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栎类天然次生林是河南山区主要林分类型,研究栎类天然次生林的经营与发展,对于河南省山区森林可持续经营以及生态建设具有重要的理论和实践价值。森林抚育是优化林分结构、调整林木竞争关系、促进林分发育的重要手段,是当前实现中国森林可持续经营的重要途径。本文以豫南、豫西和豫北山区的栎类天然次生林为研究对象,采用基于近自然经营理论的目标树经营法对林分生长及环境条件相似的栎类天然次生林进行森林抚育,并按照抚育前后的林分密度设置弱度(21%)、中度(35%)、重度(54%)和对照(未抚育)四种抚育强度处理。对各抚育强度处理地块设置一定数量的调查样地并进行测树学、生态学和土壤学调查,研究了不同抚育强度对河南山区栎类天然次生林林分直径和树高分布、地表细根根系结构特征、不同林层生物量和碳氮分布特征,以及土壤碳氮分布的影响,为河南省山区栎类天然次生林的可持续经营提供理论支撑。主要研究结论如下: 1、从森林抚育前后栎类天然次生林林分直径、林木高度分布的变化规律可以看出,森林抚育促进了合理林分直径分布和林木高度分布形态的形成,优化了林分直径和树高结构。对不同抚育强度栎类天然次生林林分直径分布和高度分布进行K-S和A-D拟合度分析表明,弱度抚育林分直径以Beta分布和Lognormal分布拟合效果最优,林木高度以Beta分布和Weibull分布拟合效果最优。 2、弱度、中度和重度森林抚育均有利于栎类天然次生林天然更新,促进更新密度的快速增加,弱度、中度、重度抚育更新密度分别达到6187株·hm-2、4512株·hm-2和4925株·hm-2;其中弱度抚育幼苗更新密度最大。森林抚育促进了幼苗在林下分布的均匀性及其物种多样性,弱度、中度、重度抚育更新频度分别为77%、100%、111%和128%,而幼苗种类数从对照的3种增加到重度抚育的7种。根据Lou Jost提出的有效多样性方法计算的Shannon多样性从对照的1.95增加到重度抚育的5.64。 3、不同抚育强度栎类天然次生林地表细根PCoA(Principal Coordinates Analysis)主坐标分析结果表明,不同抚育强度之间根系结构存在一定程度的区别,细根动态在0~10cm表现强烈,在10~20cm层变异较小。森林抚育对细根形态结构的影响在土层中存在较为明显的垂直分布差异特征,抚育对0~20cm土层各细根形态结构特征参数值造成显著差异(P<0.05)。随着抚育强度的增加,有利于地表层细根发育,促进细根生物量和比根长增加,且根长增加的速率快于生物质的积累。 4、根据样地解析木和生物量调查数据建立了林木单株生物量估算模型,对不同抚育强度栎类天然次生林乔木层各组分(干、皮、枝、叶和根)的生物量分析表明,乔木层同一组分生物量在不同抚育强度之间的大小顺序均表现为:重度>中度>弱度>对照。 5、对栎类天然次生林乔木层、林下植被层和凋落物层生物量、碳氮储量分析表明,对照、弱度、中度、重度抚育在不同植被层之间的生物量和碳氮储量大小顺序均为:乔木层>凋落物层>林下植被层;重度抚育最有利于栎类天然次生林乔木层各器官的碳氮的提高。中度和重度抚育有利于提高栎类天然次生林林下植被碳氮储量以及土壤碳储量的提高,而凋落物层碳氮储量均随抚育强度的增加而降低。