南亚热带人工针叶纯林近自然改造早期对群落特征和土壤性质的影响

借鉴近自然森林管理理念,用阔叶林或针阔混交林替代南亚热带大面积人工针叶纯林已被认为是一种有效的森林培育方式.1993年,在位于广西凭祥的中国林业科学研究院热带林业实验中心伏波试验场营造了马尾松和杉木纯林.为了提高针叶纯林的生产力和维护生态平衡,2007-2008年间,运用近自然森林培育技术,分别在间伐后的马尾松和杉木纯林中套种等量混合的当地优质乡土树种红椎(Castanopsis hystrix)和香梓楠(Michelia gioii苗木,套种密度均为405株/hm2(以下简称“马尾松近自然林”、“杉木近自然林”).选择邻近地块相同林龄、相似立地条件的未经改造的马尾松、杉木人工纯林作为对照(以下简称“未改造纯林”),研究了马尾松和杉木人工针叶纯林近自然改造早期对群落特征和土壤性质的影响,以期为马尾松和杉木人工林的可持续经营提供科学依据.研究结果表明:(1)近自然林中马尾松和杉木的密度、胸高断面积均显著低于各自未改造纯林(P＜0.05),但其平均胸径均高于各自未改造纯林,其中马尾松达显著差异(P＜0.05).(2)近自然林成年树(DBH≥10 cm)的林木株数少于未改造纯林,树种仍以马尾松和杉木占据绝对优势地位,而近自然林小树(5 cm≤DBH＜10 cm)和幼树(1 cm≤DBH＜5 cm)的物种数、株数均多于未改造纯林,套种的红椎和香梓楠已经成为近自然林中重要值最大的幼树物种,红椎和香梓楠在马尾松近自然林中的生长状况优于杉木近自然林.(3)马尾松近自然林灌木层和草本层的物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数与其未改造纯林均无显著差异;杉木近自然林灌木层的丰富度指数和草本层的Pielou指数显著高于其未改造纯林(P＜0.05),其他指数则没有显著差异.(4)马尾松和杉木近自然林的土壤容重、总孔隙度、全磷、全氮、全钾和速效钾与各自未改造纯林没有显著差异,但马尾松近自然林的土壤有机碳含量和pH值显著低于其未改造纯林(P＜0.05),杉木近自然林的速效磷含量显著低于其未改造纯林(P＜0.05).     

南亚热带马尾松-红椎混交林及其纯林土壤细菌群落结构与功能

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0～20、20～40和40～60 cm)土壤细菌群落的结构与功能。结果表明: 混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子。就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林。     

纯林和混交林中拟赤杨材性的比较分析

对拟赤杨（Alniphyllum fortunei Makino）纯林、拟赤杨-马尾松（Pinus massoniana Lamb．）混交林和拟赤杨-杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb．）Hook．]混交林中拟赤杨木材的物理力学性质和化学组分进行了测定和比较分析。结果表明,混交林中拟赤杨的木材密度、干缩系数和力学强度均大于纯林,且拟赤杨-马尾松混交林中拟赤杨木材的各指标值均最高。拟赤杨-杉木混交林中拟赤杨木材的热水抽出物、1％NaOH抽出物、苯醇抽出物、硝酸-乙醇纤维素和Klason木素含量分别为2．31％、18．63％、2．52％、45．74％和21．59％,均高于纯林;拟赤杨-马尾松混交林中拟赤杨木材的戊聚糖含量（22．98％）高于纯林。说明拟赤杨-马尾松混交林中拟赤杨木材的材性总体上最优,在拟赤杨木材品质培育过程中宜选择马尾松作为伴生树种。     

