长白落叶松人工用材林长期生产力维持的研究

论文题目: 长白落叶松人工用材林长期生产力维持的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 生态学

作者: 孙志虎

导师: 牟长城

关键词: 落叶松,人工林,生态系统经营,模型,长期生产力,枯落物,生物量,空间异质性

文献来源: 东北林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文针对落叶松人工林经营当中存在地力下降或潜在地力下降的问题,以黑龙江省孟家岗林场不同立地条件、不同林龄的长白落叶松（Larix olgensis Henry）人工林为研究对象,采用森林生态系统经营管理模型（FORECAST,FORestry and Environmental Change ASsessmenT）,从轮伐期的长度、林地枯落物的管理、采伐剩余物的处理和施肥措施等方面,对不同经营措施下落叶松人工林生物量、养分动态和长期生产力进行预测,由此提出维持林地长期生产力的经营措施。 在FORECAST模型运行参数相关数据收集过程中,建立了落叶松生物量各组分的单木生物量模型,估计不同立地质量、不同初植密度落叶松林分水平上的生物量;应用地统计学方法研究了落叶松凋落物、细根和林内光照分布的空间异质性特征,并据此估计出不同林龄落叶松的凋落物现存量、细根生物量和光照指数,同时对落叶松细根的生产和周转速率进行了估计;利用原位调查和以空间代替时间的方法,对落叶松针叶中N、P、K的内循环,凋落物层和矿质土壤中的N、P、K贮量,枯叶、枯枝、各类根系和树皮分解过程中N、P、K含量的变化情况进行了研究。结果表明: 1.林木胸径与树枝、根系、粗根（>2cm）、树皮生物量密切相关,树高与死树皮、树干（去皮和带皮）、小根（<0.5cm）、中根（0.5-2cm）、树叶生物量密切相关,胸径和树高的乘积（D2H）与活树皮生物量密切相关。结合单木生物量模型和林分直径分布预估模型可以对不同立地、不同林龄下落叶松林分各组分的生物量进行预测。 2.13-41a生落叶松纯林的凋落物未分解层、半分解层、完全分解层和腐殖质层的现存量为4.0164-8.8970t/hm2、3.9614-10.6206t/hm2、0.5959-10.8017t/hm2、1.9062-21.2704t/hm2;0-10cm、10-20cm、20-30cm和30-40cm土层中细根的现存量为0.4748-1.5359t/hm2、0.2776-0.8462t/hm2、0.1348-1.4467t/hm2、0.033-0.8898t/hm2;0-40cm土层的细根生产量为221.46-1907.94g/m2/a,平均为904.09g/m2/a;细根周转率为0.53-1.46,平均为1.16;叶面积指数和光照指数分别为1.74-3.97、0.028-0.632。 3.落叶松针叶衰老时,部分养分通过内循环转移,N、P、K的转移率分别为70.68%、62.59%、60.00%。随着林龄的增大,三种养分的转移量里增加趋势,N、P、K的转移量分别为65.89-184.15kg.hm-2.a-1、29.98-83.79kg.hm-2.a-1、16.67-46.59kg.hm-2.a-1。凋落物层中的N、P、K贮量随林龄增大呈先增加后减少的趋势,全氮、全钾、全磷贮量的变化范围分别为142.76-534.17kg/hm2、72.76-254.53 kg/hm2和35.03-134.96kg/hm2。死根和枯叶内N、P、K的生物分解系数随着林龄的增加而增大,死根内N、P、K的生物分解系数分别为0.7-1.5、1.1-1.7和1.0-3.5,年释放量分别为5.41-36.5kg/hm2、2.86-25.77kg/hm2和3.1-15.73kg/hm2;枯叶内N、P、K的生物分解系数分别为0.9-1.3、1.1-1.7和1.0-1.3,年释放量分别为11.51-28.02kg/hm2、13.99-33.23kg/hm2和6.84-14.35kg/hm2。枯枝中N、P、K含量随分解时间的变化呈二次抛物线的变化趋势,分解一年后,N、P、K含量分别为0.2756%、0.0665%、0.0586%,生物分解系数分别为1.8229、2.8812、6.8379。死树皮内的N含量随分解时间呈S形曲线的变化趋势,P、K呈二次抛物线的变化趋势,分解一年后,死树皮中的N、P、K含量分别为0.5177

论文目录:

