不同林分密度杉木林养分积累与垂直空间分配

在对1800、3000和4500株hm-23种密度杉木林生长调查及生物量测定的基础上,测定3种密度杉木林各组分养分含量和养分积累量,研究其地上部分养分积累量的垂直空间分配,为杉木林高效培育提供科学依据.结果 表明:1800、3000和4500株·hm-2杉木林养分积累总量分别为1311.57、2531.55和2307....     

会同和朱亭11年生杉木林能量积累与分配

利用我国杉木中心产区会同和杉木扩大栽培区朱亭测定的杉木林生物量和干物质热值资料的基础上,对会同和朱亭11年生杉木人工林能量积累和分配规律进行研究。结果表明:杉木人工林群落林分能量现存量与立地和气候条件关系密切,朱亭11年生杉木人工林群落林分能量现存量 (9294×10⁸-10894×10⁸J/hm²)显著低于会同(12406×10⁸-14733 ×10⁸J/hm²);同龄林分中,现存能量的数值在一定的林分密度范围内,随密度增加而减少。随密度增加而减少的能量现存量,主要是减少了树干的能量现存量,而枝、叶的能量现存量则保持一定稳定状态;能量在林分各组分的分配比大小依次是干＞根＞叶＞枝,林分各组分能量的分配比大小也与立地和气候条件有关,树干中能量分配比会同(56.8%-61.2%)大于朱亭(47.0%-53.5%),枝叶中能量分配比朱亭(28.3%-34.2%)大于会同(22.2%-25.9%);林分能量现存量的空间分布与林分功能作用层面及对水分和养分交换作用密切相关,林分的地表平面和林冠2/3高度处分配的能量最多。     

不同林分密度杉木林生态系统碳密度及其垂直空间分配特征

以不同林分密度(1800、3000、4500株/hm~2)杉木林为研究对象,通过野外调查、样品采集和室内分析,研究不同林分密度杉木林生态系统碳密度及其分配特征。结果表明:1)三种林分密度杉木林生态系统碳密度分别为131.54、161.42、172.69 t/hm~2,随林分密度增大而升高,且具有显著差异(P<0.05)。杉木林碳密度表现为土壤层>乔木层>林下地被物层。土壤有机碳储量占总碳储量的比例最大(53.11%—67.37%),其次是树干、树根、树皮(25.89%—35.74%),高密度杉木林分有利于树干、树皮、树根碳密度分配比例的增加。2)乔木层,树干、树皮、宿留枯枝及宿留枯叶碳密度随林分密度增大而升高,鲜枝及鲜叶碳密度随林分密度增大先升高后降低,且均具显著差异(P<0.05);树干、树皮碳密度随树体高度的升高而降低,鲜枝鲜叶碳密度集中于树体中上部(8 m≤h≤10 m),宿留枯枝枯叶碳密度集中分布于树体中部(4 m≤h≤8 m)。3)随着林分密度的增大,不同径级根碳密度呈上升趋势,且不同径级根碳密度随林分密度变化差异达显著水平(P<0.05);不同...     

不同密度杉木萌生林自然恢复初期群落结构对生态系统碳密度的影响

为研究木本植物自然恢复过程中生态系统碳密度对群落结构变化的响应机制,选取百山祖国家公园高、中、低3种杉木萌条保留密度(1154、847和465株·hm^-2)下自然恢复初期林分为研究对象,分析生态系统碳密度及其组分与树种多样性、林分结构多样性(胸径变异系数)、林分空间结构参数(混交度、角尺度、大小比数、密集度)之间的关系。结果表明：随杉木萌条保留密度减少,树种多样性(物种丰富度指数、Shannon多样性指数)增加;林分结构参数中胸径变异系数、林分密度和混交度随杉木萌条保留密度减少呈升高趋势,不同杉木保留密度处理林分分布格局均为均匀分布,林木生长状态均为亚优势,林分密集程度均为比较密集。高、中、低3种杉木萌条保留密度处理乔木层碳密度分别为57.56、56.12和46.54 t·hm^-2,土壤层碳密度分别为104.35、122.71和142.00 t·hm^-2,生态系统碳密度分别为164.59、182.41和190.13 t·hm^-2,林下植被层和凋落物层碳密度在不同处理之间变异较小。不同杉木保留密度处理...     

