分为7.8%;阴坡中栽植密度为1 670~2 000株/hm~2的刺槐林地土壤含水量较高,为7.5%~8.2%。研究表明,在陕北黄土高原丘陵沟壑区,刺槐初始造林密度不宜超过1 670株/hm~2(株行距2m×3m),在进入刺槐生长高峰期后,应采取间伐管理以调整林分密度,使其维持刺槐人工林林地的稳定性与可持续性。     

樟子松人工林树冠表面积及体积预估模型的研究

基于樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林6块固定标准地30株枝解析数据,在分析树冠表面积和树冠体积与林分变量和林木变量的基础上,利用幂函数建立了树冠表面积（CSA）和树冠体积(CV)的预估模型,同时还对林木材积生长量与CSA和CV进行了相关分析。研究结果表明：樟子松人工林树冠表面积和树冠体积随着林木胸径、树高和冠长的增大而增大,林木材积生长量与树冠表面积和树冠体积均明显呈线性关系。不同林分条件的樟子松人工林CSA和CV随林分年龄和胸径的增大而增大,CSA随林分密度的增大而减小,而CV与林分密度相关不紧密。林分树冠表面积和树冠体积预估模型的检验结果表明,两个模型的平均相对误差都在±8%之内,预估精度均大于91%,说明所建模型可以很好地预估樟子松人工林不同林分条件下的林木树冠表面积和树冠体积。     

山坡退化林地林木生长对微地形人工干预的响应

为探究水土保持微地形人工干预措施(等高反坡阶)对坡面退化林地林木生长的影响,在昆明市松华坝水源区内选取典型山坡退化林地,通过动态观测和对比分析不同样地林木胸径、树高、新枝生长量及样地叶面积指数(LAI)的变化差异,再结合土壤水分有效性分析以探讨差异原因.结果表明:等高反坡阶样地云南松胸径和树高的最大值和均值均大于对照样地(CK),退化林群落中小径阶和低矮的植株占更大比例,表明等高反坡阶样地中优势木新生植株和退化严重植株的生长潜力得到激发,不同样地云南松植株新枝平均枝长和枝径的年变化差异率达到了72.4%和39.1%.等高反坡阶样地云南松植株新枝生长量和样地LAI的变化及新枝生长的速度大于CK.土壤含水率和新枝生长量与LAI均呈显著相关,对水分有效性分析后得到等高反坡阶样地易效水比例(64.2%)整体高于CK(54.7%),5月至9月雨季中,等高反坡阶样地易效水存在时间更长,这有利于林木的生长,进而改变退化林地植物群落结构.     

柳杉人工林林分不同变量大小比数研究

采用胸径、生物量、冠幅和树高计测大小比数对崇州林场柳杉林的空间结构进行分析.结果表明,以胸径和生物量为度量变量的大小比数变幅最小,可信度最高,而冠幅和树高大小比数受不同树种树型的干扰而不如前两者可靠.各样地林分的胸径和生物量大小比数平均数值明显大于冠幅和树高大小比数数值,说明林木的胸径及生物量分化程度远大于冠幅与树高的分化.通过胸径的增长实现其生物量的增长,从而增强单木的竞争优势可能是林木分化的主要策略.     

造林密度对杉木幼林生长及空间利用的影响

为了探讨不同造林密度对杉木人工林林分生长及林分空间利用的影响,选取福建省三明市福建农林大学莘口教学林场8年生不同造林密度(2400、3100、3400、4200和4400株·hm-2)杉木人工纯林为研究对象,对林分平均胸径、树高、枝下高、冠幅、单株叶面积、根幅、根深和根系密度等指标进行调查,结果表明:随着造林密度的增大,杉木林分平均树高、胸径、单株材积和蓄积量均呈现先增大后减小的规律,造林密度为3400株·hm-2时平均树高达到最大值(9.87 m),造林密度为3100株·hm-2时林分平均胸径和平均单株材积均最大,林分蓄积量最大值出现在4200株·hm-2。随着密度的增大,林分枝下高逐渐增高,冠幅、单株叶面积和叶面积指数逐渐减小。造林密度为2400株·hm-2时,林分枝下高最低,冠幅、单株叶面积和叶面积指数均最大。杉木根幅和单株根量逐渐减小,根深和粗根密度逐渐增大,而细根密度则先增大后减小,最大值出现在3400株·hm-2。随着年龄的增长,个体间空间竞争激烈,林分密度过大会限制林木群体的生长发育。在林分生长过程中,适时采用间伐、抚育等措施,可使人工林各发育阶段形成合理的群落空间结构,从而获取最大的木材收益。     

