随着四川省林权制度的改革,高速路域人工林经营模式变得多样化.本文探讨了不同营林措施(UP:林下种植;PT:翻耕;MO:割除灌草;AC:弃耕;CK:对照)对路域杨树人工林的影响,为其科学经营管理提供理论参考.于2020年7月中旬,采用典型样地法选取样地,对样地内乔木进行每株检尺,并记录林下物种组成,计算α多样性;采集土样并测定土壤含水率、土壤容重、全钾、速效钾、全氮、全磷、速效磷、有机质、土壤pH.结果表明:UP、MO、AC处理均显著减少了灌木层的物种多样性,PT处理提高了草本层物种多样性.不同营林措施下,土壤容重、全钾、全磷的差异性不显著,UP、PT、MO与AC处理均显著减少了速效磷、全氮与速效钾含量;UP与MO处理显著提高了土壤pH值;UP、PT、MO处理显著降低了土壤含水率;MO处理显著减少了土壤有机质含量;速效磷、土壤含水率、土壤pH、全氮、速效钾显著影响草本层多样性;速效磷、速效钾、全氮显著影响灌木层多样性.不同营林措施对路域杨树人工林影响效果有显著差异;除CK外,所有营林措施均显著降低土壤速效磷、全氮、速效钾含量;路域杨树人工林林下物种多样性的变化大部分可由土壤速效磷、全氮、速效钾的变化来解释.

桉树是我国华南地区的重要速生营林树种,具备极高的经济价值,然而我国桉树人工林的发展还存在巨大争议,桉树营林的生态环境效应还有待进一步考究.针对我国华南地区典型尾叶桉(Eucalyptus urophylla)纯林经营的潜在生态问题,选取广东鹤山森林生态系统国家野外研究站的 10 树种混交林(10 species mixed forest plantation,10S)、30 树种混交林(30 species mixed forest plantation,30S)和桉树纯林(Eucalyptus monoculture,E)三种林型,另外设置桉树砍伐(Eucalyptus cutting,EC)和桉树砍伐清除林下灌草(Eucalyptus cutting and understory removal,ECUr)这两种常见经营措施的处理,通过比较不同林型和管理措施下土壤理化性质和生物指标的差异,解析了桉树营林对土壤理化特性、土壤微生物以及线虫群落的影响.本结果表明:三种林型间的土壤理化特性没有显著差异,但桉树纯林的土壤真菌生物量、真菌细菌比、食细菌线虫多度显著高于 10 和 30 树种混交林,桉树纯林的食真菌线虫多度和线虫群落多样性显著高于 10 树种的混交林.不同桉林管理措施下,桉树砍伐对土壤理化性质和土壤生物的影响不显著,但是桉树砍伐同时清除林下灌草显著降低了土壤含水率、真菌细菌比、线虫总多度、食细菌线虫多度、食真菌线虫多度以及杂食捕食性线虫多度.以上结果说明,桉树纯林的生物群落总体上优于相同林龄的多物种混交人工林,因此桉林的土壤质量状况并不比混交林低.另外,砍伐导致了桉林土壤质量下降,在砍伐过程中破坏灌草会对土壤质量造成更严重的负面影响.总体来看,桉林本身具有良好的生态功能,但作为一个具有生态和经济双重效益的物种,桉林长期经营可能会导致土壤退化等一系列生态问题.因此未来桉树人工林生态和经济效益权衡可能需要重点关注营林措施.

