不同造林密度杉木幼林林下植被多样性及细根特性差异

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bdwldy
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杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)是中国南方最主要速生用材树种之一。合理的造林密度,不仅可降低幼林抚育成本,而且还可优化幼林阶段的林分结构、提高幼林的生长量,是人工林高效培育技术体系中重要的一个技术环节。目前针对不同造林密度杉木幼林的研究主要从造林密度对幼木生长与养分循环的影响,而针对不同造林密度杉木林细根土壤垂直空间分布特征以及与林下植被细根竞争强度变化尚未开展相关研究。本论文以三种造林密度(833、2500、6667株·hm-2)5年生杉木幼林为研究对象,在测定不同造林密度杉木幼林生长、土壤理化性质差异的基础上,进一步分析不同造林密度林分冠层结构、林内光环境、林下植被组成及不同土层细根特性差异,解析不同土层杉木林细根地下竞争对造林密度的响应,并进行相关性分析,研究结果为杉木林高效培育奠定理论科学依据及技术支撑。主要研究结果如下:1.土壤各养分元素含量总体上随林分土层深度的增加而呈下降趋势。随造林密度增大,同一土层不同密度杉木幼林土壤全钾含量及土壤全磷总体随造林密度增大呈先下降后上升的趋势,在中密度林分(2500株·hm-2)内含量最低;C/N和C/P表现为先增大后减小的趋势;N/P则表现为随造林密度的增大而增大的趋势。2.造林密度对杉木幼林冠层结构与林下光环境具有显著影响。随着造林密度的增加,杉木林冠层叶面积指数呈上升趋势,冠层天空开度、冠下总辐射与总照度呈下降趋势。杉木林冠层结构与林下光环境具有显著相关性(P<0.05),其叶面积指数与冠下总辐射和林下总照度呈显著负相关(P<0.05),天空开度与冠下总辐射和林下总照度呈显著正相关(P<0.05)。天空开度、冠下总辐射和林下总照度均与土壤全磷含量存在显著正相关关系(P<0.05)。3.造林密度对杉木幼林生长具有显著影响。随着造林密度增加,5年生杉木幼林平均胸径和平均冠幅呈先增大后降低的趋势,中密度林分(2500株·hm-2)平均胸径和平均冠幅显著高于低密度林分(833株·hm-2)和高密度林分(6667株·hm-2)。4.造林密度对杉木幼林林下植被组成及生物量具有显著影响。高密度林分(6667株·hm-2)林下植被生物量较低,低密度林分(833株·hm-2)则能保持较高的林下植被生物量。高密度林分(6667株·hm-2)林下植被各物种多样性指数均较低;低密度林分(833株·hm-2)物种多样性指数较高,但均匀度指数相对较低;中密度林分(2500株·hm-2)拥有较高的物种多样性指数和均匀度指数。林下植被多样性和均匀度与杉木林冠层结构和林下光环境呈显著正相关(P<0.05)。5.造林密度杉木各细根根系形态影响显著。杉木各细根形态指标均随造林密度的增大呈现上升的趋势;不同密度杉木各根系形态指标在垂直空间分布上均存在显著差异(P<0.05)。各根系形态指标垂直方向上随土层深度的增加而减小。各根系形态指标与叶面积指数呈极显著正相关(P<0.01),与冠下总辐射和冠下总照度呈极显著负相关(P<0.01);根长密度和比表面积与天空开度呈极显著负相关(P<0.01),根表面积密度和比根长与天空开度呈显著负相关(P<0.05)。6.造林密度对不同垂直空间杉木和林下植被细根生物量以及杉木与林下植被种间地下竞争指数影响显著。单位面积林下植被细根生物量随造林密度增加呈下降趋势,杉木细根量随造林密度的增加而显著升高。随着造林密度的增大,林下植被对杉木的竞争强度逐渐减弱,杉木地下竞争能力逐渐增强。杉木单位面积细根生物量在垂直方向上表现为随土层深度的增加呈先上升后下降的趋势,杉木地下竞争能力则随土层深度的增加呈先增强后减弱的趋势,在10-20cm土层中竞争能力最强;林下植被竞争能力随土层深度的增加而减弱。不同密度林下植被与杉木的竞争指数在垂直空间分布上存在显著差异(P<0.05),高密度林分林下植被对杉木的竞争强度较弱;在低密度林分0-10cm土层中,林下植被对杉木的竞争占绝对优势。杉木地下竞争指数与叶面积指数呈极显著正相关(P<0.01),与天空开度呈显著负相关(P<0.05),与冠下总辐射和林下总照度呈极显著负相关(P<0.01);林下植被地下竞争指数与叶面积指数呈极显著负相关(P<0.01),与天空开度呈显著正相关(P<0.05),与冠下总辐射和林下总照度呈极显著正相关(P<0.01)。
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