基于自稀疏理论的杉木人工林密度指标研究

量化林分密度是精准林业实现的基础。选择合适的林分密度指标用于杉木人工林的模拟和预测研究。基于同一套数据构建3个林分密度指标,根据这些指标的理论分析和动态变化规律进行选优。理论上,Reneike林分密度指数(SDI)和Curtis相对密度(RD)可互相转换,SDI可作为Nilson密度(SD)指标的特例;杉木人工林分的实证结果表明,SD指标的动态变化规律优于传统的SDI和RD密度,更能反映林分的生长规律;而且具有与立地质量不相关的比较优势。Nilson密度指标可用来模拟和预测杉木人工林的生长和收获。     

湖南会同杉木人工林生态系统碳素密度

利用定位观测数据 ,对杉木人工林生态系统的碳素密度进行了探讨。结果表明 :不同年龄的杉木枝、叶中碳素密度的季节变化规律均表现为冬季 >秋季 >夏季 >春季。叶的碳素密度平均为 0 .5 0 4 4 g C· g- 1 ,变异系数 2 .0 8% ,枝的碳素密度平均为0 .4 4 79g C· g- 1 ,变异系数为 2 .2 5 %。不同层次的叶碳素密度的变化范围在 0 .4 6 12 g C· g- 1 ～ 0 .5 5 2 4 g C· g- 1 之间 ,平均值的大小排列顺序为 :上层叶 >中层叶 >下层叶。不同层次枝条的碳素密度在 0 .3917g C·g- 1～ 0 .4 96 5 g C· g- 1之间 ,平均值的大小次序为 :中层枝 >上层枝 >下层枝。 10年生杉木各器官的碳素密度变化范围为 0 .4 5 2 9g C·g- 1～ 0 .4 972 g C·g- 1 ,11年生的为 0 .4 5 80 g C· g- 1 ～ 0 .5 0 2 2 g C· g- 1 ,14年生的为 0 .4 5 80 g C· g- 1 ～ 0 .5 0 93g C· g- 1 之间 ,变异系数范围为 1.6 8%～ 8.4 4 %。不同器官的碳素密度按高低排列基本上为树叶 >树皮 >树根 >树干 >树枝 >球果。随着杉木林年龄的增长 ,林下植被各组分、死地被物的碳素密度变化规律不明显。同一林分中各层次植物的碳素密度高低排列顺序为 :乔木层 >灌木层 >草本层。 10年生和 14年生杉木林土壤各层的碳素密度随土壤深度的增加而逐渐下     

鼎湖山马尾松群落能量分配及其生产的动态

对鼎湖山马尾松群落各组分热值、能量现存量、能量净生产量及群落太阳能转化效率进行了研究。结果表明:(1)乔木层马尾松各器官热值相差不大,为19.02~20.30 kJ/g(总平均 19.34 kJ/g);灌木层植物热值低于乔木层,为16.55~18.78 kJ/g(总平均17.82 kJ/g);草本层植物热值低于灌木层,为13.07~16.16 kJ/g(总平均15.03 kJ/g)。(2)群落能量总现存量随时间而增加,且组分分配比例因年份不同而异。在 1990、1995和2000年分别为167 141.4、270 295.9和321 294.3 kJ/m2,其中乔木层占93.4%、79.8%和86.7%,林下层占3.5%、10.6%和7.2%,而地表现存凋落物层仅占3.2%、9.5%和6.1%。(3)群落在1990~1995年和1995~2000年期间能量净生产每年分别为 1 7083. 2 kJ/m2 和 21 571. 8 kJ/m2,其中乔木层占 96. 6%和95 5%,林下层仅占3.4%和5.0%。所有能量生产量中,群落自身增长能量(即年能量存留量)占 72.7%和57.6%,而释放到其它子系统的能量占27.3%和42.4%。(4)群落太阳能转化效率在 1990~1995 年和 1995~2001年分别为0.759%和0.958%,10年平均为0.873%。     

