补植改造对大兴安岭白桦低质林土壤养分的影响

对大兴安岭林区新林林业局白桦低质林进行不同密度的补植改造,采用灰色关联分析法和变异系数法对各补植改造样地的土壤养分进行分析。结果表明:7个补植样地的灰色关联值,从大到小依次为BZ5(0.886)、BZ6(0.794)、BZ4(0.681)、BZ3(0.651)、BZ2(0.582)、BZ1(0.577)、CK(0.547)。与对照样地相比,补植改造后各样地的土壤养分均有不同程度的提高,且随着补植密度的增大,土壤养分先增大后减小,其中BZ5样地的灰色关联度最高,表明补植密度为900株·hm~(-2)的改造方式最有利于土壤养分的积累,适宜大兴安岭白桦低质林的补植改造。     

大兴安岭低质林补植改造对土壤肥力的影响

以大兴安岭阔叶混交低质林补植改造2 a后土壤肥力为研究对象,采用主成分分析法建立补植改造后土壤肥力指标的评价体系,计算土壤肥力的综合得分。结果表明:不同样地补植改造后土壤肥力的综合得分由大到小为BZ5(0.895)、BZ4(0.823)、BZ3(0.144)、BZ2(-0.336)、BZ1(-0.426)、CK(-0.536)、BZ6(-0.565)。其中BZ5样地的综合得分最高,表明补植密度为800株·hm~(-2)的改造样地最有利于土壤肥力的积累,适宜大兴安岭阔叶混交低质林的改造。各样地的综合得分先是随着补植密度的增大而升高,当补植密度大于800株·hm~(-2)后,样地土壤肥力不佳。     

大兴安岭低质林补植改造效果的综合评价

以大兴安岭阔叶混交低质林为研究对象,对其进行补植改造,补植苗木为兴安落叶松(Larix gmelinii)。通过野外实地取样和室内实验测得各指标数据,选取35个评价指标进行分析,利用主成分分析法建立综合评价模型,计算样地改造效果的综合得分,筛选出最佳的补植改造密度。结果表明:不同样地补植改造后的综合得分由大到小依次为BZ5(0.761)、BZ3(0.351)、BZ6(0.247)、BZ2(0.017)、BZ4(-0.059)、CK(-0.394)、BZ1(-0.923)。其中BZ5改造样地的综合得分最高,补植改造效果最好,表明补植密度为800株·hm~(-2)最适宜大兴安岭阔叶混交低质林的补植改造。     

大兴安岭白桦低质林补植改造后枯落物水文效应变化

以大兴安岭地区新林林业局白桦低质林为研究对象,对白桦低质林进行不同密度的补植改造,采用灰色关联分析法和变异系数法建立综合评价体系,评价的指标为各补植样地的未分解层和半分解层枯落物自然持水率、最大持水率、最大持水量、总最大持水量、有效拦蓄量、总有效拦蓄量、蓄积量、总蓄积量。结果表明:不同密度补植样地的枯落物吸水速率随浸泡时间的增加呈幂指数关系下降,持水量随浸泡时间的增加呈对数函数上升,灰色关联值大小依次为:BZ_4(0.807)、BZ_5(0.666)、BZ_6(0.642)、BZ_3(0.548)、BZ_2(0.513)、BZ_1(0.480)、CK(0.421),说明补植密度为800株·hm~(-2)时,大兴安岭新林林业局白桦低质林的水源涵养能力最佳。     

诱导改造对大兴安岭蒙古栎低质林土壤养分的时空影响

在大兴安岭蒙古栎低质林进行面积分别为5 m×5 m、10 m×10 m、15 m×15 m、20 m×20 m、25 m×25 m、30 m×30 m的林窗改造和带宽分别为6、10、14、18 m的带状改造,以2010—2016年连续7 a的土壤监测数据为基础,从时间和空间两个方面对土壤养分(包括有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、有效磷、速效钾的元素含量)变化进行分析,同时运用模糊综合指数法对土壤养分进行综合评价。结果表明:经不同的改造方式后,土壤养分各项指标的时空变化没有明显的规律性;权重结果表现为有机质(0.162)有效磷(0.154)速效氮(0.152)速效钾(0.148)全氮(0.138)全磷(0.134)全钾(0.112),有机质和有效磷是土壤养分中重要的影响因子;带状改造中各样地土壤养分综合评价值在改造后4~5 a达到最小,林窗改造在改造后5~6 a土壤养分综合评价值达到最小,说明诱导改造有利于土壤养分的积累;以2016年为例,各样地改造效果均优于对照样地,在带状改造中,10 m带宽的改造效果最好,评价值为1.693,林窗20 m×20 m的改造效果最好,评价值为1.692。经过7 a的诱导改造,林地土壤养分得到有效改善,同时要对土壤进行长期持续观测,为增加林地肥力和改良土壤提供理论依据。     

