杉楠混交与人工杉木林自养机制的恢复

自养机制的形成是人工林可持续经营的目标之一.本研究通过混交模拟杉木人工林不同恢复阶段林分,观察比较发现从退化的杉木林阶段到地带性树种比例较低的混交林、地带性树种比例较高的混交林和地带性树种纯林阶段凋落量、N、P、K、Ca和Mg5种元素的归还量逐渐增加,特别是5种养分元素的循环速率也不断增大,其中N、Mg的循环速率由杉木纯林的0.1左右增大到火力楠纯林的0.5以上,与此同时林分土壤有机质含量和养分含量也不断增加,表明退化杉木人工林在恢复过程中随着林内地带性火力楠树种混交比例的增加,林分的自养机制逐渐获得重建.从杉木人工林可持续经营角度来看,杉阔混交比例的确定应以林分自养机制的形成和土壤养分状况的改善为标准.     

杉木、木荷纯林及其混交林凋落物量和碳归还量

2005年5月-2007年4月,研究了福建省建瓯市水土保持科教园内19年生杉木人工林、木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量和碳归还量.结果表明：3种人工林的年均凋落物量分别为2470.85、4171.96和4285.99 kg·hm^-2·a^-1,不同人工林中凋落物均以落叶为主,占林分年总凋落量的68.62%～87.26%.杉木人工林凋落物量在每年的4-5月、7月和12月出现3次较大峰值,而木荷人工林和杉-荷混交林凋落物量的峰值仅出现在每年的3月份.与人工纯林相比,混交林促进了阔叶树种的单株凋落物量增加,但抑制了针叶树种的凋落物量.落叶是3种人工林凋落物碳归还的主体,人工林碳年归还总量大小顺序与年均凋落量相同,其中杉-荷混交林最高(2.12 t·hm^-2·a^-1),杉木人工林最低(1.19 t·hm^-2·a^-1).与针叶和阔叶人工纯林相比,针阔混交林的凋落量大、碳归还量高,具有良好的碳吸存能力.     

杉木(Cunninghamia lanceolata)连栽地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用

收集了有关杉木连栽的地力退化和连栽杉阔混交林的对比研究文献,并进行分析表明,杉阔混交林土壤容重平均比杉木纯林降低5％;连栽杉木人工林随代数的增加呈现容重变大的趋势,2代比1代平均增加6％,3代比2代平均增加9％。这种容重的变化使看似具有可比性的对比样地之间失去了可比性,可能导致对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用的评价产生偏差。通过对这种容重变化产生的影响进行校正,对杉木连栽人工林地力退化和杉阔混交林的土壤改良作用进行了重新评估。结果表明,采用固定深度采样的杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次问土壤有机碳和全氮贮量的相对变化均出现不同程度的低估现象。固定深度采样时,与对照的纯林相比,杉阔混交林对土壤的改良作用被低估,土壤有机碳和全氮贮量的相对变化平均低估6％和5％;杉木连栽引起的地力退化也被低估,土壤有机碳和全氮贮量从1代到2代分别低估5％和7％,从2代到3代分别低估7％和8％。经t-检验表明,杉阔混交林与对照的杉木纯林、多代连栽杉木人工林不同代次间土壤有机碳和全氮贮量的相对变化在土壤容重影响校正前后有明显差异（P=0．05）。     

元谋干热河谷苏门答腊金合欢、新银合欢人工林天然更新初步研究

通过样地调查,比较了苏门答腊金合欢、新银合欢的林分结实量、种子散布格局、种子密度及幼苗、幼树数量,并对影响天然更新的因素以及树种的适应性进行了分析;同时,使用灰色关联度法对两树种天然更新状况进行了综合评价.结果表明,相同年龄新银合欢树种的单株结实量为1 199粒/株,苏门答腊金合欢为566粒/株,同一树种单株平均结实量为混交林高于纯林;天然更新的新银合欢林单株结实量介于新银合欢和苏门答腊金合欢之间.随着距母树距离的增加,林地苏门答腊金合欢种子密度减少的幅度较新银合欢小,新银合欢种子的传播距离为90 m、苏门答腊金合欢为110 m.苏门答腊金合欢人工林、新银合欢人工林及天然更新的新银合欢林关联系数分别为0.7269、0.6000和0.6000,苏门答腊金合欢天然更新效果稍好.     