湖南省杉木人工林生态系统碳储量分配格局及固碳潜力

人工林生态系统碳储量的空间分配格局对全球陆地碳循环有重要的影响,但湖南省杉木人工林生态系统碳储量的分配格局并不清楚。本研究在湖南省样地野外调查的基础上,结合第八次全国森林资源清查的结果,计算出湖南省杉木人工林生态系统的碳储量空间分布格局。结果表明:杉木人工林生态系统碳密度随着林龄增加而增加,幼龄林、中龄林和成熟林分别为125.70、138.57、193.72 Mg·hm~(-2);其中,幼龄林、中龄林和成熟林的植被生物量碳密度分别为18.72、38.86、62.48 Mg·hm~(-2);土壤碳密度随着林分发育先降低后增加,幼龄林为105.49 Mg·hm~(-2)、中龄林为97.23 Mg·hm~(-2)、成熟林126.7 Mg·hm~(-2);湖南省杉木人工林生态系统碳储量为307.48 Tg,其中幼龄林为90.57 Tg,中龄林为91.87 Tg,成熟林为125.31 Tg;湖南省杉木人工林生态系统的固碳潜力为85.56 Tg,其中,植被固碳潜力为47.19 Tg,土壤的固碳潜力为34.82 Tg。确定杉木人工林固碳潜力有助于量化人工林对碳汇的贡献及其制定实现潜力的森林经营管理措施。     

不同年龄阶段杉木人工林植物热值分析

应用会同国家野外科学观测研究站的连续定位测定资料,研究了杉木林不同林龄阶段乔木、灌木、草本和枯死物热值动态变化。结果表明:同一林龄阶段,杉木叶的热值皮枝干根,杉木各器官热值随林龄增加而增大;相同林龄的灌木叶热值枝根,草本地上部分热值根,灌木和草本的热值随林龄增大而减少;同一林龄的凋落叶的热值凋落枝碎屑死根,枯死物热值随林龄增加而增大;整个杉木林系统,乔木层热值灌木草本枯死物;灰分含量与会同杉木器官热值的大小与变化关联性不密切,与灌木、草本呈显著负相关(P0.05);会同杉木热值随林龄变化与器官随林龄增大木质化程度提高,以及不同年份的降水量、太阳辐射、温度有关;林分不同层次植物热值的变化与某个层次的植物接受的光能资源量关系密切。     

不同代数杉木林养分积累和分布的比较研究

在全国杉木中心产区,选择不同栽植代数(1、2、3代)、不同年龄阶段(5、10、15、20年)、不同立地(14、16、18地位指数)的杉木人工林,进行不同栽植代数杉木林养分积累和分布的比较研究.结果表明,栽植代数对杉木林养分积累和分布有较大影响.随栽植代数增加,杉木林乔木层养分积累及养分利用效率均呈逐代递减趋势,表现为3代<2代<1代,而林下植被养分积累呈逐代增加趋势,2、3代杉木林乔木层养分积累分别比1代下降17.62%和36.28%,3代比2代下降22.65%,同时多代连栽杉木林养分利用效率下降,生产单位干物质所需养分增加,增加了杉木生长对林地肥力的压力,不利于林地肥力的维持,但有利于其林下植被的养分积累.     

