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长叶松(Pinus palustris)一直以来被认为是美国南方最适宜的树种,曾广泛分布在整个大西洋和墨西哥湾沿岸平原。欧洲移民的大量涌入加速了对长叶松林的采伐和利用,强烈地破坏了长叶松林生态系统平衡,林分面积急剧下降,目前已经不足原来的5%。因此,无论是顾全生态效益,还是着眼于经济效益,恢复和发展长叶松生态系统已经成为美国森林可持续经营的主要任务。异龄林的择伐方式能够为长叶松林下幼苗更新创造较开放的生长环境,计划火烧也可以控制病虫害和减少林下阔叶树的竞争,并将枯枝落叶的营养释放到土壤中,为幼苗更新提供营养,还能减缓地被物对长叶松林下更新的负面影响,利于长叶松生态系统的恢复和可持续发展。本研究以美国三个主要长叶松林原始分布区域(SDE,ERI,BRF)的幼苗更新为研究重点,通过分析和研究主要干扰方式——择伐干扰(包括单株择伐和群团状择伐)和火干扰(火烧季节,火烧频率)对幼苗更新的影响和作用,以期解释影响长叶松林更新的主要影响要素,为促进长叶松天然更新及该系统的可持续发展提供合理的科学依据,推进美国恢复生态学的重要项目——从基因到生态系统推译长叶松生态系统的生态管理和恢复的顺利实施,同时对全球不同森林的生态恢复有着积极的参考价值。主要研究结果如下:⑴通过对三个研究区域不同择伐模式干扰下长叶松幼苗更新密度、更新频度进行调查和分析,显示择伐干扰明显提高了林地长叶松幼苗更新密度和更新频度。不同择伐模式干扰程度下幼苗更新密度表现为未择伐<轻度择伐<重度择伐;单株择伐和群团状择伐模式下的幼苗更新频度较高,都高于80%,而未择伐林地上幼苗更新频度低于50%。不同研究区域的林分断面积与长叶松幼苗更新频度有显著线性相关关系。⑵群团状择伐模式林地的长叶松幼苗高生长量较未择伐林地上幼苗高生长量高,小幼苗(<15cm)高生长量值高0.71cm a-1,大幼苗(1550cm)高生长量值高10.01cma-1。群团状择伐模式条件下的长叶松小幼苗成活率都大于40%,比未择伐林地上小幼苗成活率高6.95%;大幼苗成活率也高于70%,比未择伐林地上大幼苗成活率高25.91%。大幼苗的成活率是随着择伐强度的增加及随着林分密度减少而增加,而长叶松小幼苗成活率随着择伐强度的增加而降低。⑶比较不同择伐模式干扰条件下两年生长叶松幼苗基径生长量(GLD)表明:群团状择伐模式条件下两年的幼苗平均基径生长量为1.89mm,单株择伐模式条件下长叶松幼苗两年的平均基径生长量为1.86mm,比未择伐林地上的幼苗基径生长量高出0.38mm。⑷利用回归分析方程对幼苗的根系深度进行预测,结果显示预测的最大根系深度出现在群团状择伐模式下,与实际观测值一致,为58.18cm。不同择伐模式下不同大小幼苗10cm处的主根直径预测值与实际值无显著差异,只有在群团状择伐模式下小幼苗的预测和实际观测值较显著差异值。⑸对林分郁闭度及林下透光率、土壤水分含量与幼苗生长量进行回归分析,结果显示长叶松幼苗基径生长量与林分郁闭度呈负相关响应,而对林下透光率有一定的正相关响应,并且这种响应关系只有在群团状择伐林地上较为明显。所有幼苗的基径生长量与土壤水分含量呈一定的正相关关系,但是相关系数很小,最大值为0.14。⑹比较不同季节的计划火烧对长叶松幼苗不同生长时期的幼苗密度影响,发现冬季火干扰后新生期和禾草期幼苗密度最大,秋季火和夏季火干扰后幼苗密度低于冬季火干扰,且秋夏两个季节干扰后幼苗更新密度无明显差异。比较不同季节火烧后长叶松不同时期幼苗的基径生长量,冬季火干扰后长叶松新生期幼苗和禾草期幼苗基径都达到不同干扰模式中的最大值,而夏季火干扰后则呈现所有火烧模式的最小值。⑺长叶松生态系统中大多数的维管束植物和非维管束植物覆盖率对不同频率的火烧干扰无明显响应变化。对照林地草本植物相对较少,覆盖率仅为2%,而在不同火烧干扰林地上草本植物覆盖率达到20%以上,在两年一次的火烧干扰林地内草本植物覆盖率达到40%。两年一次的计划火烧使得林下植物覆盖率比对照林地高2500%以上。⑻不同火烧频率林地林下维管束植物种类显著高于无火烧林地的种类。林下植物种类在两年一次的计划火烧林地最多,为39种,比每年一次火烧林地的植物多5种,比三年一次火烧林地多8种。无火烧林地内固定出现的林下植物仅为17种。⑼计划火烧干扰显著降低了林下枯枝落叶覆盖率。对照林地内的枯枝落叶较多,在无火干扰条件下,林下枯枝落叶物覆盖度平均为19%。三年一次火烧林地枯枝落叶覆盖度为15%,与对照无显著差异。两年一次火烧林地的枯枝落叶覆盖率为9%,显著低于对照和三年一次林地上的枯枝落叶覆盖率,并且比每年一次火烧林地上的枯枝落叶覆盖率低2%。⑽火烧干扰林地草本植物的生物量明显高于无火烧林地草本植物生物量。两年一次火烧林地的草本生物量为602kg·hm-2,三年一次火烧林地植物生物量为284kg·hm-2,每年一次火烧林地草本生物量为217kg·hm-2,无火烧对照林地的草本生物量很小,仅为15kg·hm-2。异龄林择伐抚育管理可以维持长叶松林地上的林冠覆被,频繁的计划火烧改变了长叶松生态系统的林地结构和林下植物组成,因此综合使用这两种抚育管理措施可以提高长叶松幼苗成活,加速长叶松幼苗生长,促进长叶松生态系统可持续发展。