不同混交比例馬尾松林生態(tài)功能比較研究.pdf

1、馬尾松（Pinus massoniana Lamb）是我國(guó)亞熱帶分布最廣、資源最多的針葉樹(shù)種，也是我國(guó)南方林區(qū)主要的工業(yè)用材樹(shù)種。林業(yè)實(shí)踐證明，長(zhǎng)期進(jìn)行馬尾松純林經(jīng)營(yíng)，導(dǎo)致林分生產(chǎn)力下降、生態(tài)功能差、松毛蟲(chóng)害猖獗、地力衰退、防火能力弱等一系列問(wèn)題。馬尾松針闊混交林能有效利用光能和全面利用土壤肥力，改善林分狀況，提高林分生產(chǎn)力。本研究自2007年起，在安徽省樅陽(yáng)縣大山村采用固定樣地調(diào)查法，以不同混交比例馬尾松林為研究對(duì)象，按照馬尾松胸高斷

2、面積所占比例將調(diào)查林分劃分為0-20％，20-40％，40-60％，60-80％和80-100％類型，研究混交比例對(duì)林分生物量、植物碳量、土壤有機(jī)碳、物種多樣性、林下植被生產(chǎn)力、根系以及土壤理化性質(zhì)的影響。主要結(jié)果如下:
　　1.喬木層
　　(1)主要喬木樹(shù)種樹(shù)木解析結(jié)果表明，馬尾松各器官和地上部分及全株生物量與生長(zhǎng)指標(biāo)的關(guān)系模型為W干=53.69704+0.01025×(D2H)、lnW皮=-16.24899+9.8979

3、5·lnD-0.58846·D、lnW枝=6.18119-1.60294· lnD-0.75932· ln(H/D)、W地上=-14.63286+40.72698·lnD、W全株=6.1435+39.05153·ln D;而化香(Platycaryastrobilacea Sieb.et Zucc)各器官和地上部分及全株生物量模型為lnW干=0.55883+0.70839·lnD-1.98923·ln(H/D)、 W皮=1.6635·D

4、0.07566、 lnW枝=6.87613-0.703524·lnD+3.40175·ln(H/D)、lnW葉=4.58771+0.20155·lnD+5.19331·ln(H/D)、lnW地上=9.99853-3.73503·lnD+0.28907·D、lnW全株=10.48087-3.85889·lnD+0.29122·D。為喬木樹(shù)種生物量及森林碳的計(jì)量提供捷徑。
　　(2)隨著馬尾松混交比例的增加，喬木層總生物量不斷變化，其

5、由大到小排序所在林分混交比例分別為:40-60％＞20-40％＞60-80％＞80-100％＞0-20％。當(dāng)馬尾松所占比例為40-60％時(shí)，林分總生物量最大，為123.36t·hm-2;當(dāng)混交比例為0-20％時(shí)，林分總生物量最低，僅有81.79 t·hm-2。喬木層生物量一定程度上決定了林分總生物量的分布趨勢(shì)。
　　2.草灌層
　　(3)隨混交比例的變化，灌木層生物量差異顯著(P＜0.01)。林分灌木層生物量由大到小的混交比

6、例分別為:40-60％＞20-40％＞0-20％＞80-100％＞60-80％。其中混交比例為40-60％的林分和60-80％的林分，最高1.36t.hm-2，最低0.98t.hm-2。
　　(4)混交比例對(duì)林分中的灌木層與草本層植物種類組成結(jié)構(gòu)具有差異性。灌木層物種豐富度隨著馬尾松所占比例的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)（豐富度最大值出現(xiàn)在混交比例為40-60％的林分中），而草本層物種豐富度幾乎不隨馬尾松所占比例的變化而變化;草本層

7、蓋度相對(duì)穩(wěn)定，而灌木層蓋度呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì);草本層高度緩慢降低，而灌木層高度波動(dòng)性變化?；旖槐壤龑?duì)林下植被多樣性指數(shù)影響較為顯著，灌木層植物的Shannon-Wiener指數(shù)和Margalef指數(shù)大小順序排列皆為:80-100％＜0-20％＜20-40％＜60-80％＜40-60％。
　　(5)林下總生物量與灌木層生物量、灌木層多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)具有顯著正相關(guān)關(guān)系，部分達(dá)到極顯著正相關(guān)關(guān)系;草本層生物量與灌木層生物量呈顯著負(fù)相

8、關(guān)關(guān)系;草本層生物量與草本植物多樣性及豐富度均顯著正相關(guān)。不同比例的混交林中，草層生物量只占林下生物量比例的5-18％，而灌本層占較大部分，林下植被生物量隨著混交比例的增加呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)。在5種混交比例林分中，灌木層生物量占林下總生物量比例從小到大的排序?yàn)?60-80％＜80-100％＜0-20％＜20-40％＜40-60％。
　　3.地下部分
　　(6)研究地區(qū)馬尾松混交林根系(d＜10mm)生物量均值為1.693