杉木水分利用效率对混交和气象因子的响应

我国现存的杉木人工林普遍是树种组成单一、林分密度不合理、生产力低下的低效人工林，在改善低效人工林方面通常采取引入阔叶树种的营林措施。本研究以江西官山林场杉木纯林和杉楠混交林为对象，基于树轮δ¹³C稳定同位素方法量化植物内禀水分利用效率(iWUE)及其对气象因子的响应，分析引入楠木对低效杉木人工林林木质量的提升效应。结果表明：纯林中的杉木断面积生长量为0.23 cm²,高于混交林杉木的0.19 cm²;杉木纯林树轮δ¹³C和iWUE分别为-27.4‰和52.9%,低于混交林的-26.7‰和62.8%。杉木纯林δ¹³C对年均降水和年均相对湿度的变化更敏感，杉木混交林δ¹³C则与气象因子的相关性不明显；杉木纯林iWUE与年均温度、年均大气CO₂浓度和年均最高温度呈正相关，与年均降水和年均相对湿度呈负相关，而杉木混交林iWUE仅与年均大气CO₂浓度呈正相关。表明杉木纯林对气候的响应较杉木混交林更敏感。     

文峪河上游华北落叶松林的种子雨、种子库与幼苗更新

华北落叶松林下更新不良,为探究其制约因素,开展了山西省文峪河上游5个华北落叶松林分的种子雨、土壤种子库和幼苗更新的研究。结果表明:(1)华北落叶松种子主要集中于9—10月散落。2011年为华北落叶松种子丰年:种子产量高,种子雨密度达(961.93±377.40)粒/m2;种子质量高,完整种子占(89.31±16.13)%。2012年为种子平年,种子产量低,种子雨密度为(252.73±115.12)粒/m2。华北落叶松种子雨主要源于毗邻树木,华北落叶松纯林和落叶松云杉林的种子雨密度显著高于其他3个针阔混交林。(2)土壤种子库主要由上年种子雨组成,2012年4月的土壤种子库密度为(695.18±297.23)粒/m2,完整种子占(59.73±9.56)%。种子自然萌发前,约(78.98±24.76)粒/m2具发芽力,基本可满足更新需要。但种子活力保持期少于2 a,只能形成短期持久土壤种子库。(3)华北落叶松更新不良,种子年后仍难以实现幼苗建成,当年生幼苗的出现频度平均为1.6%,且林下难以存活。幼苗发生与种子储量关联性不强,种源条件不是制约华北落叶松更新的主要因素。     

低丘人工林林下植被物种多样性初步研究

选取江西省泰和县狗丝茅岭低丘荒山人工造林l0a的人工生态系统中8种人工林主要类型和1个对照区,通过比较这些类型林下植被的物种多样性(物种丰富度和Shannon-Wiener指数)和相关的环境因子,揭示林下植被物种多样性的差异及其与环境因子之间的关系。结果显示：人工林类型(造林树种)、林分组成(纯林或混交林)和林分密度对物种多样性的影响较为明显,其中林分密度的影响最为显著：各人工林类型林下植被的Shannon—Wiener指数与物种丰富度具有大体相似的规律,即在相近造林密度下,不同造林树种其林下植被物种多样性以针叶纯林稍占优势,针阔混交林次之,而阔叶纯林相对较低：针叶林林下植被物种多样性虽然最高,但针叶林土壤的持水力相对较差,有机质含量也较低,而阔叶纯林相对较好,针阔混交林则最佳。     

张广才岭西坡不同起源林分土壤碳收支机制研究

对五常凤凰山林场皆伐迹地上45年生不同起源（人工更新、人天混更新、天然更新）形成的次生阔叶林、落叶松与阔叶树混交林和人工更新土壤碳输入和输出的季节动态进行研究,探讨不同起源对林分土壤碳收支的影响。结果表明：（1）不同起源土壤有机碳含量为针阔混交林显著高于落叶松纯林(P＜0.05),次生阔叶林居中,且与二者差异不显著（P＞0.05）;（2）不同起源林分叶凋落物总量表现出次生阔叶林＞针阔混交林＞落叶松纯林,且次生阔叶林显著高于落叶松纯林（P＜0.05）;（3）3种起源林分凋落物分解速率顺序为次生阔叶林>针阔混交林>落叶松纯林;（4）不同起源林分不同季节土壤呼吸速率均以次生阔叶林最高,落叶松人工林最低;（5）不同起源林分土壤微生物生物量碳（MBC）、土壤易氧化碳（ROC）6~10月平均值表现出针阔混交林>次生阔叶林>落叶松纯林,而土壤水溶性有机碳（WSOC）则为次生阔叶林>针阔混交林>落叶松纯林;（6）不同起源林分凋落物分解失重率与3种土壤活性碳的相关性均显著（P<0.05）,土壤呼吸速率与ROC和WSOC呈极显著负相关（P<0.01）。综合分析土壤碳收支过程表明,人天混更新更利于土壤碳的周转和贮存。     

