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）是我國亞熱帶分布最廣、資源最多的針葉樹種，也是我國南方林區(qū)主要的工業(yè)用材樹種。林業(yè)實踐證明，長期進行馬尾松純林經(jīng)營，導致林分生產(chǎn)力下降、生態(tài)功能差、松毛蟲害猖獗、地力衰退、防火能力弱等一系列問題。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，在安徽省樅陽縣大山村采用固定樣地調查法，以不同混交比例馬尾松林為研究對象，按照馬尾松胸高斷

2、面積所占比例將調查林分劃分為0-20％，20-40％，40-60％，60-80％和80-100％類型，研究混交比例對林分生物量、植物碳量、土壤有機碳、物種多樣性、林下植被生產(chǎn)力、根系以及土壤理化性質的影響。主要結果如下:
　　1.喬木層
　　(1)主要喬木樹種樹木解析結果表明，馬尾松各器官和地上部分及全株生物量與生長指標的關系模型為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。為喬木樹種生物量及森林碳的計量提供捷徑。
　　(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％。當馬尾松所占比例為40-60％時，林分總生物量最大，為123.36t·hm-2;當混交比例為0-20％時，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。
　　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)混交比例對林分中的灌木層與草本層植物種類組成結構具有差異性。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（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、蓋度相對穩(wěn)定，而灌木層蓋度呈現(xiàn)逐漸降低趨勢;草本層高度緩慢降低，而灌木層高度波動性變化?；旖槐壤龑α窒轮脖欢鄻有灾笖?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)具有顯著正相關關系，部分達到極顯著正相關關系;草本層生物量與灌木層生物量呈顯著負相

8、關關系;草本層生物量與草本植物多樣性及豐富度均顯著正相關。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。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為: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，細根生物量不斷變化，林分內細根生物量大小梯度為:40-60％＞0-20％＞20-40％＞80-100％＞60-80％。細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％。說明馬尾松混交比例為40-60％的林分，土壤結構良好，有機質含量較高，進而增加了細根的生物量，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、孔隙度呈正相關關系，與土壤容重呈負相關關系，其中林下總生物量與兩者分別有顯著的正相關和顯著的負相關。土壤含水量對灌木層生物量有一定的影響，但并未達到顯著水平，土壤容重對草本層、灌木層生物量有較弱的負效應。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、有機質、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性，但都未達到顯著水平。灌木層的Shannon-Wiener指數(shù)、Marg

11、alef指數(shù)與土壤的容重呈現(xiàn)負相關關系，而且相關系數(shù)較高，分別達到0.432和0.456。
　　(8)在0-10cm土層中，細根生物量與全磷、速效磷、有機質及土壤孔隙度關系呈極顯著正相關(P＜0.01)，與含水量呈顯著正相關(P＜0.05)。比根長對土壤全鉀和全氮呈顯著負相關(P＜0.05)，細根根密度和土壤孔隙度呈顯著正相關(P＜0.05);在10-20cm土層中，細根生物量與全磷、有機質、含水量及土壤孔隙度均呈極顯著正相關(P

12、＜0.01)，與速效鉀呈顯著正相關(P＜0.05)。比根長與速效鉀和全鉀呈顯著負相關(P＜0.05);在20-30cm土層中，細根生物量與速效鉀、有機質、含水量及土壤孔隙度均呈極顯著正相關(P＜0.01)，與全鉀呈顯著正相關(P＜0.05)。根密度與全鉀呈顯著正相關(P＜0.05)，比根長與全磷呈負相關。
　　4.混交林生態(tài)系統(tǒng)
　　(9)馬尾松單株各營養(yǎng)器官生物量分配差異較大，各器官生物量的分配規(guī)律為樹干＞樹根＞樹枝＞樹皮

13、＞樹葉。馬尾松標準木單株、地上部分和樹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養(yǎng)器官的生物量與胸徑和樹高呈現(xiàn)正相關關系，在同一樹齡下隨胸徑和樹高的增大而增大。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。化香單株生物量與胸徑和樹高呈正相關關系，隨胸徑和樹高的增大而增大。化香單株和地上部分生物量最大值分別為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?；銟涓缮锪克嫉谋壤亲畲蟮模浯问侵?，且枝與干的變化趨勢呈現(xiàn)負相關，枝與葉的變化趨勢則呈現(xiàn)出正相關性。
　　(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2.15 t·hm-2，遠遠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遠大于灌木層碳貯量，可見枯落物及粗死木是碳匯的重要部分。實驗結果表明，研究區(qū)域內隨混交比例的增加，土壤碳