间伐对城市人工林群落结构和生态功能的影响及其近自然经营管理

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黄浦江水源涵养林是上海市重要的生态公益林,其总体质量直接关系到城市水系沿岸防护和滨水景观的建设和优化,为全面评价水源涵养林的整体功能,探究近自然型森林构建和经营模式,提升水源涵养林的质量和可持续发展潜力,本文以奉贤黄浦江水源涵养林为对象,选取2种典型林分分别进行3个强度的间伐试验,研究不同间伐强度对群落结构、林下植物多样性、林下生境因子、空气负离子浓度、空气细菌含量的影响,综合分析水源涵养林抚育间伐后群落结构和生态效益的动态变化,以期为确定水源涵养林抚育间伐技术和近自然经营管理提供技术支持和理论基础。主要研究结果如下:(1)间伐有利于林分的生长,杜英(Elaeocarpus sylvestris)纯林和香樟-重阳木(Cinnamomum camphora-Bischofia polycarpa)混交林的胸径、单株材积的年生长量基本均高于对照样地;间伐对树高年生长量影响不显著。不同强度间伐样地间胸径、单株材积的年生长量第一年未达到显著差异水平,第二年达到显著水平,但未表现出明显规律。(2)抚育后,植物比叶面积(SLA)均为对照样地最高,不同间伐强度样地间,间伐强度越大形成叶片SLA越高;叶干物质含量(LDMC)的大小依次为中度间伐(T2)>轻度间伐(T1)>强度间伐(T3)>对照(CK);杜英叶N含量随间伐强度加大而减小,6(T1)样地香樟叶N含量显著高于其它样地,其余各样地差异未达到显著水平;叶P含量与叶N含量变化趋势基本一致。(3)抚育后,林下木本植物物种丰富度在中等强度下最高,轻度和强度间伐后无显著增加;草本植物丰富度均明显高于对照样地,中度、强度间伐下增加最明显。林下木本物种多样性基本表现为中度间伐样地最高;草本植物多样性基本均高于对照样地,其中H指数对间伐强度的响应最明显,不同间伐强度间差异不明显,未表现出一致规律。林下灌木海桐和蚊母的自然更新幼苗占绝对优势;上层树种仅杜英更新苗优势度较高并逐年增加;此外栾树和小蜡更新幼苗也占有一定的优势度;抚育后第2年,林下喜阳木本植物开始定居,重要值逐渐升高。林下草本植物优势种类在各样地间差异不大,冬季一年生草本和夏季一年生草本分别在8月和2月的调查中急剧减少。(4)抚育间伐后,林分密度下降,林下光照条件得到改善,间伐样地气温和土壤温度升高,空气相对湿度降低;0-10cm处土壤容重减小,总孔隙度增加,各样地间差异并未达到显著水平;间伐后10-20cm处土壤容重、孔隙度未表现出规律性变化;间伐对土壤毛管孔隙度、电导率、坚实度无显著影响;抚育后土壤N、P、SOM略有升高,其中N和SOM在各样地间基本呈显著性差异,且间伐样地基本均显著高于对照样地,各间伐强度间差异不明显;土壤N/P和C/N并未发生规律性变化;杜英林中土壤pH基本呈微碱性,香樟-重阳木混交林中呈微酸性。(5)夏季林内空气负离子水平比春季高,不同样地林下负离子水平在不同季节变化趋势不相同,夏季杜英林为3(T3)样地最高,2(T2)样地最低,冬季为2(T2)样地最高,4(T3)样地最低;香樟-重阳木混交林中夏季为5(T1)样地最高,7(T2)样地最低,春季为8(CK)样地最高,6(T1)样地最低。总的来看,间伐强度对空气负离子的影响不显著,但强度间伐后,样地负离子浓度有下降的趋势。林地细菌含量低于空地,各样地空气细菌含量为空气湿度较大的对照样地最高,不同间伐强度样地细菌水平与间伐强度相关性不显著。综上所述,抚育间伐有利于林分的生长,促进林下物种多样性增加,一定程度上改善了土壤水源涵养功能及肥力状况,但不同间伐强度间各指标差异在间伐初期表现不显著,且没有呈现出一致变化规律。
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