杉木根系分泌物化感作用研究

对一代杉木纯林、二代杉木纯林和杉楠混交林中杉木根系分泌物化感作用进行了研究 ,结果表明 3种林分杉木根系分泌物都降低了杉木幼苗的鲜重、胚根长度和胚芽长度 ,抑制了杉木幼苗的生长。其中不同林分类型的杉木根系分泌液对杉木种子幼苗生长的抑制程度之间的关系是 :一代≈二代 >混交。     

杉木萌芽林林冠下营造细柄阿丁枫与木荷的生态效益的研究

 本文通过对杉木萌芽林林冠下营造中亚热带常见乡土阔叶树种——细柄阿丁枫与木荷后,形成的杉阔混交林的两年定位观测研究,结果表明：杉木萌芽林改造成细柄阿丁枫杉木混交林与木荷杉木混交林后,林分水源涵养功能增强,土壤肥力提高,林内小气候得到改善,林分抗御火灾能力增强。杉木林冠下营造乡土阔叶树种是改良杉木林生态环境质量,科学经营杉木低产林的有效生物措施之一。     

普洱市周边地区4种土地利用类型土壤种子库特征

通过对云南普洱市周边地区次生季风常绿阔叶林、针阔混交林、人工更新形成的针叶林及茶园等4种土地利用类型的野外调查及土壤种子库的萌发实验,探讨其土壤种子库的密度大小、物种丰富度和组成及与地上植被的关系。结果表明:干扰强度与频度不同导致土地利用类型之间土壤种子库密度与物种丰富度存在较大差异,土壤种子库密度大小顺序为:针叶林(248.67±116.86)粒·m-2>针阔混交林(186.00±43.27)粒·m-2>次生季风常绿阔叶林(107.33±16.48)粒·m-2>茶园(51.67±10.17)粒·m-2;茶园土壤种子库物种丰富度要显著低于其他类型。4种土地利用类型土壤种子库生活型组成差异极显著,主要以草本植物组成,以菊科与禾本科占优势;针阔混交林的草本植物种子密度最多,非森林的原生物种是草本植物的主要组成;针叶林外来物种的种子密度要显著高于其他类型,紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)是其主要组成。土壤种子库与地上植被的相似性系数较低,其大小顺序为:次生季风常绿阔叶林(0.175)<针阔混交林(0.176)<针叶林(0.215)。     

热带山桂花、西南桦人工幼林植物区系成分分析

通过调查统计,在11年生和8年生山桂花和西南桦纯林、11年生山桂花与西南桦混交林、山地雨林和季风常绿阔叶林内,分别发现种子植物113、106、75、74种和58种,分别隶属于52、52、43、40和28科。这些科中,有15科为5种林分的共有科,分别占各林分类型总科的28.8%、28.8%、34.9%、37.5%和53.6%,其中热带成分共10科,占共有科的66.7%。属的分布区类型和变型共19类,除中国特有在山桂花纯林中缺失外,天然林中的所有分布区类型在3种人工林内均有发现;热带成分分别占山桂花、西南桦纯林、山桂花与西南桦混交林、山地雨林和季风常绿阔叶林的总分布区类型(世界广布型不参与计算)的85.72%、83.11%、80.01%、86.90%和84.77%。说明山桂花、西南桦人工林具有良好的物种和区系多样性恢复的功能。可初步推断乡土树种山桂花、西南桦人工林在热带可实现可持续经营。     

辽东山区长白落叶松人工林天然更新障碍分析

通过对辽东山区不同间伐强度下长白落叶松林内种子库,种子萌发,幼苗出现、成活与生长的观测,分析了长白落叶松天然更新的主要影响因素.结果表明:40年生落叶松人工林的种子雨中,有30%的种子有活力,可以满足天然更新的需要;土壤种子库的种子主要分布在枯枝落叶层,4月下旬林内种子开始萌发,6月幼苗数量达到最大,幼苗累计出现率与间伐强度(光照)之间无显著相关,只受到地被物的影响;随间伐强度的增加,幼苗平均存活率提高,但林下幼苗生长缓慢,苗高均不超过6 cm;林内当年幼苗9月全部消失,没有超过1年生的幼苗,但皆伐迹地的更新幼苗存活较多、生长良好.初步确定地被物和光照是辽东山区长白落叶松天然更新的主要障碍因子.     

