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。     

笋材两用毛竹林林分结构数量关系研究

作为在闽中尤溪县 6年试验研究结果的一部分 ,采用 PCA方法分析笋材两用毛竹林 (Phyllostachyspubescens)林分结构因素。结果表明 ,新成竹数量、竹林密度、年龄结构和新竹平均胸围 (GBH)是影响笋材两用毛竹林林分结构的主导因素。对各类林分进行系统聚类分析 ,笋材两用毛竹林可分为 3类 ,大致相当于竹林密度 2 5 0 0株· hm- 2 以下、2 80 0～ 40 0 0株· hm- 2 和 40 0 0株· hm- 2 以上 3种情形。用正态分布拟合新成竹胸围 (GBH )分布效果较好。新成竹胸围与竹林密度相关不显著。     

不同密度杨树人工林河岸缓冲带对无机氮的去除效果

以太湖流域构建的平缓坡度杨树人工林河岸缓冲带为研究对象, 比较了三种植物密度(400 株•hm-2、1000 株•hm-2和1600 株•hm-2) 的河岸缓冲带对不同深度径流水中铵态氮(NH4+—N)和硝态氮(NO3－—N)的去除率以及河岸缓冲带土壤对铵态氮和硝态氮的截留率。研究结果表明, 1600 株•hm-2杨树人工林缓冲带对径流水中铵态氮和硝态氮的去除能力最强, 在40 m缓冲带处三个土层的平均去除率达72.86%和71.81%, 而400 株•hm-2 缓冲带去除效果较差; 在同一土层, 土壤铵态氮的截留率大小随土壤铵态氮浓度的增加而提高。1000 株•hm-2杨树人工林缓冲带土壤对铵态氮和硝态氮截留效果最好, 截留率为32.48%和44.41%, 1600 株•hm-2缓冲带其次, 400 株•hm-2 缓冲带的截留率较低。     

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。     

长白落叶松人工林乔木层生物量分布特征及其固碳能力研究

基于8~56 a长白落叶松人工林样地生物量调查数据,建立了长白落叶松林各器官生物量模型,探讨了不同林龄长白落叶松人工林干材、树皮、树枝、树叶、树根的生物量分布与变化规律及单木与林分乔木层的固碳能力。结果表明:随着林龄的增大,长白落叶松人工林林木及各器官生物量均呈现不同程度的增加趋势,单株木生物量由8 a时的0.174 kg增加至56 a时的328.196 kg,林分乔木层生物量由8 a时的0.519 t·hm-2增加至56 a时的251.39 t·hm-2,其中树干所占比例最大,且增幅最大。长白落叶松人工林单木平均碳储量为74.822 kg,56 a林分乔木层碳密度为130.455 t·hm-2,平均碳密度达63.113 t·hm-2,各器官碳储量变化规律明显。长白落叶松人工林幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林林分乔木层的年平均固碳量分别为0.087、1.193、1.703、2.124 t·hm-2,固碳量年平均增长率排序为中龄林幼龄林成熟林近熟林。研究认为,长白落叶松人工林单株木及林分各器官生物量随林龄增加具有明显的变化规律,成熟林分固碳水平最高,中龄林分后期固碳潜力最大。     

四季竹立竹表型可塑性的林分密度效应

为了给优良的观赏和夏秋笋用竹种四季竹的丰产林分密度建立提供理论依据,开展了四季竹纯林4种林分密度(17500～27500株·hm-2,D1;37500～42500株·hm-2,D2;55000～62500株·hm-2,D3;72500～82500株·hm-2,D4)的分株构件因子调查,并对立竹主要形态特征因子进行了主成分分析。结果表明:随着林分密度的增大,四季竹立竹胸径和相同胸径下的节间长分别呈"∧"和"∨"形变化,极值分别出现在D3和D2密度。相同胸径下的立竹冠幅和枝盘数均呈"∨"形变化,并且最小值都出现在D2密度;立竹枝长和残枝率均呈倒"N"形变化,枝长最大值和残枝率的最小值均出现在D3密度。林分叶面积指数呈"∧"形变化,最大值出现在D3密度;立竹单叶面积与林分密度呈显著正相关。相同胸径下的立竹全高、胸高壁厚、枝下高和枝夹角、单叶质量、比叶面积在不同林分密度间无显著差异。经主成分分析,立竹表型形态与秆形构件关系最为密切,其次为枝条构件,最后是叶片构件。经通径分析,各林分密度立竹表型综合得分大小顺序为:D3D4D2D1。在试验林立竹胸径条件下,D3是四季竹无性系生理整合成本和效益的密度阀值,是分株形态良好建成的适宜林分密度。     

