马尾松与湿地松人工林生物量动态及养分循环特征

对乡土树种马尾松和引进外来树种湿地松人工林的生物量动态变化、养分积累与分配以及养分循环特征进行比较 ,结果表明 :在林分生长发育早期 ,马尾松生长慢 ,而湿地松生长快 ,生长发育后期马尾松生长速度比湿地松快。马尾松人工林生物量的数量成熟年龄为 36 a,采伐利用时的最大生物量为 4 34t/ hm2 ;湿地松的为 2 6 a,采伐利用时的最大生物量为 338t/ hm2。湿地松人工林各器官和总的养分积累量均高于马尾松 ,其中养分的总积累量是马尾松的 2倍多 ,树干高达 5倍多。在采伐利用时 ,不管是全树利用还是仅利用干材 ,同马尾松相比 ,湿地松林将带走更多的养分 ,对地力的养分消耗量更大。同时 ,湿地松林养分循环速率低 ,周转时间长 ,需要的养分多 ,比马尾松林维持地力的能力差。因此 ,在湿地松人工林的经营管理过程 ,更应处理好养地与用地之间的关系 ,否则会造成林地生产力的下降     

不同林龄马尾松人工林年凋落量与养分归还动态

利用空间代替时间的方法,对不同发育阶段马尾松人工林年凋落量与养分归还量动态进行了研究。结果表明:1)马尾松人工林凋落物量具有明显的季节变化,受树种本身生物学特性和气候影响,气候对凋落量的影响效应具有滞后性;2)马尾松各凋落物组分的养分浓度具有明显的季节变化,季节差异可达1倍以上;3)随着林龄增长,通过凋落物归还到林地的K量呈下降趋势,其他养分量则呈V字型,51年生时有较高的养分利用效率。凋落物对马尾松人工林林地养分维持具有重要作用,凋落物尤其凋落针叶的输出切断了人工林生物地球化学循环过程中凋落物养分归这个关键环节,会加剧土壤贫瘠化进程,导致林地生产力降低,因此在经营马尾松人工林过程中要尽量降低凋落物输出量,以维持林地的长期生产力。     

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%.     

不同年龄阶段马尾松人工林养分循环的研究

 对马尾松(Pinus massoniana)人工林内N、P、K、Ca、Mg 5种养分元素的含量、积累、分配和生物循环以及它们随林分年龄的变化趋势进行了研究。结果表明：针叶的养分含量最高,树干材的养分含量最低,凋落物的养分含量与树枝或树皮的养分含量接近,土壤中K、Mg元素丰富,N、P、Ca 3种元素亏缺。树叶、树枝、树皮和树根中各元素含量大小顺序为K>N>Ca>Mg>P,树干材中则是Ca>K>N>Mg>P,5种元素含量随马尾松林分年龄的增加呈逐渐减少的趋势。5种元素贮存总量为460.19～1950.32 k     

不同林龄和密度对马尾松人工林凋落叶养分变化的影响

该文选择广西南宁市横县镇龙林场的4种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)和4种密度(低密度林、中低密度林、中高密度林和高密度林)马尾松人工林共8种林分作为研究对象,分析了未破碎和破碎两个不同降解阶段的凋落叶C、N、P含量及其生态化学计量学特征。结果表明:(1)不同林龄中,凋落叶初始C、N含量在过熟林和成熟林中较高,P含量没有显著变化,且C∶N比值和C∶P比值从幼龄林到成熟林逐渐升高,说明较高林龄马尾松对N和P重吸收较低,而较低林龄马尾松对N和P重吸收较强,需要较大。(2)不同密度林中,随着林木密度的增加,凋落叶初始C含量逐渐升高,N含量无显著变化,P含量降低;高密度林凋落叶的初始C∶P比值和N∶P比值较高,说明高种植密度下马尾松可能对N和P养分的需求较大,P重吸收较强。(3)不同林龄和不同密度马尾松林的破碎凋落叶C含量、C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值比未破碎凋落叶的低,N和P含量较高,说明凋落物在降解过程中出现N和P养分的富集现象。(4)中林龄和较高种植密度的马尾松破碎凋落叶与未破碎凋落物的C含量差值最大,C∶N比值和C∶P比值较低,说明这两种林分的凋落叶C的降解速率可能较大。上...     

