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湘中丘陵杉木二代人工林生长及林地特征研究

陈卫军  
【摘要】:杉木是我国亚热带常见的主要速生用材树种,杉木林面积约占我国人工林总面积的24%,在南方林业生产中占有重要地位;为了解湘中丘陵杉木二代人工林的生长状况和林地土壤特征及其植物多样性与生物量等,本文以湖南“朱石杉木林基地”的试验林为研究对象,从整地方式和间作施肥技术方面探索杉木速生丰产技术和生产潜力;同时,探讨杉木人工林地的土壤特征,包括土壤养分、土壤微生物与土壤酶;以及对杉木人工林的植物多样性及生物量和碳密度进行初步研究。采用多因子正交法试验;通过设置临时标准地(分别是12a、14a、16a、18a生杉木无性系林分以及21a、22a生杉木实生苗林分),然后进行每木检尺,选择标准木,并对各标准木进行树干解析,绘制各因子生长曲线图,分别将12a、14a、16a、18a生杉木无性系林分与22a生杉木实生苗林分的生长曲线图作对比进行研究丘陵区杉木林分的生长极其与土壤养分、土壤微生物和土壤酶之间的关系;对不同林龄林分及针阔混合林的表层土壤的微生物总数及细菌、真菌、放线菌数量和蔗糖酶、脲酶及过氧化氢酶、土壤养分进行了分析;对杉木林地植物多样性、杉木各器官的生物量和碳密度等因子的影响也进行了研究。研究结果表明:1.不同坡位对试验结果的影响表现为坡位仅对杉木胸径生长的影响差异显著,而对树高、和材积生长的影响不显著;不同整地方式对树高、胸径和材积均有极显著差异;坡位*整地方式作用对树高、胸径和材积差异均不显著;不同坡位、不同整地方式对材积的影响,平均单株材积最大发生在(11)下坡位部位的撩壕整地,平均单株材积最小发生在上坡部位的小穴整地(33),整地方式1(撩壕整地)对材积贡献均最大,整地方式2(大穴整地)居中,整地方式3(小穴整地)最小;间作对杉木对胸径生长有显著差异,胸径最高值出现在(111)间作1,底肥1,追肥1;胸径最低值出现在(222)间作2,底肥2,追肥2;间作对杉木树高和材积生长有极显著差异;底肥和追肥单因素均对试验结果未造成显著差异;间作*底肥*追肥对胸径生长也具有显著差异,间作*底肥*追肥对树高和材积生长具有极显著差异。2.杉木无性系林分的生长其树高比实生苗稍高,而去皮胸径及单株去皮材积明显比实生苗要大;杉木无性系林分的树高年平均生长量比实生苗略大,而其胸径年平均生长量以及单株材积年平均生长量明显比实生苗大。对于杉木无性系而言,树高年平均生长量随着年龄的增长而减小,胸径年平均生长量随着年龄的增长而减小,其单株材积的平均生长量随着年龄的增加先增大后减小,平均生长量最大时对应的年龄在16-18之间。四个无性系品种柏木杉除树高以外,平均胸径、冠幅以及单株材积都明显比其他三个无性系品种大,金杯杉在树高、平均胸径、冠幅以及单株材积方面都明显不如其他三个品种无性系。杉木无性系的最佳主伐年龄是18a,而实生苗的最佳主伐年龄是21a。无性系的最佳主伐年龄比实生苗的提前了 3a。采用优良无性系造林在生产上是可行的;因为杉木无性系苗木造林既可缩短杉木用材林的最佳主伐年龄,缩短培育周期,又能提高单位面积出材量,增加经济收入。3.杉木人工林中土壤养分分布0-20cm较高,20-40cm次之,40-60cm较低,土壤养分含量随着年龄的增大而有逐渐减少的现象,特别是土壤中的大量元素氮、磷、钾和中量元素钙、镁等,微量元素铜、铁、锌、锰等变化不很明显;对于16a生杉木林分,无性系林分土壤养分大量元素基本上更有下降的趋势,说明无性系消耗得更强,而对于中量元素和微量元素来说实生苗要稍强一些;由N、P、K的变化趋势可以看出,在杉木整个生长过程中,N、P、K含量降低明显,建议在生产中增施N、P、K肥,以保证杉木正常生长,提高产量;据相关资料介绍,杉木幼龄林土壤肥力较高,从幼龄林到中龄林,从中龄林到近、成熟林,杉木人工林土壤养分含量总的呈下降趋势,因此,须及时补充养分。4.杉木人工林土壤中微生物的数量以12a为较多;16a的杉木人工林土壤微生物数量较少;随着林分年龄的增大,土壤酶的活性增强,但达到一定阶段后,土壤酶活性随着林分年龄的增大而减弱。整体而言,针阔混交林的土壤微生物数量大于杉木人工林中土壤微生物的数量;针阔混交林土壤酶的活性也大于杉木人工林的土壤酶活性。5.杉木人工林林龄对群落植物多样性的影响较大,杉木人工林林龄21a、22a生的植物种类较为丰富,12a生的林分植物种类较少;苗木种类对群落植物多样性也有不小的影响,乔木层属于无性系苗的林分物种多样性指数高,灌木层物种多样性指数高,且物种丰富度较高,而草本层为实生苗的林分物种多样性指数较高,物种丰富度无性系苗的林分较实生苗的林分高;发展杉木人工林时,根据不同林龄合理调整种群结构,创造良好的林地生长条件,有利于物种多样性的保护和恢复。6.杉木在湘中丘陵人工林各器官生物量的大小顺序为干根叶枝果,单株及各器官的生物量随着林分密度的增大而减小;在一定密度范围内,随着密度的增加,杉木人工林生物量显著增加;其不同器官中碳素密度变化范围在2.7569t/hm2-159.0984 t/hm2之间,按碳、硫素密度高低排列顺序为:树干树根树枝树叶球果,碳百分含量的高低排列顺序为:果叶枝干根,硫含量顺序为:干枝叶根果;不同年龄杉木储存碳素具有一定的周期性,碳密度大小依次为近熟林、成熟林、过熟林、中龄林、幼龄林;郁闭度和坡向对林分碳密度的影响显著,坡位则无显著影响。


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