近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响

近自然化改造作为森林新增碳汇的最有希望的选择之一,将如何通过改变林分结构影响林分生物量和生产力进而影响林分固碳能力和潜力目前尚不清楚,因此,了解近自然化改造对人工林生物量及其分配的影响,对人工林生态系统碳管理具有重要意义。以马尾松近自然化改造林(P(CN))、马尾松未改造纯林(P(CK))、杉木近自然改造林(C(CN))和杉木未改造纯林(C(CK))4种人工林为研究对象,采用样方调查和生物量实测的方法,分析4种林分生物量差异,旨在揭示近自然化改造对马尾松和杉木人工林生物量及其分配的影响。结果表明:马尾松杉木人工林近自然化改造通过调整林分结构显著提升马尾松和杉木人工林生物量和生产力,8a后马尾松和杉木林分生物量分别增加46.71%和37.24%。乔木层生物量在林分生物量总量中占主导地位(95.48%-98.82%),并对林分生态系统总生物量变化起决定性作用。林分生物量和生产力的增加主要因为近自然化改造改变了林分群落结构,进而提高了乔木层生产力。研究结果表明,合理的经营措施不仅可以改善林分结构,提升林分生产力,并可为增强植被固碳能力创造有利条件。     

重庆酸雨区马尾松香樟混交林的土壤化学性质和林木生长特征

为给遭受酸化危害的重庆马尾松(Pinus massoniana)纯林的恢复与管理提供科学依据,在属于酸雨区的重庆市江北区铁山坪林场,调查了马尾松香樟(Cinnamomum camphora)混交林的土壤化学性质和林木生长状况,并与毗邻的马尾松纯林和香樟纯林进行了比较。结果表明,与马尾松纯林相比,混交林腐殖质层和土壤酸度降低,交换性盐基离子Ca2+和Mg2+含量增加,酸性阳离子Al3+和H+含量明显减少(p0.05)。混交林马尾松树冠下腐殖质层和0–60cm土层马尾松细根的干重、长度、表面积、体积和根尖数的总密度都显著低于马尾松纯林(p0.05),比值分别为0.44、0.71、0.59、0.46和0.71,马尾松树高显著低于马尾松纯林(p0.05),其针叶变色率为15%,显著高于马尾松纯林(p0.05),香樟的生长特征与香樟纯林相似。结果说明,尽管混交林的土壤化学性质优于马尾松纯林,但林中马尾松的生长状况表现出了明显的恶化迹象,而香樟依然比较健康,这可能与香樟具有明显的竞争优势有关。因此,在利用香樟营造与马尾松的混交林来改善遭受酸化危害的马尾松纯林的生长状况时,应注意调控香樟的竞争优势。     

天敌对马尾松毛虫自然种群的影响

马尾松毛虫 Dendrolimus punctatus Wlaker分布于我国南方十三个省,是毁害森林的大害虫。近年来每年发生虫害面积达3000—4000万亩,损失木材达500—700余万立方米。在广西为害也极严重。广西钦州县红卫林场有4万亩马尾松纯林,营造于六十年代中期,是广西马尾松毛虫为害的常灾区、重灾区。马尾松毛虫在该林场每年发生三     

杉木、马尾松及其混交林根际土壤磷素特征

2007-2010年,在福建省南平市延平区太平试验林场比较分析了杉木、马尾松纯林及其混交林根际土壤的磷素特征.结果表明:在杉木、马尾松纯林中,根际土壤的有效磷含量均大于非根际土壤.与非根际土壤相比,杉木、马尾松纯林及其混交林的根际土壤pH值均出现下降趋势;根际土O-P的数量低于非根际土,而Al-P和Fe-P则高于非根际土;3种林型中,根际土壤对磷的吸附量小于非根际土壤;而根际土壤磷解吸量和解吸率均高于非根际土壤.杉木、马尾松纯林中,马尾松根际土壤的有效磷、Fe-P、Al-P、解吸量和解吸率均高于杉木,而O-P、磷吸附量则低于杉木.杉木与马尾松混交后,二者根际土壤磷的活化作用进一步加强,且杉木的增幅更大.杉木与马尾松混交有利于杉木根系磷素营养的改善.     

经营模式对马尾松近熟林土壤理化性质和化学计量比的影响

在25年生马尾松(Pinus massoniana)人工纯林中,设置马尾松特大径材培育(PTD)、皆伐后连栽马尾松纯林(PM)、皆伐后营造红椎纯林(CH)、皆伐后营造马尾松×红椎同龄混交林(PCT)及间伐后林下补植红椎改造成马尾松×红椎异龄混交林(PCY)5种经营模式的试验,研究不同经营模式对土壤理化性质和生态化学计量...     