基于街景测量的南昌市行道树结构特征与健康状况研究

行道树作为城市绿地系统的网络和骨架,在城市居民生活中发挥着无可替代的作用。快速准确的掌握城市行道树的结构特征和健康状况,有利于城市森林建设与管理,进而提升其生态服务功能。基于百度街景平台,通过街景测树法对南昌市的963个样方,共计26727株行道树展开调查。测量内容包括行道树大小指标(树高、胸径、冠下高和冠幅)、健康状况(支架比例、枯稍比例、叶色不健康比例和死亡比例)和植被垂直结构配置情况;并且探究了不同行政区和不同城市化强度(环城道路发展下的城乡梯度)下行道树的空间分布特征。结果表明:(1)南昌市行道树小树比例较高:胸径在10—20 cm的占65%,冠下高在1.5—2.5 m间的占76%,树高在4—8 m间的占71%,冠幅在2—6 m间的占76%;行道树生长整体表现为健康,各指标所占比例较小,但是叶片健康较差;35%的样地无叶色不健康,77%的样地无支架,76%的样地无枯梢,93%的样地无死亡;植被垂直结构配置状况良好,以乔-灌-草复合结构为主(比重为75%);(2)在空间分布上,不同行政区行道树大小指标和垂直结构配置上差异显著、健康状况(支架比例和叶色不健康比例)均表现显著性差异(...     

蒙古栎次生林的生长更新与林下植被多样性对林分密度的响应

以辽宁省抚顺市清源县蒙古栎天然次生林为对象,在2018年对6块面积为0.1 hm²的蒙古栎样地进行疏伐,并于2020年调查样地内植被的生长情况,研究疏伐后形成的600(低密度)、720(中密度)、900株·hm^-2(高密度)3种密度对林木生长、林下实生苗更新与林下植被多样性的影响。结果表明: 由于疏伐后间隔年份较短,不同密度下树高、胸径无显著差异。但低密度下林冠对称指数显著高于高密度,表明树冠生长对于林分密度的响应比树干生长更迅速。中密度下实生更新苗数量最多,且相同苗高的实生苗地径显著高于其他两个密度,中密度下实生苗更新与幼苗生长都好于高、低密度。林中共有植物70种,隶属于41科67属,其中木本植物蒙古栎、胡枝子与草本植物山罗花、三叶委陵菜占优势地位。灌木层与草本层的优势度指数、均匀度指数和多样性指数在中密度下表现最佳,表明该立地条件下林分密度保持在720株·hm^-2时更有助于辽东山区蒙古栎次生林的可持续发展。     

红松杈干类型与林分密度、个体生长指标及丰年株均结实量的关系

选取4种密度的红松人工林,设置15块25 m×40 m的临时样地,采用单因素Logistic回归分析和Meta分析方法定量分析了不同杈干类型与红松林分密度、树高、胸径、冠幅及丰年结实量的关系。结果表明:杈干率随着密度的增大呈现降低趋势,与密度600株·hm~(-2)相比,密度750、900和1200株·hm-2的杈干发生概率分别降低了24%、51%和59%;3种杈干类型中以双杈为主,样地内双杈类型株数占杈干总株数的60%以上;杈干对红松各项生长指标和丰年结实量均有显著影响(P≤0.05),杈干木的平均树高、胸径、冠幅和丰年单株球果产量与未杈干木相比分别增加了2.12%、4.69%、4.89%和29.57%;不同杈干类型对红松树高、胸径和结实的影响规律不同,单杈类型对红松生长和结实指标影响不显著(P0.05),其平均树高、胸径、冠幅、丰年单株结实量分别比未杈干类型增加了1.49%、1.99%、1.47%和20.64%;双杈和多杈干类型的各指标与未杈干类型相比有显著差异(P≤0.05),其平均树高、胸径、冠幅及丰年单株球果产量比未杈干木分别增加了2.07%和2.90%,6.00%和6.09%,6.29%和5.99%,及34.61%和26.22%。Logistic回归模型和Meta分析结果证明,红松杈干木对生长结实的促进效应明显,其中双杈和多杈干类型的促进效应表现明显,单杈木的杈干效应不明显,40 a左右的红松人工林杈干效应在林分密度600~750株·hm~(-2)是最佳的。     

