湖南省杉木人工林土壤养分对抚育间伐的响应研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong476
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本文选择了 46块杉木人工林样地作为监测样地,其中2009年布设监测样地8个,2010年布设监测样地12个,2011年布设监测样地26个,进行抚育间伐处理,调查了抚育间伐前后杉木人工林的生长特性,测定了样地内土壤养分指标(有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾),开展了杉木人工林生长特性的研究,探讨了抚育间伐强度和抚育间伐时间间隔对杉木人工林土壤养分的影响,以及抚育间伐对不同林龄杉木人工林土壤养分的影响,并进一步分析了杉木人工林土壤养分对抚育间伐的响应。主要结论如下:(1)经过抚育间伐后,杉木幼龄林抚育间伐组比未经抚育间伐处理的胸径、树高、蓄积量、生物量和碳储量的平均增量分别为:17.00%、4.03%、24.62%、24.37%和25.11%;中龄林的胸径、树高、蓄积量、生物量和碳储量的平均增量分别为:9.18%、8.99%、21.75%、29.62%和34.00%;成龄林的胸径、树高、蓄积量、生物量和碳储量的平均增量分别为:15.56%、19.23%、9.15%、7.78%和9.37%。(2)不同抚育间伐强度对杉木人工林土壤养分指标(有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾)的含量均具有显著性影响(p<0.05),而对土壤全钾的含量无显著性差异。尤其是间伐Ⅱ(26%~35%)处理的土壤养分明显高于其它类型,其有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾的含量分别为:14.30g/kg、1.58g/kg、46.37g/kg、1.89g/kg、2.59mg/kg 和 163.29mg/kg,而未经抚育间伐的样地土壤养分含量普遍偏低,与未经抚育间伐的样地相比间伐Ⅱ(26%~35%)处理下土壤养分分别增加了 66.39%、20.31%、36.02%、14.06%、60.32%和 32.72%。(3)随着杉木人工林抚育间伐强度的增加,杉木人工林土壤养分的综合得分呈先增加后减小的趋势,其中,间伐Ⅱ(26%~35%)处理下土壤有机质的综合得分最高为1.1735,其次是间伐Ⅰ(10%~25%)处理,其土壤养分的综合得分为0.5570,间伐Ⅲ(36%~50%)处理下土壤养分的综合得分为0.016,未抚育间伐CK处理下土壤养分的综合得分最低为-0.5768,其综合得分的大小顺序为:间伐Ⅱ(26%~35%)>间伐Ⅰ(10%~25%)>间伐Ⅲ(36%~50%)>CK(0%)(4)不同抚育间伐时间间隔对杉木人工林土壤养分指标(有机质、全氮、全磷、全钾和速效钾)的含量均具有显著性影响(p<0.05),而对土壤有效磷的含量无显著性差异。其中,经抚育间伐的样地中,抚育间伐后6年土壤有机质、全氮、全磷和速效钾的含量最高,分别为:12.71g/kg、1.55g/kg、44.00g/kg和166.03g/kg,比未经抚育间伐6年的含量分别高了:36.63%、24.84%、26.71%和28.57%;抚育间伐后7年土壤全钾和有效磷的含量最高,分别为:1.98g/kg和2.32mg/kg,比未经抚育间伐7年的含量分别高了:20.47%和61.62%。(5)经抚育间伐样地杉木人工林土壤养分的综合得分显著高于未经抚育间伐样地。经抚育间伐的样地中,随着杉木人工林抚育间伐时间间隔的减少,杉木人工林土壤养分的综合得分呈先增加后减小的趋势,其中:间伐后6年处理下土壤养分的综合得分最高为0.6775,其次是间伐后5年处理下,其土壤养分的综合得分为0.5588,间伐后7年处理下土壤养分的综合得分最低为0.4835,其综合得分的大小顺序为:间伐后6年>间伐后5年>间伐后7年。在未经抚育间伐的样地中,未抚育间伐6年后土壤养分的综合得分最高为-0.3627,其次是未抚育间伐5年后为-0.6048,未抚育间伐7年后土壤养分的综合得分最低为-0.8068。(6)抚育间伐下不同林龄杉木人工林土壤养分指标(有机质、全磷、有效磷和速效钾)的含量均具有显著性影响(p<0.05),而对土壤全氮和全钾的含量无显著性差异。其中,经抚育间伐的样地中,幼龄林土壤有机质、全钾和有效磷的含量最高,分别为:12.75g/kg、1.91g/kg和2.86mg/kg,与未经抚育间伐的幼龄林相比含量分别高了 36.06%、27.20%和50.85%;成龄林土壤全氮、全磷和速效钾的含量最高,分别为:1.53g/kg、45.21g/kg和154.38mg/kg,与未经抚育间伐的幼龄林相比含量分别高了 16.39%、41.27%和16.95%。(7)经抚育间伐样地杉木人工林土壤养分的综合得分显著高于未经抚育间伐样地。经抚育间伐的样地中,随着杉木人工林林龄的增加,杉木人工林土壤养分的综合得分呈先减小后增加的趋势,其中:幼龄林土壤养分的综合得分最高为0.8788,其次是成龄林其土壤养分的综合得分为0.6574,中龄林土壤养分的综合得分最低为0.3922,其综合得分的大小顺序为:幼龄林>成龄林>中龄林。在未经抚育间伐的样地中,幼龄林土壤养分的综合得分最高为-0.5189,其次是成龄林为-0.5475,中龄林土壤养分的综合得分最低为-0.6179。(8)抚育间伐后杉木人工林生长特性与土壤养分的典型相关分析表明,杉木人工林土壤全氮、全磷和速效钾与胸径、生物量和蓄积量之间的相关性较大。(9)基于聚类分析和综合评价分析,可将监测的46块标准地分为四类:第Ⅰ类中,土壤养分的综合评价值为:0.7314~0.782,其间伐强度平均为:27.10%,林龄在幼龄林、中龄林和成龄林均有分布,抚育间伐时间间隔大多集中在2011年;第Ⅱ类中,土壤养分的综合评价值为:0.5516~0.6751,其间伐强度平均为:23.40%,林龄在幼龄林、中龄林和成龄林均有分布,抚育间伐时间间隔在2011年、2010年和2009年均有分布;第Ⅲ类中,土壤养分的综合评价值为:0.4192~0.5117,其间伐强度平均为:10.32%,林龄多数集中在中龄林和成龄林中,抚育间伐时间间隔在2011年、2010年和2009年均有分布;第Ⅳ类中,土壤养分的综合评价值为:0.2698-0.4115,未进行抚育间伐处理,林龄多数集中在中龄林和成龄林中,抚育间伐时间间隔在2011年、2010年和2009年均有分布。(10)经t分布检验7种曲线方程:三次、二次、复合、增长、指数、Logistic和线性均达到极显著水平(p<0.001),尤其是三次函数下对杉木人工林土壤养分综合得分随抚育间伐强度的拟合精度最佳,相关性系数R2为0.660,y=1.472x-1.724x2-2.041x3+0.415,可以用来估算杉木人工林土壤养分综合得分随抚育间伐强度的变化。
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