马尾松林分结构对冠层水文效应的影响

了解不同林分结构森林的水文效应及其主要影响因素,可为林分抚育经营管理提供科学依据。本研究在三峡库区九领头林场设置14块20 m×30 m马尾松林样地,观测其林冠截留量、树干茎流量和穿透雨量,调查马尾松林分结构因子,利用Pearson相关分析、主成分分析、冗余分析等方法分析林分结构(叶面积指数、混交度、大小比数、竞争指数等)对水文效应(冠层截留率、穿透雨率、树干茎流率)的影响。研究期间(6—10月)林外降雨总量1008.4 mm,林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量分别占总降雨的16.3%、82.3%和1.4%。Pearson相关分析结果表明:叶面积指数、胸高断面积、冠幅面积与冠层截留率呈显著正相关(P0.05),与穿透雨率呈显著负相关(P0.05),树干茎流率与树高、冠层厚度呈显著负相关(P0.05),与叶面积指数、林分密度呈显著正相关(P0.05);冗余分析结果表明:水文效应的再分配特征能被结构变量组合解释59.6%,蒙特卡罗置换检验结果表明:冠层截留率和穿透雨率主要受蓄积量这类结构组合变量的影响,蓄积量越大,冠层截留率越高,穿透雨率越低,树干茎流率主要受林分竞争状况及水平结构(R~2=0.46,P0.05)和蓄积量(R~2=0.51,P0.05)的影响。林分结构与冠层水文效应密切相关,林分生长状况越好,蓄积量越大,马尾松林涵养水源效果越好。     

苏南丘陵区毛竹林冠截留降雨分布格局

降雨穿过林冠层时,由于林冠的拦截作用,改变了降雨分布格局。林冠截留是一个复杂的水文过程,受降水特征及林分特性的影响较大。本文以北亚热带苏南丘陵地区人工毛竹林(Phyllostachys edulis)为研究对象,利用2007年度各场次降雨观测数据,分析了降雨量和降雨强度与林冠截留降雨的关系,研究了林冠截留过程的特点。结果表明：（1） 研究期间共观测到102次降水事件,降水总量为1110.8mm,单次最大降雨量为110.0㎜,最小为0.55㎜,事件平均降水量为10.89mm,且绝大部分降雨为低雨强、中雨量级的降雨事件。（2） 研究期间林冠截留总量为171.72mm,占同期降雨总量的15.46%。单次林冠截留量变幅为0.21—4.55mm,截留率变幅为1.3%—100%,且随林外降雨量的递增,林冠截留率呈现递减的变化趋势,二者的关系用幂函数（I0=117.34P-0.9106）拟合效果较好。（3）在林外次降雨量小于5㎜的条件下,事件降雨量占年降雨总量的5.0%,相应的降雨事件频率为9.8%,此时林冠截留量随降雨量的增大而增加,其变幅为0.55—1.9㎜,截留量与降雨量的关系用对数函数（I=0.4931Ln(P) 0.9493）进行拟合效果较好;在单场降雨量大于5㎜时,林冠截留量随各场次降雨量的增加,其变动幅度和频率均大大增强,变化范围在0.21—4.55㎜之间,二者相关性较差。（4）降雨在7—10mm雨量级范围内时,林外降雨量和林冠截留量分别为245.14mm和47.9㎜,占其全年总量的比例均为最大,分别为22.07%和27.9%;各雨量级林冠平均截留量与平均降雨量的关系表现为对数函数关系（R2=0.7287）,而截留率与平均降雨量的关系表现为极显著的幂函数关系（R2=0.9817）,且林冠对降雨的截留作用在雨量级较小时,表现十分显著。（5）全年单场降雨强度小于0.06mm/min时,降雨事件频数为73.53%,降雨量占其总量的57.93%,林冠截留量占其总量的89.34%,降雨事件平均截留率（23.84%）远高于雨强大于0.06mm/min时的降雨事件平均截留率（3.92%）。本研究结果为长江中下游丘陵山区水土保持林和水源涵养林体系建设提供了理论依据。     