黄土高原不同密度刺槐（Robinia pseudoacia）林地水分生产力与土壤干燥化效应模拟

应用WinEPIC模型模拟研究了1957～2001年期间黄土高原半湿润区长武和半干旱区延安不同密度刺槐(Robinia pseudoacia)林地水分生产力演变规律和深层土壤干燥化效应.结果:(1)长武和延安高密度(6000株/hm2)、中高密度(4500株/hm2)、中低密度(3000株/hm2)和低密度(1500株/hm2)等4种处理刺槐林地逐年生物量模拟值均呈现快速增加、达到最大值后又逐年波动性降低的变化趋势,林地密度越高早期逐年生物量越高,后期逐年生物量差异缩小,两地均以低密度处理逐年生物量平均值和累积生物量模拟值最高;(2)4种密度处理45年生刺槐林地年均耗水量值基本相等,长武和延安分别为603mm和566mm,但生长前期年耗水量明显高于后期,并高于同期年降水量,林地密度越高前期耗水量越高,中期以后各密度处理耗水量基本接近且波动趋势基本一致,林地密度越高干旱胁迫程度越重;(3)模拟生长初期,4种密度处理刺槐林地0～10m土层逐月土壤有效含水量均呈现强烈的波动性降低趋势,长武各密度处理刺槐林地分别在7～23年生、延安分别在7～17年生之后逐月土壤有效含水量均在0～200mm较低水平上随降水量变化而波动;(4)4种密度处理林地0～10m土层土壤湿度剖面分布年度变化剧烈,土壤湿度逐年降低且土壤干层逐年加厚,密度越高土壤干层加厚速度越快,长武在26年生、延安在17年生时低密度处理刺槐林地土壤干层厚度均已超过10m,此后2～10m土层土壤湿度保持相对稳定的干燥化状态;(5)长武和延安刺槐林地适宜种植密度分别以1500～3000株/hm2和1500株/hm2为宜,刺槐林地土壤水分可持续利用最大年限分别为26a和18a.     

黑龙江省东部地区红松人工中幼龄林生物量研究

运用非线性联立方程组建模理论建立红松立木相容性生物量模型,然后利用模型计算出人工红松各个样地林木各器官和样地总生物量。以林分年龄、林分平均胸径、林分密度等因素为制约条件,讨论分析林分生物量在林木各器官之间的分配规律,并且探究林分年龄、林木大小和林分密度的变化对林分生物量的影响。结果表明:幼龄红松人工林林分生物量与平均胸径成正相关关系;林分密度对林分生物量影响较大,并且随着密度的增大而增大,且最适合的林分密度范围是1 000~1 400株·ha-1;红松人工幼、中龄林林分生物量各器官分配规律相同,表现为树干树根树枝树叶,地上生物量占林分生物量79%左右;林分地上和地下生物量大概呈3.8∶1的比例。     