刺槐人工林养分利用效率

目前普遍采用的短轮伐期萌生复壮的经营方式会使刺槐人工林在多代萌生以后地力衰退,生产力下降,其主要原因是由于树种对养分的选择吸收导致土壤养分平均失调。根据对黄土残塬沟壑区刺槐人工林地的研究表明,刺槐从土壤中年吸收养分量以Ca最多,N次之,K、Mg再次,P、S最少,且随树龄增长年吸收量增大,由速生期到杆材期年吸收量约增加1倍之多,由杆材期到成熟期N、P、K、Mg年吸收量缓慢增加,而Ca,S的吸收量有所下降,土壤养分年吸收系数以N最高,S、Mg次之,P、Ca再次,K最多,且随树龄的增长亦呈增大趋势,其均值分别可达N1．150％、P0．142％、K0．013％、Ca0．110％、Mg0.194%、S0．231％。刺槐对各养分的利用效率随树龄的增长而降低,生产1t树干材积约需从土壤中吸收N31．92－50．88kg,P1.32-2.01kg,K4.48-6.82kg,Ca71.57-78.79kg,Mg6.16-9.74kg,S1.07-1.09kg,立地条件好的林地养分吸收系数及养分利用效率均好于立地条件较差的林地。此外与杉木,油松相比,刺槐对养分的利用效率明显偏低。     

马尾松人工林林窗大小对四种凋落叶质量损失和养分释放的影响

马尾松人工林乔木层植物凋落物的分解对林地养分平衡和系统物质循环具有重要意义,并可能受不同大小林窗下微环境差异的影响。采用凋落物袋分解法,以马尾松(Pinus massoniana)人工林人为砍伐形成的7个不同大小林窗(G1:100 m~2、G2:225 m~2、G3:400 m~2、C4:625 m~2、G5:900 m~2、G6:1225m~2、G7:1600 m~2)为研究对象,林下(G0)为对照,研究林窗大小对红椿(Toona ciliata)、桢楠(Phoebe zhennan)、香樟(Cinnamomum camphora)和马尾松4种乡土树种凋落叶质量损失及养分释放的影响。结果显示:1)林窗大小(G0-G7)显著影响林窗中心放置的红椿和桢楠凋落叶N和P释放率、香樟凋落叶失重率和N、P、K释放率以及马尾松凋落叶P和K释放率。相对于林下,中小型林窗(G1-G4)的凋落叶失重率和N、P释放率明显较大,而大型林窗(G6-G7)的凋落叶K释放率明显较大。2)林窗内放置位置显著影响红椿、桢楠和马尾松凋落叶的K释放率及香樟凋落叶的P释放率。红椿和桢楠的凋落叶K释放率从林窗中心到边缘显著减少,而马尾松凋落叶K释放率及香樟P释放率从林窗中心到边缘显著增加。3)4种凋落叶类型中红椿凋落叶分解最快,其分解50%和95%所需时间分别为5.29和23.14个月。上述结果表明,林窗大小和林窗内位置对凋落物质量损失及其养分释放具有显著影响,但影响大小及趋势随物种初始基质质量的差异具有明显变化,研究结果为亚热带低山丘陵区马尾松人工低效林的科学经营及管理提高了一定的科学依据。     

