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毛竹人工林持续立地生产力的研究

楼一平  
【摘要】: 在我国目前的竹林资源人工集约经营中,为了在短期内获得高产而采用一些较为独特的经营方式和技术措施,如把大面积竹木混交林改为竹纯林经营、缩短采伐周期、强度采笋伐竹、钩梢和全竹采伐利用、施用除草剂清除林下植被、施行强度垦复和较多地使用化肥等技术措施。虽然这些措施能在短期内提高竹林经济产量,但也使竹林的自然生态系统受到频繁、强度的经营干扰,同时对土壤的理化和生物性状产生不利的影响。其结果造成了人工集约经营竹林立地的承载和恢复能力明显下降,使竹林的持续丰产能力受到威胁。 针对人工经营措施对毛竹林持续立地生产力的影响问题,本研究从群落结构改变对毛竹林持续立地生产力的影响,毛竹纯林和混交林的土壤肥力和微生物性状的差异,垦复和施肥措施对林地水土流失和养分输出的影响,垦复、施肥、劈山、全竹采伐等技术措施对林分生产力和土壤理化性质的影响,施用除草剂和不同的经营强度的作业措施对土壤微生物和酶系的影响,以及不同群落类型和结构林分以及不同人工经营措施干扰下毛竹林林下植被的发育和功能及其对土壤肥力的影响等方面,对人工经营干扰对毛竹林持续立地生产力的影响问题进行了研究。 1. 天然竹木混交林改为毛竹纯林经营对林持续立地生产力影响 本研究采用时序分析法和回溯法对不同时期改造的、处于不同经营期内的两片毛竹纯林内的各20块固定标准地,从1985~1995年11年间的生长指标进行了观测及产量分析,同时采样测定其土壤肥力因子,分析竹木混交林改为毛竹纯林后林分主要生长因子(年成竹数、新竹粗度)和土壤肥力因子的变化规律,了解毛竹纯林经营对长期立地生产力造成的影响。同时对不同群落结构林分下的土壤微生物特性进行了比较研究。 (1)林分生产力的变化 研究表明,通过清杂,把天然竹木混交林改为毛竹纯林经营后,其新竹数、新竹平均粗度及新竹产量变化遵从一定的单种群生长规律,并且受到土壤肥力变化的直接影响。同时毛竹纯林经营也对立地生产力造成比较明显的影响,总的趋势是导致立地生产力的下降。根据其新竹数、新竹平均粗度和新竹产量的变化趋势,可把竹木混交林改为毛竹纯林经营后的林分生长划分WP=8成3个阶段:(1)个体数量增长和粗度下降期(在改造后第1~4年)。(2)新竹粗度、产量上升期(在改造后第5~11年间),特征是林分新竹的平均粗度和产量逐年增加。(3)林分新竹粗度和产量下降期(在改造后第11~21年间),特征是新竹数相对稳定,略呈下降趋势,但新竹平均粗度和产量呈明显的下降趋势。新竹平均粗度在第21年时比第11年时约下降3.0cm,年新竹产量下降17%,表明立地生产力出现明显的下降现象。 (2)土壤肥力的变化 经过10年、20年纯林经营和相近立地上毛竹混交林土壤肥力的对比研究表明,改为纯林后的第一个10年中,土壤养分仍比较丰富,使竹林具有较大的年生长量,但土壤养分在此间消耗十分显著。在第二个10年间,由于前10年中养分的大量消耗,使林分生长量下降。第二个10年中的养分消耗下降量低于前10年。由于竹林对养分的需求不同以及土壤矿化和枯落物返还量不一,使各养分元素在纯林经营不同时期的消耗、下降速率不一致。随纯林经营期延长,土壤容重增加而养分含量下降。经10年和20年经营的纯林土壤的容重分别比相近混交林高12%和22%;两纯林的土壤全N含量分别比混交林低46%和54%。由此表明,较长期的毛竹纯林经营会导致立地土壤肥力的下降,从而对立地持续生产力造成不利的影响。 (3)土壤微生物的变化 对混交林和毛竹纯林土壤中微生物的种类和数量特征以及生物活性的研究表明,混交林土壤比纯林具有更大数量的细菌、真菌和放线菌;混交林中土壤微生物对土壤的利用效率较纯林高,但其活动在纯林中要强于混交林。同时,混交林土壤微生物的固氮作用能力也大于纯林。因此,一般而言,生物多样性较为丰富的混交林有利于微生物的多样性,从而对长期立地生产力的维护产生有利的影响。 2. 现有主要经营措施对林分和立地持续生产力的影响 (1)对径流量、泥沙量和养分输出量的影响 通过对径流场2年的观测,垦复和施肥措施下林地的径流量和产沙量的观测及分析表明,垦复和施肥措施下林地泥沙的年输出量分别为每公顷173.40和267.31吨,比对照约高8.6%和67.5%。垦复和施肥措施下,林地年平均径流小区的产流量分别为每公顷395.59和364.44立方米,分别比对照约高10.3%和1.6%。施肥和垦复措施中全N的年输出量分别为每公顷1.764和WP=91.540公斤,分别高于对照23.2%和19.9%。施肥和垦复措施中的速效磷的年输出量分别高于对照28.8%和12.4%。施肥和垦复措施中的速效钾的年输出量分别为每公顷0.187和0.166公斤,分别高于对照29.0%和14.5%。施肥和垦复措施中的有机质的年输出量分别为每公顷17.87和18.45公斤,分别高于对照9.4%和13.0%。由此表明,垦复 作业会明显增加林地的径流量和产沙量,从而增加水土流失;施肥措施会明显增加地表径流中养分的输出量,并且这个过程主要发生在雨季。因此,应该控制实施垦复和施肥措施的时间和强度。这两项作业应该避免在雨季或雨季前实施,以保证减少垦复和施肥作业


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