大兴安岭落叶松天然次生林林分结构特征

为了探明大兴安岭地区天然次生林林分结构现状并对其做出准确合理的评价,以新林林业局落叶松天然次生林5块典型样地的调查数据为基础,综合考虑不同林分类型和树种配置比例,利用威布尔分布函数(Weibull)和角尺度、混交度、大小比数3个林分空间结构参数对落叶松天然次生林的水平结构及空间结构进行综合分析。结果表明:落叶松天然次生林种群类型较单一,伴生树种比例少,直径分布形状呈现左偏或右偏多峰山形,各样地Weibull形状参数由大到小为:样地3(2.324)、样地1(2.264)、样地5(2.059)、样地4(1.969)、样地2(1.925);各样地树种混交度较小,空间隔离程度较弱,由大到小为样地4(0.358 1)、样地5(0.242 9)、样地2(0.237)、样地3(0.173 1)、样地1(0.081);林木大小比数分布较为均匀,林分中优势、亚优势和中庸状态分布的个体比例相差不大,由大到小为样地2(0.526)、样地3(0.495 2)、样地1(0.491 9)、样地4(0.486 5)、样地5(0.471 4);5块样地角尺度平均值为0.515,林木聚集程度较低,整体分布格局属于随机分布。因此,大兴安岭地区落叶松天然次生林林分结构存在着一定的不合理性,树种组成过于简单,径阶分布较为集中,空间隔离程度偏低,为提高林区整体生态效益,应制定相应的补植改造、抚育间伐调整措施,使林分结构趋于合理。     

间伐强度对落叶松次生林冠层结构和林内光环境的影响

目的为改善林分结构和促进林木生长,对大兴安岭落叶松次生林进行不同强度的抚育间伐,研究落叶松冠层结构和光合特性指标的相关关系,进而探讨改善林内光环境特征的最佳间伐强度。方法设置间伐强度为9.43%、16.75%、29.00%、40.01%、53.09%、67.25%的实验样地和未进行间伐作业的对照样地。对不同样地落叶松冠层结构参数和光合特征参数指标值间的差异进行描述性统计,运用相关系数法确定不同指标间的相关关系进而剔除有显著正相关的部分指标,同时运用灰色关联法对各个样地的光环境特征进行综合评价。其中冠层结构选取林隙分数、开度、叶面积指数、叶倾角、直接定点因子、间接定点因子、总定点因子、冠上直接辐射、冠上间接辐射、冠上总辐射、冠下直接辐射、冠下间接辐射、冠下总辐射13项指标,光合特征参数选取蒸腾速率、光合速率、CO₂参考值、叶片表面P.A.R、叶片温度、胞间CO₂浓度、水蒸气气孔导度7项指标。结果各样地林隙分数表现为随间伐强度的增加先减少后增加,开度、直接定点因子、总定点因子与之变化趋势相同,各项指标值均在间伐强度为29.00%的样地中最小;叶面积指数在间伐强度为29.00%时达到最大值;不同间伐强度样地的冠上辐射通量无显著差异性;冠下直接辐射通量和冠下总辐射通量随间伐强度的增加先减少后增加。随着间伐强度的增加,落叶松的蒸腾速率、光合速率、水蒸气气孔导度均呈现先增加后减少的趋势,叶片表面P.A.R、叶片温度先增加后趋于稳定,间伐增加了林地内的CO₂浓度;胞间CO₂浓度随着间伐强度的增加先减小再增加后减小。林隙分数与开度、直接定点因子、总定点因子、冠下直接辐射、冠下总辐射呈显著正相关,与叶面积指数呈显著负相关;蒸腾速率、光合速率、水蒸气气孔导度之间呈显著正相关性。剔除相关性极强的指标后,冠层结构的林隙分数与光合速率呈显著负相关,叶面积指数与光合速率呈显著正相关。运用灰色关联综合评判林地内的光环境特征,关联度表现为间伐强度29.00%(0.823)>40.01%(0.794)>53.09%(0.739)>0%(0.724)>67.25%(0.713)>16.75%(0.701)>9.43%(0.673)。结论落叶松冠层结构与光合特征指标间存在相关性,落叶松冠层的透光率对于光合速率有明显的影响。结合二者综合评价不同间伐强度下的林地光环境特征,抚育间伐强度为29.00%、40.01%的落叶松天然次生林林地的林内光环境特征较好,说明29.00%~40.01%的中等强度间伐有利于林内光环境的改善。      