不同频次刈割对羊草草原主要植物种群能量现存量的影响

对内蒙古羊草草原主要植物种群能量现存量对刈割频次响应的研究表明,在17年不同频次刈割干扰影响下,植物种群能量现存量随刈割频次的变化表现出不同的变化趋势,据此可以划分出3个不同的刈割响应类群：受抑种、耐刈种和受益种。受抑种包括羊草、羽茅、黄囊苔草、葱属植物和直根型杂类草; 耐刈种包括大针茅和冰草; 受益种包括洽草和糙隐子草。对于种群相对能量现存量而言,除羊草随刈割频次的增加呈显著下降趋势外,其他受抑种均随刈割频次的增加保持相对稳定,而受益种和耐刈种的相对值则随刈割频次的增加而呈增加趋势。同时,刈割对植物能量现存量的影响还表现在植物热值变化上,但变化幅度小于10%。     

不同频次刈割对羊草草原主要植物种群能量现存量的影响

对内蒙古羊草草原主要植物种群能量现存量对刈割频次响应的研究表明,在17年不同频次刈割干扰影响下,植物种群能量现存量随刈割频次的变化表现出不同的变化趋势,据此可以划分出3个不同的刈割响应类群:受抑种、耐刈种和受益种.受抑种包括羊草、羽茅、黄囊苔草、葱属植物和直根型杂类草;耐刈种包括大针茅和冰草;受益种包括洽草和糙隐子草.对于种群相对能量现存量而言,除羊草随刈割频次的增加呈显著下降趋势外,其他受抑种均随刈割频次的增加保持相对稳定,而受益种和耐刈种的相对值则随刈割频次的增加而呈增加趋势.同时,刈割对植物能量现存量的影响还表现在植物热值变化上,但变化幅度小于10%.     

短周期尾巨桉能源林生物量与能量特征研究

为开发和利用尾巨桉能源林,通过测量1~4年生植株的叶片、树枝、树根、树干和树皮的热值和生物量,对短周期尾巨桉能源林的生物量和能量特征进行了研究。结果表明,尾巨桉叶片、树枝、树干、树根、树皮和林分生物量均随林龄增加而增加,叶片、树枝、树皮生物量占单株总生物量的比例逐年减小,而树干则呈逐年升高趋势。1~4年生尾巨桉单株和林分的生物量分别为4.32~66.29 kg和10.68~153.33 t hm-2。生物量的结构特征表明,尾巨桉林分在第4年开始郁闭,生长以增加树干的生物量为主。尾巨桉各组分的平均干质量热值为17.23~20.56 kJ g-1,且差异极显著(P<0.01),以叶片的值最高、树皮的最低;同一组分不同林龄的热值差异不显著(P>0.05)。1~4年生尾巨桉的单株和林分能量现存量为81.61~1255.22 MJ和201.83~2903.32 GJ hm-2,其变化趋势及大小排列顺序与生物量相同。因此,对尾巨桉能源林可以4年短周期进行经营。     

晋西黄土区不同密度油松人工林林下植物多样性及水文效应

通过野外调查与室内实验相结合的方法,以晋西黄土区不同林分密度的油松人工林为对象,以林下植物多样性、枯落物蓄水、土壤物理性质和土壤蓄水能力为指标,分析了不同密度油松林对这些指标的影响,以期为油松林合理密度的确定提供科学依据。结果表明:油松林内灌木层物种丰富度指数、多样性指数随油松林密度的增大而减小,而均匀度指数无明显规律;草本层物种丰富度指数与灌木层变化规律一致,但多样性指数和均匀度指数均先增后减;油松林密度为1675株·hm-2时草本的多样性和均匀度为最大,整个群落的多样性指数和均匀度指数也最大;油松林灌木层的多样性指数及均匀度指数均大于草本层;不同密度油松林枯落物自然含水率无显著差异,而枯落物蓄积量、最大持水率以及持水量、有效拦蓄率和拦蓄量在一些林分密度间差异显著;密度为1300株·hm-2时,土壤容重最小,总孔隙度、毛管孔隙度及所对应的贮水量均最大;密度为1675株·hm-2时枯落物蓄积量、持水量最大,表层(0～20cm)土壤容重(1.07g·cm-3)相对较低,非毛管孔隙度(17.45%)及滞留贮水量(87.25mm)最大。综合来看,30年生左右的油松人工林,当密度约为1675株·hm-2时林下植物多样性及生态水文效应最好。     