马尾松种源在异质养分环境中的觅养行为差异

选择广东信宜、福建武平、广西岑溪3个不同磷效率特性的马尾松种源,构建同质和异质两种养分环境开展盆栽实验,研究马尾松搜寻利用异质分布养分的获取机制及不同种源觅养行为差异。结果表明,与同质营养环境相比,异质营养环境中马尾松种源具有较高的苗高、地径生长量、较强光合速率和干物质生产能力。研究证实了根系形态可塑性和生理可塑性在马尾松获取异质分布养分中的重要性。马尾松可通过在富养斑块中须侧根的大量增生、对N、P、K等元素的有效吸收提高其觅养能力。马尾松在拓殖富养斑块的初期主要依靠新生侧根的增加和侧根的延长,在拓殖一段时期之后则主要靠新生侧根的生成和须根数量、须根密度的增加来搜寻异质分布养分。异质养分环境中的根系具有较高的养分吸收效率主要缘由在富养斑块中对N、P、K大量的吸收。综合比较分析认为,在3个参试种源中广西岑溪和福建武平种源在异质营养环境中拓殖富养斑块和觅养能力较强,广东信宜种源拓殖和觅养能力相对较弱。     

减雨对南亚热带马尾松人工林凋落物分解的影响

为探究气候变化背景下降雨格局改变对马尾松人工林凋落物分解及养分释放过程的影响,以南亚热带马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续观测野外降水控制实验。采用凋落物分解袋法,研究了减雨处理对南亚热带马尾松人工林凋落叶分解速率及养分释放的影响,以及凋落叶分解速率的影响因素。结果表明:凋落叶分解2年后,减雨处理和对照林凋落叶残留率分别为38.09%和38.06%;凋落叶分解过程中碳元素表现为淋溶-富集-释放,而氮元素表现为富集,减雨50%在一定程度上促进了氮的富集,但未达到显著水平。相关分析表明,凋落叶的残留率与氮浓度和月积温呈显著负相关,与碳/氮呈显著正相关。本研究发现,减雨50%并未改变马尾松凋落叶分解速率和养分释放模式,凋落叶的残留率与氮浓度、碳/氮及月积温密切相关。     

元谋干热区两年生木豆（Cajanus cajan）人工林营养循环和养分利用效率

通过样方调查和采样,对元谋干热区2年生不同种植密度木豆人工林养分的营养循环和养分利用效率进行了研究。结果表明,不同种植密度下林分的营养循环表现出了一定的差异性,而养分的利用效率则一样。0.8×0.8m2、1.0×0.8m2和1.0×1.0m2种植密度下林分的养分吸收量分别为1497.64、1326.26和1046.00kg/（hm.2a）,其中从土壤中年吸收养分量以Ca最多,N、K次之,Mg、P再次,Fe、Cu最少,且随种植密度的增大呈增加趋势;养分的归还量分别为476.30、729.95和518.98kg/（hm.2a）;存留量分别为753.34、596.3和527.07kg/（hm.2a）;大量元素养分的循环速率分别为0.49、0.55和0.49,微量元素养分循环速率分别为0.79、0.83和0.80。据此提出,对于生长旺盛后期的林分,采取适量施肥和调整林分密度等经营措施,提高养分的利用效率,增加林分对养分的吸收量和存留量。同时得出1.0×0.8m2的种植密度更有利于系统内营养元素的生物循环、养分利用效率和保持地力持久。与油松、刺槐、板栗、锥栗等相比,木豆对养分的利用效率明显偏低。     

马尾松人工林伐桩储量与分解特征

伐桩在人工林生态系统地力维持、碳吸存、生物多样性保育、水土保持等方面具有十分重要的意义, 但对其储量及其分解特征的研究并不多见。因此, 该文作者基于马尾松(Pinus massoniana)人工林采伐档案, 2013年7月以1999-2013年间采伐残留的伐桩为研究对象, 调查了1-15年伐桩系统的木桩(SW)、树皮(B)、根桩(SR), 以及不同径级根系(R1: 0 mm <径级≤10 mm; R2: 10 mm <径级≤25 mm; R3: 25 mm <径级≤100 mm; R4: 径级> 100 mm)的储量与分解特征。研究结果表明: 马尾松人工林整个伐桩系统储量介于5-58 t·hm^-2之间, 根桩储量最大, 木桩储量次之, 树皮储量最小, 根桩、木桩和树皮的储量均随着分解时间而降低。伐桩密度随分解时间而降低, 但木桩、根桩和粗根径级均显著影响密度的变化。木桩、树皮和根桩的分解常数分别为0.061、0.027、0.036, R1、R2、R3、R4根系的分解常数分别为0.079、0.042、0.047、0.119。由此可见, 马尾松人工林伐桩系统具有较高的储量, 但分解较慢, 且不同组分的降解速率具有显著差异。     