毛竹扩张的生态后效:凋落物水文功能评价

为评价毛竹扩张对次生常绿阔叶林凋落物水文功能的影响,在江西大岗山收集毛竹林和邻近的次生常绿阔叶林凋落物,采用模拟降雨法和浸泡法,测定了凋落物阻滞径流时间、截留降雨量和持水量(率)等水文功能指标。结果表明:当降雨强度为0.5、1.0、1.5mm·min-1,坡度为10°、25°、40°时,2种森林凋落物阻滞径流的时间均随雨强和坡度增加而提前,但在同等条件下毛竹林产流的时间比常绿阔叶林要迟;2种森林凋落物截留量与降雨历时的关系都可用一级动力学模型Nt=N0(1-e-kt)进行较好的拟合,最大截留量N0随降雨强度增大而增大,随坡度增大而减小,但同一条件下毛竹林凋落物最大截留量N0较常绿阔叶林大;毛竹林凋落物的最大持水率和最大持水量分别为267.51%和7.41 t·hm-2,常绿阔叶林对应的值为244.33%和5.27 t·hm-2,前者比后者分别高出9.49%和40.60%。研究表明,毛竹扩张导致常绿阔叶林转变成毛竹林后,凋落物的水文生态功能增强。     

甘肃小陇山森林植被碳库及其分配特征

为准确估计甘肃小陇山林区森林植被的碳库大小,应用干烧法对该地区主要林分类型的13种乔木、14种灌木、10种草本植物的不同器官和7类林分的枯落物有机含碳率进行了测定,同时利用生物量标准地资料对8类林分的乔木层平均含碳率及森林植被的储碳密度和碳储量进行了估算,并分析了林分各组分的碳储量分配特征.结果表明:锐齿栎、油松、栓皮栎、白桦、红桦、日本落叶松、华山松、云杉、秦岭冷杉、水曲柳、大叶椋子木、五角枫、辽东栎13种乔木树种的器官平均含碳率范围为0.4501～0.5049,14种灌木和10种草本的器官平均含碳率分别为0.4446和0.3270,7类林分枯落物平均含碳率为0.4221.该地区8类林分的乔木层平均含碳率范围为0.4676～0.4976;小陇山林区森林植被层平均储碳密度为39.4254 t hm-2,总碳储量为13.3579 Tg.8类林分总碳储量分配中,乔木层占98.07%±0.73%,灌木层占1.38%4±0.43%,草本层占0.17%4±0.08%,枯落物层占0.37%±0.37%.甘肃小陇山8类林分乔木层的平均储碳密度值与我国及世界各地森林平均储碳密度的一些估计值基本接近.     

西藏林芝地区森林碳储量、碳密度及其分布

利用林芝地区第六次二类森林资源清查数据,运用材积源生物量法和平均生物量法,结合不同树种的分子式含碳率,估算了林芝地区森林及其组分的碳储量、碳密度,并分析其分布特征.结果表明:2004年,林芝地区森林碳储量为2.43×1O8 t,森林平均碳密度为76.01 t·hm-2,其中,林分碳储量＞灌木林碳储量＞疏林碳储量＞散生木碳储量＞竹林碳储量＞四旁树碳储量,各林分类型碳储量在2.51×105～1.27×108 t,共计占总森林碳储量的92.0％,各林分类型的平均碳密度为103.16 t·hm-2,其中冷杉林的碳储量和碳密度均最高.在区域分布上,森林碳储量由西北向东南递增,森林平均碳密度由西南向东北递增.林分碳储量以成、过熟林碳储量为主,而过熟林的碳密度在各龄级中最高.随着过熟林的增加,林芝地区森林碳储量将增加;但随着过熟林的死亡和分解,林芝地区森林碳储量将有减小趋势.     

林冠截留与大气降水关系的数学模型

本文依据实测数据及有关资料,对林冠截留进行了深入细致的分析,并以物理化学中溶液吸附理论引伸出的上升-饱和函数关系曲线为类比,提出了一组关于林内雨量率、截留率、截留量与大气降水关系的新的数学模型。模型中的3个参数μm、P_o、k水文学意义明确,拟合效果较好,对深入研究林冠截留具有一定现实意义。 林内雨量率公式: 林冠截留率公式: 林冠截留量公式:     