摘要

Abstract

1 文献综述

1.1 人工林经营与地力衰退

1.2 人工林地力衰退的防治

1.2.1 采伐剩余物处理

1.2.2 整地

1.2.3 固氮植物的应用

1.2.4 林地植被管理

1.2.5 合理施肥

1.2.6 管理凋落物层

1.2.7 间伐

1.2.8 长轮伐期

1.3 落叶松人工林地力衰退研究概况

1.4 模型在经营措施效果评价中的应用

1.5 FORECAST森林生态系统经营管理模型简介

1.5.1 FORECAST模型的基本原理

1.5.2 FORECAST模型的结构

1.5.3 FORECAST模型的调校

1.5.4 FORECAST模型的应用

1.5.5 FORECAST模型的运行结果

1.6 研究目的及意义

2 研究地区概况

2.1 研究地区自然概况

2.2 样地状况

3 落叶松单木生物量模型的研究

3.1 研究方法

3.1.1 标准木的选取

3.1.2 单木各组分生物量的测定

3.1.3 单木各组分生物量模型的建立

3.2 结果与分析

3.2.1 落叶松带皮胸径和去皮胸径的关系

3.2.2 落叶松带皮胸径和树高的关系

3.2.3 落叶松生物量各组分之间的关系

3.2.4 落叶松去皮胸径和树高与林木各分量干重的关系

3.3 讨论

3.4 小结

4 落叶松人工林生物量动态的研究

4.1 研究方法

4.2 结果与分析

4.2.1 落叶松林分特征指标的预测

4.2.2 落叶松人工林生物量各组分的预测

4.2.3 不同林龄和立地的落叶松人工林生物量各组分的估计

4.3 讨论

4.4 小结

5 落叶松人工林凋落物现存量与年凋落量的研究

5.1 样地概况

5.2 研究方法

5.2.1 取样方法

5.2.2 地统计学方法

5.2.3 落叶松人工林的年凋落量

5.3 结果与分析

5.3.1 落叶松纯林凋落物现存量的地统计学方法估计

5.3.2 落叶松纯林凋落物层重量与林龄的关系

5.3.3 凋落物层重量与分解层次之间的关系

5.3.4 落叶松纯林年凋落量与林龄的关系

5.4 讨论

5.4.1 凋落物现存量的地统计学方法估计

5.4.2 落叶松纯林年凋落量与林龄的关系

5.4.3 落叶松纯林凋落物层重量与林龄的关系

5.4.4 凋落物层重量与分解层次之间的关系

5.5 小结

6 落叶松人工林细根生物量及细根生产与周转的研究

6.1 研究方法

6.1.1 取样方法

6.1.2 地统计学方法

6.1.3 常规方法

6.1.4 细根生产计算方法

6.1.5 细根周转计算方法

6.2 结果与分析

6.2.1 根系生物量的地统计学方法估计

6.2.2 落叶松纯林各类根系生物量的季节动态

6.2.3 落叶松纯林细根的生产

6.2.4 落叶松纯林细根的周转

6.3 讨论

6.3.1 根系生物量的地统计学方法估计

6.3.2 根系生物量随林龄和季节的变化

6.3.3 根系生物量随土壤深度的变化

6.3.4 落叶松纯林细根的生产

6.3.5 落叶松纯林细根的周转

6.4 小结

7 落叶松人工林凋落物养分转移及贮量与释放规律的研究

7.1 研究方法

7.1.1 样品采集

7.1.2 养分分析

7.1.3 计算方法

7.2 结果与分析

7.2.1 叶凋落前的养分转移量

7.2.2 凋落物层的养分贮量

7.2.3 土壤中的养分贮量

7.2.4 根系死亡后养分释放的研究

7.2.5 枯叶养分释放的研究

7.2.6 枯枝养分释放的研究

7.2.7 树皮养分释放的研究

7.3 讨论

7.3.1 养分的内循环

7.3.2 凋落物的养分释放

7.4 小结

8 落叶松光响应曲线特性及林内光照分布的研究

8.1 研究方法

8.1.1 试验材料

8.1.2 光合测定

8.1.3 光合叶面积测定与计算方法

8.1.4 落叶松光合特性参数的计算

8.1.5 叶面积指数和光照测量点的布设

8.1.6 落叶松人工林叶面积指数的测定

8.1.7 落叶松林冠下光照水平分布状况的测定

8.1.8 落叶松人工林叶面积指数和光照数据的处理方法

8.2 结果与分析

8.2.1 落叶松阳生叶对光强的响应

8.2.2 落叶松阴生叶对光强的响应

8.2.3 落叶松阳生叶和阴生叶光合特性的比较

8.2.4 落叶松人工林的叶面积指数

8.2.5 落叶松人工林的光照指数

8.3 小结

9 经营措施对落叶松人工林立地长期生产力影响的研究

9.1 研究方法

9.1.1 模型运行所需数据的收集

9.1.2 模型的调校

9.1.3 不同经营措施的模拟

9.2 结果与分析

9.2.1 落叶松不同器官及部位养分含量的比较

9.2.2 未经管理的落叶松人工林多代连栽模拟

9.2.3 施肥对连栽落叶松立地长期生产力的影响

9.2.4 保留枯落物对连栽落叶松立地长期生产力的影响

9.2.5 采伐剩余物归还对连栽落叶松立地长期生产力的影响

9.3 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

发布时间: 2005-10-21

参考文献

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