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《广西大学》 2011年
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间伐和套种阔叶树对杉木人工林生物量、物种多样性及地力的影响

孙冬婧  
【摘要】:本文通过对中国林科院热带林业实验中心不同间伐强度并套种阔叶树的杉木人工林生长发育与林分结构、乔木层生物量、植物多样性、土壤理化性质等进行了实验研究,揭示了不同间伐强度杉木人工林生长发育和林分结构演变规律,阐明了杉木人工林乔木层生物量与间伐强度的关系,分析了不同间伐强度并套种阔叶树对杉木人工林植物多样性的影响,并对不同间伐强度杉木人工林土壤的理化性质进行了比较和分析,结果表明: (1)间伐对提高林分胸径生长量和单株生物量有明显作用。研究表明,杉木人工林胸径随着间伐强度的增大而增加,并且间伐强度越大,胸径增长量越大。各器官的生物量显著增加,各器官生物量增加率的大小顺序依次为针叶干材枝条干皮根系。 (2)短期内,间伐不能够提高林分乔木层单位面积的生物量。试验表明,保留密度为650株/hm2、1100株/hm2、1250株/hm2、1650株/hm2的18年生杉木人工林林分,其乔木层生物量分别为70.76 t/hm2、84.58 t/hm2、106.43 t/hm2、117.68 t/hm2。方差分析结果表明,间伐强度最大的林分(74%)和间伐强度最小的林分(34%)乔木层生物量存在显著差异(P0.05),而其余间伐强度林分之间的生物量差异均不显著(P0.05)。 (3)杉木人工林林下植物共有140种,分属63科108属,包含蕨类植物25种,裸子植物1种,被子植物114种。四种不同间伐强度林分林下植被优势种和共有优势种几乎是相同的。在灌木层中,凸尖紫麻、斑鸠菊、大叶白纸扇、水东哥、紫金牛、粗叶榕、三叉苦6种植物为共有优势种;在草本层中,淡绿短肠蕨、金毛狗、福建莲座蕨、有刺凤尾蕨、乌毛蕨、热带鳞盖蕨这6种植物为共有优势种;藤本植物中,爬藤榕、玉叶金花、黄独、变叶胡椒这4种植物为共有优势种。这与调查林分的环境条件相似性程度很高有关。 (4)间伐对杉木人工林林下植被的物种丰富度、多样性指数和均匀度指数有着不同程度的影响。间伐能够增加林下植物种类,在各层次中,物种丰富度指数随着间伐强度的增大呈缓慢递增趋势,并且随着间伐强度的增加,林下阳性植物种类有增加趋势,而阴性植物种类呈减少趋势。灌木层、草本层的Shannon-Wiener指数和Simpson指数随着间伐强度的增大呈波浪形缓慢递减的趋势。Pielou的均匀度指数(Jsw)随着间伐强度的增大而降低,而生态优势度(λ)随着林分间伐强度的增加而逐渐增加。 (5)间伐能够改善土壤物理性质。随着间伐强度的增大,土壤容重降低,土壤含水量呈“U”型抛物线趋势,土壤总孔隙度呈“凸"型抛物线状,随着保留密度的增加,非毛管孔隙度下降,土壤渗透性能降低。 (6)不同间伐强度的林分土壤养分变化趋势不一。土壤水解N、速效P的含量随着间伐强度的增大呈波浪形趋势;土壤有机质、全N、全K的含量随着间伐强度的增大呈“凸”型抛物线趋势;土壤全P和速效K则随着间伐强度的增大呈递减的趋势,在0-20cm土层中,速效K的含量从高密度林分到低密度林分的递减趋势明显,减小的幅度较大。 (7)杉木人工林土壤酸度较强,pH值在4.1-4.5之间波动;0-20cm的表层土壤酸度均大于20-40cm土层酸度;不同间伐强度杉木人工林内土壤交换性Ca2+、Mg2+含量在0-20cm土层中无明显变化规律,而在20-40cm土层中则随着间伐强度的增大有明显的增加趋势。
【关键词】:间伐 杉木人工林 生物量 生物多样性 土壤地力
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S791.27
【目录】:
  • 摘要4-7
  • ABSTRACT7-11
  • 第一章 前言11-18
  • 1.1 杉木人工林的发展现状及趋势11-12
  • 1.1.1 我国杉木人工林发展现状11
  • 1.1.2 广西杉木人工林发展现状11-12
  • 1.1.3 杉木人工林可持续经营的研究和展望12
  • 1.2 杉木人工林生物量研究进展12-13
  • 1.2.1 森林生物量及其研究方法12-13
  • 1.2.2 杉木人工林生物量的研究13
  • 1.3 杉木人工林生物多样性研究进展13-15
  • 1.3.1 生物多样性概念13-14
  • 1.3.2 杉木人工林生物多样性研究现状14-15
  • 1.4 杉木人工林地力的研究进展15-16
  • 1.4.1 杉木人工林地力衰退的研究15
  • 1.4.2 杉木人工林地力衰退的原因及防治对策15-16
  • 1.5 本研究的目的和意义16-18
  • 第二章 试验地的自然环境概况18-20
  • 2.1 地理位置18
  • 2.2 地形地貌18
  • 2.3 气候水文18
  • 2.4 土壤18-19
  • 2.5 植被19-20
  • 第三章 研究方法20-25
  • 3.1 试验设计20-22
  • 3.2 样地植被和物种多样性调查22
  • 3.2.1 乔木层的调查22
  • 3.2.2 林下植被物种多样性的调查22
  • 3.3 乔木层生物量测定22
  • 3.4 土壤调查和土壤样品分析22-23
  • 3.4.1 土壤采样22
  • 3.4.2 土壤样品的实验分析22-23
  • 3.5 调查数据的统计分析23-25
  • 3.5.1 乔木层生物量的计算23-24
  • 3.5.2 物种重要值的计算24
  • 3.5.3 植物多样性指数的计算24
  • 3.5.4 统计分析24-25
  • 第四章 结果与分析25-59
  • 4.1 间伐和套种阔叶树对杉木人工林乔木层生物量的影响25-29
  • 4.1.1 间伐前后杉木林分大小结构的变化25-26
  • 4.1.2 林分平均木生物量的变化26-28
  • 4.1.3 林分乔木层生物量的变化28
  • 4.1.4 不同间伐强度林分乔木层生物量的差异性检验28-29
  • 4.2 间伐和套种阔叶树对杉木人工林植物多样性的影响29-49
  • 4.2.1 群落物种组成及物种丰富度的变化29-37
  • 4.2.2 灌木层物种组成和物种多样性的变化37-43
  • 4.2.3 草本层植被组成和物种多样性的变化43-48
  • 4.2.4 不同间伐强度林分物种多样性的差异性检验48-49
  • 4.3 间伐和套种阔叶树对杉木人工林地力的影响49-59
  • 4.3.1 土壤物理性质的变化49-52
  • 4.3.2 土壤化学性质变化52-58
  • 4.3.3 不同间伐强度林分土壤肥力的差异性检验58-59
  • 第五章 结论与讨论59-62
  • 5.1 结论59-60
  • 5.2 讨论60-62
  • 参考文献62-67
  • 附录67-73
  • 致谢73-74
  • 攻读学位期间论文发表情况74

【引证文献】
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9 崔莎莎;湖南会同杉木人工林林冠近上空的太阳辐射平衡及环境能量研究[D];中南林业科技大学;2010年
10 邱加荣;杉木人工林恢复过程经济评价的研究[D];福建农林大学;2006年
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