北京地区侧柏人工林密度效应

密度是影响森林尤其是人工林生长的重要因素,林冠层是森林生态系统与其他系统进行能量和物质交换的重要场所,树木及树冠生长对林分密度的响应关系可以看作是生物对环境变化产生的适应性现象。林分密度效应是生态学和森林培育学的重要研究内容之一。以23块8种不同密度梯度的北京山区侧柏人工幼龄林林分为研究对象分析其树木生长及树冠生长对密度的响应关系,其中树冠指标使用了参照了美国林务局(USDA)的树冠调查指标。研究结果表明:(1)林分平均胸径、平均树高和平均冠幅生长均随密度增大而减小,林分密度大于3000株/hm2时各指标减小的趋势变缓,使用异速生长模型可以很好地拟合这种变化关系;(2)随密度增加,树冠水平方向和垂直方向生长均到显著地抑制作用,树冠外形表现出由饱满冠型向狭长冠型变化的适应性现象;(3)使用树冠二维、三维指标与密度进行相关性分析可知树冠长度、树冠率等指标与林分密度呈负相关关系,树冠圆满度及树冠生产效率与密度表现出极显著正相关关系;(4)采用枝解析的方法研究了树枝长度、材积的平均生长量、连年生长量与密度的关系,结果表明幼龄期各生长量差异不大;(5)在建立冠幅模型时考虑了自变量间的多重共线性问题,所建的胸径单自变量二次方模型能够很好地预测侧柏人工幼龄林冠幅生长过程,模型相关系数R2为0.961。     

不同坡位对火力楠生长的影响

对广东高明云勇林场的火力楠Michelia macclurei纯林及其混交林2004～2007年的生长状况进行调查。运用多重比较方法分析上、中、下坡位的火力楠地径、树高、冠幅。结果表明,4年间(林分当年至3年生)所有样地的火力楠幼树平均地径、树高和冠幅均有显著增长。坡位对火力楠的地径生长具有显著影响,各坡位的火力楠平均地径为上坡>中坡>下坡,而坡位对树高和冠幅的影响不明显。     

Allometric relationships for Eucalyptus nitens (Deane and Maiden) Maiden plantations

Allometric relationships between stem, leaf area and crown dimensions were determined for Eucalyptus nitens (Deane and Maiden) Maiden using 81 trees sampled from 13 post-canopy closure sites and 34 trees sampled from 6 pre-canopy closure sites. These sites differed in site quality, stand age, fertiliser treatment, stand density and levels of weed infestation. Overall, tree age ranged from 2 to 13 years, tree height from 1.4 to 26.1 m and diameter at breast height from 0.6 to 38.7 cm. Pre-canopy closure trees exhibited site-specific relationships which were to some extent confounded with tree age. However, post-canopy closure trees had relationships which were independent of site, age and silvicultural treatments. Strong relationships between structural components were found for both stem and crown. Stem diameter at breast height was non-linearly related to tree height and crown length. Stem sapwood area (breast height or crown base) could be predicted from stem cross-sectional area. For post-canopy closure trees, a functional relationship between sapwood area (breast height and crown base) and leaf area was site-independent. The lack of specificity in terms of both site and management techniques enables these relationships to be applied generally to E. nitens plantations in Tasmania.     

Crown allometries are less responsive than stem allometry to tree size and habitat variations in an Indian monsoon forest

While theoretical allometric models postulate universal scaling exponents, empirical relationships between tree dimensions show marked variability that reflects changes in the biomass allocation pattern. As growth of the various tree compartments may be controlled by different functions, it is hypothesized that they may respond differently to factors of variation, resulting in variable tree morphologies and potentially in trade-offs between allometric relationships. We explore the variability of tree stem and crown allometries using a dataset of 1,729 trees located in an undisturbed wet evergreen forest of the Western Ghats, India. We specifically test whether species adult stature, terrain slope, tree size and crown light exposure affect the relationships between stem diameter and stem height (stem allometry), and between stem diameter and crown width, crown area and crown volume (crown allometries). Results show that both stem and crown allometries are subject to variations in relation to both endogenous (tree size, species adult stature) and exogenous (terrain slope, crown light exposure) factors. Stem allometry appears to be more affected by these factors than are crown allometries, including the stem diameter–crown volume relationship, which proved to be particularly stable. Our results support the idea that height is a prevailing adjustment factor for a tree facing variable growth (notably light) conditions, while stem diameter–crown volume allometry responds more to internal metabolic constraints. We ultimately discuss the various sources of variability in the stem and crown allometries of tropical trees that likely play an important role in forest community dynamics.     

