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《中国林业科学研究院》 2003年 博士论文
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落叶松人工林土壤质量变化规律与调控措施的研究

陈立新  
【摘要】: 落叶松(Larix olgensis)是我国东北地区主要的造林树种。落叶松人工林土壤质量存在着不同程度的下降问题。但落叶松人工林土壤质量降低的原因和土壤质量变化规律,至今尚不十分清楚。本文通过固定和典型样地,对东北山地不同生长发育阶段落叶松人工林和二代落叶松幼龄林以及与二代落叶松幼龄林同一块林地的樟子松幼龄林、天然次生林、落叶松水曲柳混交林等8个林型土壤质量进行了对比与分析,深入探讨了落叶松人工林土壤质量降低的机理和不同发育阶段土壤质量变化规律以及与森林生产力变化的关系,并提出了林地土壤质量调控措施。 结果表明:(1)从落叶松幼龄林到中龄林,随着林冠的郁闭和林下植被盖度的急剧下降,林地土壤酸度、土壤酶活性、无机磷总量、速效钾、土壤水分含量、总孔隙度呈明显下降趋势,而根际和非根际土壤有机质含量、腐殖质各组分含量、三大类微生物数量、酸性磷酸酶活性和土壤容重随着凋落物的增加呈明显上升趋势;从中龄林到近熟林,由于抚育间伐,林分密度及郁闭度下降,林下植被盖度逐步得到恢复,根际与非根际土壤有机质含量、富里酸、交换性酸、交换性铝、中性磷酸酶、无机磷总量、放线菌数量、土壤水分含量、总孔隙度呈明显的上升趋势;从近熟林到成熟林,随着林龄的增大,根际与非根际土壤活性酸、有机质含量、腐殖质各组分含量、有效磷含量、氨基酸总量、速效钾、土壤酶的活性、土壤水分含量和总孔隙度呈下降趋势,而根际与非根际土壤全磷含量、土壤酸度(特别是交换性铝)和容重呈增加趋势。土壤养分和酶活性的降低以及土壤酸度和容重的显著增加是成熟林土壤质量降低的主要原因。(2)与天然次生林相比,落叶松人工林不同发育阶段根际土壤三大类微生物数量均相应地有较大幅度的降低,非根际土壤酶活性减弱,土壤生化作用强度降低,土壤理化性质变坏。天然次生林中营造落叶松纯林后土壤理化性能和生化活性向不良方向演变。(3)二代落叶松幼龄林与一代落叶松幼龄林相比,根际土壤活性酸(pH值)、有机质含量、腐殖质组成、土壤水分含量和总孔隙度降低。根际和非根际土壤交换性铝含量、胡敏酸组分,非根际土壤活性酸、有机质含量、腐殖质组成、15种氨基酸总量、各磷形态含量、三大土壤微生物数量、酶的活性和土壤容重增加。二代林根际与非根际放线菌类群中新增加了兰色类群,这可能是产生二代效应问题的根本原因所在。(4)二代落叶松幼龄林与同一块林地的樟子松幼龄林相比,土壤酸度增加,非根际土壤腐殖质组分、速效钾、全磷、有机磷、无机磷等养分含量和土壤酶的活性以及微生物数量均增加,土壤物理性质变差。二代林放线菌类群中具有兰色类群和玫瑰紫亚类,樟子松林则没有,而樟子松林土壤具有的放线菌中的金色类群和绿色类群,二代林则没有。(5)随着林龄的增加,落叶松人工林平均优势木地上生物量和地下生物量呈现出增加的趋势;不同生长发育阶段优势木胸径、树高、材积总生长量和材积总平均生 摘要 长量均随林龄的增加而增加;二代落叶松幼龄林与一代落叶松幼龄林相比, 平均优势木地上部分生物量和地下部分生物量分别降低71.74%和86.12%。 林下植被总生物量提高191.9%;二代落叶松幼龄林与樟子松人工林相比,平 均优势木地上部分生物量提高16.11%,地下部分生物量和林分林下植被总生 物量分别降低55.99%和31.03%。(6)在不同发育阶段,影响落叶松林木胸径、 树高生长量的主要土壤养分因子随林龄的变化而变化。不同发育阶段影响林 木生长量的主要养分因子是土壤有机质、速效钾、水解氮以及土壤磷形态的 全磷、有机磷、无机磷总量、有效磷、Ca一P和Fe一P。(7)运用主分量分析对 所选的8个林分林地土壤质量进行综合评分,结果各林分土壤质量综合得 分排序为,天然次生林混交林落叶松人工林,落叶松人工林不同发育阶段 和不同代得分排序为近熟林幼龄林中龄林二代幼龄林成熟林,樟子松林 二代幼龄林。(8)人工诱导阔叶树种进入落叶松纯林而形成的针阔混交林,能 加快落叶松凋落物的分解,缓和林地凋落物层积累与分解的矛盾,改善林地 环境条件,增加土壤微生物数量,从而提高土壤质量。(9)落叶松水曲柳混交 能提高平均优势木地上、地下生物量和混交林中落叶松胸径、树高、材积生 长量以及林地土壤质量。(l0)施肥能不同程度地提高土壤养分、微生物数量和 酶的活性,并对林木生长有一定的促进作用。


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