中亚热带不同演替阶段的马尾松和米槠人工林的细根生产量研究

对不同演替阶段的树种细根生产动态及其对环境因子响应的差异目前仍缺乏了解。为此, 在福建省三明市选择了中亚热带演替前期的马尾松(Pinus massoniana)和演替后期的米槠(Castanopsis carlesii)两种人工林为研究对象, 采用微根管法对两种人工林的细根根长生产量及其动态进行了为期2年的观测, 并分析了细根生产量的径级和土层分布, 及月生产量动态与气温、降水、土壤温度、土壤含水率等环境因子间的关系。结果表明: 1)两种林分的细根生产量有显著差异, 马尾松人工林细根年根长生产量约为米槠人工林细根年根长生产量的4倍; 两种林分的细根生产量呈现显著的月变化, 峰值均出现在夏季, 且2年内总细根生产量以夏季的细根生产量最大。2)两林分均是直径0-0.3 mm的细根所占细根生产量比例最大; 土层分布上, 马尾松人工林0-10 cm土层细根所占生产量的比例最大, 米槠人工林30-40 cm土层细根所占生产量比例最大。3)偏相关分析表明, 两林分细根月生产量均与气温、土壤温度极显著相关或显著正偏相关, 与降水、土壤含水率的偏相关均不显著; 一元线性回归分析表明, 演替早期马尾松人工林细根月生产量与气温、土壤温度的相关性明显高于米槠人工林。该研究表明, 与演替后期的米槠人工林相比, 中亚热带演替早期的马尾松人工林细根生产量大, 且与温度间的相关性更高。     

Fine root production of Pinus massoniana plantation and Castanopsis carlesii plantation at different successional stages in subtropical China

AimsOur objectives were to determine differences in fine root production, its relationships with environmental factors, and its diameter- and depth-related distribution patterns between plantations of two subtropical tree species differing in successional stages. MethodsPlantation forests of an early-successional species, Pinus massoniana, and a late-successional species, Castanopsis carlesii, in Sanming, Fujian Province, were selected. Fine root production was monitored for two years using minirhizotrons methods. At the same time, environmental factors including monthly air temperature, monthly precipitation, soil temperature, and soil water content were determined.Important findings 1) During the two years, there was significant difference in annual fine root length production between these two forests, with annual production of P. massoniana plantation nearly four times that of C. carlesii plantation. Fine root length production under both forests showed significant monthly dynamics and maximized in summer, a season when most of fine roots were born. 2) Roots of 0-0.3 mm in diameter accounted for the largest proportion of total fine root length production. Fine roots were concentrated mostly at the 0-10 cm soil depth in P. massoniana plantation, but happened mostly at the 30-40 cm soil depth in the C. carlesii plantation. 3) Partial correlation analysis suggested that, monthly fine root production of both forests was significantly correlated with both air temperature and soil temperature, while it had no significant correlation with either rainfall or soil water content. Linear regression analysis illustrated that monthly fine root production was more correlated with air temperature and soil temperature in the P. massoniana plantation than in the C. carlesii plantation. It was concluded that fine root production in the early-successional P. massoniana plantation was not only much higher in amount, but also more sensitive to temperature, than that in the late-successional C. carlesii plantation.     