樟子松人工林树冠结构的分形分析

基于樟子松人工林7块固定标准地中的31株解析木的树冠体积和叶量,以幂函数关系(F=Av^(D/3))建立了预估树冠表面积的分形维数。同时根据生物量实测数据,建立预估叶量的生物模型Lw=0.180397D^3045903H^-1.67348。基于枝解析、树干解析数据,动态地预估了一年、二年、三年前的树冠体积,并结合树冠体积、叶量的这种幂函数关系可以动态地预估一年、二年、三年前树冠表面积的分形维数,从而反映出树冠结构的动态变化规律。为了了解不同分级样木的分维数变化情况,利用2003年调查的4块生物量标准地数据,根据单株树木各个枝条占据的空间体积与该枝条的带叶枝干重的关系,计算了各标准地不同分级样木树冠的分维数。为探讨单株样木树冠的分维数的计算提供了一种可行方法。树冠的分维数作为表征树冠的动态生长变化是一有用和可靠的指标。     

落叶松人工林单木模型的研究

根据吉林省松江河林业局所实测的落叶松人工林(Larix olgensis)临时标准地66块、固定标准地18块以及8块团状枝解析样地资料,通过对林分中优势木生长及树冠结构与动态的分析,提出适于树木生长的Korf方程并用来构造林木的潜在生长函数。选择林分密度指数(SDI)作为反映林分中林木之间平均拥挤指标。在单木竞争指标的选择上,通过引进树冠因子,并在与传统的竞争指标相比较的基础上,淡化距离因子的作用,应用优势木相对树冠表面积构造了与距离无关的单木竞争指标,以此建立了落叶松人工林单木生长模型。     

Understanding 3D structural complexity of individual Scots pine trees with different management history

Tree functional traits together with processes such as forest regeneration, growth, and mortality affect forest and tree structure. Forest management inherently impacts these processes. Moreover, forest structure, biodiversity, resilience, and carbon uptake can be sustained and enhanced with forest management activities. To assess structural complexity of individual trees, comprehensive and quantitative measures are needed, and they are often lacking for current forest management practices. Here, we utilized 3D information from individual Scots pine (Pinus sylvestris L.) trees obtained with terrestrial laser scanning to, first, assess effects of forest management on structural complexity of individual trees and, second, understand relationship between several tree attributes and structural complexity. We studied structural complexity of individual trees represented by a single scale‐independent metric called “box dimension.” This study aimed at identifying drivers affecting structural complexity of individual Scots pine trees in boreal forest conditions. The results showed that thinning increased structural complexity of individual Scots pine trees. Furthermore, we found a relationship between structural complexity and stem and crown size and shape as well as tree growth. Thus, it can be concluded that forest management affected structural complexity of individual Scots pine trees in managed boreal forests, and stem, crown, and growth attributes were identified as drivers of it.     

四川理县杂谷脑干旱河谷岷江柏造林恢复效果评价

在岷江干旱河谷杂古脑河流域,选择岷江柏(Cupressus chengiana)5个不同年份的造林地,调查了岷江柏的生长情况、植物群落特征与土壤理化性质,总体评价干旱河谷乡土树种的造林成效及造林后的生态效果。结果表明:不同年份造林地岷江柏幼树生长状况良好,2003年造林地生长最好,基径、树高和冠径分别达到4.39cm、4.17m和1.01m,当年生长量超过43cm;2001年和2005年造林地次之,基径为4.19cm和4.52cm,冠径为0.55m和0.61m,当年生长量37cm左右,树高为2.50和2.17m;2007年和2009年造林地由于幼树生长时间较短,其基径、树高和冠径都较小,但当年生长量也都超过20cm。不同年份造林地的植被覆盖度变化相对复杂,除2001年造林地外,灌木层盖度随造林时间的增加而逐渐降低;草本层盖度变化较小,2005造林地最高,其他年份造林地没有显著差异。同时,不同年份造林地的群落结构都比较单一,随造林时间的增长,群落物种数量反而降低。在5个不同年份造林地,土壤pH、有机质和养分含量差异相对较小,土壤含水量尽管存在较大差异,但没有明显的变化趋势。综合分析认为,在杂谷脑干旱河谷中山区岷江柏作为造林树种具有一定的生长优势,但造林地的植被和土壤并没有得到改善,需要更加长期的观测评估。