马尾松和香樟的抗土壤酸化能力及细根生长的差异

采用钻取土芯法对土壤和根系取样,分析比较了在相似立地条件下的酸化土壤上生长的马尾松（Pinus massoniana）纯林和香樟（Cinnamomum camphora）纯林的抗酸能力及细根生长与垂直分布。研究结果表明,与马尾松纯林相比,香樟纯林在腐殖质层和0—60cm土层中的盐基离子（Ca^2＋和Mg^2＋）含量、盐基饱和度和pH值较高,而Al^3＋、H^＋含量较低,香樟纯林具有较强的减缓土壤酸化能力;在腐殖质层和0—20cm土层,香樟纯林单位面积的各项细根生长指标均显著高于马尾松纯林（P〈0．05）,其中,在0—20cm土层,香樟纯林单位面积的细根干重、长度、表面积、体积和根尖数分别是马尾松纯林的1．40、2．91、2．55、2．27倍和3．48倍;在腐殖质层,香樟纯林和马尾松纯林单位土体的细根干重、长度、表面积、体积和根尖数达最大值,而且香樟纯林分别是马尾松纯林的3．30、7．55、6．16、4．89倍和6．89倍,二者各项细根密度指标的垂直分布均随土层加深而减少,但香樟纯林递减速度快于马尾松纯林,就细根而言,香樟属于浅根性树种,马尾松属于深根性树种。对两树种0～20cm土层的土壤酸化程度和细根生长的分析表明,香樟细根的抗土壤酸化能力较强。因此,利用香樟混交来改良酸沉降区马尾松纯林的酸化土壤和林木生长具有重要意义。     

人工杉木林林分空间结构参数分析及相关性研究

基于南平松溪林场九个人工杉木林标准地的实测数据,对人工杉木林林分空间结构参数进行了评价和相关性分析,为制定杉木林和其他纯林林分空间结构优化和调整措施奠定基础.采用n=4确定林木的空间结构单元,用大小比数、角尺度和竞争指数等3个林分空间结构参数分析杉木林的林分空间结构特征.结果表明,9个标准地的杉木林大小比数都接近中庸状...     

用木板巢箱在森林中招引食虫益鸟的几点经验

在森林中招引食虫鸟类,是一种重要的生物防治森林害虫的措施。用木板巢箱招引的方法效果很显著,已为国外很多试验所证明。 我国幅员广大,林种及其类型很复杂。在目前条件下,招引工作宜先在针叶纯林中进行,如华中、华东地区的马尾松林,北方各省的油松林等。我们曾先在辽宁的落叶松(Larix)林中进行了这项工作。因为落叶松有“北方杉木”之称,生长快,材质好,但多系人工营造纯林,结构单纯,树干上没有树洞,鸟类的种类和     

重庆酸雨区人工木荷林对土壤化学性质的影响

 在属于酸雨区的重庆市铁山坪林场,选择在马尾松（Pinus massoniana）纯林火烧迹地上人工营造的木荷（Schima superba）纯林,采用钻取 土芯法调查木荷对土壤化学性质的影响,并与毗邻的同时造林但未遭受火烧的马尾松纯林比较。结果表明,木荷纯林0～20和20～60 cm土层的 pH值分别为3.61和3.77,盐基饱和度分别为4.68％和7.92％,而马尾松纯林的pH值分别为3.78和3.88,盐基饱和度分别为9.25%和16.32%。与马 尾松纯林相比,木荷纯林土壤的交换性盐基离子（K⁺ 、Na⁺ 、Ca ²⁺和Mg ²⁺ ）和全磷含量普遍低,而酸性阳离子Al ³⁺ 、Fe ³⁺和H⁺含量明显偏高 （p<0.05）。结果说明,并非木荷作为阔叶林对酸化土壤的改良作用就好于作为针叶林的马尾松,木荷纯林导致了土壤酸化加剧,养分非常缺 乏。因此,在酸雨区土壤酸化条件下,如果采用木荷营造防火林带或者进行马尾松纯林改造时,不宜集中大片营造木荷纯林,以避免对土壤环 境产生不利影响。     