杉木人工林生物量与养分积累动态

基于中国科学院会同森林生态实验站30多年的定位观测数据,结合文献资料,分析了杉木人工林生物量和养分积累及其分配格局随时间的变化过程,以及不同轮伐期和收获强度对养分输入/输出的影响.结果表明:林龄是影响杉木人工林生物量和养分积累的主要因子,不同器官的生物量和养分贮量差异显著,二者对生物量与养分积累变异的解释量分别为37.1%和40.3%.随林龄增长,杉木人工林生物量和养分向树干分配比例增大,而向树叶分配比例减小;生物量和养分积累速率分别在17a和13a时达到最大值,即养分积累先于生物量积累达到最大值;在3～20a,杉木人工林生产单位干物质所需的营养元素量随着林龄增大持续快速下降,20a之后渐趋平稳,即养分的利用效率随林龄增大而增大.不同收获预案分析显示,延长轮伐期、降低利用强度可以减少养分输出.若仅收获树干,轮伐期从28a延长至56a,收获的生物量减少31.57%,但林分N、P、K、Ca、Mg输出分别减少42.02%、58.93%、27.70%、31.07%和45.26%.     

不同林龄杉木人工林菌根侵染特征研究

丛枝菌根真菌是一种通过土壤侵染植物根系,与寄主植物互利共生的重要有益真菌。探究不同林龄杉木林中菌根侵染状况与土壤养分的变化规律,有利于深入认识丛枝菌根真菌—杉木相互作用的养分调控因素,从而为改善杉木人工林土壤肥力、促进杉木林可持续经营提供依据。分别选取10a、25a、45a杉木纯林,分析了不同林分菌根侵染率与孢子密度及部分土壤养分因子(全磷、速效磷、全钾、速效钾)的关系。结果表明:(1)菌根侵染率与孢子密度均呈现出随林龄增大而增大的趋势,pH随林龄增大而减少的趋势;(2)根际土中磷的含量总体偏低,而且受到土壤酸化流失和丛枝菌根真菌积累的双重影响呈现出先减少后增加的趋势;(3)虽然有效钾含量随林龄变化趋势不显著,但丛枝菌根真菌能促进土壤钾的积累。因此,丛枝菌根真菌能有效调控根际土的养分动力学特征,减缓土壤酸化造成的养分流失。     

黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配

以子午岭林区油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,通过野外调查与室内分析,探讨了幼龄9a、中龄23a、近熟33a和成熟47a等不同林龄林分的生物量、含碳率、碳密度及其时空分布特征。结果表明:(1)油松林各群落平均生物量大小排序为:乔木层(76.12 t/hm2)枯落物层(14.56 t/hm2)林下植被层(3.66 t/hm2)。乔木层生物量随林龄增大而持续增加,各器官中树干所占比例最大(38%—46%),其次为叶和根,枝和皮所占比例最小;林下植被层生物量随林龄增大呈先降低后增加趋势;枯落物层生物量随林龄增大则明显增加。(2)油松乔木、林下灌木、草本、枯落物平均含碳率依次为50.2%、44.5%、43.8%和40.6%。林龄对乔木各器官含碳率无显著影响,不同器官之间含碳率存在显著性差异,具体表现为叶(53.3%)枝(51.4%)皮(50.6%)干(49.8%)根(47.3%);灌木各器官含碳率表现为枝(46.0%)叶(44.8%)根(42.5%),草本则是地上(45.2%)地下(40.2%)。土壤(0—100 cm)含碳率在0.3%—2.7%之间,且具有明显的垂直分布特征:表层含碳率高,并随土壤深度的增加逐渐降低。(3)9、23、33和47年生油松林生态系统碳密度分别为70.49、100.48、167.71和144.26 t/hm2,其空间分布序列表现为土壤层植被层枯落物层,且植被层和土壤层是油松人工林的主要碳库。林龄是影响油松林木及群落碳密度积累的主导因子之一。随林龄增加,土壤碳密度所占生态系统碳密度份额逐渐降低,乔木层和枯落物层则逐渐增加。     