为探究林农复合对土壤团聚体、土壤有机碳、土壤微生物生物量碳的影响,在辽西地区选取樟子松-花生、樟子松-谷子、樟子松纯林(对照)为研究对象,对其土壤团聚体、团聚体有机碳、土壤微生物生物量碳以及土壤有机碳含量及其分布特征进行研究.结果表明:(1)研究区土壤团聚体以0.053～0.25 mm粒级为主,占团聚体总量的37％ ～ 45％,其中樟子松-谷子的大团聚体(＞0.25 mm粒级)含量最高.(2)两种林农复合各粒级团聚体有机碳含量变化显著不同(P＜0.05),樟子松-花生团聚体有机碳随粒径增大呈现“倒N”型分布,而樟子松-谷子土壤团聚体有机碳随粒径增大呈现“N”型分布.(3)0～20 cm表层土壤微生物生物量碳和有机碳含量大小顺序为:樟子松-谷子＞樟子松纯林＞樟子松-花生.(4)试验区土壤有机碳的积累主要受0.053～0.25 mm和＞2 mm粒级团聚体含量的影响;另外,0～50 em土壤剖面微生物生物量碳和有机碳相关分析表明,樟子松-谷子土壤微生物生物量碳与有机碳具显著相关性,而在樟子松-花生复合林地内无显著相关性;这说明不同营林措施对土壤有机碳和微生物的影响存在差异.综上,辽西地区樟子松-谷子复合措施有利于改善土壤结构,促进大团聚体的形成,对提高土壤保水、供肥能力,实现对土壤的保护和可持续利用具有较为明显的作用.

以不同营林处理措施(对照、除灌、采伐1(15％)、采伐2(70％)后不同时期(处理后2个月,2013年12月;处理后15个月,2014年12月)三峡库区马尾松飞播林为研究对象,采用磷脂脂肪酸分析法对其土壤微生物生物量、微生物群落结构进行测定,同时比较了不同处理土壤理化性质特征,结果表明:1)处理后1年,除丛枝菌根真菌外,除灌、采伐1和采伐2微生物群落各类群生物量以及总生物量与对照相比均呈现减少的趋势,而在处理后初期并无规律性变化;2)主成分分析表明(PCA)不同处理措施在实施后初期并未对微生物群落结构产生显著影响,而在处理后1年,除灌和采伐1、采伐2的微生物群落结构显著区别于对照,且与土壤微生物群落多样性相关的2个主成分分别解释变量变化的50.40％和26.70％;3)2013年真菌生物标记(20:1 w9c)与主成分1极显著相关,而在2014年与主成分1极显著相关的生物标记物变为革兰氏阴性细菌(16:1w7c);4)冗余度分析表明,土壤湿度、土壤温湿度比值、土壤微生物熵(微生物量碳(MBC)/土壤有机碳(SOC))是影响不同时期微生物群落结构的显著环境因子(P＜0.05).

平茬是荒漠草原老化人工柠条林营林抚育的重要措施,为系统认识柠条平茬后连续的生理与生态响应过程及其变化规律,该研究设置对比观测样地,以未平茬柠条(WPC)为对照,以平茬后连续生长1～5年(PC1～PC5)的柠条为处理,对各样地柠条净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率等光合生理特征及其土壤含水量分布的影响进行测定分析.结果表明:(1)平茬处理对柠条生理特性的影响因平茬年限的增加而异,其中PC1和PC2柠条的净光合速率和蒸腾速率较WPC略有提高,PC1柠条处于补偿生长的活跃期,水分利用效率明显高于其他平茬处理,PC2柠条的水分利用效率开始下降;PC3和PC4的柠条蒸腾速率、净光合速率和气孔导度显著上升,且PC4处理下达到最大值,相应水分利用效率也逐步回升;PC5的柠条几乎不存在补偿性生长,净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率开始回落,逐渐接近WPC;平茬措施对PC1与PC5柠条胞间CO2浓度大小的影响较大.(2)PC1的土壤水分含量在0～100 cm土层因受冠层截留大幅减小的影响而低于其他年限平茬处理;PC2的土壤水分略有改善,PC3、PC4的土壤含水量显著提高,PC5的土壤水分状况则逐渐接近于WPC.(3)随平茬年限的增加,柠条光合特性与土壤含水量间存在一定的动态互馈关系,其中PC1的土壤水分略有下降,柠条生长减缓;PC2土壤含水量逐步恢复;PC3土壤含水量增长幅度开始下降,柠条的各项生理指标上升;PC4柠条的光合生理指标、土壤含水量都达到了最高值;PC5柠条的各项指标开始下降.研究发现,PC4处理是柠条光合生理和土壤水分响应变化的拐点,可参考作为平茬柠条优化管理的一个时间节点.