毛红椿天然林种子雨、种子库与天然更新

2008-2011年,调查江西九连山国家级自然保护区毛红椿天然林的种子雨、种子库及林下幼苗数量.结果表明:在毛红椿天然林,种子雨散布时间为10月下旬至12月下旬.2010年不同样地的种子雨强度为虾公塘气象观测站(320.3±23.5粒·m-2)＞虾公塘保护站(284.7±24.2粒·m-2)＞大丘田保护站(251.6±24.7粒·m-2),分别以222.0、34.3和22.6粒·m-2完好种子供土壤萌发更新;毛红椿种子储量取决于结实量、鸟类取食和种子活力等因素,鸟类取食是其种子储量大幅下降的首要因素;由于种子不耐储藏以及大量腐烂,种子有效贮藏期不足1个月.12月天然林种子库平均萌发数≤2株·m-2,次年1月土壤种子库种子量最少,为6.7～11.8粒·m-2,平均仅萌发0.4～0.6株·m-2,与林下实生幼苗分布极少相吻合.毛红椿种子雨储备、种子库种子活力保存及幼苗建成等因素影响其天然更新.     

广东翁源青云森林公园6种林分土壤理化特性分析

以广东省翁源县青云森林公园6种不同林分为研究对象,采集土壤样品进行理化性质分析,并利用主成分分析法进行评价,揭示不同林分土壤特性的差异,为森林公园资源保护管理与改造提供依据。结果表明,6种林分土壤理化性质优劣顺序为：白水寨毛竹林 > 天然居针叶混交林 > 下鹿角幼杉林 > 水缸阔叶林 > 烂泥坳桉树林 > 下排马尾松林。     

杉木凋落物覆盖对自身幼苗出土和早期生长的影响

凋落物可通过物理和化学作用显著影响幼苗出土和早期生长,进而影响天然更新.杉木是中国南方重要的造林树种,但存在着天然更新障碍,其原因可能是林下较厚的凋落物层阻碍了杉木幼苗出土和早期生长.本试验利用覆盖自然和塑料凋落物来研究凋落物对杉木幼苗出土和早期生长的影响,并检验其影响是物理作用还是化学作用.本试验设置2种凋落物类型(自然和塑料凋落物)和4个覆盖厚度(对照,0 g·m^-2;浅层,200 g·m^-2;中层,400 g·m^-2;深层,800 g·m^-2).结果表明: 与对照(0 g·m^-2)相比,浅层(200 g·m^-2)凋落物覆盖对出苗率有促进作用但不显著,深层(800 g·m^-2)凋落物覆盖对出苗率和存活率有显著抑制作用.随着凋落物覆盖厚度的增加,幼苗根长不断减小,而茎长逐渐增加.凋落物浅层覆盖下杉木幼苗的根生物量、叶生物量和总生物量均最大,深层覆盖下最小.幼苗的根冠比随着凋落物覆盖厚度的增加而不断减小.与对照相比,凋落物覆盖下幼苗光合与非光合组织生物量比均有所增加.相同覆盖厚度下,自然和塑料凋落物对杉木幼苗出土和早期生长的影响均无显著差异,表明短期内凋落物覆盖对幼苗出土和早期生长的影响主要是物理作用.随着凋落物覆盖厚度的增加,杉木幼苗出土和早期生长表现为先促进后抑制,且杉木幼苗为了穿过厚厚的凋落物层倾向于把资源分配给地上部分.本研究结果为凋落物是影响杉木幼苗建植和天然更新的一个重要生态因子提供了试验证据.     

Comparison of spatial patterns of soil seed banks between larch plantations and adjacent secondary forests in Northeast China: implication for spatial distribution of larch plantations

In response to increasing timber demands, the natural secondary forest (NSF) is largely converted to larch plantation (LP) in Northeast China. However, it causes a series of problems such as mono-species composition, declined soil fertility and unsustainable productivity. On the other hand, it brings a great challenge for the forest managers to answer how to keep the LP with higher natural regeneration capability and how to change the pure plantations into mixed forests with more complex stand structures. Two typical spatial distribution patterns of LP within the NSF ecosystem, i.e., the Contour Type (CT, NSF and LP locating at the same slope position and aspect) and the Up-and-Down Type (UDT, LP locating at the down slope of adjacent NSF in the same aspect) were selected. The objectives of this study were to find out the optimal spatial distribution type of the LP to improve the regeneration potential (i.e., seeds in the soil stock) and the possibility inducing them into larch-broadleaved mixed forests. The spatial patterns of seed bank along the transects with the NSF-boundary-LP gradient were compared between CT and UDT. We found that in the CT stands, seed density of all species varied as a quadratic curve from NSF to LP and the largest seed density occurred at the boundary; for the dominant tree species in NSF, seed density of Fraxinus rhynchophylla tended to decrease logarithmically from NSF to LP and the seeds could only appear at 4 m away from the boundary in LP; litter depth was closely correlated with seed density and species richness in seed bank. In the UDT stands, seed density of all species tended to increase linearly from NSF to LP, and seed density in LP was 1.95 times higher than that in NSF significantly; seed densities of F. rhynchophylla and Acer mono increased as a quadratic curve from NSF to LP; the canopy openness was linearly correlated with seed density. Our results indicated that the establishment of the Up (NSF)-and-Down (LP) Type of stands could be more feasible for seed invasion. Comparative studies on the patterns of seed banks across the two spatial distribution types of larch plantations within the secondary forest ecosystem may provide some new insights into the tending measures on the LP management.     