不同林龄杉木林土壤细菌群落结构与土壤酶活性变化研究

探究不同林龄杉木人工纯林土壤中的微生物的群落演变与结构特征与酶活性变化,为杉木人工林可持续经营管理提供依据。以福建省南平市的五片不同林龄杉木林表层土壤作为研究对象,通过16SrDNA测定细菌的群落组成,分析与土壤质量密切相关的四种土壤酶活性变化,揭示细菌群落与土壤酶活性的变化机理。结果表明,微生物的多样性指数与OTU都随着林龄的增加而增加,且幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林土壤微生物结构差异较大;不同林龄杉木人工林中包含了29个细菌门,其中酸杆菌门与变形菌门为优势菌群,根据各种群相对丰度变化以及冗余分析,放线菌门、浮霉菌门与疣微菌门等均随林龄增长出现较大变化,且与土壤可溶性有机质以及速效养分有显著相关性（P<0.05）,说明这几种细菌群落对土壤养分变化较敏感;土壤养分变化会影响土壤酶活性,蔗糖酶与全碳呈显著正相关（P<0.05）,与速效钾呈显著负相关（P<0.05）,与放线菌门呈极显著负相关（P<0.01）。脲酶与速效氮呈显著负相关（P<0.05）,脲酶与变形菌门、绿弯菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门以及拟杆菌门均存在较强相关性。综上,不同的土壤细菌种群与酶活性对各养分变化的响应程度不一,细菌群落结构与酶活性能反映不同林龄杉木林土壤的质量变化,适量延长杉木人工林种植年限有益于土壤质量恢复。本研究结果对指导杉木人工林优质经营有重要意义。     

不同密度柚木人工林林下植被及土壤理化性质的研究

研究不同密度柚木人工林对林下植被及土壤理化性质的影响,为柚木人工林营建与可持续经营提供理论依据。以广东揭阳14~16年生不同林分密度（650、900、1 050、1 200和1 450 株·hm^-2）柚木人工林为研究对象,通过样方调查植被的种名、株数、高度及盖度等,并采集0~20和20~40 cm土样进行理化性质分析,对林下植被物种多样性指数及其土壤理化性质进行主成分分析评价,来评价不同林分密度下柚木人工林的立地质量。结果表明：随着林分密度增加,柚木人工林林下植被盖度整体表现出降低趋势,草本优势物种由阳生性到中生性,逐渐向阴生性的过渡,林下植被Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数、丰富度指数和均匀度指数表现出先增加后减少的趋势;相同密度下,表层土土壤理化性质优于下层土,随着林分密度增大,土壤理化性质整体呈现出先改善后退化的变化过程,不同林分密度间柚木人工林土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度、速效K、速效P、全P、交换性酸和交换性Al等指标差异性显著（P<0.05）;基于林下植被物种多样性和土壤理化性质主成分分析,不同林分密度柚木人工林物种多样性和土壤理化性质综合得分由大到小依次是：1 050 株·hm^-2（4.82）、900 株·hm^-2（1.58）、650 株·hm^-2（-1.30）、1 200 株·hm^-2（-1.81）、1 450 株·hm^-2（-3.29）。因此,说明适宜的林分密度（1 050 株·hm^-2）有利于保持较好的林下植被物种多样性和土壤理化性质,在柚木人工林经营的过程中,可以根据实际情况合理调整林分的密度。     

不同杉木林分类型土壤团聚体生态化学计量特征

在野外调查的基础上,选择成土母质相同、坡向坡度相似、海拔基本一致的杉木-米老排、杉木-火力楠和杉木纯林3种杉木人工林采集土壤样品,通过干筛法分离＞2 mm、2～0.25 mm和＜0.25 mm 3个团聚体组分,研究其土壤团聚体有机碳、全氮、全磷的含量及其生态化学计量特征,以阐明不同杉木林分类型土壤团聚体碳氮磷生态化学计...