Soil carbon dynamics in a Pinus massoniana plantation following clear-cutting and slash removal

Aims Slash removal is a common practice to prepare recently harvested sites for replanting. However, little is known about its impact on soil carbon (C) dynamics in subtropical plantations. This study evaluates the effects of burning versus manual slash removal site preparation treatments on soil organic carbon (SOC), soil respiration and soil microbial community structure in a Pinus massoniana plantation in southern China.Methods Three areas within a mature P. massoniana plantation were clearcut. Two months following harvesting, slash on one-half of each area was burned (BURN), whereas slash was manually removed (MANR) on the other portion. Slash removal treatments were also compared with adjacent uncut plantation areas (UNCUT). Soil samples, and soil respiration measurements were used to characterize soil properties and microbial communities following slash removal treatments. Important findings Mean soil respiration rates from the MANR and BURN treatments were 26% and 17% lower, respectively, than the UNCUT treatment over 1 year. The MANR and BURN treatment resulted in soils with 27% and 9% reduction in total phospholipid fatty acids (PLFAs) and 18% and 10% reduction in bacterial PLFAs, respectively, compared with the UNCUT treatment. However, no significant differences existed between slash removal treatments with respect to soil chemical properties, SOC chemical compositions, soil respiration and microbial communities; although PLFA patterns were notably different for the burned plots. Most factors affecting C dynamics and microbial communities were not sensitive to the differences imparted to the ecosystem due to manual slash removal or burning. Our results suggested that low-intensity burning after clear-cutting might have no significant effect on soil C pool and its dynamics compared with manual slash removal in subtropical plantations.     

马尾松采伐剩余物分解过程中土壤肥力的变化研究

马尾松采伐剩余物分解过程中土壤肥力的变化研究马祥庆,俞新妥,何智英,刘爱琴,杨玉盛,林开敏（福建林学院,南平３５３００１）ＤｙｎａｍｉｃｓｏｆｓｏｉｌＦｅｒｔｉｌｉｔｙＤｕｒｉｎｇＤｅｃｏｍｐｃｏｉｔｉｏｎｏｆＰｉｎｕｓｍａｓｓｏｎｉａｎａＳｌａｓｈ...     

不同林龄马尾松人工林土壤节肢动物群落结构

于2011年春季(5月)和秋季(10月),研究了长江上游地区3、8、14、31和40年生马尾松林土壤节肢动物群落结构.结果表明:试验共捕获土壤动物4045只,隶属57科.土壤节肢动物的个体密度和类群数量随土壤深度增加显著降低,且这种趋势随林龄的增加而增加.不同林龄马尾松林土壤节肢动物的优势类群和常见类群差异较大,且土壤节肢动物的个体密度和类群数量差异显著.与其他林龄相比,造林3年的马尾松林土壤节肢动物的群落结构及多样性差异显著,群落相似度低.马尾松林的土壤节肢动物个体密度和类群数量及生物多样性在8年生阶段最高,此后,随林龄的增加明显降低.马尾松林地力可能随林龄的增加而衰退,对马尾松人工林的植被调控和改造宜在8年生阶段进行.     

马尾松人工林林分密度对林下植被及土壤性质的影响

采用样方调查及取样分析方法,研究广西大青山南亚热带不同密度马尾松人工林林下植被及土壤特征.结果表明:马尾松人工林自然发育14 a后,林分密度从1050 株·hm^-2增加到1800株·hm^-2,林下灌木层物种多样性指数增高.密度为1800 株·hm^-2时,多样性指数最高.当林分密度继续增大到2250 株·hm^-2,灌木层物种多样性指数却呈降低趋势.林下草本物种多样性指数对林分密度变化的响应不敏感;在林分密度影响下,林下灌木生物量与灌木层物种多样性指数变化规律一致.随着林分密度的增大,林下草本生物量呈降低趋势;不同密度马尾松人工林土壤理化特性差异显著(P<0.05).除全K、速效K和速效P外,土壤表层(0～20 cm)养分含量与林下灌木层物种多样性指数变化趋势一致.不同密度林地速效K和速效P含量变化波动较大.密度为2100 株·hm^-2的林分土壤 全P含量较高.中密度(1800 株·hm^-2)林地的土壤持水量和孔隙度均较高,土壤容重较低.     