为了解林分因子与昆嵛山腮扁叶蜂发生的关系,为昆嵛山赤松纯林的营林措施和昆嵛山腮扁叶蜂的防控技术提供理论指导,本研究在昆嵛山区域选取林龄相对一致(34±2 a)的赤松纯林为对象,调查林分密度、郁闭度、草本盖度、树高、枝下高、胸径、冠幅7个林分因子以及昆嵛山腮扁叶蜂虫巢数.依据虫情指数的分布范围,将样地分为4组,通过方差分析和多重比较研究了4组样地中各项林分因子的差异性.采用逐步回归法,筛选出影响昆嵛山腮扁叶蜂虫情指数的关键因子,在此基础上通过偏相关分析和单因素方差分析法进一步阐明关键因子与虫情指数之间的关系.结果 表明,7个林分因子在4组样地中均存在极显著的组间差异.逐步回归筛选出冠幅、枝下高和林分密度为影响昆嵛山腮扁叶蜂发生的关键因子,根据关键因子建立了虫情指数的线性预测方程.冠幅和枝下高对昆嵛山腮扁叶蜂虫情指数的影响均达到极显著正相关水平(P＜0.01),林分密度对昆嵛山腮扁叶蜂虫情指数的影响为极显著负相关(P＜0.01).影响虫情指数的关键因子可能会因林分的不同而不一致,因此要根据关键因子调整林分结构,以达到控制虫害流行的目的.

生态弹性是森林生态系统在遭受外在扰动后恢复到稳定状态的能力,是森林资源可持续发展的重要目标之一,且森林生态弹性对诸如气候变化、林火和营林措施等外部因子的影响较为敏感.探究这些外部因子对森林生态弹性的影响在未来森林生态系统管理方面有重要意义.本研究首先从森林组成、结构和功能等方面选取指标因子并估算了森林生态弹性值,然后运用LANDIS PRO模型,模拟气候变化、林火干扰和营林措施等对寒温带典型森林生态弹性的影响,并探讨了当前抚育采伐方案在未来气候下的可持续性.结果表明:模型初始化的2000年林分密度和胸高断面积与2000年真实景观较为吻合,模拟的2010年森林景观与野外调查数据无明显差异,基于当前林火干扰状况的模拟结果与火烧迹地调查数据基本匹配,说明林火模块能很好地模拟当前研究区林火发生状况.林火干扰增加30％将会使该区模拟期内景观水平上森林生态弹性提高15.7％～ 40.8％,而林火干扰增加200％则会降低该区4.4％～24.6％的森林生态弹性.短期和中期林火干扰增加对森林生态弹性的影响大于气候变化的影响.与当前预案相比,B1气候(林火增加30％预案)和A2气候(林火增加200％预案)对整个模拟阶段景观尺度森林生态弹性的影响分别处于-15.9％～38.9％和-60.4％～ 34.8％范围内.与无采伐预案相比,B1和A2气候下在整个模拟时期内若继续实施当前抚育采伐方案,将不利于景观水平森林生态弹性的提高.在B1气候(林火增加30％预案)下,在各模拟时期内无需实施任何营林措施;而在A2气候(林火增加200％预案)下,建议实施中、高强度种植的营林措施以提升景观水平森林生态弹性.