Seed rain from forest fragments into tropical pastures in Los Tuxtlas,Mexico

Deforestation has resulted in the fragmentation of forests. Remnant fragments are widely assumed to be sources of seeds for forest regeneration in abandoned pastures. The seed rain in 12 pastures at Los Tuxtlas, Mexico, their relationship with riparian vegetation adjacent to them, and their closeness to the reserve is described. For all the species found in the seed rain, we classified them by typical habitat (pasture or rain forest), life form, dispersal syndrome, and plant strategy (pioneer or non-pioneer species). In addition, germinability was evaluated for all seeds. We also assessed the correlation in composition of the seed rain and the riparian vegetation. Only 11% of the total species that occur in the Los Tuxtlas region reach pastures via dispersal from forest fragments. However, nearly 80% of the species in the seed rain did not come from the fruiting individuals in the adjacent riparian vegetation. The proportion of dispersal syndromes, life forms and plant strategies of the species in the seed rain was similar to those observed in the rain forest. On average, the germinability of forest species was less than 30%.The forest species richness was similar in the seed rain in pastures and inside the forest, but the pasture seed rain contained fewer seeds per species. Pastures have a high potential for natural regeneration because of seed dispersal from adjacent forest. However, the forest that regenerates in pastures close to the reserve is expected to contain different species than the forest regenerating far away from it.     

Seed rain and soil seed bank of Picea asperata Mast. in subalpine coniferous forest of western Sichuan,China

Abstract

Dragon spruce (Picea asperata Mast.) is widely planted on clear-cuts from natural subalpine coniferous forests in western Sichuan. To assess the natural regeneration potential of this species in spruce plantations of different ages, field studies on the seed rain, seed bank, and seedling recruitment were conducted in 20-year, 30-year, and 60-year plantations, and in a retained natural forest ca. 150 years old for comparison. Moreover, a series of temperature and light regimes were also designed in March 2003 to test germination/dormancy responses of the P. asperata seeds to different conditions. In the plantations considered, both the densities of seed rain and soil seed bank increased with increasing stand age, whereas they were both low beneath the natural forest partially due to low adult density of P. asperata adult trees. P. asperata has a transient seed bank, and ca. 60% of seeds were found in the litter layer. Seed decay and seed predation were the two most important factors affecting soil seed bank dynamics, which caused a number of seed losses from the soil. Only a small fraction germinated and produced seedlings, and the indices of the losses from the seed bank via germination in the 30-year plantation, 60-year plantation and natural forest were 4.75, 5.10, and 2.80%, respectively. High seedling mortality was observed after seedling emergence, and most of the germinated seedlings died out within one growing season. The P. asperata seeds showed a high percent germination and no significant differences under most light and temperature regimes except for full sunlight or temperature below 5°C. In conclusion, despite a substantial number of seed produced, the high depletion of soil seed, the low seedling output, and high seedling mortality may obscure the natural regeneration potential of this tree species.     

亚热带天然阔叶林转换为杉木人工林对土壤呼吸的影响

采用静态箱-气相色谱法对浙江省临安市玲珑山风景区天然阔叶林和由天然阔叶林改造的杉木人工林的土壤呼吸进行1年的定位监测.结果表明：天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率均呈现一致的季节性变化规律即夏秋季高、冬春季低;天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率分别为20.0～111.3和4.1～118.6 mg C·m^-2·h^-1;天然阔叶林土壤CO₂年累积排放通量（16.46 t CO₂·hm^-2·a^-1）显著高于杉木人工林（11.99 t CO₂·hm^-2·a^-1）.天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率与土壤含水量均没有显著相关性,而与5 cm处土壤温度呈显著指数相关,Q₁₀值分别为1.44和2.97;天然阔叶林土壤CO₂排放速率与土壤水溶性碳（WSOC）含量无显著相关性,杉木人工林土壤CO₂排放速率与WSOC含量呈显著相关.天然阔叶林转换为杉木人工林显著降低了土壤CO₂排放,提高了土壤呼吸对环境因子的敏感性.