连栽红心杉林木生长量与地力效应的研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lbsylh
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杉木人工林多代连栽导致地力衰退和林分生产力下降是目前林业生产工作面临的一个重要问题。为此,本文研究了红心杉人工林的林木生长量和林地土壤肥力对连栽的响应,以寻找人工林永续经营的解决途径。  选取江西省安福县陈山林场的连栽红心杉林地为研究对象,其中包括第1代(G1)和第2代(G2)红心杉幼龄林、中龄林、成熟林林地以及第3代(G3)红心杉幼龄林林地。采用空间替换时间的方法,分别对红心杉人工林的林木生长量(胸径、树高和材积)、胸径和树高的径级分布进行研究。同时以天然林地为参照,分析林地土壤(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm)的酶活性及理化性质,评估土壤肥力。主要研究结果如下:  (1)相同发育阶段,红心杉人工林的胸径、树高和平均单株材积均逐代降低。幼林时期,第2代和第3代红心杉的胸径总生长量相对于第1代分别降低了6.02%和11.28%,树高总生长量分别降低了11.81%和21.70%,单株平均材积分别降低了21.72%和37.56%;中龄林发育阶段,第2代红心杉的胸径总生长量相对于第1代下降了7.34%,树高总生长量降低了5.58‰单株平均材积降低了17.81%;成熟林发育阶段,第2代红心杉的胸径总生长量相对于第1代下降了28.38%,树高总生长量降低了2.35%,单株平均材积降低了45.99%。  (2)红心杉林地的土壤孔隙大小和水分含量对连栽的响应结果显示:相同土层的土壤容重随着连栽代数的增加总体上呈增大趋势,而总孔隙度、非毛管孔隙度、通气度、饱和含水量、毛管持水量和田间持水量均逐代降低。  (3)红心杉人工林连栽后,林地养分储存量下降。相较于天然林地0~60 cm土层中常量元素的储存量,红心杉人工林地中的全N、碱解N和全P均大幅度降低。其中,第1代幼林地分别降低了39.95%、31.48%、26.48%,第2代幼林地分别降低了65.70%、70.22%、62.56%,第3代幼林地分别降低了76.35%、74.78%、61.38%;中龄林阶段的第1代林地分别降低了61.87%、59.48%、50.99%,第2代林地分别降低了67.93%、67.16%、58.57%;成熟林阶段的第1代林地分别降低了66.61%、52.88%、61.75%,第2代林地分别降低了67.65%、64.45%、59.14%。  (4)连栽红心杉林地的有效微量元素储存量同样低于天然林地,其中有效Mn、有效Cu和有效Ca的降低幅度较大。第1代幼林地分别降低了27.69%、35.05%、68.74%,第2代幼林地分别降低了87.80%、75.63%、66.01%,第3代幼林地分别降低了99.02%、94.35%、76.08%;中龄林阶段的第1代林地分别降低了79.51%、71.30%、78.46%,第2代林地分别降低了84.43%、76.76%、72.67%;成熟林阶段的第1代林地分别降低了68.53%、64.66%、45.88%,第2代林地分别降低了85.48%、68.61%、60.27%。  (5)红心杉人工林地的土壤酶活性随连栽代数增加而降低。相较于天然林地0~60 cm土层中的土壤脲酶(1.12~2.01 mg g-15h-1)和磷酸酶(5.59~6.56 mg g-124h-1)活性,第1、2、3代红心杉幼林地的土壤脲酶活性分别降低了72.72%、89.72%、91.69%,磷酸酶活性分别降低了11.52%、47.67%、66.01%;第1、2代中龄林林地的脲酶活性分别降低了86.90%、89.08%,磷酸酶活性分别降低了52.56%、62.96%;第1、2代成熟林林地的脲酶活性分别降低了86.56%、88.48%,磷酸酶活性分别降低了33.80%、43.26%。  (6)林地土壤肥力的主成分分析表明,碱解N、速效K、全P、有机质、有效Mn、有效Zn、有效Cu、有效Mg、脲酶和磷酸酶是土壤肥力综合评价的关键要素;通过计算土壤肥力的综合评价指数F值,得出:天然林(13.946)>幼龄林第1代(5.935)>成熟林第1代(0.652)>成熟林第2代(-0.121)>中龄林第1代(-1.009)>幼龄林第2代(-5.017)>中龄林第2代(-5.067)>幼龄林第3代(-8.763)。  综上表明,红心杉人工林的连栽导致了林木生长量下降和林木分化,林地土壤酶活性以及全N、碱解N、全P、有效Mn、有效Cu和有效Ca含量大幅度降低,土壤肥力下降。鉴于此,建议林地施肥,并以N、P肥和Mn、Cu和Ca微肥为主,维持土壤肥力,促进林木生长。
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