西双版纳地区热带季节雨林与橡胶林林冠水文效应比较研究

季节雨林和橡胶林是西双版纳热带森林系统中可以代表原始林和大面积种植的人工林两种林型,采用水量平衡法,利用对以上两种林分林冠水文各分量1996～2001年的观测结果,初步分析其林冠水文效应,结果表明：一年内,季节雨林林冠截留量660．6mm,树干径流量80．7mm,穿透降雨量,853．2mm,分别占同期降雨总量的41．43％、5．24％、53．74％;橡胶林林冠截留量393．5mm,树干径流量104．1mm,穿透降雨量1096．8mm,分别占同期降雨总量的24．68％、6．68％、67．85％;两种林分森林水文各分量干、雨季差异显著,在研究中还发现,季节雨林中树干径流量随径级的增大而减小,干季出现密林(季节雨林)的穿透降雨量大于疏林(橡胶林)的反常现象;与我国其他地区相比,季节雨林和橡胶林有较大的林冠截留率及干流率。     

黄土高原刺槐林间伐改造研究

通过对 9年生刺槐 (Robiniapseudoacacia)林以 3种不同保留密度进行间伐改造 ,并对其林内光照、温度和土壤水分环境因子以及林下植被层生物多样性、生产力和林冠层林木的生长情况与原林分进行对比分析 .结果表明 ,间伐改造能改善林木及林下植被层生长发育的环境条件 ,促进林下植被层生物多样性和生物产量的提高 ,增加林木的生产能力 .间伐保留密度达到 1110株·hm-2 时 ,在整个生长季 ,林地土壤水分比原林分提高约 40 %,不仅林下植被层的生物多样性和生物量有大幅度提高 ,而且林冠层林木的生产力达到较高水平 ;如果继续加大间伐强度 ,林下植被层和林木个体的生长已达到最大极限 ,将不再提高 .因此 ,1110株·hm-2 左右的保留密度是可考虑的间伐强度 .     

川西亚高山典型森林生态系统截留水文效应

截留是水文循环的一个重要过程,水文功能是森林生态系统功能的重要方面,林冠和枯落物截留实现对大气降水的二次分配过程.为深入认识生态系统截留的水文效应,采用野外观测和人工降雨模拟试验相结合的方法,研究了2008年和2009年5-10月贡嘎山亚高山峨眉冷杉中龄林、峨眉冷杉成熟林和针阔混交林的冠层枯落物截留能力.结果表明,峨眉冷杉中龄林2008年林冠截留率为20.9％,针阔混交林2008年和2009年林冠截留率分别为23.0％和23.6％,林冠截留率的年际间变化不大,林冠截留主要受到降雨特征影响.3种林型枯落物饱和持水能力分别为5.1、5.1和5.7 mm,显著高于林冠的饱和持水能力,但由于冠层的截留蒸发速率较高,林冠截留蒸发仍是生态系统截留蒸发的主要组成部分.     

太岳山不同郁闭度油松人工林降水分配特征

利用2011年5-9月生长季观测的30场降雨数据,分析了山西太岳山不同郁闭度下油松人工林林冠截留、穿透雨以及树干茎流与降雨量的关系,以及林冠截留过程的特点.结果表明:(1)实验观测期间,该地区降雨总量为634.79mm,单次平均降雨量为21.16mm,单次最大降雨量为58.15mm,单次最小降雨量为0.54mm.其中,8月份的降雨总量最大,为190.77mm,6月份的降雨总量最小,为41.81mm.(2)郁闭度为0.8的油松人工林林冠截留量与降雨量呈一元线性关系,郁闭度为0.7、0.6和0.5均呈幂函数关系;对于各郁闭度的油松人工林,其林冠截留率与降雨量均呈对数函数关系;穿透雨量、树干茎流量与降雨量均呈明显的一元线性关系,穿透雨量和树干茎流量都随着降雨量的增加而增加.(3)不同郁闭度油松人工林之间林冠截留、穿透雨和树干茎流不同,总的趋势为随着郁闭度的减小,林冠截留量减小,穿透雨量增大,树干茎流量增大.林冠截留量与郁闭度表现出正相关关系,而穿透雨量、树干茎流量都与郁闭度表现出负相关关系.(4)各郁闭度林冠截留量、穿透雨量和树干茎流量的月动态变化与总降水量的月变化基本一致.     