松材线虫入侵后不同伐倒干扰强度对马尾松林植物多样性的影响

以松材线虫入侵马尾松林后经过不同伐倒干扰强度经营形成的不同群落类型作为研究对象,对9个群落类型的物种多样性进行了研究.结果表明,乔木层物种多样性指数大小排列顺序为: 马尾松纯林受害皆伐后形成的阔叶林(富阳)＞轻度受害的马尾松 木荷混交林(富阳)＞对照＞轻度受害的马尾松 纯林(富阳)＞马尾松 栓皮栎混交林受害择伐后形成的栓皮栎林(舟山)＞马尾松纯林受害皆伐后形成的马尾松幼龄林(富阳)＞马尾松纯林受害择伐后形成的枫香林(舟山)＞受害的黑松 马尾松混交林(舟山)＞受害的马尾松纯林(舟山).灌木层舟山马尾松纯林的3种多样性指数均最低,其余各地相差不大.草本层马尾松幼树纯林、栓皮栎林和枫香林的3个指数较高.不同地理位置和不同受害程度的马尾松林植物多样性差异显著;不同干扰程度、不同恢复方式下马尾松林内的植物多样性差异也显著.建立了伐倒干扰强度指数,发现物种多样性指数随伐倒干扰强度指数的变化规律符合“中间高度膨胀”理论.协方差分析结果表明,所建的指数能有效地反映松材线虫入侵及病木伐除后马尾松林植物多样性的变化.     

杉木火力楠混交林生态系统中营养元素的积累、分配和循环的研究

研究森林生态系统中营养元素的积累、分配和循环,有助于了解森林中各树种之间的相互关系,以及树木与生态环境的关系,为合理地制定各项森林经营措施提供科学依据。冯宗炜、陈楚莹等人1980—1983年在杉木中心产区湖南省会同县,对杉木纯林的营养元素的积累、分配和循环进行了研究,研究表明,杉木纯林在21—23年生时,即达到主伐年龄期,营养元素吸收量仍大于归还量,整个林分还处在养分消耗阶段。为了改变我国亚热带地区大面积营造杉木纯林对生态环境带来的不良影响,1978年在广西壮族自治区国营六万林场营造了杉木、火力楠混交林。1982—1985年研究了不同林分营养     

杉木、火力楠纯林及其混交林生态系统C、N贮量

研究比较第2代连载杉木纯林、杉木与火力楠混交林以及火力楠纯林3种人工林生态系统的C、N贮量。结果表明,杉木与火力楠混交林生态系统C贮量要高于杉木纯林和火力楠纯林,而生态系统N贮量是火力楠纯林和杉木与火力楠混交林高于杉木纯林;生态系统C和N贮量的空间分布基本一致,土壤层占主要部分,其次为乔木层,再次是根系,林下植被层和凋落层所占比例最小;相关分析表明,土壤C、N贮量分别和林下植被生物量以及与森林凋落物现存量之间都具有良好的线性关系,说明林下植被和森林凋落物对土壤C、N贮量有着深刻的影响。     