9、t· hm-2。隨混交比例的變化，細(xì)根生物量不斷變化，林分內(nèi)細(xì)根生物量大小梯度為:40-60％＞0-20％＞20-40％＞80-100％＞60-80％。細(xì)根生物量占根系總生物量大小依次為:40-60％＞20-40％＞0-20％＞80-100％＞60-80％。說(shuō)明馬尾松混交比例為40-60％的林分，土壤結(jié)構(gòu)良好，有機(jī)質(zhì)含量較高，進(jìn)而增加了細(xì)根的生物量，提高了群落物種豐富度。
　　(7)林下總生物量、灌木層生物量以及草本層生物量與土壤

10、孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系，與土壤容重呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中林下總生物量與兩者分別有顯著的正相關(guān)和顯著的負(fù)相關(guān)。土壤含水量對(duì)灌木層生物量有一定的影響，但并未達(dá)到顯著水平，土壤容重對(duì)草本層、灌木層生物量有較弱的負(fù)效應(yīng)。林下草本層、灌木層的Shannon-Wiener指數(shù)和Margalef指數(shù)與土壤的含水量、有機(jī)質(zhì)、pH、全鉀、全氮、全磷以及速效鉀、速效磷則呈現(xiàn)出不同程度的正相關(guān)性，但都未達(dá)到顯著水平。灌木層的Shannon-Wiener指數(shù)、Marg

11、alef指數(shù)與土壤的容重呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，而且相關(guān)系數(shù)較高，分別達(dá)到0.432和0.456。
　　(8)在0-10cm土層中，細(xì)根生物量與全磷、速效磷、有機(jī)質(zhì)及土壤孔隙度關(guān)系呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與含水量呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。比根長(zhǎng)對(duì)土壤全鉀和全氮呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，細(xì)根根密度和土壤孔隙度呈顯著正相關(guān)(P＜0.05);在10-20cm土層中，細(xì)根生物量與全磷、有機(jī)質(zhì)、含水量及土壤孔隙度均呈極顯著正相關(guān)(P

12、＜0.01)，與速效鉀呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。比根長(zhǎng)與速效鉀和全鉀呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05);在20-30cm土層中，細(xì)根生物量與速效鉀、有機(jī)質(zhì)、含水量及土壤孔隙度均呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與全鉀呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。根密度與全鉀呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，比根長(zhǎng)與全磷呈負(fù)相關(guān)。
　　4.混交林生態(tài)系統(tǒng)
　　(9)馬尾松單株各營(yíng)養(yǎng)器官生物量分配差異較大，各器官生物量的分配規(guī)律為樹(shù)干＞樹(shù)根＞樹(shù)枝＞樹(shù)皮

13、＞樹(shù)葉。馬尾松標(biāo)準(zhǔn)木單株、地上部分和樹(shù)干的生物量最大值分別為114.69kg、98.48kg、77.83 kg，都出現(xiàn)在馬尾松混交比例為40-60％的林分中;最小值都出現(xiàn)在0-20％混交比例的林分中，分別為102.8kg、86.01 kg、63.57kg。馬尾松單株及其各營(yíng)養(yǎng)器官的生物量與胸徑和樹(shù)高呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，在同一樹(shù)齡下隨胸徑和樹(shù)高的增大而增大。馬尾松根的生物量占單株生物量15％左右，是各器官生物量所占全株生物量的比例變化幅度最小

14、的?；銌沃晟锪颗c胸徑和樹(shù)高呈正相關(guān)關(guān)系，隨胸徑和樹(shù)高的增大而增大?；銌沃旰偷厣喜糠稚锪孔畲笾捣謩e為97.03Kg、82.56 kg，出現(xiàn)在混交比例為20-40％的混交林中;單株和地上部分生物量最小值分別為79.97Kg、65.21kg，出現(xiàn)在混交比例為60-80％的林分中?；銟?shù)干生物量所占的比例是最大的，其次是枝，且枝與干的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，枝與葉的變化趨勢(shì)則呈現(xiàn)出正相關(guān)性。
　　(10)馬尾松不同混交比例林分的碳貯量

15、差異較為明顯。林分碳貯量大小梯度為:40-60％＞20-40％＞60-80％＞80-100％＞0-20％?；旖槐壤秊?0-60％的林分的碳貯量最高的，可達(dá)61.92t·hm-2?？萋湮锛按炙滥咎假A量最大值出現(xiàn)在馬尾松所占比例為40-60％的林分，高達(dá)2.15 t·hm-2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它混交比例林分。各混交比例林分的枯落物及粗死木碳量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于灌木層碳貯量，可見(jiàn)枯落物及粗死木是碳匯的重要部分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研究區(qū)域內(nèi)隨混交比例的增加，土壤碳