广西马尾松人工林对重金属元素的吸收、累积及动态

探讨了广西马尾松人工林对重金属Cu、Zn、Mn、Pb、Ni、cd元素的吸收、累积及动态。结果表明:马尾松林地土壤层(0~60 cm)中重金属元素Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的平均含量,分别为23.02,24.46,235.46,5.93.8.45和0.14 mg·kg-1,储量大小依次为Mn>Zn>Cu>Ni>Pb>Cd。马尾松林不同组分中,重金属元素的含量范围分别为Cu 2.97-13.47,Zn 12.09-42.93,Mn 143.14-751.78,Pd 2.87-25.12,Ni 0.19-25.05和Cd 0.16~1.24 mg·kg-1,对土壤6种重金属元素富集能力的大小依次为Cd>Mn>Pb>Zn>Ni>Cu。马尾松林中,重金属元素的总储量为39.791kg·hm-2,其中Mn、Zn、Pb、Cu、Cd、Ni元素的储量分别为34.047,3.351,1.226,0.874,0.245,0.084 kg·hm-2,各组分中重金属元素储量的空间分布为干>皮>根>叶>枝。Cu、Zn、Mn、Pd、Ni、Cd的周转期分别为13.9、7.0、3.1、20.4、2.1、12 a,流动系数为Ni>Mn>Zn>Cd>Cu>Pb。     

不同干扰模式对受害马尾松人工纯林林分结构的影响

在浙江安吉选择松材线虫病危害的马尾松人工纯林,分别进行暂不采伐直至10年后统一伐除受害木的集中干扰、采伐受害松木的适度干扰、采伐受害松木与周边松木及生长势弱松木的强度干扰,探讨不同干扰模式使受害马尾松林恢复健康的可能性.16年后的试验结果表明: 3种模式下受害林分马尾松的重要值为集中干扰>适度干扰>强度干扰,阔叶树的重要值则正好相反;与集中干扰相比,适度和强度干扰后的马尾松、阔叶树的平均胸径分别提高1.2、1.7倍和1.3、1.9倍,平均树高分别提高了1.5、2.0倍和1.2、1.8倍,林分每公顷蓄积量分别是集中干扰样地的5.2和3.8倍;适度和强度干扰的各径阶株数均远高于集中干扰样地,胸径结构近似于反J型曲线,也形成了复层林,物种丰富度和多样性指数均显著高于集中干扰样地,林木个体差异及林分复杂性指数均表现为适度干扰>强度干扰>集中干扰.适度和强度干扰下单层马尾松同龄纯林均演替为复层马尾松-阔叶树混交异龄林.3种模式均是正向阔叶化演替,演替速度为强度干扰>适度干扰>集中干扰.表明适度干扰更有利于病害马尾松林分恢复,间伐马尾松纯林能加快阔叶混交化进程以抵御松材线虫病的入侵.     

三峡库区马尾松人工林细根生产和周转

2011年3-12月,采用连续根钻法和分解袋法,研究了三峡库区20年生马尾松人工林细根的季节动态,计算了细根的年生产量和周转率.结果表明:三峡库区马尾松人工林细根(＜2 mm)年均生物量为146.98 g·m-2,其中活细根年均生物量(102.92 g·m-2)远大于死细根生物量(44.06 g·m-2);不同径级细根现存量的时间动态不同,＜1 mm根系季节动态较为明显,整体呈单峰型曲线;马尾松人工林细根(＜2 mm)的年生产量为104.12 g·m-2·a-1,年周转率为1.05 a-1,其中＜1 mm和1～2 mm的年生产量分别为58.35和45.77 g·m-2·a-1,周转率为1.41和0.69 a-1.