把针叶林改造成珍贵乡土阔叶林,是近年来亚热带人工林常见的营林措施之一.为了探究这种营林措施对林下植物功能群的影响,通过调查该地区典型针叶林和珍贵乡土阔叶林的林下植被,对比了针叶林和阔叶林之间的林下植物物种丰富度和物种组成的差异,并和环境因子进行多元分析.结果表明: ( 1) 阔叶林林下木本、禾草、蕨类和藤本功能群的物种丰富度相对针叶林有所减少,其中红椎( Castanopsis hystrix) 和米老排( Mytilaria laosensis)林的木本和禾草功能群物种丰富度的下降达到显著水平( P＜0.05); ( 2) 主成分分析 ( PCA) 结果表明,针叶林阔叶化后其林下植物功能群发生了明显的变化; ( 3) 冗余分析 ( RDA) 结果揭示了叶面积指数、平均叶倾角、土壤碳氮比、土壤全磷、凋落物碳氮比和透射系数是驱动林下植物功能群变化的主要因子,分别解释了林下植被功能群变异的33％、 13％、6％、5％、2％和2％.( 4) 针叶阔叶化引起的冠层结构变化是导致林下植物功能群变异的主因,而土壤理化性质的变化对其影响较小.

细根(直径≤2 mm)是森林生态系统重要的碳库之一,其寿命短、代谢活性高,对外界环境变化十分敏感.了解不同营林措施对细根分解和养分释放的影响,对于合理开展森林经营管理具有重要意义.以三峡库区马尾松(Pinus massoniana)飞播林为对象,设置未择伐(NC)、除灌(SC)、伐除非马尾松(NPMC)和伐除优势马尾松(DPMC)等营林措施,在处理3年后,利用分解袋法研究不同营林措施对相同初始基质质量的马尾松细根分解和养分释放的影响.经过1年的分解,不同营林措施明显改变了土壤温湿度、土壤养分以及土壤微生物量碳氮,而对马尾松细根分解速率的影响不显著(P＞0.05),细根分解速率与各环境因子间均无显著相关性.在分解过程中,各营林措施的细根C残留率逐渐降低,表现为DPMC＞SC＞NC＞NPMC.N呈现先逐渐累积后释放的状态,P呈现释放-累积-释放的状态,且抚育择伐显著降低了P释放速率.短期来看,不同营林措施造成的林内环境因素变化不足以成为影响马尾松细根分解的主导因素,细根初始基质质量仍是影响细根分解的决定性因素.抚育择伐提高了细根C释放速率,降低了N和P元素的释放速率.

采用野外调查和室内试验相结合,以辽宁省章古台地区不同生长阶段(包括幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)的20块樟子松人工固沙林样地(以临近的7块天然草地为对照)为研究对象,研究了沙质草地营造樟子松人工林后不同生长阶段0-100cm土层土壤容重的变化及其影响因子.结果 表明:天然沙质草地营造樟子松人工固沙林后,不同生长阶段樟子松林在0-10cm土层土壤容重变化的变异系数为78％,其他土层变异系数范围为1.08％-4.35％.随着樟子松人工林林龄的增加,土壤容重变化量在0-20 cm和60-100 cm层逐渐降低,在20-60 cm层先降低,到37年左右后逐渐升高,过熟林较成熟林显著增大.林龄对不同土层容重变化的决定系数由大到小依次为40-60、60-80、20-40、10-20、0-10、80-100 cm层.土壤容重变化在60-80 cm层与土壤粗颗粒(粒径＞0.05 mm)含量、在0-10、20-40 cm和60-80 cm层与土壤全氮含量、在0-10、20-60 cm和80-100 cm层与土壤全磷含量、在20-40 cm和80-100 cm层与土壤全钾含量显著负相关,且土壤全氮和全磷含量对土壤容重的影响效果随土层深度的增加逐渐降低,土壤容重变化在10-20 cm层与土壤含水率、在20-40 cm层与土壤有机碳含量呈显著的正相关.总体上,沙质草地营造樟子松人工林可以改善土壤结构,提高土壤质量,建议采取封育禁牧等营林措施增加樟子松林下枯落物积累,提高土壤养分含量,同时对37年樟子松人工林逐渐进行更新.