人工纯林和混交林中南酸枣木材解剖特性的比较分析

对林龄为25 a的南酸枣[Choerospondias axillaris (Roxb. ) Burtt et Hill]纯林、南酸枣-马尾松(Pinus massoniana Lamb. )混交林和南酸枣-杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb. ) Hook. ]混交林中南酸枣木材的解剖特性进行了比较分析.测定结果表明,在25 a的树龄内,南酸枣-马尾松混交林、南酸枣-杉木混交林和南酸枣纯林中南酸枣木材纤维的长度分别为0.843～1.401、0.858～1.489和0.873～1.347 mm,宽度分别为19.28～23.58、19.34～22.34和19.76～25.26 μm,长宽比分别为39.70～62.04、39.20～63.96和40.60～59.34;随树龄的增加,纯林和混交林中南酸枣木材纤维的长度、宽度及长宽比均逐渐增加,且不同林分间的差异逐渐达到显著水平,并以南酸枣-杉木混交林中南酸枣木材纤维的长度和长宽比最大、宽度最小.3种林分中南酸枣木材的导管组织比量、纤维组织比量和木射线组织比量分别为16.1%～16.7%、64.7%～65.2%和12.9%～13.4%,以南酸枣-杉木混交林中南酸枣木材导管组织比量和纤维组织比量最大,但差异均不显著;仅纯林的木材轴向薄壁组织比量(5.8%)显著高于混交林(5.1%和5.2%).随树龄的增加,3种林分中南酸枣木材微纤丝角均逐渐减小,南酸枣-马尾松混交林、南酸枣-杉木混交林和南酸枣纯林中南酸枣木材微纤丝角分别为23.33°～16.82°、 23.20°～16.36°和23.34°～17.41°, 且仅在树龄16～25 a阶段,混交林中的南酸枣木材微纤丝角显著小于纯林, 其中又以南酸枣-杉木混交林中的南酸枣木材微纤丝角最小.研究结果显示,南酸枣-杉木混交林中南酸枣木材的解剖特性总体上最优,在南酸枣木材品质定向培育过程中宜选择杉木作为伴生树种.     

酸雨胁迫对亚热带典型树种幼苗生长与光合作用的影响

通过对酸雨胁迫下中国亚热带典型针叶树和阔叶树,马尾松(Pinus massoniana Lamb.)、杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.)、甜槠(Castanopsis eyrei (Champ.) Tutch.)、苦槠(Castanopsis sclerophylla (Lindl.) Schott.)幼苗的光合生理研究,试图判断日益严重的酸雨是否会对中国亚热带森林产生影响,以便更好地对已退化的森林进行恢复.试验结果表明:在酸雨胁迫下,甜槠和杉木幼苗的高生长受到的影响不显著,而对马尾松幼苗的高生长有一定的促进作用;在pH4.0时,酸雨胁迫对甜槠、杉木和马尾松幼苗的地径生长有一定的促进;在不同酸雨处理下,苦槠、甜槠和马尾松幼苗的最大净光合速率随着酸雨浓度的增加而下降,说明这3种植物幼苗的光合能力受到影响,特别是阔叶树幼苗,苦槠和甜槠幼苗的最大净光合速率分别下降了30%和25%.     

广西马尾松和红锥纯林降水再分配及冠层淋溶效应

明析马尾松(Pinus massoniana)和红锥(Castanopsis hystrix)纯林降水再分配及冠层淋溶效应的差异,可为南亚热带针叶人工林改造提供水文数据。依托广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站,通过野外测定和室内分析相结合的方法,利用林下布设的30个自记雨量筒,测定了2016年1—12月的大气降水、穿透雨及树干径流,同时采集7—12月10次降水事件水样,监测其化学成分。结果表明:观测期间降雨总量为1070.2 mm,马尾松和红锥纯林穿透雨分别为823.0和693.2 mm,占降雨量的76.9%和64.8%;树干径流分别为3.2和9.9 mm,占降雨量的0.3%和0.9%;林冠截留量分别为244.0和367.1 mm,占降雨量的22.8%和34.3%,说明马尾松和红锥纯林对降水再分配的作用是不同的,红锥纯林具有更好的林冠截留能力。降水对红锥纯林冠层4种盐基离子(K~+、Mg~(2+)、Na~+、Ca~(2+))的淋溶量为17.53 kg·hm~(-2),是马尾松纯林的0.7倍,但酸缓冲是马尾松纯林的1.6倍。与马尾松纯林相比,红锥纯林具有更好的避免冠层养分淋溶和应对酸沉降的能力。     

改善杉木人工林的林地质量和提高生产力的研究

杉木人工林在我国亚热带森林生态系统中和木材生产上占有十分重要的地位。但杉木纯林在整个生长发育过程中,林地养分被大量消耗,土壤微生物数量逐年减少,生化活性和氧化代谢功能下降,致使林地质量退化,生产力降低。特别是杉木纯林连栽,地力递减,香草醛类有毒物质积累,环境退化更加严重,生产力下降30％以上。试验证明,杉木火力楠混交林不仅能减轻杉木纯林诸多弊端,而且表现了良好生态、经济效益,是解决上述问题的一个重要途径。     

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.