抚育间伐强度对兴安落叶松中龄林测树因子的影响

为更好的了解抚育间伐对天然兴安落叶松中龄林树高、胸径和冠幅等因子的影响,充分掌握林分消长动态,为森林更好的经营提供理论依据。本文以大兴安岭新林林业局平均林龄在52 a的落叶松天然次生中龄林为研究对象,在林地内设置4块(20 m×30 m)不同抚育间伐强度的样地,依次为对照样地(CK,0%)、低强度间伐样地(Z1,16.75%)、中强度间伐样地(Z2,25.48%)、高强度间伐样地(Z3,34.38%)。分别对各样地进行每木检尺,调查样地中所有乔木,包含树种、株数、树高、胸径和冠幅等测树因子。采用通径分析的方法分析不同抚育间伐强度下测树因子的变化规律及其相关性。结果表明:在中等强度间伐下,冠幅主要分布在1.5~4.0m之间,平均冠幅2.5m;冠高率主要分布在0.3~0.8之间,平均冠高率为0.54;胸径对冠幅和冠高率促进作用最大,胸径对冠形率抑制作用较小;树高对冠幅和冠高率抑制作用最小,树高对冠形率促进作用较大。因此,在中强度间伐Z2(25.48%)时,树高、胸径和冠幅等均达到最大。     

抚育间伐强度对大兴安岭落叶松次生林土壤肥力的影响

为改善大兴安岭落叶松天然次生林的生态环境,观测间伐后林地土壤肥力的变化情况,探讨最有利于林地土壤改良的间伐强度。在大兴安岭设置间伐强度分别为9.43%、16.75%、29.00%、40.01%、53.09%、67.25%的实验样地和未间伐的对照样地,样地分别栽植兴安落叶松Larix gmelinii、兴安樟子松Pinus sylvestris、红皮云杉Picea koraiensis Nakai、西伯利亚红松Pinus sibirica促进林分更新。选取能够反映土壤肥力的化学性质指标和物理性质指标共13项,利用改进层次分析法和熵权法相结合的方法确定指标权重,同时运用灰色关联法,对各间伐样地的土壤肥力进行综合评价。结果表明:土壤有效磷(0.222)、有机质(0.145)在所有评价指标中所占权重偏高,灰色关联度(间伐强度)由大到小排序为0.73(40.01%)> 0.70(29%)> 0.65(16.75%)> 0.64(9.43%)> 0.63(53.09%)> 0.60(0)> 0.55(67.25%)。说明土壤有效磷、有机质是土壤肥力的重要影响因素,间伐强度40.01%的改造样地土壤肥力最佳,间伐强度9.43%～53.09%的落叶松次生林土壤肥力优于对照样地。适当的间伐强度能够改善林地内的土壤肥力,为大兴安岭落叶松次生林的改造提供参考。     

抚育间伐强度对兴安落叶松林不同演替阶段水源涵养的影响

为深入了解兴安落叶松林水源涵养功能,探索抚育间伐对其的影响,为森林更好的经营提供理论依据,在大兴安岭4个试验区(幼龄林、中龄林、近成熟林和成熟林)分别按4种抚育间伐强度(对照、低强度间伐、中强度间伐、高强度间伐)设置16块样地Y0(0)、Y1(15%~20%)、Y2(25%~30%)、Y3(35%~40%)、M0(0)、M1(15%~20%)、M2(25%~30%)、M3(35%~40%)、N0(0)、N1(15%~20%)、N2(25%~30%)、N3(35%~40%)、R0(0)、R1(15%~20%)、R2(25%~30%)、R3(35%~40%)。运用描述性统计和差异性分析以及综合蓄水能力法对其林冠层、土壤层和枯落物层的水文效应综合分析,计算出各样地的总水源涵养量。结果表明:4个演替阶段总水源涵养量又大到小为成熟林、近成熟林、中龄林、幼龄林的规律;总水源涵养量由大到小表现为R3(1121.38t·hm^-2)、R2(938.79t·hm^-2))、R0(924.94t·hm^-2)、R1(913.59t·hm^-2)、N2(890.86t·hm^-2)、N3(873.76t·hm^-2)、M2(820.73t·hm^-2)、N0(810.79t·hm^-2)、N1(806.49t·hm^-2)、M1(732.19t·hm^-2)、M0(718.31t·hm^-2)、M3(699.27t·hm^-2)、Y3(647.63t·hm^-2)、Y1(638.72t·hm^-2)、Y0(628.71t·hm^-2)、Y2(623.25t·hm^-2)。从总水源涵养量分析,在中龄林和近成熟林中采用中强度间伐(25%~35%)最好,在幼龄林中3种间伐强度对其影响不大,在成熟林中采用高强度间伐(35%~45%)最好;因此,在天然兴安落叶松林不同的演替阶段,采取适当强度的抚育间伐,能够有效的调整其水源涵养功能并使其达到最大。