不同密度樟子松人工林土壤碳氮磷化学计量特征

以科尔沁沙地不同密度(490、750、1550、1930、2560株·hm-2)樟子松人工林(栽植于1980年)为研究对象,分析林分密度对土壤碳、氮、磷浓度及其计量比的影响,研究林分密度与土壤养分状况的关系。结果表明:随着樟子松林密度增加,各土层(0～10、10～20和20～40 cm)土壤有机碳、全氮、全磷浓度和C∶N呈先增加后降低趋势,而土壤有效磷浓度呈先降低后增加趋势。土壤有机碳浓度在490株·hm-2密度小于其他密度,而有效磷浓度大于其他密度;土壤C∶P和N∶P在2560株·hm-2密度显著大于其他密度。各密度樟子松林土壤有机碳、全氮、全磷和有效磷浓度在0～10 cm土层显著大于10～20和20～40cm土层,樟子松人工林土壤养分具有表聚性。通过典范对应分析发现,密度对樟子松林土壤养分影响的主要因子是土壤有机碳、全氮和全磷,且密度为1550株·hm-2时土壤有机碳、全氮、全磷和碱解氮浓度较高,而C∶P和N∶P较低。因此,当樟子松人工林密度为1550株·hm-2时,土壤养分浓度较高,林木生长较好,为最佳经营密度。     

松嫩草原三种主要植物群落枯落物层生态水文功能

分析了松嫩草原主要植物群落羊草群落、虎尾草群落、碱茅群落枯落物层的蓄积量及持水能力、枯落物层对降水的截留以及枯落物层抑制土壤水分蒸发的效应.结果表明,羊草群落枯落物蓄积量最大为4.7t·hm-2,最大持水量为9.6t·hm-2,最大持水率为208.4%;虎尾草群落枯落物层蓄积量、最大持水量和最大持水率分别为3.0t·hm-2、7.4t·hm-2和262.8%;碱茅群落分别为2.6t·hm-2、5.0t·hm-2和202.2%;3种群落枯落物层对降水的截留量分别为6.57、5.79和5.26t·hm-2,随着降雨量的增加,截留量增加,截留率减小;0.5~2mm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少7.95%~56.79%,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加.     

不同密度巨桉人工林土壤有机碳及微生物量碳氮特征

通过原位试验,对华西雨屏区不同密度[833株·hm-2(A1)、1 333株·hm-2(A2)、2 222株·hm-2(A3)]巨桉(Eucalyptus grandis)人工林土壤有机碳和微生物生物量碳氮动态特征进行了研究。结果显示:(1)各密度巨桉林分土壤有机碳含量在夏季和秋季较高,春季和冬季较低,但季节变化相对平稳,而它们土壤有机碳含量年平均值分别为22.54g·kg-1(A1)、19.76g·kg-1(A2)、16.84g·kg-1(A3),且密度间差异达到显著水平。(2)各密度林分土壤微生物生物量碳氮呈现出与土壤有机碳相似的规律性季节变化,随着林分密度增加,林下土壤微生物生物量碳氮含量减小。(3)土壤微生物熵一年内的波动较小,分别处于2.30%~2.44%(A1)、2.14%~2.39%(A2)、2.47%~2.69%(A3)之间。(4)各密度林分土壤微生物生物量碳氮含量与其立地土壤有机碳、水解氮、有效磷、速效钾均存在显著相关关系。研究表明,华西雨屏区不同密度巨桉人工林土壤有机碳含量、微生物生物量碳氮含量、微生物熵季节变化相对平稳,但受到人工林密度的显著影响,并随巨桉密度增加土壤有机碳含量、微生物生物量碳氮含量有降低的趋势。     

川西亚高山不同暗针叶林群落类型的冠层降水截留特征

在林分和小流域尺度上,应用模型研究了四川卧龙亚高山暗针叶林冠层的降水截留特征.结果表明:生长季节(5—10月),箭竹-岷江冷杉原始林冠层截留系数在33%～72%之间,平均48%;冠层截留量与降水量之间呈显著的线性关系,截留系数与降水量之间呈负指数函数关系;试验小流域内,植被冠层最大截留量的平均值为1.74mm,不同林分间的差异显著,其顺序为藓类-箭竹-岷江冷杉林>草类-箭竹-岷江冷杉林>藓类-杜鹃-岷江冷杉林>草类-杜鹃-岷江冷杉林>杜鹃灌丛;冠层最大截留量与叶面积指数(LAI)之间呈极显著的线性关系;冠层截留量、冠层最大截留量、附加截留量分别占同期降水量的39%、25%和14%.所选模型对整个生长季平均截留量的模拟效果较好,相对误差为9%～14%.